JP5366910B2 - 無線タグシステム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一方が移動するリーダとタグとの間で無線信号により情報交換を行う無線タグシステムに関する。

例えば、マンホール内の保守監視情報を収集するタグと、マンホールのある道路上を通過する車両に搭載したリーダとにより構成され、マンホールの近傍を通過する車両のリーダに対して、タグが収集したマンホールの保守監視情報を送信する無線タグシステムに関する。

図１３は、従来の無線タグシステムの第１の構成例を示す（特許文献１）。
図１３において、例えば橋梁などの保守監視対象物５の状態を測定するセンサ６２を備えたタグ６は、車両４に搭載したリーダ４１から送信された起動信号をタグ受信機６１で受信し、当該起動信号をトリガとしてセンサ６２で測定した測定データを応答信号としてタグ送信機６４から送信し、車両４のリーダ４１が当該応答信号を受信する構成である。ここで、タグ受信機６１およびタグ送信機６４は、車両４の進行方向に沿って保守監視対象物５の両端に離れて設置されており、車両４がそれぞれの通信圏を通過するタイミングは保守監視対象物５の長さに応じたタイムラグがある。

タグ６は、タグ受信機６１、センサ６２、測定結果記憶装置６３、タグ送信機６４およびタイマ６５を備える。タグ受信機６１が起動信号を受信すると、起動制御信号をセンサ６２、測定結果記憶装置６３、タグ送信機６４およびタイマ６５に通知する。センサ６２は、起動制御信号に応じて保守監視対象物５の状態を測定し、当該測定データを測定データ記憶装置６３およびタグ送信機６４に出力する。測定データ記憶装置６３は、起動制御信号に応じてセンサ６２から出力された測定データを記憶する。タイマ６５は、起動制御信号の入力から前記タイムラグに応じた送信タイミングをタグ送信機６４に通知し、タグ送信機６４は通知された送信タイミングで測定データ記憶装置６３に記憶した測定データを読み出し、応答信号として送信する。これにより、車両４が保守監視対象物５を通過している間にセンサ６２が保守監視対象物５の状態を測定し、車両４がタグ送信機６４の通信圏を通過するタイミングでその測定データを受け取ることができる。

特開２００９−２９５０５１号公報

ところで、図１３に示す保守監視対象物５は橋梁などのように比較的長いものであり、その保守監視対象物５をリーダ４１を搭載した車両４が通過する時間も比較的長い。そのため、タグ６による保守監視対象物５の状態の測定時間、さらにタグ６からリーダ４１に測定データを応答信号として送信するまでの時間を十分に確保することができる。

しかし、図１４に示すように、保守監視対象物５がマンホールなどの場合、車両４がマンホールのある一般道を走行し、マンホール内に設置したタグのセンサ６２で測定した測定データを収集する無線タグシステムでは、次のような課題がある。

図１４の保守監視対象物５内には、図１３に示すタグ６と同様の構成が備えられるが、ここでは模式的にタグ受信機６１、タグ送信機６４、センサ６２のみを示す。一般にマンホール内に設置されるタグ受信機６１とタグ送信機６４の間隔は数ｍ程度であり、さらにリーダ４１が送信する起動信号およびタグ送信機６４が送信する応答信号の到達距離（電波が届く距離）もそれぞれ数ｍ程度である。そのため、車両４のリーダ４１が送信する起動信号がタグ受信機６１に受信され、タグ送信機６４が送信する応答信号がリーダ４１で受信できる通信可能距離（車両４の走行距離）は十数ｍ程度である。すなわち、その間に、センサ６２は保守監視対象物５の状態を測定し、測定データを処理してタグ送信機６４から応答信号として送信する必要がある。

ここで、図１４に示すように、リーダ４１が送信する起動信号の最大到達距離をＬ１（ｍ）、タグ送信機６４が送信する応答信号の最大到達距離をＬ２（ｍ）、タグ受信機６１とタグ送信機６４の間隔をＬｍ（ｍ）、車両４の速度をＶ（ｍ／秒）とする。このとき、タグ受信機６１が起動信号を受信してからタグ送信機６４が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。

例えば、Ｌ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍ、Ｌｍ＝５ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は、(２＋５＋７)／16.7＝0.84秒となり、タグ送信機６４はこの最大応答時間以内に応答信号を送信すればよい。なお、起動信号の送信周期を例えば２ミリ秒（走行距離で 3.3ｃｍ）としたときにリーダ４１とタグ受信機６１との距離がＬ１以下になる分や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

また、タグ受信機６１とタグ送信機６４が一体型であるタグの場合には、タグ受信機６１とタグ送信機６４の間隔Ｌｍは０ｍとなるため、起動信号を受信してから応答信号を送信するまでに確保できる最大応答時間はさらに短くなり、(２＋７)／16.7＝0.54秒となる。

しかし、このように起動信号を受信してから最大応答時間の0.84秒や0.54秒以内に保守監視対象物５の状態を測定し、測定データを処理して応答信号として送信するには、相当な高速処理が要求され、保守監視対象物５がマンホールのような場合には応答信号の送信が間に合わないことがある。あるいは、車両４の走行速度を大幅に遅くする必要があり、マンホールがある一般道で運用するには制約が大きい。

本発明は、道路地下に埋設したマンホールなどの保守監視対象物に設置したタグと、保守監視対象物上の道路を走行する車両に設置したリーダとの間で、タグにおける最大応答時間を延ばし、保守監視対象物の測定データを効率よくかつ確実に収集することができる無線タグシステムを提供することを目的とする。

本発明は、保守監視対象物に設置されるタグと、保守監視対象物の近傍を通過する移動体に設置されるリーダとにより構成され、リーダから所定の周期で起動信号を送信し、当該起動信号を受信したタグから応答信号を送信し、当該応答信号をリーダが受信する無線タグシステムにおいて、リーダは、起動信号を送信するリーダ送信部を移動体の移動方向前方に設置し、応答信号を受信するリーダ受信部を移動体の移動方向後方に設置する構成であり、タグは、移動体の移動方向手前に起動信号を受信するタグ受信部を設置し、移動体の移動方向先に応答信号を送信するタグ送信部を設置し、タグ送信部はタグ受信部から起動信号の受信通知に応じて応答信号を送信する構成であり、さらにタグは、保守監視対象物の状態を測定した測定データを解析し、その解析データを記憶しておき、起動信号の受信通知に応じて当該解析データを読み出して応答信号として送信する制御手段を備える。

本発明の無線タグシステムにおいて、保守監視対象物が移動体の移動経路に少なくとも２つあり、移動体の移動方向手前の第１の保守監視対象物にタグ受信部を設置し、移動体の移動方向先の第２の保守監視対象物にタグ送信部を設置し、タグ受信部からタグ送信部にケーブルを介して起動信号の受信通知を行う構成であり、タグの制御手段は、第１の保守監視対象物および第２の保守監視対象物の少なくとも一方の状態に対応する解析データを応答信号として送信する構成である。

本発明の無線タグシステムにおいて、タグのタグ受信部を保守監視対象物から離れて移動体の移動方向手前に設置し、タグ受信部からタグ送信部にケーブルを介して起動信号の受信通知を行う構成である。

本発明の無線タグシステムにおいて、移動体は、所定の間隔をおいて移動する少なくとも２台で構成され、前方の第１の移動体にリーダ送信部を設置し、後方の第２の移動体にリーダ受信部を設置する構成である。

本発明の無線タグシステムにおいて、タグ送信部は、起動信号の受信通知を受けてからタグ送信部とリーダ受信部が通信可能な位置関係になるタイミングを判断し、当該タイミングで応答信号の送信を開始する送信タイミング制御手段を備える。

本発明の無線タグシステムにおいて、移動体は、所定の間隔をおいて移動する少なくとも２台で構成され、前方の第１の移動体にリーダ送信部を設置し、後方の第２の移動体にリーダ受信部を設置する構成であり、タグ送信部は、第１の移動体と第２の移動体の時間差により、起動信号の受信通知を受けてからタグ送信部とリーダ受信部が通信可能な位置関係になるタイミングを判断し、当該タイミングで応答信号の送信を開始する送信タイミング制御手段を備える。

また、第１の移動体と第２の移動体は、所定の時間差で移動する１台の移動体で実現する構成としてもよい。

本発明の無線タグシステムにおいて、リーダ受信部は、応答信号を受信する２つの受信手段およびその受信信号をダイバーシチ合成する手段を備えた構成である。

本発明の無線タグシステムにおいて、タグ送信部は、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信する構成である。

本発明の無線タグシステムは、リーダ送信部とリーダ受信部を移動体の前後に分離して設置したことにより、その間隔分だけタグ送信部が応答信号を送信するまでの最大応答時間を延ばすことができる。

また、タグの制御手段は、保守監視対象物の状態を示す測定データをコンパクトな解析データとして記憶しておき、応答信号として送信することにより、起動信号の受信から応答信号の送信までの応答処理に要する応答時間を大幅に短縮することができる。これにより、例えばマンホールなどの保守監視用の解析データを車両を走行させながら確実に取得することが可能になる。

本発明の実施例１の無線タグシステムの構成例を示す図である。 実施例１の無線タグシステムにおけるリーダの構成例を示す図である。 実施例１の無線タグシステムにおけるタグの構成例を示す図である。 実施例１の無線タグシステムの動作シーケンスの例を示す図である。 本発明の実施例２の無線タグシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施例３の無線タグシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施例４の無線タグシステムの構成例１を示す図である。 本発明の実施例４の無線タグシステムの構成例２を示す図である。 本発明の無線タグシステムにおけるタグの他の構成例を示す図である。 本発明の実施例６の無線タグシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施例７の無線タグシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施例７の無線タグシステムのビームチルトアンテナ効果を説明する図である。 従来の無線タグシステムの第１の構成例を示す図である。 従来の無線タグシステムの第２の構成例を示す図である。

図１は、本発明の実施例１の無線タグシステムの構成例を示す。
図１において、車両１に搭載されるリーダは、タグに対して所定の周期で起動信号を送信するリーダ送信部（Ｔ）１１と、タグからの応答信号を受信するリーダ受信部（Ｒ）１２とを分離し、リーダ送信部（Ｔ）１１を車両前方に設置し、リーダ受信部（Ｒ）１２を車両後方に設置する構成である。例えばマンホールなどの保守監視対象物５に設置されるタグは、起動信号を受信するタグ受信部２１と、応答信号を送信するタグ送信部２２と、保守監視対象物５の状態を測定するセンサ２３を備える。タグ受信部２１とタグ送信部２２は、車両１の進行方向に合せて分離して配置される。あるいは、タグ受信部２１とタグ送信部２２の配置順に車両１の進行方向を決める。

本発明の第１の特徴は、リーダ送信部（Ｔ）１１を車両前方に、リーダ受信部（Ｒ）１２を車両後方に分離して設置したところにある。本発明の第２の特徴は、タグにおいて、リーダからの起動信号と非同期で動作するセンサ２３と、その測定データを解析した解析データを記憶しておき、リーダからの起動信号に応じて解析データを応答信号として送信するタグ送信部２２を備えたところにある。リーダおよびタグの詳細な構成については別途説明する。

車両前部のリーダ送信部（Ｔ）１１から送信された起動信号はタグ受信部２１に受信され、起動制御信号としてタグ送信部２２に通知される。一方、タグ送信部２２は、センサ２３から測定データを逐次入力し、測定データを解析して解析データとして記憶しており、起動制御信号に応じて記憶されている解析データを応答信号として送信する。タグ送信部２２から送信された応答信号は、車両後部のリーダ受信部（Ｒ）１２に受信される。

ここで、図１に示すように、リーダ送信部（Ｔ）１１が送信する起動信号の最大到達距離をＬ１（ｍ）、タグ送信部２２が送信する応答信号の最大到達距離をＬ２（ｍ）、タグ受信部２１とタグ送信部２２の間隔（マンホールの長さ）をＬｍ（ｍ）、車両１のリーダ受信部（Ｒ）１２と送信部（Ｔ）１１の間隔（車両１の長さ）をＬｃ（ｍ）、車両１の速度をＶ（ｍ／秒）とする。このとき、タグ受信部２１が起動信号を受信してからタグ送信部２２が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（Ｌｃ＋Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。例えば、Ｌ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍ、Ｌｍ＝５ｍ、Ｌｃ＝４ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は1.08秒となり、タグ送信部２２は起動制御信号を入力してからこの最大応答時間以内に応答信号を送信すればよい。最大応答時間は、従来の0.84秒から29％延びることになる。なお、リーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信する位置が送信周期に応じてＬ１内に入る場合（送信周期が２ミリ秒で最大で 3.3ｃｍ）や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

なお、図１に示す各区間Ｌｃ，Ｌ１，Ｌｍ，Ｌ２は模式的に示しており、上記の数値例の大小とは必ずしも一致しない。以下に示す実施例においても同様である。

このように、リーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を車両１の前後に分離して設置したことにより、その間隔Ｌｃ分だけ最大応答時間が延びることになる。また、タグ送信部２２にタイマを接続し、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋α（αは任意のマージン）まで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信することにより、リーダ受信部（Ｒ）１２に確実に応答信号を受信させることができるとともに、その後に応答信号の送信を停止することにより消費電力を抑えることができる。

図２は、実施例１の無線タグシステムにおけるリーダの構成例を示す。
図２において、リーダ送信部（Ｔ）１１は、起動信号の送信周期等を制御する制御回路１１１と、起動信号を送信する送信回路／送信アンテナ１１２により構成される。リーダ受信部（Ｒ）１２は、タグから送信された応答信号（解析データ）を受信する２つの受信アンテナ／受信回路１２１，１２２と、各受信回路の出力をダイバーシチ合成して復調する合成／復調回路１２３と、復調された解析データを記憶するデータ記憶回路１２４により構成される。なお、２つの受信回路を用いてダイバーシチ合成する構成では、受信特性の向上によりタグ送信部２２が送信する応答信号の最大到達距離Ｌ２を延ばすことができるが、必ずしもダイバーシチ合成する構成に限定されるものではない。

図３は、実施例１の無線タグシステムにおけるタグの構成例を示す。
図３において、タグは、タグ受信部２１、タグ送信部２２およびセンサ２３により構成される。タグ受信部２１は、受信アンテナ／受信回路２１１でリーダ送信部（Ｔ）１１から送信された起動信号を受信し、起動制御信号を生成してタグ送信部２２に出力する。タグ送信部２２は、起動制御信号をトリガとして動作する送信回路／送信アンテナ２２１およびデータ解析記憶回路２２２と、センサ２３から測定データを入力する測定データ収集回路２２３と、測定データ収集回路２２３およびデータ解析記憶回路２２２に動作タイミングを与える測定データ収集／解析用タイマ２２４とにより構成される。

センサ２３は、例えばマンホール内の浸水を検知するための水圧センサ、マンホール構造に影響のある振動や歪みを検知する加速度センサやゲージセンサ、マンホール内の温度を検知する温度センサなど、マンホール内の設備点検に用いる各種保守監視の測定データを出力する。測定データ収集回路２２３は、測定データ収集／解析用タイマ２２４が設定する時間間隔で、センサ２３から測定データを収集してデータ解析記憶回路２２２に出力する。データ解析記憶回路２２２は、この測定データを解析して得られる解析データを記憶するとともに、タグ受信部２１から入力する起動制御信号に応じて記憶している解析データを送信回路／送信アンテナ２２１に出力する。例えばデータ解析記憶回路２２２では、マンホールの浸水の継続時間（期間）を解析したり、加速度センサで検出されるマンホールの揺れが所定の閾値を超える回数を解析したり、温度センサで検出される温度が所定の閾値を超える回数を解析し、解析データとして記憶する。送信回路／送信アンテナ２２１は、タグ受信部２１から入力する起動制御信号に応じて、解析データを応答信号としてリーダ受信部（Ｒ）１２に向けて送信する。なお、送信回路／送信アンテナ２２１は、上記のように、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋αまで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信するようにしてもよい。

図４は、実施例１の無線タグシステムの動作シーケンスの例を示す。
図４において、横方向には図２に示すリーダおよび図３に示すタグの各部を配列し、縦方向は時間を示す。無線タグシステムの動作シーケンスは、マンホールなどの保守監視対象物５内でタグが測定データの収集から解析データの記憶までを行う動作シーケンス１と、リーダからの起動信号に応じてタグに記憶されている解析データをリーダに送信する動作シーケンス２に大別される。

動作シーケンス１では、定期的にセンサ２３が動作して測定データを出力し、測定データ収集回路２２３が測定データを収集し、データ解析記憶回路２２２が測定データを解析して解析データとして記憶する。

動作シーケンス２では、リーダを搭載した車両がタグとの通信圏に入ると、リーダの送信回路／送信アンテナ１１２から送信される起動信号がタグの受信アンテナ／受信回路２１１に受信される。受信アンテナ／受信回路２１１は起動信号を受信するとデータ解析記憶回路２２２および送信回路／送信アンテナ２２１に通知し、データ解析記憶回路２２２は解析データを読み出して送信回路２２１に出力し、送信回路／送信アンテナ２２１から応答信号として送信する。リーダの受信回路１２１，１２２および合成／復調回路１２３は応答信号を受信して復調し、得られた解析データをデータ記憶回路１２４に記憶する。

このように、動作シーケンス１においてデータ解析記憶回路２２２では、センサ２３で測定された膨大な測定データを解析し、解析データとして記憶しておく。これにより、動作シーケンス２では、センサ２３の測定データをそのまま応答信号として送信するのではなく、測定データをコンパクトにした解析データ（浸水の継続時間、揺れや温度が閾値を超える回数）を送信することができ、起動信号の受信から応答信号の送信までの応答処理に要する応答時間を大幅に短縮することができる。

したがって、本実施例において、リーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を車両１の前後に分離して設置したことにより最大応答時間を拡張するとともに、タグにおける測定データを解析データに変換して応答時間を短縮することにより、マンホールなどの保守監視用の解析データをその上を通過する車両を走行させながら確実に取得することが可能になる。

図５は、本発明の実施例２の無線タグシステムの構成例を示す。
図５において、実施例２の特徴は、１つの保守監視対象物５の両端にタグ受信部２１とタグ送信部２２を設置するのではなく、異なる保守監視対象物５Ａ，５Ｂにそれぞれ設置したタグ受信部２１とタグ送信部２２をケーブルを介して接続したところにある。保守監視対象物５Ａ，５Ｂは、車両１の進行方向に順に配置されるマンホールなどを想定する。

車両前部のリーダ送信部（Ｔ）１１から送信された起動信号は、保守監視対象物５Ａのタグ受信部２１に受信され、起動制御信号が保守監視対象物５Ｂのタグ送信部２２に通知される。一方、保守監視対象物５Ｂのタグ送信部２２は、センサ２３から測定データを逐次入力し、測定データを解析して解析データとして記憶し、起動制御信号に応じて記憶されている解析データを応答信号として送信する。なお、保守監視対象物５Ａにもセンサ２３を備え、その測定データを保守監視対象物５Ｂのタグ送信部２２に送信し、タグ送信部２２内で保守監視対象物５Ａ，５Ｂの各センサ２３の測定データを解析して解析データとして記憶し、起動制御信号に応じて記憶されている解析データを応答信号として送信する構成としてもよい。この場合には、各解析データに保守監視対象物５Ａ，５Ｂのそれぞれの識別子が付加される。タグ送信部２２から送信された応答信号は、車両後部のリーダ受信部（Ｒ）１２に受信される。

ここで、図５に示すように、リーダ送信部（Ｔ）１１が送信する起動信号の最大到達距離をＬ１（ｍ）、タグ送信部２２が送信する応答信号の最大到達距離をＬ２（ｍ）、タグ受信部２１とタグ送信部２２の間隔（２つのマンホールの長さと間隔の和）を２Ｌｍ＋Ｌｔ（ｍ）、車両１のリーダ受信部（Ｒ）１２と送信部（Ｔ）１１の間隔をＬｃ（ｍ）、車両１の速度をＶ（ｍ／秒）とする。このとき、タグ受信部２１が起動信号を受信してからタグ送信部２２が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（Ｌｃ＋Ｌ１＋２Ｌｍ＋Ｌｔ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。例えば、Ｌ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍ、Ｌｍ＝５ｍ、Ｌｔ＝50ｍ、Ｌｃ＝４ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は4.37秒となり、タグ送信部２２は起動制御信号を入力してからこの最大応答時間以内に応答信号を送信すればよい。なお、リーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信する位置が送信周期に応じてＬ１内に入る場合や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

このように、タグ受信部２１とタグ送信部２２を異なる保守監視対象物５Ａ，５Ｂにそれぞれ設置したことにより、その間隔２Ｌｍ＋Ｌｔ分だけ最大応答時間が延びることになる。また、タグ送信部２２にタイマを接続し、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋α（αは任意のマージン）まで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信することにより、リーダ受信部（Ｒ）１２に確実に応答信号を受信させることができるとともに、その後に応答信号の送信を停止することにより消費電力を抑えることができる。

なお、保守監視対象物５Ａにタグ送信部２２を備え、１つの手前の保守監視対象物５のタグ受信部２１との間で同様の構成をとってもよい。また、保守監視対象物５Ｂにタグ受信部２１を備え、１つの後の保守監視対象物５のタグ送信部２２との間で同様の構成をとってもよい。また、本実施例におけるタグ受信部２１とタグ送信部２２は、隣接する保守監視対象物５にそれぞれ設置する場合に限らず、例えば１つおきの保守監視対象物５に設置する構成でもよい。このような場合には、応答信号を送信するタグ送信部２２が設置される保守監視対象物５あるいはセンサ２３を特定する必要があれば、応答信号にこれらの識別子を付加して送信すればよい。これにより、応答信号の識別子により保守監視対象物５あるいはセンサ２３を特定することができ、不要な応答信号を削除することができる。

図６は、本発明の実施例３の無線タグシステムの構成例を示す。
図６において、実施例３の特徴は、保守監視対象物５の両端にタグ受信部２１とタグ送信部２２を設置するのではなく、タグ受信部２１を車両１の進行方向に対して保守監視対象物５の手前に設置し、タグ受信部２１とタグ送信部２２をケーブルを介して接続したところにある。

車両前部のリーダ送信部（Ｔ）１１から送信された起動信号は、タグ受信部２１に受信され、起動制御信号が保守監視対象物５のタグ送信部２２に通知される。一方、保守監視対象物５のタグ送信部２２は、センサ２３から測定データを逐次入力し、測定データを解析して解析データとして記憶し、起動制御信号に応じて記憶されている解析データを応答信号として送信する。タグ送信部２２から送信された応答信号は、車両後部のリーダ受信部（Ｒ）１２に受信される。

ここで、図６に示すように、リーダ送信部（Ｔ）１１が送信する起動信号の最大到達距離をＬ１（ｍ）、タグ送信部２２が送信する応答信号の最大到達距離をＬ２（ｍ）、タグ受信部２１とタグ送信部２２の間隔をＬｍ＋Ｌｓ（ｍ）、車両１のリーダ受信部（Ｒ）１２と送信部（Ｔ）１１の間隔をＬｃ（ｍ）、車両１の速度をＶ（ｍ／秒）とする。このとき、タグ受信部２１が起動信号を受信してからタグ送信部２２が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（Ｌｃ＋Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌｓ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。例えば、Ｌ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍ、Ｌｍ＝５ｍ、Ｌｓ＝30ｍ、Ｌｃ＝４ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は2.87秒となり、タグ送信部２２は起動制御信号を入力してからこの最大応答時間内に応答信号を送信すればよい。なお、リーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信する位置が送信周期に応じてＬ１内に入る場合や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

このように、タグ受信部２１を保守監視対象物５の手前に設置したことにより、その間隔Ｌｍ＋Ｌｓ分だけ最大応答時間が延びることになる。また、タグ送信部２２にタイマを接続し、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋α（αは任意のマージン）まで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信することにより、リーダ受信部（Ｒ）１２に確実に応答信号を受信させることができるとともに、その後に応答信号の送信を停止することにより消費電力を抑えることができる。

図７は、本発明の実施例４の無線タグシステムの構成例１を示す。
図７において、実施例４の特徴は、１つの車両１の両端にリーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部１２を設置するのではなく、前後して走行する車両１Ａ，１Ｂにリーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部１２を分けて設置したところにある。車両１Ａ，１Ｂは、その順番に所定の間隔で走行するものとする。なお、各車両１Ａ，１Ｂにそれぞれリーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を備え、先頭を走行する車両１Ａはリーダ送信部（Ｔ）１１が動作し、後続する車両１Ｂはリーダ受信部（Ｒ）１２が動作するようにしてもよい。また、その場合のリーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２は、必ずしも車両の前部と後部に分離して設置する必要はなく、車両を同位置に一体で設置してもよい。

車両１Ａのリーダ送信部（Ｔ）１１から送信された起動信号は、保守監視対象物５のタグ受信部２１に受信され、起動制御信号がタグ送信部２２に通知される。一方、タグ送信部２２は、センサ２３から測定データを逐次入力し、測定データを解析して解析データとして記憶し、起動制御信号に応じて記憶されている解析データを応答信号として送信する。タグ送信部２２から送信された応答信号は、車両１Ａに後続する車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２に受信される。

ここで、図７に示すように、リーダ送信部（Ｔ）１１が送信する起動信号の最大到達距離をＬ１（ｍ）、タグ送信部２２が送信する応答信号の最大到達距離をＬ２（ｍ）、タグ受信部２１とタグ送信部２２の間隔をＬｍ（ｍ）、車両１Ａのリーダ送信部（Ｔ）１１と車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２の間隔を２Ｌｃ＋Ｌｐ（ｍ）、車両１Ａ，１Ｂの速度をＶ（ｍ／秒）とする。なお、Ｌｐは車両１Ａと車両１Ｂの間隔であり、Ｌｃは車両におけるリーダ送信部（Ｔ）とリーダ受信部（Ｒ）の間隔（車両の長さ）である。このとき、タグ受信部２１が起動信号を受信してからタグ送信部２２が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。例えば、Ｌ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍ、Ｌｍ＝５ｍ、Ｌｃ＝４ｍ、Ｌｐ＝50ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は4.31秒となり、タグ送信部２２は起動制御信号を入力してからこの最大応答時間内に応答信号を送信すればよい。なお、リーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信する位置が送信周期に応じてＬ１内に入る場合や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

このように、リーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を異なる車両１Ａ、１Ｂにそれぞれ設置したことにより、その間隔２Ｌｃ＋Ｌｐ分だけ最大応答時間が延びることになる。また、タグ送信部２２にタイマを接続し、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋α（αは車両１Ａ，１Ｂの速度および間隔の変動に対応するマージン）まで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信することにより、リーダ受信部（Ｒ）１２に確実に応答信号を受信させることができるとともに、その後に応答信号の送信を停止することにより消費電力を抑えることができる。

なお、起動信号を送信するリーダ送信部（Ｔ）１１と、応答信号を受信するリーダ受信部（Ｒ）１２が異なる車両１Ａ，１Ｂに設置されることから、応答信号を送信するタグ送信部２２が設置される保守監視対象物５あるいはセンサ２３を特定する必要があれば、応答信号にこれらの識別子を付加して送信すればよい。これにより、応答信号の識別子により保守監視対象物５あるいはセンサ２３を特定することができ、不要な応答信号を削除することができる。

ところで、タグ送信部２２が送信する応答信号は、図８に示すように、車両の進行方向に対してタグ送信部２２の手前にも到達する。したがって、タグ送信部２２が送信する応答信号を車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２が受信可能になるまでの走行距離は、
２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ−Ｌ２
となる。すなわち、車両１ＡのＬｐ後方を走行する車両１Ｂは、車両１Ａが起動信号を送信してから
（２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ−Ｌ２）〜（２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌ２）
の範囲を走行中にタグ送信部２２が送信する応答信号を受信することができる。

この車両１Ｂの走行に合せたタグ送信部２２における応答信号送信開始時間および応答信号送信終了時間（タグの最大応答時間）は、
応答信号送信開始時間：（２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ−Ｌ２）／Ｖ
応答信号送信終了時間：（２Ｌｃ＋Ｌｐ＋Ｌ１＋Ｌｍ＋Ｌ２）／Ｖ
となる。上記の数値例では、タグ送信部２２が送信した応答信号を車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２が受信できるタイミングは、タグ受信部２１が起動信号を受信してから3.47秒〜4.31秒の範囲となる。

ただし、本発明で重要な点は、タグの最大応答時間が4.31秒に延びたところにあり、タグ受信部２１が起動信号を受信してから3.47秒より前にタグ送信部２２が応答信号を送信しても、車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２が応答信号を受信できないだけで特に支障はない。なお、消費電力の低減のためには、タグ送信部２２にタイマを接続し、応答信号送信開始時間および応答信号送信終了時間を制御することは有効である。

例えば、図９に示すタグ送信部２２のように、送信回路／送信アンテナ２２１およびデータ解析記憶回路２２２に応答信号送信用タイマ２２５を接続し、起動制御信号に応じて応答信号送信開始時間および応答信号送信終了時間を制御する構成により対応可能である。また、実施例１〜実施例３における最大応答時間＋αで応答信号の送信を停止する制御にも、応答信号送信用タイマ２２５を用いて対応することができる。なお、タグ送信部２２の応答信号送信用タイマ２２５以外については、図３と同様の構成である。

実施例１〜実施例４は、車両１または車両１Ａ，１Ｂの速度Ｖ（ｍ／ｓ）が規定値（例えば16.7ｍ／秒＝60ｋｍ／時）であることを前提としたものである。

実施例５の特徴は、実施例１〜３の車両１または実施例４の車両１Ａにおいて、例えば車両の走行速度Ｖｒを起動信号に付加して送信するところにある。図９のタグにおいて、起動信号を受信したタグ受信部２１の受信アンテナ／受信回路２１１は、起動信号を受信して走行速度Ｖｒを含む起動制御信号を生成し、タグ送信部２２に通知する。タグ送信部２２の応答信号送信用タイマ２２５は、上記の最大応答時間、あるいは応答信号送信開始時間および応答信号送信終了時間を算出する式の速度Ｖに代えて、当該走行速度Ｖｒを用いることにより、車両１または車両１Ｂが応答信号の受信圏を通過するタイミングに応じて的確に応答信号を送信することができる。

実施例４において車両１Ａと車両１Ｂの時間差が数時間や数日の場合には、タグ送信部２２は車両１Ａが送信する起動信号に応じて応答信号の送信を開始するのではなく、当該起動信号の受信を契機に応答信号の送信開始時間を制御することは、消費電力の低減のためには極めて有効である。例えば、車両１Ａが午前中に保守監視対象物５を通過し、車両１Ｂが車両１Ａの６時間後に保守監視対象物５を通過することが判っている場合には、タグ送信部２２の応答信号送信用タイマ２２５が起動制御信号の入力時刻からカウントを開始し、６−β時間後（βは車両１Ｂの通過時間の変動に対応するマージン）に応答信号の送信を開始するように送信回路２２１およびデータ解析記憶回路２２２を制御する。

また、車両１Ｂが車両１Ａの３日後に保守監視対象物５を通過する場合には、応答信号送信用タイマ２２５が起動制御信号の入力時刻からカウントを開始し、２×24−β時間後（βは車両１Ｂの通過時間の変動に対応するマージン）に応答信号の送信を開始するように送信回路２２１およびデータ解析記憶回路２２２を制御する。あるいは、タイマ２２５にカレンダ機能を付加し、予め決められる保守点検日ごとに応答信号の送信を開始するように送信回路２２１およびデータ解析記憶回路２２２を制御してもよい。

実施例６の特徴は、以上のように、車両１Ａと車両１Ｂとの間隔が数時間や数日あるように場合に、タグ送信部２２において応答信号の送信開始時刻を制御するところにある。

本実施例では、車両１Ａと車両１Ｂが別車両である必要はなく、同一車両で十分に対応可能である。また、車両１Ａの走行方向に対して車両１Ｂが逆方向に走行しても、応答信号送信用タイマ２２５を利用し、送信回路２２１およびデータ解析記憶回路２２２に対して応答信号の送信開始時間を制御することにより対応可能である。例えば、１台の車両が往路でリーダ送信部（Ｔ）１１から起動信号を送信してタグにおける応答信号の送信開始時間の制御を開始させ、復路でリーダ受信部（Ｒ）１２が応答信号を受信する形態にも適用することができる。

このように、実施例６の構成では、リーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を車両の前後に分離して配置すること、またタグ受信部２１とタグ送信部２２を保守監視対象物５に分離して配置することの必要性は必ずしもなく、タグ受信部２１とタグ送信部２２が連動し、リーダ受信部（Ｒ）１２とリーダ送信部（Ｔ）１１が連動していればよい。この実施例６の無線タグシステムの構成例を図１０に示す。

図１０(1) は、車両１Ａのリーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信し、タグ受信部２１が起動信号を受信し、起動制御信号がタグ送信部２２に通知される状態を示す。タグ送信部２２では、起動制御信号を契機として車両１Ｂが保守監視対象物５を通過するタイミングに合うように応答信号の送信開始時間の制御を開始する。

図１０(2) は、車両１Ｂが保守監視対象物５を通過するタイミングに合せて、タグ送信部２２が応答信号を送信し、車両１Ｂのリーダ受信部（Ｒ）１２が応答信号を受信し、応答信号の受信に応じてリーダ送信部（Ｔ）１１が停止信号を送信し、タグ受信部２１が停止信号を受信し、停止制御信号がタグ送信部２２に通知される状態を示す。図１０(3) に示すように、タグ送信部２２は、応答信号送信開始時間から応答信号送信終了時間まで応答信号を送信するように制御されるところ、停止信号を受信することにより応答信号の送信を停止することができる。

図１１は、本発明の実施例７の無線タグシステムの構成例を示す。
図１１において、実施例７の特徴は、車両１にリーダ送受信部（Ｔ／Ｒ）１３とビームチルトアンテナ１４を備え、車両の前方と後方に受信レベルが高い領域を形成して電波の到達距離を拡張するところにある。

実施例１では、リーダ送信部（Ｔ）１１とリーダ受信部（Ｒ）１２を車両１の前後に分離して設置したことにより、その間隔Ｌｃ分だけ最大応答時間が延びるようにしたものである。本実施例では、リーダ送受信部（Ｔ／Ｒ）１３からビームチルトアンテナ１４を介して送受信する起動信号および応答信号の最大到達距離をＬ３（ｍ）、タグ受信部２１とタグ送信部２２の間隔（マンホールの長さ）をＬｍ（ｍ）、車両１の速度をＶ（ｍ／秒）とする。このとき、タグ受信部２１が起動信号を受信してからタグ送信部２２が応答信号を送信するまでに許容される最大応答時間は、
（２Ｌ３＋Ｌｍ＋Ｌ２）／Ｖ（秒）
となる。例えば、Ｌ３＝10ｍ、Ｌｃ＝４ｍ、Ｖ＝16.7ｍ／秒（＝60ｋｍ／時）とすると、タグの最大応答時間は1.44秒となり、タグ送信部２２は起動制御信号を入力してからこの最大応答時間以内に応答信号を送信すればよい。なお、リーダ送信部（Ｔ）１１が起動信号を送信する位置が送信周期に応じてＬ３内に入る場合や、起動信号および応答信号の伝搬時間は無視している。

なお、実施例１〜実施例４におけるＬ１＝２ｍ、Ｌ２＝７ｍの数値例は、起動信号にＬＦ信号、応答信号にＵＨＦ信号を用いたものであるが、ともにＵＨＦ信号を用いることによりＬ１＝Ｌ２＝７ｍとなり、さらに最大応答時間の延ばすことができる。本実施例は、起動信号および応答信号ともにＵＨＦ信号を用い、さらにビームチルトアンテナ１４を用いることによりＬ３＝10ｍに拡張したものである。すなわち、Ｌ３＞Ｌ１、Ｌ３＞Ｌ２、２Ｌ３＞Ｌｃ＋Ｌ１＋Ｌ２となる。

ここで、図１２を参照してビームチルトアンテナ１４の効果について説明する。図１２は、上空から見下ろした車両１が走行する路上の状況を示し、図１１と同じ配置で、中央にある保守監視対象物（マンホール）５に接近している左側の車両１と、同じ車両１が保守監視対象物（マンホール）５を通過して右側にある状況を示す。この車両１の屋根にはビームチルトアンテナ１４が搭載されており、このビームチルトアンテナ１４から送信されるＵＨＦ信号が高いレベルで受信できる領域を破線の円で描いている。特に、道路上ではこのＵＨＦ信号の高いレベルの受信領域は、走行する車両１の前方の領域Ａと後方の領域Ｂにできる。これは１つのビームチルトアンテナ１４により、実施例１〜実施例４の車両１の前後に送信と受信を空間的に分離したことと同じような効果を論理的に生成することができることを示す。すなわち、車両１の前後に受信レベルが高い領域を生む効果により、実施例７と実施例１〜実施例４は同等の効果を有する実施例と見なすことができる。

このように、ビームチルトアンテナ１４を用いることにより、起動信号および応答信号の最大到達距離が拡大した分だけ最大応答時間が延びることになる。また、タグ送信部２２にタイマを接続し、起動制御信号の入力時刻から最大応答時間＋α（αは任意のマージン）まで、応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信することにより、リーダ受信部（Ｒ）１２に確実に応答信号を受信させることができるとともに、その後に応答信号の送信を停止することにより消費電力を抑えることができる。

また、本実施例においても、実施例５と同様に車両１の走行速度Ｖｒをタグに通知し、最大応答時間を算出する式の速度Ｖに代えて、当該走行速度Ｖｒを用いることにより、車両１が応答信号の受信圏を通過するタイミングに応じて的確に応答信号を送信することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 車両
５，５Ａ，５Ｂ 保守監視対象物（マンホール）
１１ リーダ送信部（Ｔ）
１１１ 制御回路
１１２ 送信回路／送信アンテナ
１２ リーダ受信部（Ｒ）
１２１，１２２ 受信アンテナ／受信回路
１２３ 合成／復調回路
１２４ データ記憶回路
１３ リーダ送受信部（Ｔ／Ｒ）
１４ ビームチルトアンテナ
２１ タグ受信部
２１１ 受信アンテナ／受信回路
２２ タグ送信部
２２１ 送信回路／送信アンテナ
２２２ データ解析記憶回路
２２３ 測定データ収集回路
２２４ 測定データ収集／解析用タイマ
２２５ 応答信号送信用タイマ
２３ センサ

Claims (9)

1. 保守監視対象物に設置されるタグと、前記保守監視対象物の近傍を通過する移動体に設置されるリーダとにより構成され、前記リーダから所定の周期で起動信号を送信し、当該起動信号を受信した前記タグから応答信号を送信し、当該応答信号を前記リーダが受信する無線タグシステムにおいて、
   前記リーダは、前記起動信号を送信するリーダ送信部を前記移動体の移動方向前方に設置し、前記応答信号を受信するリーダ受信部を前記移動体の移動方向後方に設置する構成であり、
   前記タグは、前記移動体の移動方向手前に前記起動信号を受信するタグ受信部を設置し、前記移動体の移動方向先に前記応答信号を送信するタグ送信部を設置し、タグ送信部はタグ受信部から前記起動信号の受信通知に応じて前記応答信号を送信する構成であり、
   さらに前記タグは、前記保守監視対象物の状態を測定した測定データを解析し、その解析データを記憶しておき、前記起動信号の受信通知に応じて当該解析データを読み出して前記応答信号として送信する制御手段を備えた
   ことを特徴とする無線タグシステム。
2. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記保守監視対象物が前記移動体の移動経路に少なくとも２つあり、前記移動体の移動方向手前の第１の保守監視対象物に前記タグ受信部を設置し、前記移動体の移動方向先の第２の保守監視対象物に前記タグ送信部を設置し、前記タグ受信部から前記タグ送信部にケーブルを介して前記起動信号の受信通知を行う構成であり、
   前記タグの制御手段は、前記第１の保守監視対象物および前記第２の保守監視対象物の少なくとも一方の状態に対応する前記解析データを前記応答信号として送信する構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。
3. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記タグのタグ受信部を前記保守監視対象物から離れて前記移動体の移動方向手前に設置し、前記タグ受信部から前記タグ送信部にケーブルを介して前記起動信号の受信通知を行う構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。
4. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記移動体は、所定の間隔をおいて移動する少なくとも２台で構成され、前方の第１の移動体に前記リーダ送信部を設置し、後方の第２の移動体に前記リーダ受信部を設置する構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。
5. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記タグ送信部は、前記起動信号の受信通知を受けてから前記タグ送信部と前記リーダ受信部が通信可能な位置関係になるタイミングを判断し、当該タイミングで前記応答信号の送信を開始する送信タイミング制御手段を備えた
   ことを特徴とする無線タグシステム。
6. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記移動体は、所定の間隔をおいて移動する少なくとも２台で構成され、前方の第１の移動体に前記リーダ送信部を設置し、後方の第２の移動体に前記リーダ受信部を設置する構成であり、
   前記タグ送信部は、前記第１の移動体と前記第２の移動体の時間差により、前記起動信号の受信通知を受けてから前記タグ送信部と前記リーダ受信部が通信可能な位置関係になるタイミングを判断し、当該タイミングで前記応答信号の送信を開始する送信タイミング制御手段を備えた
   ことを特徴とする無線タグシステム。
7. 請求項４または請求項６に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記第１の移動体と前記第２の移動体は、所定の時間差で移動する１台の移動体で実現する構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。
8. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記リーダ受信部は、前記応答信号を受信する２つの受信手段およびその受信信号をダイバーシチ合成する手段を備えた構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。
9. 請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
   前記タグ送信部は、前記応答信号を所定の送信周期で繰り返し送信する構成である
   ことを特徴とする無線タグシステム。

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