JP7184187B2

JP7184187B2 - 無線タグの位置検知システム

Info

Publication number: JP7184187B2
Application number: JP2021525883A
Authority: JP
Inventors: 輝夫関
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2039-06-14
Also published as: WO2020250437A1; JPWO2020250437A1

Description

本発明は、無線タグの位置検知システムに関する。

日本特許第４６５００５３号には、ある設置アンテナからパルス信号を送信し、このパルス信号に対する他の設置アンテナ又は無線タグからの応答信号を受信し、パルス信号の送信から応答信号の受信までの時間を距離に変換することで、設置アンテナ間の距離、設置アンテナと無線タグ間の距離、及び、無線タグの現在の位置を特定する位置検出システムが記載されている。

日本特許第４６５００５３号

上記の従来の技術のように、パルス信号の送信から応答信号の受信までの時間を距離に変換することで無線タグの位置を検出する方法では、設置アンテナ同士が同一平面上にあり、かつ、無線タグが同一平面状にあることが前提となる。しかしながら、実際には、無線タグは、無線タグが設置された物の移動によって変動する。また、アンテナの設置位置は、構造等による種々の制約を受けるため、高さを同一の設計値通りに設置することは極めて困難である。

このように上記の従来技術のような無線タグの位置を検出する方法は、アンテナの設置位置や無線タグの現在の高さのばらつきの影響を受けるため、無線タグの位置特定の精度点において改善の余地が残る。

また、例えば、設置アンテナと無線タグとの間の電波受信強度を距離変換することで、設置アンテナと無線タグとの距離を計算する方法が知られている。しかし、電波受信強度を距離換算する計算アルゴリズムは、アンテナ機種に対して一意であり、アンテナ機種が変わるたびに計算アルゴリズムを変更する必要がある。しかし、アンテナ機種交換時に毎回計算アルゴリズムの変更まで必要となれば、交換作業が複雑化し、また、コストの増大化を招く虞がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、アンテナの機種交換にも容易に対応でき、かつ、アンテナ設置高さにばらつきがある場合にも高い精度で無線タグの位置を検出することができるよう改良された無線タグの位置検知システムを提供するものである。

本発明の無線タグの位置検知システムは、無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、携帯して移動可能な無線タグと、無線タグと通信する複数のアンテナと、を備える。複数のアンテナのそれぞれは、無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置されている。アンテナのそれぞれと、他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備える。

無線タグは、アンテナから送信された電波を受信すると共に電波受信強度を測定し、電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを、無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定する。更に、対応アンテナからの電波の電波受信強度と第１閾値との比較により、無線タグの位置が、対応アンテナの通信領域のなかの、対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定する。無線タグは、対応アンテナに、特定した無線タグの位置の応答を送信するように構成されている。また、通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、アンテナセットを構成するアンテナそれぞれの通信領域のなかの遠隔領域には、アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、無線タグは、対応アンテナの遠隔領域にあると判定した場合、アンテナセットを構成する全てのアンテナからの電波送信が完了する時間の間に、第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を受信した件数である受信数を検出し、受信数に基づいて、無線タグの位置が、遠隔領域のなかの複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する。
また、本開示の他の一つの態様である位置検知システムの例は、携帯して移動可能な無線タグと通信する複数のアンテナと、複数のアンテナにそれぞれ搭載された制御部と、を備え、無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、アンテナのそれぞれは、無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置され、アンテナのそれぞれと、他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備え、無線タグが、複数のアンテナから受信した電波の電波受信強度を測定し、その電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定したときに、当該特定された対応アンテナが、当該対応アンテナからの電波の電波受信強度を測定した値を無線タグから受信し、制御部は、対応アンテナが無線タグから受信した電波受信強度の値を第１閾値と比較することにより、無線タグの位置が、対応アンテナの通信領域の中の、対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定する、ように構成され、通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、アンテナセットを構成するアンテナそれぞれの通信領域の中の遠隔領域には、アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、制御部は、無線タグの位置が対応アンテナの遠隔領域にあると判定した場合、アンテナセットを構成する全てのアンテナからの電波送信が完了する時間の間に、第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を無線タグが受信した件数である受信数に基づいて、無線タグの位置が、遠隔領域の中の、複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する、ように構成されている。
また、本開示に係る他の一つの態様である位置検知システムの別は、携帯して移動可能な無線タグと通信する複数のアンテナと、複数のアンテナと通信可能な状態で、いずれかのアンテナに搭載又は複数のアンテナとは別の場所に設置された装置に搭載、された制御部と、を備え、無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、アンテナのそれぞれは、無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置され、アンテナのそれぞれと、他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備え、無線タグが、複数のアンテナから受信した電波の電波受信強度を測定し、その電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定したときに、当該特定された対応アンテナが、当該対応アンテナからの電波の電波受信強度を測定した値を無線タグから受信し、制御部は、対応アンテナが無線タグから受信した電波受信強度の値を第１閾値と比較することにより、無線タグの位置が、対応アンテナの通信領域の中の、対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定する、ように構成され、通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、アンテナセットを構成するアンテナそれぞれの通信領域の中の遠隔領域には、アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、制御部は、無線タグの位置が対応アンテナの遠隔領域にあると判定した場合、アンテナセットを構成する全てのアンテナからの電波送信が完了する時間の間に、第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を無線タグが受信した件数である受信数に基づいて、無線タグの位置が、遠隔領域の中の、複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する、ように構成されている。

本発明によれば、アンテナからの電波受信強度に基づいて対応アンテナが特定されることで、無線タグがどのアンテナの識別領域にあるかを特定することができる。また、電波受信強度を距離換算する必要がなく、第１閾値との比較によって、無線タグの対応アンテナに対し近傍か遠隔かの位置をある程度正確に特定することができる。ここで、複数のアンテナの高さに大きなばらつきがある場合にも、第１閾値を適切な値に調整することで、アンテナの高さのばらつきの影響を抑えることができ、対応アンテナの近傍領域にあるか遠隔領域にあるかを正確に特定することができる。

本発明の実施の形態１に係る位置検知システムの構成を模式的に示す図である。本発明の実施の形態１に係る無線タグの位置判定の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る位置検知システムの構成を模式的に示す図である。本発明の実施の形態２に係る無線タグの位置判定の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る位置検知システムの構成を模式的に示す図である。本発明の実施の形態３に係る無線タグの位置判定の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る位置検知システムの他の構成例を模式的に示す図である。本発明の実施の形態３に係る位置検知システムの他の構成例を模式的に示す図である。本発明の実施の形態３に係る位置検知システムの他の構成例を模式的に示す図である。本発明の実施の形態３に係る位置検知システムの他の構成例を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の位置検知システムの構成を模式的に示す図である。位置検知システムは、２つアンテナ１０と位置検知の対象となる無線タグ１１とを有している。図１には、２つのアンテナ１０が表されているが、アンテナ１０の設置数は２つに限られない。各アンテナ１０には、それぞれアンテナ番号が付されている。ここでは、２つのアンテナ１０のうち、一方のアンテナ１０の番号を１番とし、１番のアンテナ１０に隣接する他のアンテナ１０の番号を２番としている。

各アンテナ１０と、それに隣接するアンテナ１０とは、互いの電波出力範囲の一部が重複するように調整され設定されている。即ち、一方のアンテナ１０と無線タグ１１との通信領域２０の一部は、他方のアンテナ１０と無線タグ１１との通信領域２０の一部と重複している。

位置検知システムには、各アンテナ１０のそれぞれに対応づけられて、無線タグ１１の位置を検知するための識別領域３１が設定され、記憶されている。識別領域３１は、通信領域２０より内側の領域であり、他のアンテナ１０と重複していない部分のうち他のアンテナ１０のほうが近い部分は含まないように設定されている。つまり、識別領域３１は、各アンテナ１０の通信領域２０内であり、かつ、他のアンテナの通信領域２０と交差する面よりも、各アンテナ１０側の領域内に設定された領域である。

また、各アンテナ１０は、各アンテナ１０同士の電波干渉を防止するために、電波送信タイミングを制御し、それぞれ間欠的に電波送信を行う。以下、実施の形態１～３において、互いに隣接し通信領域２０が重複するアンテナ１０同士は、同時に電波送信させてはならない「アンテナセット」として登録され、アンテナセットの中で電波送信順序が割り当てられている。なお、アンテナセットを構成するアンテナ１０の台数に制約はなく、電波干渉を防止できるように適宜設定すればよい。

無線タグ１１は、人に携帯され又は移動する物体に取り付けられ、人又は物体とともに移動する。無線タグ１１は、各アンテナ１０の通信領域２０内にあるときに、そのアンテナ１０からの電波を受信する。また、無線タグ１１は、各アンテナ１０からの電波受信強度（以下、「ＲＳＳＩ」とも称する。なお、ＲＳＳＩは、Received Signal Strength Indicatorの略）を測定する機能を有している。

更に、無線タグ１１は、これらの機能を用いて、自身の現在の位置に最も近いアンテナ１０を対応アンテナとして特定すると共に、その対応アンテナ１０の識別領域３１のなかで、対応アンテナ１０から一定の範囲内の近傍領域３２にあるか、近傍領域３２より外側の遠隔領域３３にあるかを算出する位置判定の機能を有している。なお、通信領域２０、近傍領域３２、及び、遠隔領域３３は、俯瞰図としては図１のように円形で表されているが、実際には各アンテナ１０を中心とした球状又は一部が欠けた球状として形成される領域である。また、同様に、識別領域３１は、正方形で表されているが、実際には、通信領域２０に接する立方体内の領域である。

図２は、無線タグ１１による位置判定の動作を示すフローチャートである。図２のフローチャートが実行されることで、無線タグ１１による位置判定の機能が実現する。以下、図２を用いて、位置判定時の無線タグ１１の具体的な動作について説明する。図２のフローチャートは一定の間隔で繰り返し実行される。

まず、図２のＳ１００では、各アンテナ１０からの電波受信があるか否かが判別される。ステップＳ１００で電波受信なしと判別された場合、次に、ステップＳ１０１では、「対応アンテナなし」の位置判定が成され、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１０１で電波受信ありと判別された場合、ステップＳ１１０で時間経過がセットされ、経過時間のカウントが開始される。次に、ステップＳ１１１で、受信した電波を送信したアンテナのアンテナ番号が記憶される。次に、ステップＳ１１２で、受信した電波のＲＳＳＩが測定され、対応するアンテナ番号と共に記憶される。

次に、ステップＳ１１３で、指定時間が経過したか否かが判別される。この指定時間は、少なくとも、アンテナセットを構成する全アンテナ１０の電波送信が完了する時間より長い時間に設定される。ステップＳ１１３で指定時間が経過していないと判別された場合には、処理はステップＳ１１０に戻り、指定時間が経過したと判別されるまで、ステップＳ１１０～Ｓ１１３の処理が繰り返し実行される。これにより、現在の位置で受信する可能性がある電波の受信の有無が確認されると共に、受信された全ての電波についてアンテナ番号の特定とＲＳＳＩの計測と記憶とが実行される。

ステップＳ１１３で指定時間が経過したと判別された場合には、処理はステップＳ１１４に進み、まず時関経過がクリアされ、経過時間のカウンタの値はゼロに戻される。

次に、処理はステップＳ１１５に進み、受信したＲＳＳＩが比較され、対応アンテナ１０が特定される。即ち、現在の無線タグ１１に最も近い位置にあるアンテナ１０が特定される。具体的に、受信した電波が１つである場合には、その電波を送信したアンテナ１０が対応アンテナ１０として特定される。受信した電波が複数ある場合、ＲＳＳＩの値が最大の電波を送信したアンテナ１０が対応アンテナ１０として特定される。ただし最大のＲＳＳＩの値を示す電波を複数受信した場合は、その電波を送信したアンテナ１０のうち、アンテナ番号が最も小さいアンテナ１０を対応アンテナ１０として特定することとする。なお、この構成に限られず、逆に最も大きいアンテナ番号のアンテナ１０を対応アンテナ１０として特定する構成としてもよい。

次に、ステップＳ１１６に進み、対応アンテナ１０のＲＳＳＩが第１閾値より大きいか否かが判別される。第１閾値は、各アンテナ１０の識別領域３１の中で、そのアンテナ１０に近い近傍領域３２であるか、遠隔領域３３であるかを判定するために予め無線タグ１１が保持する基準値である。

ステップＳ１１６で、対応アンテナ１０のＲＳＳＩが第１閾値より大きいと判別された場合は、ステップＳ１２０の位置判定で、無線タグ１１は、対応アンテナ１０の識別領域３１の中の近傍領域３２内にあると判定される。その後、ステップＳ１２１で、位置判定の結果である対応アンテナ１０のアンテナ番号と、近傍を示す信号が、対応アンテナ１０に送信される。その後、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１１６で、対応アンテナのＲＳＳＩが第１閾値以下であると判別された場合は、ステップＳ１２２の位置判定で、無線タグ１１は、対応アンテナ１０の識別領域３１のうち近傍領域３２の外、即ち、遠隔領域３３にあると判定される。その後、ステップＳ１２１で、位置判定の結果である対応アンテナ１０のアンテナ番号と、遠隔を示す信号が、対応アンテナ１０に送信される。その後、今回の処理は終了する。

位置検知システムの制御部には、上述するように、各アンテナ１０のそれぞれに対応づけられて、無線タグ１１の位置を検知するための識別領域３１が設定され、記憶されている。また、制御部には、近傍領域３２と遠隔領域３３とが記憶されている。従って、位置検知システムは、対応アンテナ１０が、無線タグ１１から、対応アンテナ１０のアンテナ番号と、近傍か遠隔かの信号を受信することで、受信した信号に応じた無線タグ１１の位置を特定することができる。

以上の処理によれば、アンテナ１０の高さが異なる場合でも、第１閾値に対し、そのアンテナごとの近傍領域３２と遠隔領域３３との境界位置とを対応させることで、無線タグ１１がその対応アンテナ１０の識別領域３１の中の、どの位置にいるのかをある程度正確に特定することができる。通常、設置されるアンテナ１０の間隔や高さを同一又は設計値どおりにすることは困難であるが、本実施の形態の位置検知システムであれば、アンテナ設置後に、第１閾値を調整することで対応できる。

通常、電波干渉防止とタグ検知周期の問題からアンテナ設置密度には制約がある。これに対し、本実施の形態の位置検知システムであれば、１つのアンテナに対し、２つの分割エリアに分けて位置を判定することができる。従って、少ないアンテナ設置数で、より細かく位置を特定する事ができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２の位置検知システムの構成を模式的に示す図である。実施の形態２の位置検知システムは、図１の位置検知システムと同様の構成を有している。図３に示されるように、実施の形態２の位置検知システムは、遠隔領域３３を、更に、対応アンテナ１０側のエリアｘ＿ｘと近接アンテナ側のエリアｘ＿ｙとの２つの分割エリアに分け、合計３つの分割エリアで、位置を特定することができる。

なお、説明の簡略化のため、以下の実施の形態２及び３において、「ｘ」は特定された対応アンテナ１０のアンテナ番号を示す数字を表し、「ｙ」は、対応アンテナ１０とアンテナセットを構成するアンテナのアンテナ番号を示す数字を表すものとする。また、あるアンテナ１０と共にアンテナセットを構成するアンテナ１０を、「近接アンテナ」と称することとする。

無線タグ１１は、第１閾値に加え、第２閾値を記録している。無線タグ１１は、受信した電波のＲＳＳＩと第２閾値との比較により、遠隔領域３３のなかのどの分割エリアにあるかを判定する。ここで、第２閾値は、少なくとも第１閾値より小さな値である。具体的な第２閾値の値は、近接アンテナ１０から受信する電波の強度に応じて設定される。第２閾値を調整することで、対応アンテナ１０側のエリアｘ＿ｘと、近隣アンテナ側のエリアｘ＿ｙとの境界線が調整される。以下、実施の形態２の無線タグ１１による位置判定について具体的に説明する。

図４は、無線タグ１１による位置判定の動作を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、ステップＳ１２２の処理に替えて、ステップＳ２０１～Ｓ２０３の処理を有する点を除き、図２と同一である。図２のフローチャートと同一のステップＳ１００～Ｓ１２１の処理については、説明を省略する。

図４のフローチャートに示されるように、無線タグ１１は、ステップＳ１１６において、対応アンテナ１０からの電波のＲＳＳＩが第１閾値以下であると判別された場合、次に、ステップＳ２０１に進み、無線タグ１１が受信した電波のうち、ＲＳＳＩが第２閾値を超える電波の受信数が１であるか否かが判別される。

ステップＳ２０１で、第２閾値を超える電波の受信数が１であると判別された場合には、対応アンテナ１０からのみ第２閾値を超える強度の電波を受信していると判断できる。この場合、処理はステップＳ２０２に進み、対応アンテナ１０側の遠隔領域ｘ＿ｘと位置判定され、ステップＳ１２１に進み、位置判定結果が通知される。

一方、ステップＳ２０１で受信数が１ではないと判別された場合には、受信数は２であり、第２閾値を超える強度の電波を、対応アンテナ１０と近隣アンテナ１０とから受信していると判断できる。この場合、処理はステップＳ２０３に進み、近隣アンテナ１０側の遠隔領域ｘ＿ｙと位置判定された後、ステップＳ１２１に進み、位置判定結果が対応アンテナ１０に通知される。

上述したように、位置検知システムの制御部には、近傍領域３２と遠隔領域３３とが記憶されている。更に、第２閾値の調整により、遠隔領域３３の分割エリアｘ＿ｘ、ｘ＿ｙの境界が調整され、位置検知システムの制御部には、各識別領域３１のなかの、分割エリアｘ＿ｘとｘ＿ｙが記憶されている。従って、無線タグ１１が対応アンテナ１０の遠隔領域３３にあると判定された場合に、対応アンテナ１０が受信する「ｘ＿ｘ」または「ｘ＿ｙ」の信号に基づいて、位置検知システムの制御部は、無線タグ１１の位置を検出することができる。

以上説明した通り、本実施の形態２によれば、対応アンテナ１０と近隣アンテナ１０とからそれぞれ送信された電波の受信強度を比較することで、対応アンテナ１０の位置検知エリアを、更に細かく分割することができる。また、設置されるアンテナ１０の間隔や高さにばらつきがある場合にも、アンテナ１０の設置後に、第１閾値及び第２閾値を調整することで、正確に位置の特定を行うことができる。

なお、本実施の形態２では、２つのアンテナ１０が設置されている場合について説明した。しかし、本実施の形態２の位置判定は、３以上のアンテナが一列方向に設置されている場合にも適用することができる。この場合、各アンテナ１０と、通信領域２０の一部が重複する他の２つの近接アンテナ１０とが、アンテナセットとして登録される。

そして、２つの近隣アンテナ１０に挟まれたアンテナ１０に対応づけられた識別領域３１の遠隔領域３３は、アンテナ番号がｙ１である一方の近隣アンテナ１０に近い遠隔領域ｘ＿ｙ１と、アンテナ番号がｙ２である他方の近隣アンテナ１０に近い遠隔領域ｘ＿ｙ２と、その間の対応アンテナ１０に近い遠隔領域ｘ＿ｘとの３つの分割エリアに分けられ、位置情報が検知される。

アンテナセットが３つである場合の具体的な位置特定は図４に示す処理により実行することができる。即ち、図４のステップＳ２０１で、第２閾値を越える電波の受信数が２以上であると判別された場合、ステップＳ２０３の処理で、第２閾値を超える電波を送信した近隣アンテナ１０のアンテナ番号ｙが特定されることで、遠隔領域のうちエリアｘ＿ｙにいることが特定される。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３の位置検知システムの構成を模式的に示す図である。実施の形態３の例では、番号１～４の４つのアンテナ１０が隣接して設置されている。４つのアンテナ１０それぞれは、無線タグ１１との通信領域２０の一部が、他の３つのアンテナ１０と無線タグ１１との通信領域２０の一部と、互いに重なるように設置されている。これら４つのアンテナ１０は、アンテナセットとして登録されている。

図５に示されるように、番号ｘのアンテナ１０に対応する識別領域３１は、近傍領域３２と遠隔領域３３とに分けられ、位置判定される。更に、遠隔領域３３は、どの近隣アンテナ１０からも第２閾値を超える強度の電波を受信しないエリアと、他の近隣アンテナ１０の１つから第２閾値を超える強度の電波を受信するエリアと、他の２以上の近隣アンテナ１０から第２閾値を超える強度の電波を受信するエリアとの４つのエリアに分けて、位置判定される。

４つのエリアは、対応アンテナ１０のアンテナ番号ｘと近隣アンテナ１０のアンテナ番号ｙとで特定される。具体的に、ある対応アンテナ１０以外の近接アンテナ１０から第２閾値を超える強度の電波を受信しない場合、対応アンテナ１０のアンテナ番号ｘ＿ｘが送信されて、エリアが特定される。例えば、対応アンテナ１０がアンテナ番号１のアンテナである場合、図５のエリア１＿１が、ある対応アンテナ１０以外の近接アンテナ１０から第２閾値を超える強度の電波を受信しない場合に特定されるエリアである。

近接アンテナ１０の１つから第２閾値を超える強度の電波を受信した場合、対応アンテナ１０のアンテナ番号ｘと、第２閾値を超える強度の電波を送信した近接アンテナのアンテナ番号ｙとが送信されて、エリアが特定される。例えば、対応アンテナ１０がアンテナ番号１で、アンテナ番号４の近接アンテナ１０から、第２閾値を超える電波を受信した場合に特定されるエリアは、図５のエリア１＿４である。

近接アンテナ１０の２つ以上から第２閾値を超える強度の電波を受信した場合、無線タグ１１は、３つ又は全てのアンテナの通信領域２０が重複するエリアにある。このエリアは、対応アンテナ１０のアンテナ番号ｘと、その対応アンテナ１０の対角線上に配置された近接アンテナ１０のアンテナ番号ｚとで特定される。例えば、対応アンテナ１０がアンテナ番号１で、２つ以上の近接アンテナから、第２閾値を超える電波を受信した場合に特定されるエリアは、図５のエリア１＿３である。各アンテナ１０に対する対角線上のアンテナ番号ｚは、無線タグ１１に予め記憶されていてもよい。また、アンテナ番号の送信に替えて、何らかの信号ｚを、３つ以上の通信領域２０が重複するエリアにあることを示す信号としてｘ＿ｚを送信することとしてもよい。

位置検知システムの制御部には、無線タグ１１から送信される遠隔領域３３内のエリアを示す信号「ｘ＿ｘ」又は「ｘ＿ｙ」又は「ｘ＿ｚ」に対応する各位置が記憶されている。従って、無線タグ１１が遠隔領域３３内のエリアを示すこれらの信号を送信することで、制御部において、位置を特定することができる。

図６は、無線タグ１１による位置判定の動作を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、ステップＳ２０１～Ｓ２０３の処理に替えて、ステップＳ３０１～Ｓ３０６の処理を有する点を除き、図４のフローチャートと同一である。図２又は図４と同一のステップＳ１００～Ｓ１２１の処理については説明を省略する。

図６の処理では、ステップＳ１１６において、対応アンテナ１０からの電波のＲＳＳＩが第１閾値以下であると判別された場合には、次に、ステップＳ３０１に進み、ＲＳＳＩが第２閾値を超える強度の電波の受信数が確認される。確認の結果、その受信数が１であれば、受信した電波は対応アンテナ１０から送信された電波であると判断される。この場合、ステップＳ３０２に進み、遠隔領域３３のうち、対応アンテナ１０のみから第２閾値以上電波を受信するエリアｘ＿ｘにあると判定される。その後、処理はステップＳ１２１に進み、位置判定の結果として、信号ｘ＿ｘが対応アンテナ１０に通知される。

ステップＳ３０１で、第２閾値を超える強度の電波の受信数が２であると判別された場合には、処理はステップＳ３０３に進み、第２閾値を越える強度の電波を送信した近接アンテナ１０の番号ｙが記憶される。次に、ステップＳ３０４の位置判定に進み、エリア「ｘ＿ｙ」にあると判定される。その後、処理はステップＳ１２１に進み、位置判定の結果として、信号ｘ＿ｙが対応アンテナ１０に通知される。

ステップＳ３０１で、第２閾値を超える強度の電波の受信数が３以上であると判別された場合には、処理はステップＳ３０５に進み、対応アンテナ１０に対し対角線上の位置にあるアンテナ番号ｚが記憶される。次に、ステップＳ３０６の位置判定に進み、対応アンテナ１０のアンテナ番号ｘと、対角位置のアンテナ番号ｚとで特定されるエリア「ｘ＿ｚ」にあると判定される。その後、処理はステップＳ１２１に進み、位置判定の結果として、信号ｘ＿ｚが対応アンテナ１０に通知される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、４つのアンテナを１つのアンテナセットとすることで、１つのアンテナに対する領域を、５つのエリアに分けて、位置情報を検出することができる。これにより、アンテナの設置台数を増やすことなく、より詳細な位置検出を行うことができる。また、設置されるアンテナ１０の間隔や高さにばらつきがある場合にも、アンテナ１０の設置後に、第１閾値及び第２閾値を調整することで、正確に位置の特定を行うことができる。

なお、説明の簡略化のため、４つのアンテナを１セットとする１つのアンテナセットに対応する１つの領域の位置情報検出を図示して説明したが、本実施の形態はこれに限られず、図７に示されるように、４つのアンテナを１セットとアンテナセットに対応する領域が、複数並んで配置される構成としてもよい。この場合にも、図６のフローチャートにより、無線タグ１１が遠隔領域３３にある場合、その遠隔領域３３の４つの分割エリアのどこにあるかをそれぞれ特定することができる。

また、本実施の形態の位置検知システムは、４つのアンテナを１つのセットとして位置を特定するため、設置するアンテナの台数は、４の倍数である事が望ましい。ただし、４の倍数でない場合にも、これを適用することは可能である。

図８に、アンテナ１０の台数が６つの例を示す。アンテナの台数が４の倍数ではない場合には、４の倍数となるように、いくつかのアンテナを２つのアンテナセットに重複して設定すればよい。例えば、図８の例では、中央の列に配置されている２番と３番のアンテナが、２つのアンテナセット４０、４１に重複して配置されている。これにより、図６のフローチャートに示すのと同様の方法で、対応アンテナ１０ごとに遠隔領域３３を４つの分割エリアに分けて、位置情報を取得することができる。

図９～図１０に、アンテナ１０の台数が４の倍数でない場合の他の例を示す。図９に示される例では、アンテナセットを構成するアンテナの台数が３台であり、各アンテナ１０は、１のアンテナセットのみに含まれる。この場合にも、無線タグ１１は、図６のフローチャートと同様の処理により位置情報の検知を行うことができる。

ただし、近接するアンテナ数が少なくなる分、分割可能なエリア数が減少する。具体的に、図９に示される例では、図５に示す実施の形態３の構成例に対して、４番のアンテナが不足している。その結果、４番のアンテナ１０からの電波によって特定される対応アンテナ１０が１番である場合のエリア１＿４及び対応アンテナ１０が３番である場合のエリア３＿４は特定することができず、それぞれ、エリア１＿１及び３＿３として特定される。このような場合であっても、位置検知システムの制御部に、近接アンテナ１０が欠けたことで通信領域２０が他の近接アンテナ１０と重複しなくなった領域を、対応アンテナ１０それぞれのエリアｘ＿ｘとして登録しておくことで、正しく位置検知を行うことができる。

また、図１０に示される例では、アンテナセットを構成するアンテナは２台となる。この例でも、図６のフローチャートと同様の処理を実行することにより、位置情報の検知を行うことができる。ただしこの場合、図６のフローチャートのステップＳ３０１の処理において、第２閾値より強い電波の受信数は、１又は２のいずれかとなり、ステップＳ３０５～Ｓ３０６の処理が実行されることはない。この場合、対応アンテナ１０の遠隔領域３３の分割エリアは、近接アンテナ１０に近いｘ＿ｙであるか、あるいは、近接アンテナ１０からは遠いエリアｘ＿ｘであるかの２つとなる。

このように、アンテナ１０の設置台数が４台ではない場合にも、各アンテナ１０の識別領域３１を、アンテナセットを構成するアンテナ数＋１のエリアに分けて、位置情報を検出することができる。

ただし、アンテナ数を５以上とすると、電波受信が重複し、受信電波の強度関係が複雑となり、かえってエリア分割数が減少することが考えられる。従って、アンテナセットのアンテナ台数は、好ましくは４台、又はそれ以下とすることが望ましい。

＜実施の形態１～３のその他の実施の形態＞
なお、実施の形態１～３の位置検知システムの制御部は、アンテナ１０のそれぞれに搭載されていてもよいし、全てのアンテナ１０と通信可能な状態で、いずれかのアンテナ１０又はアンテナ１０とは別の場所に設置された装置に搭載されたものであってもよい。

また、実施の形態１～３では、無線タグ１１が、その対応アンテナ１０の特定と、位置判定とを行い、結果を、対応アンテナ１０に送信する場合について説明した。しかしながら、同様の位置判定の機能を、アンテナ１０側に持たせる構成としてもよい。この場合、例えば、無線タグ１１は、対応アンテナ１０を特定し、対応アンテナ１０に対し、受信した電波のＲＳＳＩの値を送信し、対応アンテナ１０側、または別途設置された制御部で、ＲＳＳＩと第１閾値との比較及び第２閾値との比較を実行することで、無線タグ１１の位置を特定する構成としてもよい。

また、実施の形態１～３では、各アンテナ１０の通信領域２０に接する立方体の領域を識別領域３１として登録する場合について説明した。しかし、識別領域３１はこれに限られず、例えば、各アンテナ１０の通信領域２０のうち、他の通信領域２０と交差する面よりそのアンテナ１０側の領域の全てを、そのアンテナ１０に対応する識別領域として登録するように構成してもよい。

また、実施の形態１～３では、位置判定の結果を、対応アンテナ１０だけに送信する構成について説明した。このように送信するアンテナを対応アンテナ１０に限定することで、消費電力の低減を図ることができる。しかしながら、この構成に限られるものではなく、例えば、位置判定の結果が、アンテナセットを構成する全てのアンテナ１０に送信される構成としてもよい。

１０アンテナ、１１無線タグ、２０通信領域、３１識別領域、３２近傍領域、３３遠隔領域、４０、４１アンテナセット

Claims

携帯して移動可能な無線タグと、
前記無線タグと通信する複数のアンテナと、
を備え、
前記無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、
前記アンテナのそれぞれは、前記無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと前記無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置され、
前記アンテナのそれぞれと、前記他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備え、
前記無線タグは、
前記アンテナから送信された電波を受信すると共に電波受信強度を測定し、
前記電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを、前記無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定し、
前記対応アンテナからの電波の前記電波受信強度と第１閾値との比較により、前記無線タグの位置が、前記対応アンテナの前記通信領域のなかの、前記対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、前記近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定し、
前記アンテナに、特定した前記無線タグの位置の応答を送信する、
ように構成され、
前記通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、
前記アンテナセットを構成する前記アンテナそれぞれの前記通信領域のなかの前記遠隔領域には、前記アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、
前記無線タグは、
前記対応アンテナの前記遠隔領域にあると判定した場合、
前記アンテナセットを構成する全ての前記アンテナからの電波送信が完了する時間の間に、前記第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を受信した件数である受信数を検出し、
前記受信数に基づいて、前記無線タグの位置が、前記遠隔領域のなかの複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する、
ように構成されている無線タグの位置検知システム。
前記無線タグは、前記無線タグの位置の応答を、前記対応アンテナに限って送信するように構成されている請求項１に記載の無線タグの位置検知システム。
携帯して移動可能な無線タグと通信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにそれぞれ搭載された制御部と、
を備え、
前記無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、
前記アンテナのそれぞれは、前記無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと前記無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置され、
前記アンテナのそれぞれと、前記他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備え、
前記無線タグが、前記複数のアンテナから受信した電波の電波受信強度を測定し、その電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを前記無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定したときに、当該特定された対応アンテナが、当該対応アンテナからの電波の電波受信強度を測定した値を前記無線タグから受信し、
前記制御部は、前記対応アンテナが前記無線タグから受信した前記電波受信強度の値を第１閾値と比較することにより、前記無線タグの位置が、前記対応アンテナの前記通信領域の中の、前記対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、前記近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定する、
ように構成され、
前記通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、
前記アンテナセットを構成する前記アンテナそれぞれの前記通信領域の中の前記遠隔領域には、前記アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、
前記制御部は、
前記無線タグの位置が前記対応アンテナの前記遠隔領域にあると判定した場合、
前記アンテナセットを構成する全ての前記アンテナからの電波送信が完了する時間の間に、前記第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を前記無線タグが受信した件数である受信数に基づいて、前記無線タグの位置が、前記遠隔領域の中の、複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する、
ように構成されている無線タグの位置検知システム。
携帯して移動可能な無線タグと通信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナと通信可能な状態で、いずれかの前記アンテナに搭載又は前記複数のアンテナとは別の場所に設置された装置に搭載、された制御部と、
を備え、
前記無線タグの位置を検知する位置検知システムであって、
前記アンテナのそれぞれは、前記無線タグとの通信領域の一部が、少なくとも１つの他のアンテナと前記無線タグとの通信領域の一部と重なるように配置され、
前記アンテナのそれぞれと、前記他のアンテナとは、互いに電波干渉しない間欠的なタイミングで電波送信する機能を備え、
前記無線タグが、前記複数のアンテナから受信した電波の電波受信強度を測定し、その電波受信強度が最も大きい電波を送信したアンテナを前記無線タグに最も近いアンテナである対応アンテナとして特定したときに、当該特定された対応アンテナが、当該対応アンテナからの電波の電波受信強度を測定した値を前記無線タグから受信し、
前記制御部は、前記対応アンテナが前記無線タグから受信した前記電波受信強度の値を第１閾値と比較することにより、前記無線タグの位置が、前記対応アンテナの前記通信領域の中の、前記対応アンテナから一定の範囲内にある近傍領域にあるか、前記近傍領域の外側の遠隔領域にあるかを特定する、
ように構成され、
前記通信領域の一部が互いに重なる複数のアンテナのセットである少なくとも１つのアンテナセットが登録され、
前記アンテナセットを構成する前記アンテナそれぞれの前記通信領域の中の前記遠隔領域には、前記アンテナセットを構成するアンテナの数に応じた複数の分割エリアの区分けが設定され、
前記制御部は、
前記無線タグの位置が前記対応アンテナの前記遠隔領域にあると判定した場合、
前記アンテナセットを構成する全ての前記アンテナからの電波送信が完了する時間の間に、前記第１閾値よりも小さな値である第２閾値よりも大きな電波受信強度の電波を前記無線タグが受信した件数である受信数に基づいて、前記無線タグの位置が、前記遠隔領域の中の、複数の分割エリアのうち、どの分割エリアにあるかを特定する、
ように構成されている無線タグの位置検知システム。