JP2024056261A - RF tag movement direction estimation system - Google Patents
RF tag movement direction estimation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024056261A JP2024056261A JP2022163016A JP2022163016A JP2024056261A JP 2024056261 A JP2024056261 A JP 2024056261A JP 2022163016 A JP2022163016 A JP 2022163016A JP 2022163016 A JP2022163016 A JP 2022163016A JP 2024056261 A JP2024056261 A JP 2024056261A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tag
- series data
- movement direction
- phase value
- time series
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和4年5月17日から19日にThe 16thIEEE Internation-al Conference on RFID(IEEE RFID 2022)にて発表 〔刊行物等〕 令和4年5月26日から27日に第191回マルチメディア通信と分散処理・第103回モバイルコンピューティングと新社会システム・第89回高度交通システムとスマートコミュニティ合同研究発表会にて発表Application for application of
本発明は、RFタグの移動方向を推定するためのシステムに関する。 The present invention relates to a system for estimating the direction of movement of an RF tag.
従来、物流業界やアパレル業界などでは、在庫管理や商品の精算管理などを行うべく、UHF(Ultra High Frequency)帯などの電波を利用したRFID(Radio Frequency I-dentification)が用いられている。RFIDは、リーダーとRFタグとが無線通信を行うことにより、RFタグの個体識別を可能とする技術である。 Traditionally, the logistics and apparel industries have used RFID (Radio Frequency Identification) that uses radio waves in the UHF (Ultra High Frequency) band to manage inventory and product checkout. RFID is a technology that enables individual identification of RF tags by wirelessly communicating between a reader and RF tag.
近年では、リーダーによるRFタグの読み取り精度が向上しており、これに伴いRFタグにおける移動や停止といった状態を推定することが可能となっている。 In recent years, the accuracy with which readers can read RF tags has improved, making it possible to estimate the state of an RF tag, such as whether it is moving or stationary.
RFタグの移動方向を推定するシステムとしては、例えば、複数のアンテナを面状に配置するとともに、これら複数のアンテナを介してRFタグを順次読み取り、RFタグの読み取りを行ったアンテナの位置に基づき、RFタグの移動方向を検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
As a system for estimating the movement direction of an RF tag, for example, a technology has been proposed in which multiple antennas are arranged in a plane, RF tags are read sequentially via these multiple antennas, and the movement direction of the RF tag is detected based on the position of the antenna that read the RF tag (see, for example,
ところで、RFタグの移動方向を推定するシステムにおいては、移動方向の推定精度をより高めることが求められている。 However, in systems that estimate the movement direction of RF tags, there is a demand for improved estimation accuracy of the movement direction.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、RFタグの移動方向をより精度よく推定することが可能なRFタグ移動方向推定システムを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide an RF tag movement direction estimation system that can estimate the movement direction of an RF tag with greater accuracy.
以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。 Below, each means suitable for achieving the above objective will be explained item by item. In addition, the specific effects of the corresponding means will be noted as necessary.
手段1.RFタグの移動方向を推定するためのRFタグ移動方向推定システムであって、
所定の対象領域に向けて配置され、当該対象領域に向けた信号の送信と、当該信号を受信したことに応答してRFタグから発信される応答信号の受信とが可能に構成された指向性アンテナと、
前記指向性アンテナによって受信される前記応答信号についての受信信号強度を取得することで、当該受信信号強度の時系列データであるRSSI時系列データを取得するRSSI取得手段と、
前記指向性アンテナによって前記対象領域に向けて送信される信号と前記指向性アンテナによって受信される前記応答信号との位相差に対応する値である位相値を取得することで、当該位相値の時系列データであるPAV時系列データを取得するPAV取得手段と、
前記PAV時系列データに基づく前記位相値のピークタイミングと、前記RSSI時系列データに基づく前記受信信号強度のピークタイミングとで時間差を生じさせるべく、前記対象領域内に位置するRFタグと前記指向性アンテナとの間の通信に係る電波環境に不均一性を生成することで、少なくとも前記対象領域内において、場所による電波環境の特徴を生じさせる不均一性生成手段と、
前記PAV時系列データに基づく前記位相値のピークタイミングと、前記RSSI時系列データに基づく前記受信信号強度のピークタイミングとの時間差を用いて、前記対象領域におけるRFタグの移動方向を推定する移動方向推定手段とを備えることを特徴とするRFタグ移動方向推定システム。
a directional antenna arranged facing a predetermined target area and configured to be capable of transmitting a signal toward the target area and receiving a response signal transmitted from the RF tag in response to receiving the signal;
an RSSI acquisition means for acquiring RSSI time series data, which is time series data of the received signal strength by acquiring a received signal strength of the response signal received by the directional antenna;
a PAV acquisition means for acquiring a phase value that is a value corresponding to a phase difference between a signal transmitted by the directional antenna toward the target area and the response signal received by the directional antenna, thereby acquiring PAV time series data that is time series data of the phase value;
a non-uniformity generating means for generating non-uniformity in a radio wave environment related to communication between an RF tag located within the target area and the directional antenna, so as to generate a time difference between a peak timing of the phase value based on the PAV time series data and a peak timing of the received signal strength based on the RSSI time series data, thereby generating location-dependent characteristics of the radio wave environment at least within the target area;
An RF tag movement direction estimation system comprising: a movement direction estimation means for estimating the movement direction of an RF tag in the target area using the time difference between the peak timing of the phase value based on the PAV time series data and the peak timing of the received signal strength based on the RSSI time series data.
上記手段1によれば、不均一性生成手段によって、対象領域内に位置するRFタグと指向性アンテナとの間の通信に係る電波環境に不均一性が生成されることで、少なくとも対象領域内において、場所による電波環境の特徴を生じさせることができる。これにより、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差をより確実に生じさせることができる。そして、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差を用いて、RFタグの移動方向が推定される。そのため、RFタグの移動方向をより精度よく推定することができる。
According to the above-mentioned
また、上記手段1によれば、各環境に合わせた面倒な設定を行う必要がなくなり、システムの導入に係る容易性を向上させることができるといった作用効果をも奏される。すなわち、対象領域内におけるRFタグの位置が同一であっても、周囲環境に存在するモノの材質や電波環境などの影響により、受信信号強度や位相値に変動が生じることがある。そのため、仮に受信信号強度及び位相値のうちの一方のみを用いてRFタグの移動方向を精度よく推定可能とするためには、各環境に合わせて細かな設定を行う必要がある。これに対し、位相値及び受信信号強度の各ピークタイミングの時間差については、周囲環境による値の変動がほとんど生じない。従って、上記手段1によれば、各環境に合わせた面倒な設定を行う必要がなくなり、システムの導入に係る容易性を向上させることが可能となる。
Furthermore, according to the above-mentioned
尚、不均一性生成手段は、次述する手段2のように指向性アンテナによって構成されていてもよい。従って、不均一性生成手段及び指向性アンテナは、必ずしも別々のものである必要はない。
The non-uniformity generating means may be configured with a directional antenna, as in
手段2.前記指向性アンテナは、前記対象領域に対応して1つのみ設けられており、
前記不均一性生成手段は、前記対象領域における前記RFタグの想定移動方向に対し傾いた状態で設置された前記指向性アンテナによって構成されていることを特徴とする手段1に記載のRFタグ移動方向推定システム。
The RF tag movement direction estimation system described in
上記手段2によれば、指向性アンテナは対象領域に対応して1つのみ設けられており、この1の指向性アンテナをRFタグの想定移動方向に対し傾けることで、電波環境に不均一性を生成している。従って、比較的簡便な手法により、比較的低コストで、かつ、指向性アンテナの設置スペースとしてさほど大きなスペースを要することなく、電波環境に不均一性を生成することができる。これにより、システムの導入に係る作業負担やコストの低減、設置自由度の向上を図ることができる。
According to the above-mentioned
手段3.前記指向性アンテナは、前記想定移動方向に対し30°以上50°以下傾いた状態で設置されていることを特徴とする手段2に記載のRFタグ移動方向推定システム。
Means 3. The RF tag movement direction estimation system described in
上記手段3によれば、位相値及び受信信号強度の各ピークタイミングをより容易に取得することができるとともに、各ピークタイミングに大きな時間差を生じさせることがより確実に可能となる。そのため、RFタグの移動方向の推定精度を一層高めることができる。
By using the above-mentioned
手段4.前記PAV取得手段により取得可能な前記位相値は、所定の最小値から所定の最大値までの範囲のものであり、
前記PAV時系列データに含まれる1の前記位相値が、当該位相値の1つ前に取得された前記位相値に対し、予め設定された所定の閾値以上変動している場合に、前記位相値を補正して、補正後PAV時系列データを生成するPAV補正手段を備え、
前記補正後PAV時系列データに基づき、前記位相値のピークタイミングを得ることを特徴とする手段1に記載のRFタグ移動方向推定システム。
Means 4. The phase value that can be acquired by the PAV acquisition means is in a range from a predetermined minimum value to a predetermined maximum value,
A PAV correction means for correcting the phase value to generate corrected PAV time series data when one of the phase values included in the PAV time series data varies by a predetermined threshold value or more with respect to the phase value acquired immediately before the phase value,
The RF tag movement direction estimation system according to
上記手段4によれば、PAV取得手段により取得可能な位相値は、所定の最小値から所定の最大値までの範囲のものとされている。従って、RFタグが移動しているときにおいて、位相値が実際には前記最小値を下回る、或いは、前記最大値を上回るような段階になると、PAV取得手段により取得される位相値が、当該位相値の1つ前に取得された位相値に対し、大幅に変動する。そのため、取得された位相値をそのまま用いて、位相値のピークタイミングを求めることが比較的困難となり得る。
According to the above-mentioned
この点、上記手段4によれば、位相値のピークタイミングを得るにあたって、位相値の補正を行ってなる補正後PAV時系列データが用いられる。従って、位相値のピークタイミングをより容易にかつより正確に得ることができる。その結果、RFタグの移動方向を一層精度よく推定することができる。
In this regard, according to the above-mentioned
手段5.前記RSSI時系列データに基づき、当該RSSI時系列データにおける前記受信信号強度の変化態様に近似する二次近似式を生成する近似式算出手段を有し、
前記近似式算出手段は、最小二乗法を用いて前記二次近似式を生成し、
前記二次近似式に基づき、前記受信信号強度のピークタイミングを得ることを特徴とする手段1に記載のRFタグ移動方向推定システム。
Means 5. An approximation equation calculation means for generating a quadratic approximation equation that approximates the change in the received signal strength in the RSSI time series data based on the RSSI time series data,
the approximation formula calculation means generates the quadratic approximation formula using a least squares method;
The RF tag movement direction estimation system according to
実際の計測値に基づき受信信号強度のピークタイミングを求めようとすると、ピークタイミング又はそれに近いタイミングにて同一値の受信信号強度が連続的に計測されたときに、正確なピークタイミングを得ることが困難となり得る。 When trying to determine the peak timing of the received signal strength based on actual measurement values, it can be difficult to obtain the accurate peak timing when the same value of the received signal strength is continuously measured at or near the peak timing.
この点、上記手段5によれば、最小二乗法を用いて生成された二次近似式に基づき、受信信号強度のピークタイミングが得られる。従って、受信信号強度のピークタイミングをより正確に得ることができる。その結果、RFタグの移動方向をより一層精度よく推定することができる。
In this regard, according to the above-mentioned
尚、上記各手段に係る技術事項を適宜組み合わせてもよい。従って、例えば、上記手段2又は3に係る技術事項と、上記手段4又は5に係る技術事項とを組み合わせてもよい。
The technical matters related to each of the above means may be combined as appropriate. Therefore, for example, the technical matters related to the
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1及び図2に示すように、盗難防止システム1は、例えばアパレルショップなどの店舗100に適用されており、当該店舗100内から衣服などの各種商品101が持ち出されて盗難されることを防止するためのシステムである。尚、各商品101のそれぞれには、所定のRFタグ102(図6参照)が1つずつ予め取付けられている。まず、盗難防止システム1の説明に先立って、RFタグ102について説明する。
One embodiment will be described below with reference to the drawings. As shown in Figs. 1 and 2, the
図6に示すように、RFタグ102は、情報を記憶するための集積回路102aと、当該集積回路102aに接続されたアンテナ102bとを有している。集積回路102aには、RFタグ102を識別するためのタグ識別用情報〔例えば、Electronic Production Code(EPC)など〕や、RFタグ102が取付けられた商品101を識別するための商品識別用情報などが記憶されている。
As shown in FIG. 6, the
アンテナ102bは、集積回路102aに記憶された情報の読み取り及び集積回路102aに対する情報の書き込みを非接触で外部から行うために設けられている。アンテナ102bは、後述する指向性アンテナ22から送信された信号(電波)を受信するとともに、当該信号に応答して所定の応答信号を送信(発信)する機能を有する。応答信号には、少なくとも前記タグ識別用情報が含まれる。
The
次いで、盗難防止システム1について説明する。図3に示すように、盗難防止システム1は、RFタグ移動方向推定システム2及び管理システム3などを備えている。
Next, we will explain the
RFタグ移動方向推定システム2は、商品101に取付けられたRFタグ102の移動方向、特に後述するゲート100aを通過するRFタグ102の移動方向を推定するためのシステムである。RFタグ移動方向推定システム2は、リーダーライター21、指向性アンテナ22及びデータ処理システム23を備えている。本実施形態では、リーダーライター21が「RSSI取得手段」及び「PAV取得手段」を構成する。
The RF tag movement
リーダーライター21は、RFタグ102の集積回路102aに対する情報の書込み及び集積回路102aに記憶された情報の読み取りを行うための装置である。リーダーライター21としては、例えば、Impinj社製のSpeedway Revolution R420などを採用することができる。リーダーライター21は、後述する制御モジュール231によって制御されており、RFタグ102(集積回路102a)に記憶された情報を取得するための信号(Queryコマンド)を所定の短時間ごと(例えば数ms~数十msごと)に送信するように指向性アンテナ22を制御する。信号(Queryコマンド)の送信に応答してRFタグ102から発信された応答信号は、指向性アンテナ22によって受信される。上記の通り、RFタグ102から発信された応答信号にはタグ識別用情報(EPC)などが含まれる。
The reader/
また、リーダーライター21は、前記応答信号に関する受信信号強度〔Received Sign-al Strength Indicator(RSSI)〕及び位相値(Phase Angle Values)を取得する。位相値とは、指向性アンテナ22から後述の対象領域100bに向けて送信される信号と、この信号への応答としてRFタグ102から発信されて、指向性アンテナ22によって受信される応答信号との位相差に対応する値である。リーダーライター21により取得された受信信号強度及び位相値は、タグ識別用情報と関連付けられた上で、制御モジュール231を介して後述する読取情報記憶装置232へと順次記憶される。
The reader/
尚、本実施形態において、リーダーライター21により取得される位相値は、反転させた位相差に対応するものである。勿論、リーダーライター21によって、非反転の位相差に対応するものを取得する構成としてもよい。また、本実施形態において、リーダーライター21により取得可能な位相値は、所定の最小値(例えば0)から所定の最大値(例えば2π)までの範囲のものである。
In this embodiment, the phase value acquired by the reader/
指向性アンテナ22は、対象領域100bに向けた信号(電波)の送信及び当該信号を受信したことに応答してRFタグ102から発信される応答信号の受信などを行う平面型のアンテナである。指向性アンテナ22としては、例えば、Yeon社製のYap-101Pなどを採用することができる。指向性アンテナ22を利用しているのは、リーダーライター21によって取得される受信信号強度を十分に大きなものとする等の理由による。尚、受信信号強度は、指向性アンテナ22からの受信電力に関係するパラメータであるため、指向性アンテナ22のゲイン(利得)によって変動する。
The
指向性アンテナ22は、図1,4,5等に示すように、店舗100の出入り口を構成するゲート100aの側方において、所定の対象領域100bに向けて配置されている。本実施形態において、対象領域100bは、ゲート100aを構成する一対の柵の間に位置する領域であって、商品101に取付けられたRFタグ102の通過が想定される領域である。尚、図4等では、対象領域100bを大まかに示している。また、本実施形態において、指向性アンテナ22は、対象領域100bに対応して1つのみ設けられている。
As shown in Figures 1, 4, 5, etc., the
指向性アンテナ22は、指向性正面方向(0°方向)にてゲイン(利得)が最大となり、指向性正面方向を基準としてゲインが左右でほぼ対称となるものである(図7参照)。そして、指向性アンテナ22は、対象領域100bにおけるRFタグ102の想定移動方向AD(図4,5等において黒塗り矢印で示す方向)に対し傾いた状態で設置されている。本実施形態において、想定移動方向ADに対する指向性アンテナ22の傾斜角度αは、30°以上50°以下とされている。
The
上記のように指向性アンテナ22を傾けることで、少なくとも対象領域100bにおいて指向性アンテナ22の左右でゲインの不均衡が生じ、対象領域100b内に位置するRFタグ102と指向性アンテナ22との間の通信に係る電波環境に不均一性が生成される。その結果、少なくとも対象領域100b内において、場所による電波環境(特に受信信号強度)の特徴が生じる。本実施形態では、想定移動方向ADに対し傾いた状態で設置された指向性アンテナ22によって「不均一性生成手段」が構成される。
By tilting the
上記のような場所による電波環境の特徴が生じることで、RFタグ102の位置による受信信号強度の変化態様と、RFタグ102の位置による位相値の変化態様とに異なる特徴が生じる。その結果、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差を生じさせることができ、また、その時間差を比較的大きなものとすることができる。
The above-mentioned location-dependent characteristics of the radio wave environment result in different characteristics in the way the received signal strength changes depending on the position of the
より詳しくは、位相値は、信号の波長と指向性アンテナ22及びRFタグ102間の距離とに関するパラメータであるため、指向性アンテナ22及びRFタグ102の相対位置関係の影響を強く受ける。そのため、対象領域100bをRFタグ102が通過したとき、位相値の変化態様に対応する後述の補正後PAV時系列データ(図12参照)において、位相値がピークとなるタイミングは、指向性アンテナ22及びRFタグ102が最も接近したときとなる。尚、本実施形態において、位相値は反転した位相差に対応するものであるため、位相値のピークは上向きとなるが、位相値が非反転の位相差に対応するものであれば、位相値のピークは下向きとなる。但し、どちらの態様のピークであっても、ピークとなるタイミング自体に変わりはない。
More specifically, since the phase value is a parameter related to the wavelength of the signal and the distance between the
一方、上記の通り、受信信号強度は、指向性アンテナ22のゲインによって変動する。そのため、対象領域100bをRFタグ102が通過したとき、受信信号強度の変化態様に対応する後述の二次近似式(図13参照)において、受信信号強度がピークとなるタイミングは、RFタグ102が指向性アンテナ22の指向性正面を通過するときとなる。
On the other hand, as described above, the received signal strength varies depending on the gain of the
このように場所による電波環境の特徴を生じさせることで、RFタグ102の位置による受信信号強度の変化態様と、RFタグ102の位置による位相値の変化態様とに異なる特徴を生じさせることができ、ひいては、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差をより確実に生じさせることができる。
By creating location-dependent characteristics in the radio wave environment in this way, it is possible to create different characteristics in the way the received signal strength changes depending on the position of the
データ処理システム23は、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、各種プログラムや固定値データ等を記憶するROM(Read Only Memory)、各種演算処理の実行に際して各種データが一時的に記憶されるRAM(Random Access Memory)、情報を記憶するための記憶装置及びこれらの周辺回路等を含んだコンピュータや、入出力装置及び表示装置などからなる。データ処理システム23は、制御モジュール231、読取情報記憶装置232、PAV補正部233、近似式算出部234及び移動方向推定部235を備えている。本実施形態では、PAV補正部233が「PAV補正手段」を構成し、近似式算出部234が「近似式算出手段」を構成し、移動方向推定部235が「移動方向推定手段」を構成する。尚、制御モジュール231、PAV補正部233、近似式算出部234及び移動方向推定部235による各種機能は、上記CPU、ROM、RAMなどの各種ハードウェアと前記記憶装置に予め記憶されたソフトウェアとが協働することで実現される。
The
制御モジュール231は、リーダーライター21の動作を制御するとともに、リーダーライター21により取得された受信信号強度及び位相値を、同様にリーダーライター21により取得されたタグ用識別情報と関連付けて読取情報記憶装置232に記憶する。これにより、対象領域100bを通過するRFタグ102について、受信信号強度及び位相値の経時的な遷移を把握することができる。
The
読取情報記憶装置232は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等で構成されており、受信信号強度や位相値を順次記憶する。これにより、読取情報記憶装置232には、位相値(Phase Angle Values)の時系列データであるPAV時系列データ(図8参照)や、受信信号強度(RSSI)の時系列データであるRSSI時系列データ(図9参照)が記憶された状態となる。RSSI時系列データ及びPAV時系列データは、個々のRFタグ102ごとに管理される。
The read
尚、上記の通り、リーダーライター21により取得可能な位相値は、所定の最小値から所定の最大値までの範囲のものであるため、実際の位相値が前記最小値を下回る又は前記最大値を上回る場合には、PAV時系列データにおける位相値が大幅に変動することになる。また、RSSI時系列データにおいては、ピークタイミング又はそれに近いタイミングにて連続的に計測された受信信号強度が同一値となることがある。
As mentioned above, the phase values that can be obtained by the reader/
加えて、読取情報記憶装置232は、PAV補正部233で生成される、次述する補正後PAV時系列データや、近似式算出部234で生成される、後述の二次近似式を記憶可能とされている。
In addition, the read
PAV補正部233は、読取情報記憶装置232に記憶されたPAV時系列データを補正することで、補正後PAV時系列データを生成する。より詳しくは、PAV補正部233は、PAV時系列データに含まれる1の位相値が、当該位相値の1つ前に取得された位相値(直前位相値)に対し、予め設定された所定の閾値P(th)(例えば0.55π)以上増大している場合に、前記1の位相値以降に取得された各位相値に対し、それぞれ所定の補正値(例えば2π)を減算する補正を行う。つまり、PAV補正部233は、前記1の位相値から前記直前位相値を減算した値P(diff)が閾値+P(th)以上となる場合、前記1の位相値以降に取得された各位相値に対し、それぞれ所定の補正値を減算する補正を行う(図10参照)。
The
一方、PAV補正部233は、PAV時系列データに含まれる1の位相値が直前位相値に対し、前記閾値P(th)(例えば0.55π)以上減少している場合に、前記1の位相値以降に取得された各位相値に対し、それぞれ所定の補正値(例えば2π)を加算する補正を行う。つまり、PAV補正部233は、前記1の位相値から前記直前位相値を減算した値P(diff)が-P(th)以下となる場合、前記1の位相値以降に取得された各位相値に対し、それぞれ所定の補正値を加算する補正を行う(図11参照)。
On the other hand, when a phase value of 1 included in the PAV time series data is decreased by the threshold value P(th) (e.g., 0.55π) or more from the immediately preceding phase value, the
上記のように位相値の補正を行うことで、位相値が滑らかに変動する補正後PAV時系列データ(図12参照)を生成することができる。図12では、補正後PAV時系列データの一例を太線で示している。尚、図12では、参考として、補正前のPAV時系列データの一例を細線で示している。 By correcting the phase values as described above, it is possible to generate corrected PAV time series data (see FIG. 12) in which the phase values vary smoothly. In FIG. 12, an example of the corrected PAV time series data is shown by a thick line. Note that in FIG. 12, for reference, an example of the PAV time series data before correction is shown by a thin line.
近似式算出部234は、読取情報記憶装置232に記憶されたRSSI時系列データに基づき、当該RSSI時系列データにおける受信信号強度の変化態様に近似する二次近似式を生成する。より詳しくは、近似式算出部234は、最小二乗法を用いて二次近似式を生成する。最小二乗法とは、モデル関数をf(x)としたとき、次の数式(1)が最小となるようなf(x)を求める手法である。
The
近似式算出部234は、RSSI時系列データを構成する複数の受信信号強度を数式(1)におけるyiとして用いて、二次近似式(図13参照)を生成する。図13では、二次近似式の一例を示している。
The
移動方向推定部235は、対象領域100bにおけるRFタグ102の移動方向を推定する。本実施形態において、移動方向推定部235は、指向性アンテナ22との間で対象領域100bを挟む位置から見て、RFタグ102の移動方向が左方向(店舗100内から店舗100外に向けた方向)であるか、右方向(店舗100外から店舗100内に向けた方向)であるかを推定する。
The movement
RFタグ102の移動方向を推定するにあたって、移動方向推定部235は、図14,15に示すように、補正後PAV時系列データに基づき、位相値のピークタイミングTpを得る。図14,15では、簡略化した補正後PAV時系列データを細線で示し、簡略化した前記二次近似式を太線で示している。上記の通り、補正後PAV時系列データはPAV時系列データから生成されるため、結果的に、移動方向推定部235は、PAV時系列データに基づき、位相値のピークタイミングTpを得ているといえる。
When estimating the movement direction of the
また、移動方向推定部235は、前記二次近似式に基づき、受信信号強度のピークタイミングTrを得る。上記の通り、前記二次近似式はRSSI時系列データから生成されるため、結果的に、移動方向推定部235は、RSSI時系列データに基づき受信信号強度のピークタイミングTrを得ているといえる。
The moving
次いで、移動方向推定部235は、位相値のピークタイミングTpに対する受信信号強度のピークタイミングTpの時間差T(diff)(=Tp-Tr)を算出する。
Next, the movement
ここで、対象領域100bにおいてRFタグ102が左方向(店舗100内から店舗100外に向けた方向)に移動する場合、RFタグ102は、まず、指向性アンテナ22の指向性正面を通過した後に、指向性アンテナ22に最も接近することになる。従って、RFタグ102が左方向に移動した場合、受信信号強度のピークタイミングTrの後に位相値のピークタイミングTpが表れるため、Tp>Trを満たすこととなる(図14参照)。そのため、移動方向推定部235は、算出した時間差T(diff)が正数である場合には、RFタグ102が左方向に移動したと推定する。
Here, when the
一方、対象領域100bにおいてRFタグ102が右方向(店舗100外から店舗100内に向けた方向)に移動する場合、RFタグ102は、まず、指向性アンテナ22に最も接近し、その後に指向性アンテナ22の指向性正面を通過することになる。従って、RFタグ102が右方向に移動した場合、位相値のピークタイミングTpの後に受信信号強度のピークタイミングTrが表れるため、Tp<Trを満たすこととなる(図15参照)。そのため、移動方向推定部235は、算出した時間差T(diff)が負数である場合には、RFタグ102が右方向に移動したと推定する。
On the other hand, when the
移動方向推定部235によるRFタグ102の移動方向に係る推定結果は、移動方向の推定対象となったRFタグ102のタグ識別情報に関連付けて、管理システム3(特に後述する判定部33)へと送られる。
The result of the estimation performed by the movement
尚、PAV補正部233、近似式算出部234及び移動方向推定部235による、補正後PAV時系列データや二次近似式の生成、RFタグ102の移動方向の推定は、所定の条件を満たしたときに行われる。所定の条件としては、移動方向の推定対象となるRFタグ102に関し、通信圏外に出た状態になったこと、信号の送受信開始から所定時間が経過したこと、受信信号強度や位相値のデータ数が所定個数以上となったこと、取得した受信信号強度や位相値が所定の閾値を上回ってから所定時間が経過したことなどを挙げることができる。勿論、所定の条件として、上記以外の条件を採用してもよい。
The
次いで、管理システム3などについて説明する。管理システム3は、店舗100内から店舗100外へと持ち出された商品101が適切に精算処理のなされたものであるか否かを確認するとともに、当該商品101の精算処理が適切に行われていない場合に、所定の報知処理を行うシステムである。管理システム3は、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムによって構成することができる。管理システム3の詳細な説明に先立って、まず、商品101の精算に利用される商品情報記憶装置4及び精算装置5について説明する。
Next, the
図3に示すように、商品情報記憶装置4及び精算装置5は、各種情報を送受信可能に構成されている。商品情報記憶装置4は、少なくとも商品識別用情報及び商品価格を関連付けて記憶している。商品情報記憶装置4は、精算装置5から商品識別用情報が送信されると、当該商品識別用情報に関連付けられた商品価格に関する情報を精算装置5へと返信する。尚、管理システム3が、商品情報記憶装置4を有する構成としてもよい。
As shown in FIG. 3, the product
精算装置5は、店舗100内に設置されており(図1等参照)、商品101を購入する際に商品101の代金支払いに用いられる装置である。本実施形態における精算装置5は、いわゆるセルフレジであり、所定の商品収容スペース、RFタグ102に記憶された情報の読取装置、情報の表示装置及び代金の受領装置などを具備している。精算装置5は、前記商品収容スペースに商品101が収容されると、当該商品101に取付けられたRFタグ102の情報を読み取る。そして、精算装置5は、読み取った情報に含まれる商品識別用情報を商品情報記憶装置4に送信するとともに、商品情報記憶装置4から商品価格に関する情報を受信する。この商品価格は、情報の読取対象となったRFタグ102が取付けられている商品101の価格を示す。そして、精算装置5は、商品収容スペースに収容された全ての商品101についての商品価格を取得すると、取得した商品価格を合算すること等により、支払金額を算出する。また、精算装置5は、支払金額を前記表示装置にて表示する。
The
そして、精算装置5は、前記受領装置を用いて現金やクレジットカード等により商品101の代金が支払われると、代金支払いが完了した商品101に取付けられたRFタグ102に係るタグ識別用情報を、管理システム3における次述する精算情報記憶装置31へと送信する。
Then, when the price of the
次いで、管理システム3についてより詳しく説明する。管理システム3は、RFタグ移動方向推定システム2及び精算装置5との間で各種信号を送受信可能に構成されており、精算情報記憶装置31、報知部32及び判定部33を備えている。
Next, the
精算情報記憶装置31は、精算装置5から送信されたタグ識別用情報を記憶する。つまり、精算情報記憶装置31は、代金支払いの完了した商品101に取付けられているRFタグ102を識別するための情報を記憶する。
The settlement
報知部32は、盗難の疑いのある事態が発生したことを外部に報知する機能を具備する。本実施形態において、報知部32は、従業員などが携帯する端末装置などに対し前記事態の発生を示す情報を送信することで、前記事態の発生を外部(従業員など)に報知する。尚、報知部32は、前記事態の発生を外部に報知可能なものであればよく、例えば音声や視覚情報などを利用して、前記事態の発生を外部に報知するものであってもよい。
The
判定部33は、移動方向推定部235から送信された情報と、精算情報記憶装置31に記憶された情報とに基づき、盗難の疑いのある事態が発生したか否かを判定する。より詳しくは、判定部33は、移動方向推定部235から、RFタグ102の移動方向に係る推定結果として、左方向(店舗100内から店舗100外に向けた方向)への移動という情報を受信すると、所定の確認処理を実行する。つまり、判定部33は、店舗100内から店舗100外へと持ち出されるようにして商品101及びRFタグ102が移動しているものと移動方向推定部235によって推定された場合、所定の確認処理を実行する。
The
確認処理では、推定結果に関連付けられたRFタグ102のタグ識別用情報を用いて、当該RFタグ102が取付けられた商品101の代金支払いが完了しているか否かが判定される。すなわち、判定部33は、精算情報記憶装置31に記憶されたタグ識別用情報を参酌し、推定結果に関連付けられたRFタグ102のタグ識別用情報と同一のタグ識別用情報が精算情報記憶装置31に記憶されているか否かを判定する。そして、推定結果に関連付けられたRFタグ102のタグ識別用情報と同一のタグ識別用情報が精算情報記憶装置31に記憶されている場合、判定部33は、当該RFタグ102が取付けられた商品101の代金支払いが完了していると判定する。
In the confirmation process, the tag identification information of the
一方、推定結果に関連付けられたRFタグ102のタグ識別用情報と同一のタグ識別用情報が精算情報記憶装置31に記憶されていない場合、判定部33は、当該RFタグ102が取付けられた商品101の代金支払いが完了していないと判定するとともに、報知部32を動作させる。これにより、盗難の疑いのある事態が発生したことが外部に報知される。
On the other hand, if the same tag identification information as that of the
また、本実施形態において、判定部33は、移動方向推定部235から、RFタグ102の移動方向に係る推定結果として、右方向(店舗100外から店舗100内に向けた方向)への移動という情報を受信した場合には、前記確認処理を実行しないようになっている。
In addition, in this embodiment, when the
以上詳述したように、本実施形態によれば、想定移動方向ADに対し傾いた状態で設置された指向性アンテナ22によって、対象領域100b内に位置するRFタグ102と指向性アンテナ22との間の通信に係る電波環境に不均一性が生成されることで、少なくとも対象領域100b内において、場所による電波環境の特徴を生じさせることができる。これにより、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差をより確実に生じさせることができる。そして、移動方向推定部235により、位相値のピークタイミングに対する受信信号強度のピークタイミングの時間差を用いて、RFタグ102の移動方向が推定される。そのため、RFタグ102の移動方向をより精度よく推定することができる。
As described above in detail, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、各環境に合わせた面倒な設定を行う必要がなくなり、RFタグ移動方向推定システム2の導入に係る容易性を向上させることができるといった作用効果をも奏される。すなわち、対象領域100b内におけるRFタグ102の位置が同一であっても、周囲環境に存在するモノの材質や電波環境などの影響により、受信信号強度や位相値に変動が生じることがある。そのため、仮に受信信号強度及び位相値のうちの一方のみを用いてRFタグ102の移動方向を精度よく推定可能とするためには、各環境に合わせて細かな設定を行う必要がある。これに対し、位相値及び受信信号強度の各ピークタイミングの時間差については、周囲環境による値の変動がほとんど生じない。従って、本実施形態によれば、各環境に合わせた面倒な設定を行う必要がなくなり、RFタグ移動方向推定システム2の導入に係る容易性を向上させることが可能となる。
In addition, according to this embodiment, there is no need to perform troublesome settings according to each environment, and the ease of introducing the RF tag movement
加えて、指向性アンテナ22は対象領域100bに対応して1つのみ設けられており、この1の指向性アンテナ22をRFタグ102の想定移動方向ADに対し傾けることで、電波環境に不均一性を生成している。従って、比較的簡便な手法により、比較的低コストで、かつ、指向性アンテナ22の設置スペースとしてさほど大きなスペースを要することなく、電波環境に不均一性を生成することができる。これにより、RFタグ移動方向推定システム2の導入に係る作業負担やコストの低減、設置自由度の向上を図ることができる。
In addition, only one
また、想定移動方向ADに対する指向性アンテナ22の傾斜角度αが30°以上50°以下とされているため、位相値及び受信信号強度の各ピークタイミングをより容易に取得することができるとともに、各ピークタイミングに大きな時間差を生じさせることがより確実に可能となる。そのため、RFタグ102の移動方向の推定精度を一層高めることができる。
In addition, since the inclination angle α of the
加えて、本実施形態では、位相値のピークタイミングを得るにあたって、位相値の補正を行ってなる補正後PAV時系列データが用いられる。従って、位相値のピークタイミングをより容易にかつより正確に得ることができる。その結果、RFタグ102の移動方向を一層精度よく推定することができる。
In addition, in this embodiment, corrected PAV time series data obtained by correcting the phase value is used to obtain the peak timing of the phase value. Therefore, the peak timing of the phase value can be obtained more easily and accurately. As a result, the movement direction of the
さらに、本実施形態では、最小二乗法を用いて生成された二次近似式に基づき、受信信号強度のピークタイミングが得られる。従って、受信信号強度のピークタイミングをより正確に得ることができる。その結果、RFタグ102の移動方向をより一層精度よく推定することができる。
Furthermore, in this embodiment, the peak timing of the received signal strength is obtained based on a quadratic approximation equation generated using the least squares method. Therefore, the peak timing of the received signal strength can be obtained more accurately. As a result, the movement direction of the
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、次のような試験を行った。すなわち、図16に示すように、想定移動方向ADに対する指向性アンテナ22の傾斜角度α(図17参照)を10°~70°の範囲で10°ずつ変更しながら、RFタグ102が取付けられた所定のスライダSLを想定移動方向ADに沿って移動させることで、RFタグ102を左から右へと移動させること(Left to Right)、及び、RFタグ102を右から左へと移動させること(Right to Left)をそれぞれ100回ずつ行った。そして、移動方向推定部235により推定されたRFタグ102の移動方向が、RFタグ102の実際の移動方向と一致した回数(正答数)を求めるとともに、この正答数に基づき移動方向の推定精度(=正答数/100)を算出した。
Next, to confirm the effects of the above embodiment, the following test was conducted. That is, as shown in FIG. 16, the inclination angle α (see FIG. 17) of the
尚、この試験は、指向性アンテナ22の周囲に存在するモノの数が比較的少ない場所(Place A)、及び、指向性アンテナ22の周囲に存在するモノの数が比較的多い場所(Pla-ce B)のそれぞれで行った。また、RFタグ102の移動速度を0.5m/sとし、床面から指向性アンテナ22(の中心)までの高さ、及び、床面からRFタグ102までの高さをそれぞれ0.6mとした。さらに、指向性アンテナ22からRFタグ102までの最短距離が0.9mとなるように、スライダSLの位置を設定した。図18に、Place A及びPlace Bのそれぞれにおいて、RFタグ102を左から右へと移動させたときの推定精度と、RFタグ102を右から左へと移動させたときの推定精度とをそれぞれ示す。
This test was conducted at a place (Place A) where there were relatively few objects around the
図18に示すように、全ての傾斜角度αにおいて、推定精度が90%以上となり、RFタグ102の移動方向を精度よく推定可能であることが確認された。
As shown in Figure 18, the estimation accuracy was 90% or higher for all inclination angles α, confirming that the movement direction of the
また、傾斜角度αを30°以上50°以下に設定した場合には、推定精度が100%となり、RFタグ102の移動方向を非常に精度よく推定可能であることが分かった。これは、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差がより大きく表れやすくなったことによると考えられる。
In addition, when the inclination angle α is set to 30° or more and 50° or less, the estimation accuracy is 100%, and it was found that the movement direction of the
以上の試験結果より、RFタグ102の移動方向を精度よく推定可能とするためには、指向性アンテナ22を傾けること等によって場所による電波環境の特徴を生じさせるとともに、位相値及び受信信号強度の各ピークタイミングの時間差を用いて、RFタグ102の移動方向を推定することが好ましいといえる。
From the above test results, it can be said that in order to be able to accurately estimate the movement direction of the
また、RFタグ102の移動方向の推定精度を一層向上させるという点では、想定移動方向ADに対する指向性アンテナ22の傾斜角度αを30°以上50°以下とすることが好ましいといえる。
In order to further improve the accuracy of estimating the movement direction of the
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented, for example, as follows. Of course, other applications and modifications not exemplified below are also possible.
(a)上記実施形態において、1の指向性アンテナ22は、対象領域100bの側方に配置されているが、対象領域100bの上方又は下方に配置されていてもよい。
(a) In the above embodiment, one
(b)上記実施形態では、想定移動方向ADに対し傾いた状態で設置された指向性アンテナ22によって「不均一性生成手段」が構成されているが、「不均一性生成手段」は、少なくとも対象領域100b内において、場所による電波環境の特徴を生じさせて、位相値のピークタイミングと受信信号強度のピークタイミングとの時間差を生じさせるものであればよい。
(b) In the above embodiment, the "non-uniformity generating means" is constituted by the
従って、例えば、図19,20に示すように、対象領域100b内にて、送信される信号同士を干渉させる位置関係で配置され、受信信号強度及び位相値の各ピークタイミングに時間差が生じるように構成された複数の指向性アンテナ221,222によって「不均一性生成手段」を構成してもよい。この場合、各指向性アンテナ221,222から同一信号を送信して、これら信号を干渉させる構成としてもよいし、各指向性アンテナ221,222から位相や振幅の異なる信号を送信することで、信号同士の干渉をより確実に発生させて、少なくとも対象領域100b内において、場所による電波環境の特徴をより確実に(より意識的に)生じさせる構成としてもよい。
Therefore, for example, as shown in Figures 19 and 20, the "non-uniformity generating means" may be configured by a plurality of
さらに、それぞれから送信される信号の位相や振幅が動的に制御されることで、対象領域100b内における特定範囲に対し信号(電波)をビーム状に(集中的に)送ることにより、受信信号強度及び位相値の各ピークタイミングに時間差が生じるように構成された複数の指向性アンテナによって「不均一性生成手段」を構成してもよい。この場合、複数の指向性アンテナに代えて、スマートアレーアンテナを用いてもよい。
Furthermore, the "non-uniformity generating means" may be configured with multiple directional antennas configured to dynamically control the phase and amplitude of the signal transmitted from each antenna, thereby sending signals (radio waves) in a beam shape (concentrated) to a specific range within the
加えて、少なくとも対象領域100b内において、場所による電波環境の特徴を生じさせて、受信信号強度及び位相値の各ピークタイミングに時間差を生じさせるような加工が施された指向性アンテナによって「不均一性生成手段」を構成してもよい。このような指向性アンテナとしては、例えば、指向性正面方向を基準として、左右でゲインの傾向が異なる(例えば、右側ではゲインが比較的高い一方、左側ではゲインが比較的低い)ものなどを挙げることができる。
In addition, the "non-uniformity generating means" may be constituted by a directional antenna that has been processed to generate location-specific characteristics of the radio wave environment at least within the
尚、複数の指向性アンテナ221,222を用いる場合、図19,20に示すように、各指向性アンテナ221,222を想定移動方向ADに沿って並べて配置してもよいし、図21に示すように、各指向性アンテナ221,222を対象領域100bを挟む位置に配置してもよい。
When multiple
さらに、図22に示すように、対象領域100bを上下に挟む位置に各指向性アンテナ221,222を配置してもよい。この場合、1の指向性アンテナ222を、床下などに配置してもよい。また、図23に示すように、一方の指向性アンテナ221を対象領域100bの側方に配置し、他方の指向性アンテナ222を対象領域100bの上方又は下方に配置してもよい。さらに、図24に示すように、一方の指向性アンテナ221を対象領域100bの側方に配置し、他方の指向性アンテナ222を想定移動方向ADに沿って対象領域100bの前方又は後方に配置してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 22, the
また、複数の指向性アンテナ221,222を用いる場合、リーダーライター21は、複数の指向性アンテナ221,222のうちのいずれかが受信した信号に基づき、受信信号強度及び位相値を取得するものであってもよいし、複数の指向性アンテナ221,222によって受信した各信号を合成して得た信号に基づき、受信信号強度及び位相値を取得するものであってもよい。
In addition, when multiple
勿論、指向性アンテナの数は、1つ又は2つに限定されず、3つ以上であってもよい。 Of course, the number of directional antennas is not limited to one or two, but may be three or more.
(c)上記実施形態において、RFタグ移動方向推定システム2は、盗難防止システム1に適用されているが、RFタグ移動方向推定システムの適用対象はこれに限定されるものではない。
(c) In the above embodiment, the RF tag movement
従って、例えば、倉庫における在庫管理、従業員などの出退勤管理、従業員などの在室管理などにRFタグ移動方向推定システムを適用してもよい。 Therefore, for example, the RF tag movement direction estimation system may be applied to inventory management in a warehouse, employee attendance management, and employee presence management.
倉庫における在庫管理にRFタグ移動方向推定システムを適用する場合には、例えば、倉庫の出入口に対応して指向性アンテナを配置し、指向性アンテナを介して取得された位相値及び受信信号強度に基づき、当該出入口における、商品に付されたRFタグの移動方向を推定するといった構成とする。そして、この構成において、商品ひいてはRFタグが左方向(倉庫内から倉庫外へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該商品についての在庫数を1つ減少させる一方、商品ひいてはRFタグが右方向(倉庫外から倉庫内へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該商品についての在庫数を1つ増加させるなどの処理を行うことで、倉庫における在庫管理を行うことができる。 When applying the RF tag movement direction estimation system to inventory management in a warehouse, for example, a directional antenna is placed corresponding to the entrance/exit of the warehouse, and the movement direction of the RF tag attached to the product at the entrance/exit is estimated based on the phase value and received signal strength acquired via the directional antenna. In this configuration, if it is estimated that the product and therefore the RF tag have moved to the left (from inside the warehouse to outside the warehouse), the inventory quantity for that product is decreased by one, whereas if it is estimated that the product and therefore the RF tag have moved to the right (from outside the warehouse to inside the warehouse), the inventory quantity for that product is increased by one, and other such processes can be performed to manage inventory in the warehouse.
また、従業員などの出退勤管理にRFタグ移動方向推定システムを適用する場合には、例えば、従業員等の出入口ゲートに対応して指向性アンテナを配置し、指向性アンテナを介して取得された位相値及び受信信号強度に基づき、当該出入口ゲートにおける、従業員などが携帯するRFタグの移動方向を推定するといった構成とする。そして、この構成において、従業員等ひいてはRFタグが左方向(例えば、社屋内から社屋外へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該従業員等が退勤したものとする一方、従業員等ひいてはRFタグが右方向(例えば、社屋外から社屋内へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該従業員等が出勤したものとするといった処理を行うことで、従業員などの出退勤管理を行うことができる。 When applying the RF tag movement direction estimation system to the attendance management of employees, for example, a directional antenna is placed corresponding to the entrance/exit gate of the employee, and the movement direction of the RF tag carried by the employee at the entrance/exit gate is estimated based on the phase value and received signal strength acquired through the directional antenna. In this configuration, if it is estimated that the employee or RF tag has moved to the left (e.g., from inside the company to outside the company), the employee is deemed to have left work, whereas if it is estimated that the employee or RF tag has moved to the right (e.g., from outside the company to inside the company), the employee is deemed to have arrived at work. This allows the attendance management of employees, etc.
さらに、従業員などの在室管理にRFタグ移動方向推定システムを適用する場合には、例えば、部屋の出入口に対応して指向性アンテナを配置し、指向性アンテナを介して取得された位相値及び受信信号強度に基づき、当該出入口における、従業員などの携帯するRFタグの移動方向を推定するといった構成とする。そして、この構成において、従業員等ひいてはRFタグが左方向(例えば、部屋内から部屋外へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該従業員等が退室したとする一方、従業員等ひいてはRFタグが右方向(例えば、部屋外から部屋内へと向けた方向)に移動したことが推定された場合には、当該従業員等が入室したものとするといった処理を行うことで、従業員などの在室管理を行うことができる。 Furthermore, when the RF tag movement direction estimation system is applied to the presence management of employees, etc., a directional antenna is arranged corresponding to the entrance/exit of a room, and the movement direction of the RF tag carried by the employee, etc. at the entrance/exit is estimated based on the phase value and received signal strength acquired via the directional antenna. In this configuration, if it is estimated that the employee, etc. and the RF tag have moved to the left (e.g., from inside the room to outside the room), it is determined that the employee, etc. has left the room, whereas if it is estimated that the employee, etc. and the RF tag have moved to the right (e.g., from outside the room to inside the room), it is determined that the employee, etc. has entered the room, thereby enabling the presence management of employees, etc.
また、RFタグ移動方向推定システムを用いて、購入された商品が店舗内から店舗外に移動したか否かを判定することで、店舗内における忘れ物の有無を推定可能としてもよい。例えば、判定部33により、所定時間ごとに、移動方向推定部235によって左方向(店舗100内から店舗100外に向けた方向)に移動したと推定されたRFタグ102のタグ識別用情報と、精算情報記憶装置31に記憶されたタグ識別用情報とを比較する処理がなされることで、代金支払いが完了しているにも関わらず、店舗100外へと持ち出されていない商品101(つまり忘れ物)が存在しているか否かを推定可能に構成してもよい。
The RF tag movement direction estimation system may be used to determine whether a purchased item has moved from inside the store to outside the store, thereby making it possible to estimate whether any items have been left behind in the store. For example, the
勿論、上述の用途以外の用途にRFタグ移動方向推定システムを適用してもよい。 Of course, the RF tag movement direction estimation system may also be applied to applications other than those mentioned above.
2…RFタグ移動方向推定システム、21…リーダーライター(RSSI取得手段、PAV取得手段)、22…指向性アンテナ(不均一性生成手段)、100b…対象領域、102…RFタグ、233…PAV補正部(PAV補正手段)、234…近似式算出部(近似式算出手段)、235…移動方向推定部(移動方向推定手段)。 2...RF tag movement direction estimation system, 21...reader/writer (RSSI acquisition means, PAV acquisition means), 22...directional antenna (non-uniformity generation means), 100b...target area, 102...RF tag, 233...PAV correction unit (PAV correction means), 234...approximation equation calculation unit (approximation equation calculation means), 235...movement direction estimation unit (movement direction estimation means).
Claims (5)
所定の対象領域に向けて配置され、当該対象領域に向けた信号の送信と、当該信号を受信したことに応答してRFタグから発信される応答信号の受信とが可能に構成された指向性アンテナと、
前記指向性アンテナによって受信される前記応答信号についての受信信号強度を取得することで、当該受信信号強度の時系列データであるRSSI時系列データを取得するRSSI取得手段と、
前記指向性アンテナによって前記対象領域に向けて送信される信号と前記指向性アンテナによって受信される前記応答信号との位相差に対応する値である位相値を取得することで、当該位相値の時系列データであるPAV時系列データを取得するPAV取得手段と、
前記PAV時系列データに基づく前記位相値のピークタイミングと、前記RSSI時系列データに基づく前記受信信号強度のピークタイミングとで時間差を生じさせるべく、前記対象領域内に位置するRFタグと前記指向性アンテナとの間の通信に係る電波環境に不均一性を生成することで、少なくとも前記対象領域内において、場所による電波環境の特徴を生じさせる不均一性生成手段と、
前記PAV時系列データに基づく前記位相値のピークタイミングと、前記RSSI時系列データに基づく前記受信信号強度のピークタイミングとの時間差を用いて、前記対象領域におけるRFタグの移動方向を推定する移動方向推定手段とを備えることを特徴とするRFタグ移動方向推定システム。 An RF tag movement direction estimation system for estimating the movement direction of an RF tag, comprising:
a directional antenna arranged facing a predetermined target area and configured to be capable of transmitting a signal toward the target area and receiving a response signal transmitted from the RF tag in response to receiving the signal;
an RSSI acquisition means for acquiring RSSI time series data, which is time series data of the received signal strength by acquiring a received signal strength of the response signal received by the directional antenna;
a PAV acquisition means for acquiring a phase value that is a value corresponding to a phase difference between a signal transmitted by the directional antenna toward the target area and the response signal received by the directional antenna, thereby acquiring PAV time series data that is time series data of the phase value;
a non-uniformity generating means for generating non-uniformity in a radio wave environment related to communication between an RF tag located within the target area and the directional antenna, so as to generate a time difference between a peak timing of the phase value based on the PAV time series data and a peak timing of the received signal strength based on the RSSI time series data, thereby generating location-dependent characteristics of the radio wave environment at least within the target area;
An RF tag movement direction estimation system comprising: a movement direction estimation means for estimating the movement direction of an RF tag in the target area using the time difference between the peak timing of the phase value based on the PAV time series data and the peak timing of the received signal strength based on the RSSI time series data.
前記不均一性生成手段は、前記対象領域における前記RFタグの想定移動方向に対し傾いた状態で設置された前記指向性アンテナによって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のRFタグ移動方向推定システム。 the directional antenna is provided in such a manner that only one antenna corresponds to the target area;
The RF tag movement direction estimation system according to claim 1, characterized in that the non-uniformity generating means is composed of the directional antenna installed at an angle with respect to the expected movement direction of the RF tag in the target area.
前記PAV時系列データに含まれる1の前記位相値が、当該位相値の1つ前に取得された前記位相値に対し、予め設定された所定の閾値以上変動している場合に、前記位相値を補正して、補正後PAV時系列データを生成するPAV補正手段を備え、
前記補正後PAV時系列データに基づき、前記位相値のピークタイミングを得ることを特徴とする請求項1に記載のRFタグ移動方向推定システム。 the phase value that can be acquired by the PAV acquisition means is in a range from a predetermined minimum value to a predetermined maximum value,
A PAV correction means for correcting the phase value to generate corrected PAV time series data when one of the phase values included in the PAV time series data varies by a predetermined threshold value or more with respect to the phase value acquired immediately before the phase value,
2. The RF tag moving direction estimation system according to claim 1, wherein the peak timing of the phase value is obtained based on the corrected PAV time series data.
前記近似式算出手段は、最小二乗法を用いて前記二次近似式を生成し、
前記二次近似式に基づき、前記受信信号強度のピークタイミングを得ることを特徴とする請求項1に記載のRFタグ移動方向推定システム。 an approximation equation calculation means for generating a quadratic approximation equation approximating a change in the received signal strength in the RSSI time series data based on the RSSI time series data;
the approximation formula calculation means generates the quadratic approximation formula using a least squares method;
2. The RF tag movement direction estimation system according to claim 1, wherein the peak timing of the received signal strength is obtained based on the quadratic approximation formula.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022163016A JP2024056261A (en) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | RF tag movement direction estimation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022163016A JP2024056261A (en) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | RF tag movement direction estimation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024056261A true JP2024056261A (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=90749342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022163016A Pending JP2024056261A (en) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | RF tag movement direction estimation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024056261A (en) |
-
2022
- 2022-10-11 JP JP2022163016A patent/JP2024056261A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10248817B2 (en) | Reading RFID tags in defined spatial locations | |
| Buffi et al. | A phase-based technique for localization of UHF-RFID tags moving on a conveyor belt: Performance analysis and test-case measurements | |
| EP2188868B1 (en) | Radio frequency signal acquisition and source location system | |
| US20060092040A1 (en) | Detecting activity of RFID objects via multiple tags/readers | |
| CA3002376C (en) | System for, and method of, accurately and rapidly determining, in real-time, true bearings of radio frequency identification (rfid) tags associated with items in a controlled area | |
| US11132876B1 (en) | Systems and methods of using multiple RFID devices to implement in-store point-of-sale buy-zones and related articles of manufacture | |
| Zhou et al. | Localization of pallets in warehouses using passive RFID system | |
| BE1028238B1 (en) | TILT SENSOR | |
| US11675044B2 (en) | Methods and system for enhanced RFID direction finding | |
| WO2022067299A1 (en) | Methods and apparatuses for determining tag velocity | |
| BE1027805B1 (en) | DYNAMIC COMPENSATION OF A PHASED ARRAY RFID READER | |
| CN110458257B (en) | Tag inventory method and device based on RFID system | |
| US20180348327A1 (en) | Device for determining a position of a transmitter and corresponding method | |
| US11346915B2 (en) | Device and method for determining the position of a transmitter relative to a detection region | |
| JP2024056261A (en) | RF tag movement direction estimation system | |
| US10726218B2 (en) | Method and apparatus for radio frequency identification (RFID) tag bearing estimation | |
| JP2019159862A (en) | Radio tag reader | |
| JP2024056262A (en) | RF tag status estimation system | |
| US11757494B2 (en) | RFID reader with configuration for either an internal antenna or external antenna | |
| Scherhäufl et al. | Maximum likelihood position estimation of passive UHF RFID tags based on evaluation of backscattered transponder signals | |
| CN210428533U (en) | User shopping behavior acquisition system based on RFID perception | |
| Patil et al. | Probable causes of RFID tag read unreliability in supermarkets and proposed solutions | |
| Nepa et al. | Location and tracking of UHF-RFID tags | |
| US10762310B2 (en) | Methods and system for enhanced RFID direction finding | |
| Miwa et al. | A Location Estimation Scheme Utilizing RSSI and Phase Values with Angled Antennas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20221017 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250722 |