特許 6704570 位置検出システム、位置特定装置及び位置特定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6704570

(24)【登録日】2020年5月15日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】位置検出システム、位置特定装置及び位置特定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/02 20100101AFI20200525BHJP

   G01S 13/75 20060101ALI20200525BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20200525BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20200525BHJP

   G01S 1/68 20060101ALN20200525BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/02 Z

   G01S13/75

   G06K7/10 224

   H04B1/59

   !G01S1/68

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-124656(P2019-124656)

(22)【出願日】2019年7月3日

【審査請求日】2019年7月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515305441

【氏名又は名称】ＲＦルーカス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100203105

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 能弘

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 真賢

(72)【発明者】

【氏名】上谷 一

【審査官】 田中 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０３７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８０１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１０４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５７３９５６８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１７−０６２１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６２１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０７５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１０６０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１０９６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２４９７３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１８１８８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １／００ − Ｇ０１Ｓ １／６８

Ｇ０１Ｓ ３／００ − Ｇ０１Ｓ ３／７４

Ｇ０１Ｓ ５／００ − Ｇ０１Ｓ ５／１４

Ｇ０１Ｓ ７／００ − Ｇ０１Ｓ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ − Ｇ０１Ｓ １３／９５

Ｇ０６Ｋ ７／００ − Ｇ０６Ｋ ７／１４

Ｇ０６Ｋ １７／００

Ｂ６５Ｇ １／１３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

記憶媒体との間で、アンテナを介して電波により無線通信を行う通信部と、
前記通信部が受信した電波に基づいて、前記記憶媒体の前記アンテナからの方向を含む位置情報を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記アンテナの位置の移動に応じた、前記通信部が受信した電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の前記位置情報それぞれに対応する方向に前記記憶媒体が存在する尤度を算出する算出部と、
前記尤度に基づいて、複数の前記位置情報の中から前記記憶媒体が存在する方向の最有力候補を出力する出力部と、を備える位置検出システム。

【請求項2】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の強度、位相、及び単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数のいずれかを含む、請求項１に記載の位置検出システム。

【請求項3】

前記記憶媒体に対する前記アンテナの位置を移動させる移動部を備える請求項１又は２に記載の位置検出システム。

【請求項4】

前記移動部は、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、検出された複数の前記位置情報により示される複数の方向の間の方向に、前記アンテナの位置を移動させる、請求項３に記載の位置検出システム。

【請求項5】

前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記通信部が受信した電波の強度、又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数に基づいて、複数の前記位置情報のそれぞれに対応する方向に前記記憶媒体が存在する事前尤度を算出する事前尤度算出部を更に備え、
前記移動部は、前記事前尤度の上位２点の位置と前記アンテナの位置とを結ぶ２つの線分が成す角の間の方向に、前記アンテナの位置を移動させる、請求項４に記載の位置検出システム。

【請求項6】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の位相を含み、
前記出力部は、前記アンテナの位置の変化量と、受信した電波の位相の変化量との相関に基づいて、前記最有力候補を出力する、請求項１から５のいずれかに記載の位置検出システム。

【請求項7】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の位相を含み、
前記出力部は、前記アンテナの位置の移動に応じた、受信した電波の位相の変化量が理論値と整合するか否かの判定結果に基づいて前記最有力候補を出力する、請求項１から６のいずれかに記載の位置検出システム。

【請求項8】

前記出力部は、前記アンテナの位置を複数の前記位置情報のそれぞれに対応する方向へ移動させた時に、受信した電波の位相の変化量が前記アンテナの移動距離の、前記電波の波長に対する割合に整合するか否かの判定結果に基づいて前記最有力候補を出力する、請求項７に記載の位置検出システム。

【請求項9】

記憶媒体との無線通信によりアンテナを介して受信した電波に関する情報を取得する電波情報取得部と、
前記記憶媒体に対する前記アンテナの位置の移動量を取得する移動情報取得部と、
前記電波に関する情報に基づいて、前記記憶媒体の前記アンテナからの方向を含む位置情報を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記アンテナの位置の移動に応じた、前記電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の前記位置情報それぞれに対応する方向に前記記憶媒体が存在する尤度を算出する算出部と、
前記尤度に基づいて、複数の前記位置情報の中から前記記憶媒体が存在する方向の最有力候補を出力する出力部と、を備える位置特定装置。

【請求項10】

請求項９に記載の位置特定装置としてコンピュータを機能させるための位置特定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、記憶媒体の位置を検出するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグは、例えば店舗に陳列又は倉庫に保管された商品に取り付けて利用される。これにより、例えば商品の販売の際には、タグに記憶された商品コード及び価格等の情報をリーダが読み込むことで、精算処理が行われ、販売実績管理が可能となる。

【0003】

また、店舗又は倉庫等において、特定の商品を探し出したい場合等、ＲＦＩＤタグの位置を特定したい場合がある。
そこで、例えば、特許文献１では、電波の位相の変化を利用してＲＦＩＤタグの位置する方向及び距離を検出する手法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９８７１８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＲＦＩＤタグの電波は、壁、天井及び床等で反射することにより、リーダへの直接波の他、反射波を含んだマルチパスとなる。このため、リーダにおいてＲＦＩＤタグの方向が複数検出される場合があり、ＲＦＩＤタグの正しい位置を検出することは難しかった。

【0006】

本発明は、高い精度で記憶媒体の位置を検出できる位置検出システム、位置特定装置及び位置特定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る位置検出システムは、記憶媒体との間で、アンテナを介して電波により無線通信を行う通信部と、受信した電波に基づいて、前記記憶媒体の前記アンテナからの方向を含む位置情報を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記アンテナの位置の移動に応じた、前記通信部が受信した電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の前記位置情報の中から前記記憶媒体が存在する位置の最有力候補を出力する出力部と、を備える。

【0008】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の強度、位相、及び単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数のいずれかを含んでもよい。

【0009】

前記位置検出システムは、前記記憶媒体に対する前記アンテナの位置を移動させる移動部を備えてもよい。

【0010】

前記移動部は、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、検出された複数の前記位置情報により示される複数の方向の間の方向に、前記アンテナの位置を移動させてもよい。

【0011】

前記位置検出システムは、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記通信部が受信した電波の強度、又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数に基づいて、複数の前記位置情報のそれぞれに対応する位置に前記記憶媒体が存在する事前尤度を算出する事前尤度算出部を更に備え、前記移動部は、前記事前尤度の上位２点の位置と前記アンテナの位置とを結ぶ２つの線分が成す角の間の方向に、前記アンテナの位置を移動させてもよい。

【0012】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の位相を含み、前記出力部は、前記アンテナの位置の変化量と、受信した電波の位相の変化量との相関に基づいて、前記最有力候補を出力してもよい。

【0013】

前記電波に関する情報は、前記通信部が受信した電波の位相を含み、前記出力部は、前記アンテナの位置の移動に応じた、受信した電波の位相の変化量が理論値と整合するか否かの判定結果に基づいて前記最有力候補を出力してもよい。

【0014】

前記出力部は、前記アンテナの位置を複数の前記位置情報のそれぞれに対応する方向へ移動させた時に、受信した電波の位相の変化量が前記アンテナの移動距離の、前記電波の波長に対する割合に整合するか否かの判定結果に基づいて前記最有力候補を出力してもよい。

【0015】

前記位置検出システムは、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記アンテナの位置の移動に応じた、前記電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の前記位置情報それぞれに対応する位置に前記記憶媒体が存在する尤度を算出する算出部を備えてもよい。

【0016】

本発明に係る位置検出システムは、記憶媒体との間で、電波により無線通信を行う通信部と、受信した電波に基づいて、前記記憶媒体の位置情報を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、複数の前記位置情報のそれぞれに対応する方向から単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数に基づいて、複数の前記位置情報の中から前記記憶媒体が存在する位置の最有力候補を出力する出力部と、を備える。

【0017】

本発明に係る位置特定装置は、記憶媒体との無線通信によりアンテナを介して受信した電波に関する情報を取得する電波情報取得部と、前記記憶媒体に対する前記アンテナの位置の移動量を取得する移動情報取得部と、前記電波に関する情報に基づいて、前記記憶媒体の前記アンテナからの方向を含む位置情報を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記記憶媒体の位置情報が複数である場合に、前記移動量及び前記電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の前記位置情報の中から前記記憶媒体が存在する位置の最有力候補を出力する出力部と、を備える。

【0018】

本発明に係る位置特定プログラムは、前記位置特定装置としてコンピュータを機能させるためのものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、高い精度で記憶媒体の位置を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態における位置検出システムの機能構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態におけるマルチパスの影響により位相が変動する様子を例示する図である。

【図3】実施形態におけるアンテナの移動に伴う位相の変化を実測した結果を示すグラフである。

【図4】実施形態における尤度の算出方法を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
本実施形態における位置検出システム１は、記憶媒体の一例であるＲＦＩＤタグの位置を検出する。
ＲＦＩＤタグは、外部から、通常はタグリーダから電波を受信することでエネルギーを得て起動した後、受信した電波を自身が記憶している情報に基づいて変調して発信するパッシブ型が、典型的に用いられる。また、ＲＦＩＤタグには、パッシブ型の他に、電池等の電源を内蔵し、記憶している情報に応じた電波を自発的に発信するアクティブ型も存在するが、本実施形態では、パッシブ型を例示して説明する。
なお、ＲＦＩＤタグは、パッシブ型かアクティブ型かによらず、通常、ユーザによる情報の読み書きが可能なユーザ領域を有し、記憶している情報の追加、変更、削除といった編集が可能である。

【0022】

図１は、本実施形態における位置検出システム１の機能構成を示すブロック図である。
位置検出システム１は、タグリーダ１０と、位置特定装置２０とを備える。

【0023】

タグリーダ１０は、ＲＦＩＤタグ３０との間で電波による無線通信を行う。無線通信に用いる電波の周波数帯は、例えばＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯であってよいが、これには限られない。ＵＨＦ帯の波長は、３０ｃｍ程度であるため、後述するアンテナ１１の移動距離（例えば、５ｃｍ〜１５ｃｍ程度）と近いため好適である。このように、波長がアンテナ１１の移動距離と同等又は数倍程度となる周波数帯が選択されることが好ましい。
タグリーダ１０は、アンテナ１１と、第１通信部１２と、電波情報検出部１３と、第２通信部１４と、移動部１５とを備える。

【0024】

アンテナ１１は、ＲＦＩＤタグ３０との間で電波の送受信を行う。なお、アンテナ１１は、指向性を持ち、その向きに応じた経路の電波を強く受信する。

【0025】

第１通信部１２は、所定の周波数による電波を用いた無線による通信を、アンテナ１１を介してＲＦＩＤタグ３０との間で行う。すなわち、第１通信部１２は、送信信号を所定の周波数の搬送波に乗せて、アンテナ１１によりＲＦＩＤタグ３０へ送信し、ＲＦＩＤタグ３０に記憶されている情報の信号を乗せて返送された電波を、アンテナ１１を介して受信する。

【0026】

電波情報検出部１３は、受信された電波に関する情報を検出する。この電波に関する情報は、受信した電波の強度（例えば、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、以下ＲＳＳＩ）、位相、及び単位時間（例えば、１秒、０．１秒等）当たりに信号の読み取りに成功した回数の少なくともいずれかを含む。
ここで、電波情報検出部１３は、ＲＦＩＤタグ３０から受信した電波を、タグリーダ１０の持つ基準波と比較することで位相を算出する。すると、位相は、タグリーダ１０とＲＦＩＤタグ３０との間の距離に応じて決定されるため、電波情報検出部１３は、アンテナ１１の位置に固有の位相を検出できる。したがって、例えばアンテナ１１の移動に伴って、移動の前と後とでそれぞれ検出される位相は、検出のタイミングによらず差が一定となる。

【0027】

第２通信部１４は、ＲＦＩＤタグ３０の位置検出処理を担う位置特定装置２０との間で通信を行う。通信方式は限定されず、有線又は無線の既存の方式が採用可能であるが、無線を採用する場合、ＲＦＩＤタグ３０との通信を妨げないように、ＵＨＦ帯とは異なる周波数帯を用いる、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等であることが好ましい。

【0028】

移動部１５は、アンテナ１１の向きを変更すると共に、ＲＦＩＤタグ３０に対するアンテナ１１の位置を移動させる。移動部１５は、アンテナ１１のみを移動させてもよいし、タグリーダ１０自体を移動させる機構を備えてもよい。
例えば、タグリーダ１０は、自動搬送機、又はドローン等に配置されてもよい。

【0029】

また、移動部１５は、エンコーダ、又は磁気センサ、加速度センサ、角加速度センサ等の各種センサにより、アンテナ１１の位置及び向き（角度）を測定する手段を備え、測定結果を、電波に関する情報と同期させて位置特定装置２０へ提供する。

【0030】

位置特定装置２０は、タグリーダ１０と通信可能な情報処理装置（コンピュータ）であり、例えば、スマートフォン、パーソナルコンピュータ又はタブレット端末等の汎用のデバイスであってもよいし、専用デバイスであってもよい。

【0031】

位置特定装置２０は、タグリーダ１０がＲＦＩＤタグ３０から受信した電波に関する情報を利用して、ＲＦＩＤタグ３０の位置情報を検出する。位置情報は、アンテナ１１からＲＦＩＤタグ３０への方向と距離とを含む。
このとき、位置特定装置２０は、直接波と反射波とを判別して、直接波である尤度の高い方向を特定することで、複数検出された位置情報の中から、ＲＦＩＤタグ３０の位置を特定する。

【0032】

位置特定装置２０は、第３通信部２１（電波情報取得部、移動情報取得部）と、制御部２２と、記憶部２３と、表示部２４と、操作部２５とを備える。

【0033】

第３通信部２１は、タグリーダ１０と所定の通信方式により通信を行う。具体的には、第３通信部２１は、制御部２２の制御に従って、移動部１５に対する指令を送信すると共に、タグリーダ１０が検出した電波に関する情報を受信して制御部２２に提供する。
また、第３通信部２１は、移動部１５により測定されたＲＦＩＤタグ３０に対するアンテナ１１の位置の移動量を受信する。

【0034】

制御部２２は、ＣＰＵ等のプロセッサにより構成され、記憶部２３に格納された位置特定プログラムを実行することで、位置検出部２２１（検出部）、尤度算出部２２２（算出部）、出力部２２３として機能する。

【0035】

位置検出部２２１は、タグリーダ１０から受信した電波に関する情報に基づいて、ＲＦＩＤタグ３０のアンテナ１１からの方向を含む位置情報を検出する。
ここで、位置情報の検出手法は限定されないが、例えば、位置検出部２２１は、タグリーダ１０の向きを変化させたときに、電波の強度又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数が極大となる方向として検出できる。
さらに、位置検出部２２１は、アンテナ１１の移動に伴う位相の変化量に基づいて、特許文献１の手法により、アンテナ１１からＲＦＩＤタグ３０への方向及び距離を検出できる。

【0036】

尤度算出部２２２は、位置検出部２２１が検出したＲＦＩＤタグ３０の位置情報が複数である場合に、これら複数の位置情報のそれぞれに対応する位置にＲＦＩＤタグ３０が実際に存在する尤度を算出する。このとき、尤度算出部２２２は、移動部１５がアンテナ１１の位置を移動させたときの、第１通信部１２が受信した電波に関する情報の変化量に基づいて、後述の手法により尤度を算出する。

【0037】

出力部２２３は、位置検出部２２１により検出されたＲＦＩＤタグ３０の位置情報の中から、尤度算出部２２２により算出された尤度に基づいて最有力候補を選別、又は順位付けして出力する。出力先は、表示部２４であってよいが、出力部２２３は、所定のインタフェースを介して、位置情報を利用する外部装置へデータ送信してもよい。

【0038】

出力部２２３は、位置情報を表示部２４へ出力する場合、例えば、閾値を超える尤度の位置情報を、順位付けの情報と共に、方向及び距離を示す画像により画面表示させる。なお、画像は、静止画には限られず、動画であってもよいし、さらに、音声と組み合わせて提示されてもよい。

【0039】

記憶部２３は、位置特定プログラムの他、制御部２２が利用する各種の情報を記憶する。
表示部２４は、制御部２２の制御に応じて、位置検出結果等の情報を画面表示する。
操作部２５は、ユーザの操作を受け付けるキー、ボタン、タッチパネル等のデバイスであり、受け付けた操作の情報が制御部２２に提供される。

【0040】

次に、検出された複数の位置情報それぞれに対する尤度の算出方法を例示する。これらの算出方法は、組み合わせて利用可能であり、複数の方法が順に実行される度に、ベイズ更新等、所定のルールに従って尤度が更新される。

【0041】

［地図情報の利用］
ＲＦＩＤタグ３０の位置情報が複数検出された場合、尤度算出部２２２は、まず、アンテナ１１の移動を伴わない静的情報を用いて、各位置情報の尤度を算出できる。

【0042】

利用可能な静的情報としては、例えば、ＲＦＩＤタグ３０の位置を検出する空間である工場等の作業場の地図情報が挙げられる。
尤度算出部２２２は、検出された複数の位置情報のうち、地図情報に基づいて、物理的にＲＦＩＤタグ３０が存在し得ない位置情報を除外（尤度を低く）し、他の位置情報の尤度を相対的に高く算出する。

【0043】

［指向性に基づく電波情報の利用］
アンテナ１１は、その指向性により、特定の方向からの電波を最も強く受信する。したがって、アンテナ１１を、複数の位置情報それぞれの方向に向けて電波の強度を検出することで、方向毎の電波の強度を相対的に知ることができる。
ここで、ＲＦＩＤタグ３０からの電波が壁等に反射して受信される反射波は、ＲＦＩＤタグ３０から直接受信される直接波に比べて経路が長いため減衰が大きい。また、壁等の材質によっても反射波が大きく減衰する場合もある。このため、反射波は、直接波に比べて強度が低下している。したがって、尤度算出部２２２は、検出された電波の強度に応じて、位置情報それぞれに対する尤度を算出する。具体的には、尤度算出部２２２は、電波の強度が大きい方向に対して尤度を相対的に高く算出してよい。

【0044】

また、電波の強度と同様に、単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数についても、直接波は、反射波よりも多くなる。したがって、尤度算出部２２２は、この回数が多い方向に対して、尤度を相対的に高く算出する。

【0045】

［移動量と位相の変化量との相関］
マルチパスの電波が検出される場合、互いに位相が異なる複数の電波が合成されることにより、反射のない場合と比べて位相が変動する。

【0046】

図２は、本実施形態におけるマルチパスの影響により位相が変動する様子を例示する図である。
この例は、直接波Ａｅ＾（ｊφ１）及び反射波Ｂｅ＾（ｊφ２）の２つの電波が合成される場合を示している。ここで、直接波及び反射波は、ｊを虚数単位として複素表現されている。

【0047】

アンテナ１１が直接波の方向を向いており受信される直接波の強度が反射波に比べて強い（Ａ＞Ｂ）場合、合成波Ａｅ＾（ｊφ１）＋Ｂｅ＾（ｊφ２）における位相の変動Δφは微小である。
一方、アンテナ１１が反射波の方向を向いており受信される直接波及び反射波の強度が同等（Ａ≒Ｂ）の場合、合成波における位相の変動Δφが大きくなる。

【0048】

図３は、本実施形態におけるアンテナ１１の移動に伴う位相の変化を実測した結果を示すグラフである。
グラフの横軸は時間である。ｙａｗは、タグリーダ１０の向きであり、水平面内の回転角を示しているが、回転軸から離れて配置されているアンテナ１１は、その向きと共に位置も移動している。

【0049】

このとき、直接波又は反射波がほぼ単独で受信され、他の電波の影響が小さい場合、他の電波との合成による位相の変動が微小であることから、アンテナ１１の位置の変化量（ｙａｗ）と位相の変化量（ｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅ）との相関が大きい。すなわち、ｙａｗの単調増加又は単調減少に合わせて、ｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅも単調増加又は単調減少している。
なお、グラフ中のｆａｃｔｏｒは、位相差を距離に換算した値であり、ｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅは、ｆａｃｔｏｒの傾き、すなわち変化率を示す。
例えば、直接波と示した矩形で囲った部分は、ほぼ直接波のみが受信されている向きである。この範囲において、ｙａｗの単調増加に伴い、破線で示したｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅも単調増加している。また、反射波と示した矩形で囲った部分は、ほぼ反射波のみが受信されている向きである。この範囲において、アンテナ１１は、一定方向に回転するだけでなく逆回転もしており、ｙａｗは増減を繰り返しているが、これに伴って、ｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅも同じタイミングで増減していることが分かる。

【0050】

一方、直接波と示した矩形の領域と反射波と示した矩形の領域との間の領域は、マルチパスの影響を受けている領域である。この領域では、ｙａｗとｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅとの間に前述したような増減の相関は得られず、例えば、ｙａｗが単調増加している間、ｆａｃｔｏｒ＿ｓｌｏｐｅは、上昇及び下降を繰り返している。
このように、アンテナ１１の位置の変化量と、受信した電波の位相の変化量との相関に基づいて、マルチパスの影響、すなわちノイズが大きい方向を判別できる。したがって、尤度算出部２２２は、このようなノイズの大きい方向で検出された位置情報の信頼度は低いと判断して尤度を相対的に低くし、相関の大きい方向で検出された位置情報に対する尤度を相対的に高く算出する。

【0051】

［移動量に対する位相変化の理論値との比較］
前述のように、直接波の方向にアンテナ１１が向いている場合、反射波の影響は少なく、位相の変動は微小である。一方、反射波の方向にアンテナ１１が向いている場合、直接波又は他の反射波が合成されて、反射波の位相は大きく変動する。
このため、マルチパスの影響が微小であれば、例えば電波の経路に沿った１波長分の移動に伴い、位相が２πラジアン（３６０度）変化するところ、マルチパスの影響が大きい場合、この理論値から乖離する。

【0052】

そこで、尤度算出部２２２は、アンテナ１１の位置を移動させた時に、受信した電波の位相の変化量が理論値と整合するか否かを判定し、判定結果に基づいて尤度を算出する。
ここで、移動の方向は限定されず、アンテナ１１の移動方向及び距離が特定される場合、位相の変化量の理論値が定まるため、尤度算出部２２２は、この理論値と実測値との乖離度合いに応じて、尤度を算出する。

【0053】

特に、検出された位置情報の方向に向けて前後にアンテナ１１を移動させた場合マルチパスの影響が微小であれば、電波の位相の変化量がアンテナ１１の移動距離の、電波の波長に対する割合に整合する。すなわち、理論的には、位相の変化量の２πラジアン（３６０度）に対する割合と、アンテナ１１の移動距離の、電波の波長に対する割合とが等しくなる。
ところが、アンテナ１１が反射波の方向に向いて、この方向の前後に移動している場合、マルチパスの影響により位相が変動し、アンテナ１１の移動距離と位相の変化量とが整合しなくなる。

【0054】

そこで、尤度算出部２２２は、アンテナ１１の位置を複数の位置情報のそれぞれに対応する方向へ移動させた時に、受信した電波の位相の変化量がアンテナの移動距離の、電波の波長に対する割合に整合するか否か判定し、この判定結果に基づいて尤度を算出する。

【0055】

［位置情報の間を移動した際の電波情報］
移動部１５は、検出されたＲＦＩＤタグ３０の位置情報が複数である場合に、検出された複数の位置情報により示される複数の方向の間の方向に、アンテナ１１の位置を移動させる。
このとき、尤度算出部２２２は、電波に関する情報として、例えば、強度又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数を利用する。

【0056】

電波が壁又は天井等で反射してアンテナ１１に到達する際、反射の箇所に応じて、反射波が強い位置と弱い位置とが混在する。このため、アンテナ１１が移動しつつ電波を受信する場合、直接波に比べて反射波の読み取りが安定しない区間が生じる。
これにより、アンテナ１１の移動軌跡を挟んだいずれの側から直接波を受信しているかを判別することが可能となる。したがって、尤度算出部２２２は、電波の強度が強い側、又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数の多い側で検出された位置情報に対して高い尤度を算出する。

【0057】

なお、アンテナ１１の移動の方向は、検出された位置情報の数を、半分に分ける方向であってもよい。また、アンテナ１１は、複数の位置情報からなる最大角の二等分線上を移動してもよい。

【0058】

さらに、アンテナ１１は、事前に算出された尤度の上位２点の間を移動してもよい。
この場合、尤度算出部２２２は、検出された位置情報が複数である場合に、例えば、受信した電波の強度、又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数に基づいて、複数の位置情報のそれぞれに対応する位置にＲＦＩＤタグ３０が存在する事前尤度を算出しておく。そして、移動部は、事前尤度の上位２点の位置とアンテナ１１の位置とを結ぶ２つの線分が成す角の間の方向に、アンテナ１１の位置を移動させる。

【0059】

図４は、本実施形態における尤度の算出方法を例示するフローチャートである。
この例では、ＲＦＩＤタグ３０に対して、事前に複数の位置情報が検出されている。複数の算出方法を組み合わせることで、尤度が更新される。

【0060】

ステップＳ１において、尤度算出部２２２は、作業場の地図情報と、検出された位置情報のそれぞれとを照合し、物理的にＲＦＩＤタグ３０が存在し得ない箇所を除外する。例えば、倉庫内でＲＦＩＤタグ３０を捜索する際に、壁の中又は屋外等の位置情報が検出されている場合、尤度算出部２２２は、この位置情報を強制的に尤度＝０とする。

【0061】

ステップＳ２において、尤度算出部２２２は、各位置情報が示す方向へ向けたアンテナ１１により受信した電波の強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、位置情報それぞれに対して尤度を算出する。

【0062】

ステップＳ３において、制御部２２は、算出された尤度が閾値を超えたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ４に移る。

【0063】

ステップＳ４において、制御部２２は、タグリーダ１０の移動部１５を制御し、各位置情報が示す方向にアンテナ１１を向け、前後のいずれかの方向に移動させる。

【0064】

ステップＳ５において、尤度算出部２２２は、アンテナ１１の移動に伴って、検出された電波の位相の変化量を、移動距離に整合する変化量の理論値と比較し、乖離の度合いに応じて尤度を更新する。

【0065】

ステップＳ６において、制御部２２は、更新された尤度が閾値を超えたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ７に移る。

【0066】

ステップＳ７において、制御部２２は、タグリーダ１０の移動部１５を制御し、アンテナ１１を、複数の位置情報が示す位置とアンテナ１１の位置とが成す角の二等分線上を移動させる。

【0067】

ステップＳ８において、尤度算出部２２２は、各位置情報の方向に対して検出された電波の強度に基づいて、位置情報それぞれの尤度を更新する。

【0068】

ステップＳ９において、制御部２２は、更新された尤度が閾値を超えたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１１に移る。

【0069】

ステップＳ１０において、出力部２２３は、尤度が閾値を超えた位置情報を、ＲＦＩＤタグ３０が存在する可能性が高い場所として特定し、画面表示する。

【0070】

ステップＳ１１において、出力部２２３は、更新された尤度に基づいて順位付けされた位置情報を画面表示する。

【0071】

このように、複数の方法で尤度が順に更新される場合、例えば、過去の実験又は実績に基づいて定義された条件付き確率に基づいて、次に例示するようにベイズ更新が利用可能である。
ここでは、簡単のため、２つの位置情報が検出されている場合に、電波の強度と、単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数とを順に用いて尤度を更新する場合を示す。

【0072】

（１） まず、ベイズ更新における事前確率は、理由不十分の原則により、Ｐ（直接波）＝Ｐ（反射波）＝０．５とする。
ここで、一方の位置から、他方よりも３ｄＢ高い電波の強度が検出されたとする。

【0073】

（２） 過去のデータから、
Ｐ（強度が他の位置より３ｄＢ高い｜直接波）＝０．８
Ｐ（強度が他の位置より３ｄＢ高い｜反射波）＝０．１
という条件付き確率が得られているとすると、ベイズの展開公式により、事後確率（尤度）が、
Ｐ（直接波｜強度が他の位置より３ｄＢ高い）
＝０．８×０．５／（０．８×０．５＋０．１×０．５）＝０．８９
と求められる。
ここで、閾値が０．９５とすると、算出された尤度＝０．８９が閾値を超えていないため、直接波の判定は保留され、次の方法に移る。

【0074】

（３） 事前確率は、Ｐ（直接波）＝０．８９、Ｐ（反射波）＝０．１１に更新される。ここで、２倍の読み取り成功回数が得られたとする。

【0075】

（４） 過去のデータから、
Ｐ（読み取り成功回数が２倍｜直接波）＝０．７
Ｐ（読み取り成功回数が２倍｜反射波）＝０．２
という条件付き確率が得られているとすると、事後確率（尤度）が、
Ｐ（直接波｜読み取り成功回数が２倍）
＝０．７×０．８９／（０．７×０．８９＋０．２×０．１１）＝０．９６
と求められる。
算出された尤度＝０．９６が閾値＝０．９５を超えたため、該当の位置から直接波を受信していると判定できる。

【0076】

本実施形態によれば、位置検出システム１は、アンテナ１１の位置の移動に応じた電波の情報の変化量に基づいて、複数検出された位置情報の中から、ＲＦＩＤタグ３０が存在する位置の最有力候補を出力する。
これにより、位置検出システム１は、アンテナ１１を移動させることにより、直接波を受信した場合と反射波を受信した場合とで電波の情報の違いが顕著になることを利用し、位置情報が複数検出された場合にも、直接波の方向を精度良く特定できる。

【0077】

位置検出システム１は、電波に関する情報として、強度、位相、及び単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数のいずれかを用いる。
これにより、位置検出システム１は、容易に取得可能な指標の変化量に基づいて、複数の位置情報の中から効率的に直接波を特定できる。

【0078】

位置検出システム１は、アンテナ１１の位置を移動させる移動部を備えることにより、検出された複数の位置情報の中から直接波を特定するために、アンテナ１１を効率良く、自動的に移動させることができる。

【0079】

位置検出システム１は、検出された複数の位置情報を分割する方向にアンテナ１１を移動させることにより、移動経路の両側からの電波に関する情報を比較する。
これにより、位置検出システム１は、複数の位置情報から効率的に直接波を受信している方向を選別できる。

【0080】

位置検出システム１は、ＲＦＩＤタグ３０が存在する尤度が高い上位２点が選別された場合に、さらに、これら２点の間の方向へアンテナ１１を移動させることにより、２点のいずれの方向から直接波を受信しているかを効率的に特定できる。

【0081】

位置検出システム１は、アンテナ１１の位置の変化量と、受信した電波の位相の変化量との相関を判定することにより、アンテナ１１が向いている方向以外からのマルチパスの影響度合いを判定できる。
これにより、位置検出システム１は、ノイズが少ない信頼性の高い受信電波を選別し、精度良く直接波の方向を特定できる。

【0082】

位置検出システム１は、アンテナ１１を移動させた際に、受信した電波の位相の変化量が理論値と整合するか否かを判定し、この判定結果に基づいてＲＦＩＤタグ３０が存在する位置の最有力候補を出力する。
これにより、位置検出システム１は、反射波の影響が相対的に少ない直接波の方向を特定でき、精度良くＲＦＩＤタグ３０の位置を特定できる。

【0083】

特に、位置検出システム１は、検出された複数の位置情報のそれぞれに対応する向きで前後にアンテナ１１を移動させることにより、位相の変化量が移動距離と整合するか否か、すなわち位相の変化量の２πラジアンに対する割合がアンテナ１１の移動距離の波長に対する割合と等しいか否かを容易に判定できる。
これにより、位置検出システム１は、効率的に精度良くＲＦＩＤタグ３０の位置を特定できる。

【0084】

位置検出システム１は、複数の位置情報それぞれに対応する位置にＲＦＩＤタグ３０が存在する尤度を算出することにより、複数の位置情報を順位付けして、容易にＲＦＩＤタグの位置を特定できる。

【0085】

また、位置検出システム１は、アンテナ１１の移動を伴わない場合にも、電波に関する情報を比較することで、複数の位置情報の中から直接波の方向を特定できる。具体的には、電波の強度又は単位時間当たりに信号の読み取りに成功した回数を比較することで、容易にＲＦＩＤタグ３０の位置を特定できる。

【0086】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0087】

前述の実施形態では、タグリーダ１０がアンテナ１１を移動させる手段（移動部１５）を有している構成を説明したが、これには限られない。アンテナ１１を備えたタグリーダ１０をユーザが手動で（例えば、手持ちで）移動させてもよい。この場合、例えば、前述のフローチャート（図４）のステップＳ４及びＳ７で「移動させる」と説明した手順は、「ユーザの移動を促す表示を行う」と読み替えて理解することができる。

【0088】

また、タグリーダ１０と位置特定装置２０とは、通信可能な別デバイスとして説明したが、これには限られない。位置特定装置２０は、タグリーダ１０と一体、又は組み合わされた構成であってもよい。この場合、アンテナ１１の位置は、位置特定装置２０の側に配置された各種のセンサ等により検出されてもよい。

【0089】

位置特定装置２０による位置特定方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１ 位置検出システム
１０ タグリーダ
１１ アンテナ
１２ 第１通信部
１３ 電波情報検出部
１４ 第２通信部
１５ 移動部
２０ 位置特定装置
２１ 第３通信部
２２ 制御部
２３ 記憶部
２４ 表示部
２５ 操作部
３０ ＲＦＩＤタグ
２２１ 位置検出部
２２２ 尤度算出部
２２３ 出力部

【要約】

【課題】高い精度で記憶媒体の位置を検出できる位置検出システム、位置特定装置及び位置特定プログラムを提供すること。
【解決手段】位置検出システム１は、ＲＦＩＤタグ３０との間で、アンテナ１１を介して電波により無線通信を行う第１通信部１２と、受信した電波に基づいて、ＲＦＩＤタグ３０のアンテナ１１からの方向を含む位置情報を検出する位置検出部２２１と、検出した位置情報が複数である場合に、アンテナ１１の位置の移動に応じた、第１通信部１２が受信した電波に関する情報の変化量に基づいて、複数の位置情報の中からＲＦＩＤタグ３０が存在する位置の最有力候補を出力する出力部２２３と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】