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JP2019078721A - Wireless communication system - Google Patents

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JP2019078721A
JP2019078721A JP2017208079A JP2017208079A JP2019078721A JP 2019078721 A JP2019078721 A JP 2019078721A JP 2017208079 A JP2017208079 A JP 2017208079A JP 2017208079 A JP2017208079 A JP 2017208079A JP 2019078721 A JP2019078721 A JP 2019078721A
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JP
Japan
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antenna
tag
receiving
wireless communication
communication system
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Pending
Application number
JP2017208079A
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Japanese (ja)
Inventor
邦夫 安藤
Kunio Ando
邦夫 安藤
秀明 土田
Hideaki Tsuchida
秀明 土田
宏孝 竹田
Hirotaka Takeda
宏孝 竹田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Texeng Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel and Sumikin Texeng Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Steel and Sumikin Texeng Co Ltd filed Critical Nippon Steel and Sumikin Texeng Co Ltd
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

【課題】汎用のパッシブ型のRFタグを使用して、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理を実現できる無線通信システムを提供する。【解決手段】ヤードに置かれる各対象物には、固有情報を記憶するパッシブ型のRFタグ1が取り付けられる。無線通信システムは、複数台の送信機2及び送信アンテナ3の組と、複数台の受信機4及び受信アンテナ5の組とを備える。送信機2は、送信アンテナ3を介してRFタグ1に電波を送信する。受信機4は、送信アンテナ3から送信される電波を受信して動作するRFタグ1から、受信アンテナ5を介して電波を受信する。送信アンテナ3は、無指向性アンテナ又は指向性アンテナである。受信アンテナ5は、指向性アンテナであり、支持装置であるアンテナローテータ6で支持され、受信アンテナ5の向きが可変である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless communication system capable of realizing physical distribution management and position management of products etc. in a wide area by using a general-purpose passive type RF tag. SOLUTION: A passive RF tag 1 for storing unique information is attached to each object placed in a yard. The wireless communication system includes a set of a plurality of transmitters 2 and a transmitting antenna 3 and a set of a plurality of receivers 4 and a receiving antenna 5. The transmitter 2 transmits radio waves to the RF tag 1 via the transmitting antenna 3. The receiver 4 receives radio waves from the RF tag 1 that operates by receiving the radio waves transmitted from the transmission antenna 3 via the reception antenna 5. The transmission antenna 3 is an omnidirectional antenna or a directional antenna. The receiving antenna 5 is a directional antenna, is supported by an antenna rotator 6 that is a supporting device, and the orientation of the receiving antenna 5 is variable. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、RFタグを利用した無線通信システムに関する。   The present invention relates to a wireless communication system using an RF tag.

製品等の識別や管理にRFタグが利用されることがある。固有情報が格納されたRFタグを製品等に取り付けておき、通信機器が無線通信によりRFタグから固有情報を読み取ることにより、製品等の物流管理や位置管理を実現することができる。   RF tags are sometimes used to identify and manage products and the like. By attaching an RF tag storing unique information to a product or the like and the communication device reading the unique information from the RF tag by wireless communication, physical distribution management and position management of the product or the like can be realized.

RFタグとしては、内蔵電池により動作するアクティブ型と、電池を保有せず、外部から受信する電波をエネルギー源として動作するパッシブ型とがある。アクティブ型のRFタグは、通信距離を長距離とすることが可能であるが、単価が高く、また、内蔵電池の残容量を把握する必要があり、多数の製品等を取り扱う場合にはほとんど採用されていない。それに対して、パッシブ型のRFタグは、単価が安く、電池の残容量を管理する必要がないことから、多数の製品等を取り扱う場合に採用されることが多い。   As an RF tag, there are an active type that operates with a built-in battery and a passive type that operates without using a battery and using radio waves received from the outside as an energy source. The active RF tag can make the communication distance long distance, but the unit price is high, and it is necessary to grasp the remaining capacity of the built-in battery, and it is almost used when handling a large number of products etc. It has not been. On the other hand, passive RF tags are often employed when handling a large number of products and the like because the unit price is low and there is no need to manage the remaining battery capacity.

特表2001−525970号公報JP 2001-525970 gazette

パッシブ型のRFタグは、一般的に通信距離が5〜6[m]程度と短く、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理に適用するために、通信距離を延ばすことが求められる。なお、広いエリアとは、縦横それぞれ数十メートル〜数百メートル程度の広さのエリアを想定している。   A passive RF tag generally has a short communication distance of about 5 to 6 [m], and is required to extend the communication distance in order to apply to distribution management and position management of products in a wide area. The wide area is assumed to be an area of several tens of meters to several hundreds of meters in each of the vertical and horizontal directions.

RFタグとの通信距離を延ばすために、例えばRFタグ内部のアンテナの面積、長さ、形状等を改良することが考えられるが、RFタグのメーカ側での対応となり、また、単価が高くなってしまう。   In order to extend the communication distance with the RF tag, for example, it may be considered to improve the area, length, shape, etc. of the antenna inside the RF tag, but the maker of the RF tag will respond and the unit price will be high. It will

また、RFタグとの通信距離を延ばすために、汎用のパッシブ型のRFタグを使用しつつ、通信機器の送受信用アンテナとして指向性アンテナを用いることが考えられる。
しかしながら、例えば屋外での製品等の物流管理や位置管理に適用する場合、電波法により、通信機器の出力と送受信用アンテナの利得の合計dBの制約を受けることがある。この場合、RFタグを動作させるエネルギー源となる電波の送信出力を小さくせざるをえないことがある。
Moreover, in order to extend the communication distance with the RF tag, it is conceivable to use a directional antenna as a transmitting and receiving antenna of the communication device while using a general-purpose passive RF tag.
However, when applied to, for example, physical distribution management or location management of products outdoors, the radio wave law may limit the total dB of the output of the communication device and the gain of the transmitting / receiving antenna. In this case, it may be necessary to reduce the transmission output of radio waves as an energy source for operating the RF tag.

なお、例えば特許文献1には、RFIDタグは、近接位置にある静電励磁機から励磁信号を静電気的に受信して励磁状態になり、格納タグ情報に基づき読取信号を生成し、読取信号を、近接位置にある読取機に静電気的に送信する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献1は、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理に適用することを想定するものではない。
For example, in Patent Document 1, an RFID tag electrostatically receives an excitation signal from an electrostatic exciter at a close position to be in an excited state, generates a read signal based on stored tag information, and reads a read signal. An arrangement for electrostatically transmitting to a reader in close proximity is disclosed.
However, Patent Document 1 is not assumed to be applied to distribution management and location management of products and the like in a wide area.

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、汎用のパッシブ型のRFタグを使用して、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理を実現できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to realize physical distribution management and position management of products and the like in a wide area by using a general-purpose passive RF tag. I assume.

上記の課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1] パッシブ型のRFタグと、
前記RFタグに電波を送信するための送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信される電波を受信して動作する前記RFタグから電波を受信するための、前記送信アンテナとは別体の受信アンテナとを備えたことを特徴とする無線通信システム。
[2] 前記受信アンテナは、指向性アンテナであることを特徴とする[1]に記載の無線通信システム。
[3] 前記送信アンテナが複数台設置されることを特徴とする[1]又は[2]に記載の無線通信システム。
[4] 前記受信アンテナが複数台設置されることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか一つに記載の無線通信システム。
[5] 前記受信アンテナが支持装置で支持され、前記受信アンテナの向きが可変であることを特徴とする[2]に記載の無線通信システム。
[6] 前記送信アンテナから電波を送信するように制御するとともに、当該送信アンテナの位置に合わせて、前記受信アンテナの向きを変えるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする[5]に記載の無線通信システム。
[7] 前記受信アンテナを介して前記RFタグから受信した電波に基づいて、当該RFタグの位置を特定する位置特定手段を備えたことを特徴とする[2]に記載の無線通信システム。
[8] 前記位置特定手段は、2本の前記受信アンテナの受信範囲を交差させた交差領域に入っている前記RFタグの位置を求めることを特徴とする[7]に記載の無線通信システム。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] Passive RF tag,
A transmitting antenna for transmitting radio waves to the RF tag;
A wireless communication system, comprising: a receiving antenna separate from the transmitting antenna for receiving a radio wave from the RF tag that operates by receiving a radio wave transmitted from the transmitting antenna.
[2] The wireless communication system according to [1], wherein the receiving antenna is a directional antenna.
[3] The wireless communication system according to [1] or [2], wherein a plurality of the transmitting antennas are installed.
[4] The wireless communication system according to any one of [1] to [3], wherein a plurality of the receiving antennas are installed.
[5] The wireless communication system according to [2], wherein the receiving antenna is supported by a support device, and the direction of the receiving antenna is variable.
[6] A control means is provided to control to transmit radio waves from the transmitting antenna, and to control to change the direction of the receiving antenna in accordance with the position of the transmitting antenna [5]. The wireless communication system according to.
[7] The wireless communication system according to [2], further comprising: position specifying means for specifying a position of the RF tag based on radio waves received from the RF tag via the receiving antenna.
[8] The wireless communication system according to [7], wherein the position specifying unit obtains the position of the RF tag in an intersection area in which the reception ranges of the two reception antennas are crossed.

本発明によれば、汎用のパッシブ型のRFタグを使用して、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理を実現することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to realize physical distribution management and position management of products and the like in a wide area by using a general-purpose passive RF tag.

実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the radio communications system concerning an embodiment. 実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the radio communications system concerning an embodiment. 送信アンテナの送信範囲、動作中のRFタグの通信可能領域、及び受信アンテナの受信範囲の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the transmission range of a transmission antenna, the communicable area | region of RF tag in operation | movement, and the reception range of a receiving antenna. 2本の受信アンテナの受信範囲を交差させて、その交差領域に入っているRFタグの位置を求めるアルゴリズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the algorithm which cross | intersects the receiving range of two receiving antennas, and calculates | requires the position of the RF tag which has entered the crossing area | region. 3次元空間上のRFタグ検知ベクトルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the RF tag detection vector on three-dimensional space.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図1、図2に、実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す。本実施形態では、図2に示すように、製品等の対象物9が置かれる屋外のヤード(置き場)において、対象物9の位置を特定するのに利用される無線通信システムを説明する。対象とするヤードは、縦横それぞれ数十メートル〜数百メートル程度の広さのエリアを想定している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show a schematic configuration of a wireless communication system according to an embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a wireless communication system used to specify the position of an object 9 in an outdoor yard (place) where the object 9 such as a product is placed will be described. The target yard is assumed to be an area of several tens of meters to several hundreds of meters in length and width, respectively.

図2に示すように、ヤードに置かれる各対象物9には、固有情報を記憶するRFタグ1が取り付けられる。RFタグ1は、汎用のパッシブ型のRFタグを使用すればよく、例えば920MHz帯のパッシブ型のRFタグが使用される。なお、対象物9にRFタグ1を取り付けるとは、対象物9にRFタグ1を貼着等する以外にも、例えば対象物9の所定の箇所上にRFタグ1を単に載置するような形態も含む。   As shown in FIG. 2, an RF tag 1 storing unique information is attached to each object 9 placed in the yard. The RF tag 1 may use a general-purpose passive RF tag, for example, a 920 MHz band passive RF tag. Note that attaching the RF tag 1 to the object 9 means, for example, simply placing the RF tag 1 on a predetermined portion of the object 9 in addition to attaching the RF tag 1 to the object 9, etc. It also includes the form.

図1に示すように、無線通信システムは、複数台の送信機2及び送信アンテナ3の組と、複数台の受信機4及び受信アンテナ5の組とを備える。
送信機2は、送信アンテナ3を介してRFタグ1に電波を送信する。受信機4は、送信アンテナ3から送信される電波を受信して動作するRFタグ1から、受信アンテナ5を介して電波を受信する。
As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes a set of a plurality of transmitters 2 and transmit antennas 3 and a set of a plurality of receivers 4 and receive antennas 5.
The transmitter 2 transmits a radio wave to the RF tag 1 via the transmission antenna 3. The receiver 4 receives radio waves from the RF tag 1 that operates by receiving radio waves transmitted from the transmission antenna 3 via the reception antenna 5.

RFタグ1に電波を送信するための送信アンテナ3は、用途に応じてアンテナを選択すればよく、例えばモノポールアンテナのような無指向性アンテナや平面アンテナ等の指向性アンテナが使用される。本実施形態では無指向性アンテナが使用されており、送信アンテナ3の送信範囲tを模式的に示す。
図2に示すように、送信アンテナ3は、一部しか図示しないが、ヤードのうち対象物9が置かれる領域(以下、対象領域と呼ぶ)の全域をカバーできるように、ヤード内の適所に適宜な台数が配置される。
The transmitting antenna 3 for transmitting radio waves to the RF tag 1 may be selected according to the application, and for example, a directional antenna such as a nondirectional antenna such as a monopole antenna or a planar antenna is used. In the present embodiment, a nondirectional antenna is used, and the transmission range t of the transmission antenna 3 is schematically shown.
As shown in FIG. 2, although only a part of the transmitting antenna 3 is shown, the transmitting antenna 3 is in a suitable place in the yard so as to cover the entire area of the yard where the object 9 is placed (hereinafter referred to as the target area). An appropriate number will be allocated.

RFタグ1から電波を受信するための受信アンテナ5は、指向性アンテナであり、例えば八木宇田アンテナや円偏波アンテナが使用される。受信アンテナ5の受信範囲rを模式的に示す。
受信アンテナ5は、支持装置であるアンテナローテータ6で支持され(図1を参照)、受信アンテナ5の向きが可変である。
図2に示すように、受信アンテナ5は、その向きを変えることにより対象領域の全域をカバーできるように、ヤードの外周やコーナ等に適宜な台数が配置される。
The receiving antenna 5 for receiving radio waves from the RF tag 1 is a directional antenna, and for example, a Yagi Uda antenna or a circularly polarized antenna is used. The reception range r of the reception antenna 5 is schematically shown.
The receiving antenna 5 is supported by an antenna rotator 6, which is a supporting device (see FIG. 1), and the orientation of the receiving antenna 5 is variable.
As shown in FIG. 2, an appropriate number of receiving antennas 5 are arranged on the outer periphery, corners, etc. of the yard so that the entire area of the target area can be covered by changing the direction.

このように送信アンテナ3と受信アンテナ5とを別体として分離することにより、受信専用とした受信アンテナ5では、電波法による制約を受けることなく、高感度アンテナ化による長距離受信が可能になる。本実施形態では、受信アンテナ5の各種構造設計パラメータを適宜設定し、また、受信機4での信号を増幅させて受信アンテナ5の利得を上げることにより、微弱電波検出し、100メートルを超える所定の距離だけ離れたRFタグ1から電波を受信可能とする。また、電波法による制約内のdBを送信側に配分することができるので、送信アンテナ3から送信する、RFタグ1を動作させるエネルギー源となる電波の送信出力を確保して、送信アンテナ3の送信範囲tを広範囲にすることができる。   As described above, by separating the transmitting antenna 3 and the receiving antenna 5 as separate bodies, long-distance reception can be realized by high sensitivity antenna formation without being restricted by the radio wave method, with the receiving antenna 5 dedicated to reception. . In this embodiment, weak radio wave detection is performed by appropriately setting various structural design parameters of the receiving antenna 5 and amplifying the signal in the receiver 4 to increase the gain of the receiving antenna 5, and the predetermined radio wave detection exceeds 100 meters. It is possible to receive radio waves from the RF tag 1 separated by a distance of. In addition, since dB within the restrictions of the Radio Law can be distributed to the transmission side, the transmission output of radio waves to be transmitted from the transmission antenna 3 and serving as an energy source for operating the RF tag 1 is secured. The transmission range t can be made wide.

また、無線通信システムは、情報処理装置8を備える。情報処理装置8は、集線装置7を介して送信機2、受信機4及びアンテナローテータ6に接続する。情報処理装置8は、送信アンテナ3の位置情報、受信アンテナ5の位置情報を保有しており、送信機2、受信機4及びアンテナローテータ6を統括的に制御する。
情報処理装置8は、送信アンテナ3から電波を送信するように制御するとともに、当該送信アンテナ3の位置に合わせて、受信アンテナ5の向きを変えるように制御する制御手段として機能する。また、情報処理装置8は、受信アンテナ5を介してRFタグ1から受信した電波に基づいて、当該RFタグ1の位置、すなわちヤードにおける対象物9の位置を特定する位置特定手段として機能する。情報処理装置8は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータ装置により構成され、CPUが所定のプログラムを実行することにより制御手段の機能や位置特定手段の機能が実現される。
The wireless communication system also includes an information processing device 8. The information processing device 8 is connected to the transmitter 2, the receiver 4 and the antenna rotator 6 via the line concentrator 7. The information processing device 8 holds the position information of the transmitting antenna 3 and the position information of the receiving antenna 5, and controls the transmitter 2, the receiver 4, and the antenna rotator 6 in an integrated manner.
The information processing device 8 controls so as to transmit radio waves from the transmission antenna 3 and functions as control means for controlling the direction of the reception antenna 5 in accordance with the position of the transmission antenna 3. Further, the information processing device 8 functions as a position specifying means for specifying the position of the RF tag 1, that is, the position of the object 9 in the yard, based on the radio wave received from the RF tag 1 via the receiving antenna 5. The information processing device 8 is constituted by a computer device provided with, for example, a CPU, a ROM, a RAM and the like, and the CPU executes a predetermined program to realize the function of the control means and the function of the position specifying means.

以下、図3乃至図5を参照して、対象物9の位置を特定する処理を説明する。なお、図3では、RFタグ1だけを図示し、対象物9の図示は省略する。また、図3や図4で、受信アンテナ5の受信範囲rの大きさが異なるように図示するものがあるが、図の見やすさを考慮したものであり、受信アンテナ5の向きによって受信範囲rの大きさが変わる等を意味するものではない。
情報処理装置8の制御下で、送信機2は、送信アンテナ3を介して電波を送信する。これにより、送信アンテナ3の送信範囲t内に存在するRFタグ1は、送信アンテナ3から送信される電波を受信し、それをエネルギー源として動作する。動作中のRFタグ1の通信可能領域aを模式的に示す。情報処理装置8は、例えば複数台ある送信アンテナ3のうち、一部の送信アンテナ3から電波を送信するように制御する。
The process of specifying the position of the object 9 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. In FIG. 3, only the RF tag 1 is illustrated, and the illustration of the object 9 is omitted. In addition, although in FIG. 3 and FIG. 4, the size of the reception range r of the reception antenna 5 is illustrated to be different, the viewability of the drawing is considered, and the reception range r depends on the direction of the reception antenna 5 It does not mean that the size of
Under the control of the information processing device 8, the transmitter 2 transmits a radio wave via the transmission antenna 3. Thus, the RF tag 1 present in the transmission range t of the transmission antenna 3 receives the radio wave transmitted from the transmission antenna 3 and operates as an energy source. The communicable area a of the RF tag 1 in operation is schematically shown. The information processing device 8 controls to transmit radio waves from a part of the transmission antennas 3 among the plurality of transmission antennas 3, for example.

また、情報処理装置8の制御下で、受信機4は、動作中のRFタグ1から、受信アンテナ5を介して電波を受信し、固有情報を読み取る。
この場合、図3(b)、(c)に示すように、受信アンテナ5の受信範囲rを、動作中のRFタグ1の通信可能領域aに重ねるために、受信アンテナ5の向き(受信アンテナ5の指向方向)を、動作中のRFタグ1の通信可能領域1aに向ける必要がある。情報処理装置8は、電波送信中の送信アンテナ3を認識しているので、アンテナローテータ6を制御して、受信アンテナ5を、電波送信中の送信アンテナ3の送信範囲tに向ける。動作中のRFタグ1は、電波送信中の送信アンテナ3の送信範囲t内に存在するので、受信アンテナ5の向けを微調整すれば、受信アンテナ5の受信範囲rを、動作中のRFタグ1の通信可能領域aに重ねることができる。
Further, under the control of the information processing device 8, the receiver 4 receives a radio wave from the RF tag 1 in operation via the receiving antenna 5, and reads the unique information.
In this case, as shown in FIGS. 3B and 3C, in order to overlap the reception range r of the reception antenna 5 on the communicable area a of the RF tag 1 in operation, the direction of the reception antenna 5 (reception antenna The pointing direction 5) needs to be directed to the communicable area 1a of the RF tag 1 in operation. Since the information processing device 8 recognizes the transmitting antenna 3 during radio wave transmission, the information processing device 8 controls the antenna rotator 6 to direct the receiving antenna 5 to the transmission range t of the transmitting antenna 3 during radio wave transmission. Since the RF tag 1 in operation is within the transmission range t of the transmitting antenna 3 during radio wave transmission, if the direction of the receiving antenna 5 is finely adjusted, the reception range r of the receiving antenna 5 is an RF tag in operation It can be superimposed on one communicable area a.

情報処理装置8の制御下で、電波を送信する送信アンテナ3を切り替え、それに合わせて受信アンテナ5の向きを変えていくことにより、対象領域の全域を走査して、対象領域に置かれたすべての対象物9のRFタグ1から固有情報を読み取ることができる。   Under the control of the information processing apparatus 8, the transmitting antenna 3 for transmitting radio waves is switched, and the direction of the receiving antenna 5 is changed accordingly, thereby scanning the entire area of the target area, all of which are placed in the target area. Specific information can be read from the RF tag 1 of the object 9 of FIG.

ここで、図3(a)は、対象物9が一直線上に配置される対象領域を示す。
この場合、動作中のRFタグ1から固有情報を読み取れば、そのときの受信アンテナ5の向きに基づいて、当該RFタグ1の位置を特定することができる。このように対象物9が一直線上に配置される対象領域であれば、受信アンテナ5は一台でも足りる。
Here, FIG. 3A shows a target area in which the target 9 is disposed on a straight line.
In this case, if the unique information is read from the RF tag 1 in operation, the position of the RF tag 1 can be specified based on the orientation of the receiving antenna 5 at that time. As long as the target area is such that the object 9 is disposed on a straight line, only one receiving antenna 5 is sufficient.

図3(b)、(c)は、対象物9が縦横に並べられる等、対象物9が一直線上以外にも配置されうる対象領域を示す。
この場合、動作中のRFタグ1から固有情報を読み取れば、そのときの受信アンテナ5の向きの方向に当該RFタグ1があることは特定できるが、当該RFタグ1の位置を特定するまでは至らない。受信アンテナ5で受信する電波の強さに応じて、受信アンテナ5の向きの方向にあるRFタグ1までの距離を推定することも考えられるが、特定精度が高いとはいえない。
そこで、2本の受信アンテナ5の受信範囲rを交差させて、その交差領域に入っているRFタグ1の位置を求めるアルゴリズムとする。
FIGS. 3 (b) and 3 (c) show target areas where the target 9 can be arranged other than on a straight line, such as the target 9 is arranged vertically and horizontally.
In this case, if the unique information is read from the operating RF tag 1, it can be identified that the RF tag 1 is present in the direction of the direction of the receiving antenna 5 at that time, but until the position of the RF tag 1 is identified It does not reach. Although it is conceivable to estimate the distance to the RF tag 1 in the direction of the direction of the receiving antenna 5 according to the strength of the radio wave received by the receiving antenna 5, it can not be said that the specific accuracy is high.
Therefore, the reception range r of the two reception antennas 5 is made to intersect, and the position of the RF tag 1 in the intersection area is determined.

図3(c)を例にすれば、RFタグ1aは、動作中のRFタグであって、2本の受信アンテナ5の受信範囲rの交差領域に入っており、位置の特定が可能である。
それに対して、RFタグ1b〜1dは、位置の特定が不能である。具体的に、RFタグ1bは、動作中のRFタグであるが、1本の受信アンテナ5の受信範囲r内だけに入っている。また、RFタグ1cは、動作中のRFタグであるが、いずれの受信アンテナ5の受信範囲r内にも入っていない。また、RFタグ1dは、非動作中である。
Taking FIG. 3C as an example, the RF tag 1a is an RF tag in operation, and is in the intersection area of the reception ranges r of the two receiving antennas 5, and the position can be specified. .
On the other hand, the RF tags 1b to 1d can not be identified. Specifically, the RF tag 1 b is an operating RF tag, but falls within the reception range r of one receiving antenna 5. Also, although the RF tag 1 c is an operating RF tag, it does not fall within the reception range r of any of the receiving antennas 5. Also, the RF tag 1 d is in non-operation.

ここで、図3(b)は、対象領域となる平面に近い高さ(対象物9にRFタグ1が取り付けられる高さ)に受信アンテナ5を設置し、アンテナローテータ6として方位ローテータを使用する例を示す。
しかしながら、図3(b)の場合、例えば対象物9が金属であると、電波が遮蔽され、動作中のRFタグ1から固有情報を読み取れないことになる。
Here, in FIG. 3B, the receiving antenna 5 is installed at a height close to a plane to be a target area (a height at which the RF tag 1 is attached to the target 9), and an azimuth rotator is used as the antenna rotator 6. An example is shown.
However, in the case of FIG. 3B, for example, if the object 9 is metal, the radio wave is blocked, and the unique information can not be read from the operating RF tag 1.

それに対して、図3(c)は、受信アンテナ5を上方に設置し(対象領域となる平面よりも高い位置に受信アンテナ5を設置し)、アンテナローテータ6として方位・仰角ローテータを使用する例である。
図3(c)の場合、対象物9によって電波が遮断されることなく、動作中のRFタグ1がどの位置にあっても、そこから固有情報を読み取ることができる。このように、対象物9が電波を遮断するような場合は、受信アンテナ5を上方に設置し、アンテナローテータ6として方位・仰角ローテータを使用するのが好適である。また、対象物9が上下に重ね置かれるような場合にも、受信アンテナ5を上方に設置し、アンテナローテータ6として方位・仰角ローテータを使用するのが好適である。
On the other hand, FIG. 3C shows an example in which the receiving antenna 5 is disposed at the upper side (the receiving antenna 5 is disposed at a position higher than the plane serving as the target area), and the azimuth and elevation rotator is used as the antenna rotator 6. It is.
In the case of FIG. 3C, the radio wave is not blocked by the object 9, and the unique information can be read from any position of the RF tag 1 in operation. As described above, in the case where the object 9 blocks radio waves, it is preferable to install the receiving antenna 5 at the upper side and use the azimuth and elevation rotator as the antenna rotator 6. Further, even when the object 9 is placed one on top of the other, it is preferable to set the receiving antenna 5 above and use an azimuth and elevation rotator as the antenna rotator 6.

図4、図5を参照して、2本の受信アンテナ5の受信範囲rを交差させて、その交差領域に入っているRFタグ1の位置を求めるアルゴリズムを説明する。
一般的に、点(X0,Y0,Z0)を通り、式(1)に示す基準ベクトルdに平行な空間直線は、式(2)で表される。
An algorithm will be described with reference to FIGS. 4 and 5 in which the reception ranges r of the two reception antennas 5 are crossed to obtain the position of the RF tag 1 in the intersection area.
In general, a space line parallel to the reference vector d shown in equation (1) passing the point (X0, Y0, Z0) is expressed by equation (2).

Figure 2019078721
Figure 2019078721

3次元空間上のX軸、Y軸、Z軸との角度(θx1,θy1,θz1)が既知であれば、図5に示すように、RFタグ検知ベクトルは(cosθx1,cosθy1,cosθz1)となる。したがって、角度(θx1,θy1,θz1)、角度(θx2,θy2,θz2)が既知であれば、式(3)、(4)が成立する。   If the angles (θx1, θy1, θz1) with the X axis, Y axis, and Z axis in a three-dimensional space are known, the RF tag detection vector becomes (cos θx1, cos θy1, cos θz1) as shown in FIG. . Therefore, if the angles (θx1, θy1, θz1) and the angles (θx2, θy2, θz2) are known, the equations (3) and (4) hold.

Figure 2019078721
Figure 2019078721

これらの関係式から、特定したいRFタグ1の位置(X,Y,Z)は、固定された既知の位置である2本の受信アンテナ5の位置(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、アンテナローテータ6で得られる2本の受信アンテナ5の向きを表わす角度(θx1,θy1,θz1)、(θx2,θy2,θz2)を用いて、連立方程式を解くことによって、解析的に求めることが可能である。   From these relational expressions, the position (X, Y, Z) of the RF tag 1 to be specified is the position (X1, Y1, Z1), (X2, Y2) of the two receiving antennas 5 which are fixed known positions. , Z2), angles (θx1, θy1, θz1) and (θx2, θy2, θz2) representing the orientations of the two receiving antennas 5 obtained by the antenna rotator 6, and analytically by solving the simultaneous equations It is possible to ask.

以上のように、送信アンテナ3と受信アンテナ5とを別体として分離することにより、受信アンテナ5では高感度アンテナ化による長距離受信が可能になるとともに、送信アンテナ3では送信範囲tを広範囲にすることができる。したがって、汎用のパッシブ型のRFタグ1を使用して、広いエリアでの製品等の物流管理や位置管理を実現することが可能になる。   As described above, by separating the transmitting antenna 3 and the receiving antenna 5 as separate bodies, long distance reception by high sensitivity antenna becomes possible in the receiving antenna 5, and the transmitting range t becomes wide in the transmitting antenna 3. can do. Therefore, it is possible to realize physical distribution management and position management of products and the like in a wide area by using the general-purpose passive RF tag 1.

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
例えば図1では、送信機2及び送信アンテナ3を一組にして、複数台設置する例としたが、複数台の送信アンテナ3に対して一つの送信機2が設けられるような構成としてもよい。受信機4及び受信アンテナ5についても同様である。
また、920MHz帯のパッシブ型のRFタグ1を例としたが、パッシブ型のRFタグであれば、そのサイズや形状、周波数帯は限定されるものではない。
As mentioned above, although the present invention was explained with an embodiment, the above-mentioned embodiment shows only an example of the embodiment in the case of carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is interpreted restrictively by these. It is a must-have. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical concept or the main features thereof.
For example, although FIG. 1 shows an example in which a plurality of transmitters 2 and transmission antennas 3 are installed in a set, and a plurality of transmission antennas 3 are provided, one transmitter 2 may be provided for a plurality of transmission antennas 3. . The same applies to the receiver 4 and the receiving antenna 5.
In addition, although the passive type RF tag 1 of 920 MHz band is taken as an example, the size, shape, and frequency band of the passive type RF tag are not limited.

1:RFタグ
2:送信機
3:送信アンテナ
4:受信機
5:受信アンテナ
6:アンテナローテータ
7:集線装置
8:情報処理装置
9:対象物
1: RF tag 2: transmitter 3: transmitting antenna 4: receiver 5: receiving antenna 6: antenna rotator 7: concentrator 8: information processor 9: object

Claims (8)

パッシブ型のRFタグと、
前記RFタグに電波を送信するための送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信される電波を受信して動作する前記RFタグから電波を受信するための、前記送信アンテナとは別体の受信アンテナとを備えたことを特徴とする無線通信システム。
Passive RF tags,
A transmitting antenna for transmitting radio waves to the RF tag;
A wireless communication system, comprising: a receiving antenna separate from the transmitting antenna for receiving a radio wave from the RF tag that operates by receiving a radio wave transmitted from the transmitting antenna.
前記受信アンテナは、指向性アンテナであることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 1, wherein the receiving antenna is a directional antenna. 前記送信アンテナが複数台設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the transmitting antennas are installed. 前記受信アンテナが複数台設置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the receiving antennas are installed. 前記受信アンテナが支持装置で支持され、前記受信アンテナの向きが可変であることを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 2, wherein the receiving antenna is supported by a support device, and the direction of the receiving antenna is variable. 前記送信アンテナから電波を送信するように制御するとともに、当該送信アンテナの位置に合わせて、前記受信アンテナの向きを変えるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。   6. The control apparatus according to claim 5, further comprising: control means for controlling so as to transmit radio waves from the transmitting antenna, and controlling so as to change the direction of the receiving antenna in accordance with the position of the transmitting antenna. Wireless communication system. 前記受信アンテナを介して前記RFタグから受信した電波に基づいて、当該RFタグの位置を特定する位置特定手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 2, further comprising: position specifying means for specifying a position of the RF tag based on radio waves received from the RF tag via the receiving antenna. 前記位置特定手段は、2本の前記受信アンテナの受信範囲を交差させた交差領域に入っている前記RFタグの位置を求めることを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム。   8. The wireless communication system according to claim 7, wherein the position specifying means obtains the position of the RF tag in an intersection area in which the reception ranges of the two reception antennas are crossed.
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