情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

2B-422023/3/1

Wo-LF eyes:
UHF 帯 RFID を用いたリアルタイムタグ追尾
及び ブラウザ上でのリモート監視手法
岩田悠暉†1 岩井 将行†2
概要：近年人手不足により，レジ等の無人化が図られる中，商品の盗難防止や在庫管理などの自動化が求められている． 既存のゲート方式による盗難防止システムは誤動作が多く正確な商品の位置などは判定できておらず，顧客や従業員に不便を強いていた． 我々は，本システムにおいて，４つの UHF 帯 RFID アンテナ群を用いてタグを付加したオブジェクトの位置情報を伝播強度から正確に追尾し，リアルタイムに Unity の可視化ソフトウェアにて表示すること, 並びに WEBUI による表示に成功した． 本稿では，その手法の詳細を記載し，実用性の議論を行う．

1. はじめにコロナ禍の影響により，世界全体で感染対策と人件費削

HF 帯の IC タグは商品のピッキングや医療現場などで用いられており，より確実なリードが保証される． 一方，今回使用した UHF 帯の IC タグは複数を同時に読み取れること減のため，実店舗における従業員の大幅な削減が進められから倉庫や物流といった現場で使用される．

た． 日本においても例外ではなく，無人レジやキャッシュ現在、RFID は万引き防止ゲートや自動会計システムなどレス決済などの店舗の DX が大幅に進んだ． しかし，以前に利用されている. RFID の利点は,タグが安価であること,として大型店舗，小型店舗を問わず万引きは大きな問題と並びに NFC に比べて通信距離が長いことなどが挙げられなっており，従業員が削減されたことが，対策をより困難るが, 最大の特徴は複数のタグを同時に読み取ることが可なものにしている． この研究では，すでに多数の店舗で導能である点である. これは NFC に対する大きな違いであり,入されている商品に付けられる RFID タグを用いて大まか商品管理システムの構築においては大きなアドバンテージな位置追跡を行えないか検証した．さらに,検出したタグ情となっている.

報の効率のよく、利便性の高いデータの配信方法についても検討した. また，得られた位置情報を用いてどのような

3. Wo-LF eyes のシステム構成利用方法があるかを考察する．

Wo-LF (Wireless-IoT-Based-Location-Field) eyes システム

1.1 関連研究について解説する.
RFID アンテナ を対角線上に２対, 合計４つのアンテナ

野村ら[1]の研究では，室内に複数の電波送受信器を設置し，を配置した,(図 1) 対角線の長さは 3m だが、最大で 7m ま

それらの通信が阻害され，電波強度が変化したことを感知で伸ばすことが可能である.

して位置を推定する方式をとっている．この方式はオブジェクトのトラッキングを行うことができないが，デバイスを用いずに人間の位置情報を追跡する非常に有用な手段であると言える
また, RFID とよく引き合いに出される技術として NFC が

図１. RFID アンテナの配置ある. NFC は RDID と同様に非接触によるデータのやり取りを可能にする技術である, NFC はそのデータの柔軟な読RFID タグを読み取り、解析するための RFID リーダーをみ書きが可能なため, 非接触決済やデジタル身分証などにPC とシリアル通信で接続している.

用いられている.

2. UHF 帯 RFID
UHF 帯の RFID は HF 帯の RFID に比べ，通信距離が長く，かつ複数のタグを同時に読み取ることができる．現在，

この RFID リーダーは最大で４つまでの RFID アンテナを接続して信号の受信を行う事ができる, (図 2) 受信可能な帯域は UHF 帯（920MHz）で, 最大で１０m のリードが可能である,†1 東京電機大学†2 東京電機大学© 2023 Information Processing Society of Japan646

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図 5 現在の実装 構成図
次に、タグ情報を解析して表示するソフトウェアについて
図2

RFID リーダー説明する.

様々なクライアント, 要件に対応するため, シリアル通信一つ目が Unity エンジンを用いて開発したクライアントで受信したデータを効率よく UDP パケットで配信するソである, 画面下部にグラフが実装されており,４つのアンフトウェアを実装した.

テナの受信強度を時間経過で見ることができる. (図 6)以下の図は動作中の様子である. (図 3)

画面左上の大きなウィンドウが位置を可視化している部分であり, ４隅にある緑色の四角形はアンテナの位置を示している. 画面の中に浮いている赤い点が観測したオブジェクトの位置を示している.

図 3 信号を UDP パケットで配信するためのソフト
初期の実装では, クライアントが Unity のみを想定していたため, 図のように一直線のフローになっていた. (図 4)

図 6 Unity エンジン使用したクライアント
二つ目は, Vue を用いて開発したクライアントである,
このアプリでは各アンテナのステータスの他, オブジェクトの位置のヒートマップを表示することが出来る.
Node-RED とは WebSocket による接続を行っており. RFID信号を低遅延で受信することができる.
ヒートマップは Canvas の描画機能をラップした p5.js を用いて実装した, これにより,比較的低スペックパソコンに

図 4 初期の実装 構成図

おいても問題なくヒートマップが表示される. (図 7)

しかし, 開発が進むにつれて Unity だけでなく, API サーバーや他の WEB クライアントとも接続する必要が出てきた
ため, 研究室に展開されている Node-RED サーバーを経由して配信することにより, あらゆるクライアントに対応できるようにした. (図 5)
Node-RED 自体にはでデータの分析する機能を実装せず,それぞれのクライアントがデータを解析する方式をとった.

図 7 Vue で実装された WEB クライアント実験
100mm x 100mm x 50mm （縦 x 横 x 高さ）の段ボールケー© 2023 Information Processing Society of Japan647

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スの中に IC タグを配置し, その箱を 3m x 3m のエリアのE

2340%を 3x3 の計 9 ポイントに配置し, それぞれ WEB クライア

F

4180%

ントに表示されている位置との相違について５回ずつ調べ

G4180%た. (図 8)

H

4180%

I

50100%

この結果より, 各アンテナに近ければ近いほど高い精度で位置が補足できていることが分かる. 一方で中央付近では精度は 40%にとまっている, これは, E 地点にタグを設置した際に他の複数のアンテナがタグの信号の取り合いになっていることが原因として考えられる,
また, 今回はヒートマップを用いて計測を行ったが, リアルタイムな計測では微動しており, これはアンテナから発せられて電波が壁に当たって反射していることなど原因として考えられる.

4. 議論とまとめ

図 8 実験時のアンテナの配置
評価方法は, WEB のヒートマップを 3x3 グリッドにマッピ

まず, 本システムの利点を挙げる. RFID タグは他の IC タングし, (図 9) グリッド内であれば正しく表示されているグにくらべて安価であり, サイズも小さくあらゆるオブジものとして判定, 外れていた場合は, 間違って表示されたェクトに, 大量に導入することができる点である. RFID タものとして判定した,グのみでオブジェクトのトラッキングをすることができれ

表 1 はその結果をまとめたものである.

ば, 非常に安価にトラッキングのシステムを構築できる.
一方,この RFID を用いた位置情報を追跡は，大きく二つの問題がある． 一つは，この位置追跡のシステムを利用するためには４対のアンテナの中に追跡対象のオブジェクトが配置されている必要があり，検出範囲が限られてしまうことである．
二つ目は，電波の反射などによる“ブレ”が発生してしまうことである． 商品を人間が持って移動していると，UHF 帯 RFID アンテナから発せられる電波が人体や壁に反射して，期待する値を受信できないことがあり，正確な位置情報を補足できない瞬間があった．
次に, 以上の利点,問題点を踏まえて，考えられる実用的な使い方として，次のようなシステムを提案する．
「人物認識と UHF 帯 RFID アンテナを用いたデジタルサイネージによる万引き防止システム」である．
これは，主に通路に設置しておくシステムである．
そこを通った人をカメラで認識し，IC タグを使って商品の位置と照らし合わせる． こうすることにより，誰が何の図 9 実験時のエリア分け

商品を持っているか把握することができ，それを下に別の商品をサイネージに表示してユーザに提案する．

表 1 実験結果
ポイント

成功回数

失敗回数

成功率

これにより，店側としてはよりピンポイントな宣伝を行う

A

50100%

ことができると同時に，ユーザーに対して商品の所有状況

B

4

180%をこちらが把握していることを通知することになるので，

C

50100%

心理的に万引きをさせにくくなる効果が期待できる．

D

3260%

今後は，実際にこのサイネージによって万引き防止の効果があるのかどうかなどを検証していきたい.

© 2023 Information Processing Society of Japan648

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謝辞 タカヤ株式会社

RF 事業部

開発部

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岡本龍二社長、同社 事業開発本部
佐伯典貢様の機材提供および研究へのご協力に深く感謝いたします。

文献[1] 野村 篤史 須ヶ﨑 聖人 坪内 孝太 西尾 信彦 下坂正倫 UWB の測定距離と直接波の減衰度を利用した
デ バ イ ス フ リ ー 複 数 人 屋 内 測 位 Vol.2022-UBI-74
No.1 2022/6/6 研究報告ユビキタスコンピューティ
ングシステム（UBI）© 2023 Information Processing Society of Japan649