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特許7021365ＲＦＩＤ検出器の使用方法、サーバの使用方法及びＲＦＩＤ検出器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-07
(45)【発行日】2022-02-16
(54)【発明の名称】ＲＦＩＤ検出器の使用方法、サーバの使用方法及びＲＦＩＤ検出器
(51)【国際特許分類】
G01S 5/06 20060101AFI20220208BHJP
G01S 5/14 20060101ALI20220208BHJP
G01S 13/75 20060101ALI20220208BHJP
G06K 7/10 20060101ALI20220208BHJP
【ＦＩ】
G01S5/06
G01S5/14
G01S13/75
G06K7/10 124
G06K7/10 240
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020551433
(86)(22)【出願日】2019-03-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-07-01
(86)【国際出願番号】 US2019023534
(87)【国際公開番号】W WO2019190903
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2020-09-16
(31)【優先権主張番号】62/647,723
(32)【優先日】2018-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/666,109
(32)【優先日】2018-05-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/681,793
(32)【優先日】2018-06-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/691,601
(32)【優先日】2018-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/702,498
(32)【優先日】2018-07-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/723,437
(32)【優先日】2018-08-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/744,366
(32)【優先日】2018-10-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/750,403
(32)【優先日】2018-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/755,677
(32)【優先日】2018-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/770,975
(32)【優先日】2018-11-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520360660
【氏名又は名称】リー、ブランドン
(73)【特許権者】
【識別番号】520360671
【氏名又は名称】リー、グレゴリー
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(72)【発明者】
【氏名】リー、ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】リー、グレゴリー
【審査官】渡辺 慶人
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５２００９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５０６３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５０２５１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００３０７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２８５２４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００２２０５９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０８２３７５６２（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４
１９／００ － １９／５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）検出器の使用方法であって、前記ＲＦＩＤ検出器は、連続波（ＣＷ）無線周波数（ＲＦ）信号に周波数ホッピングを利用する構成で検出されるＲＦＩＤタグの検出に使用するものであり、前記ＣＷ ＲＦ信号は、少なくとも前記ＲＦＩＤタグを活性化するタグリーダから送信され、前記方法は、前記リーダとは別のデバイスである前記ＲＦＩＤ検出器によって、（ｉ）前記リーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号、および（ｉｉ）前記ＣＷ ＲＦ信号の前記タグによる受信に基づいて、前記タグから後方散乱された信号を少なくとも含有する組合せ信号を受信することと、
前記検出器によって、前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示を取得することと、
を含む方法。
【請求項2】
取得された、前記リーダによって送信されて受信されたＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示に基づいて、前記検出器によって、受信された組合せ信号から前記後方散乱された信号を抽出することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ＲＦＩＤタグから抽出した前記後方散乱された信号に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの少なくとも１つの位置パラメータを決定することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＲＦＩＤタグから抽出した前記後方散乱された信号に基づいて、抽出した前記後方散乱された信号の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、抽出した前記後方散乱された信号の位相回転、抽出した前記後方散乱された信号のタイムスタンプ、および抽出した前記後方散乱された信号が有効な信号であるとの決定からなる群から選ばれる１つである、前記ＲＦＩＤタグの少なくとも１つの位置パラメータを決定することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
抽出した前記後方散乱された信号は、前記ＲＦＩＤタグからの識別可能なメッセージである、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記取得することは、前記ＣＷ ＲＦ信号の前記ＲＦＩＤ検出器による受信に基づいて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記取得することは、デジタル形式で前記ＲＦＩＤ検出器の外部のソースから前記少なくとも１つの特性の表示を受信することによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
受信されたＣＷ ＲＦ信号の前記少なくとも１つの特性は、受信された前記ＣＷ ＲＦ信号の周波数および位相からなる群から選ばれる１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記ＲＳＳＩは、正規化されたＲＳＳＩである、請求項４に記載の方法。
【請求項10】
前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の前記少なくとも１つの特性に基づいて、少なくとも１つの位置パラメータを決定することと、前記少なくとも１つの位置パラメータに基づいて、前記ＲＦＩＤタグの位置を決定することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記少なくとも１つの位置パラメータに基づいて、前記ＲＦＩＤタグの位置を決定するために、決定された前記少なくとも１つの位置パラメータを前記ＲＦＩＤ検出器の外部のデバイスに送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
少なくとも２つの無線周波数識別（ＲＦＩＤ）検出器を有するシステムにおけるサーバの使用方法であって、各前記ＲＦＩＤ検出器は、連続波（ＣＷ）無線周波数（ＲＦ）信号に周波数ホッピングを利用する構成で検出されるＲＦＩＤタグの検出に使用するものであり、前記ＣＷ ＲＦ信号は、少なくとも前記ＲＦＩＤタグを活性化するタグリーダから送信され、各前記ＲＦＩＤ検出器それぞれは、互いにかつ前記リーダから独立したデバイスであって、（ｉ）前記検出器によって、前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示を取得することと、
前記リーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号、および（ｉｉ）前記ＣＷ ＲＦ信号の前記タグによる受信に基づいて、前記タグから後方散乱された信号を少なくとも含有する組合せ信号を受信することと、
取得された前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの位置パラメータを決定することと、
決定された前記少なくとも１つの位置パラメータを前記サーバに送信することと、
を含む検出方法を行うものであり、
前記少なくとも２つのＲＦＩＤ検出器のそれぞれから送信された前記少なくとも１つの位置パラメータを受信することと、
受信された前記位置パラメータに基づいて、前記ＲＦＩＤタグの位置を決定することと、
を含む方法。
【請求項13】
受信された前記少なくとも１つの位置パラメータのそれぞれは、各ＲＦＩＤ検出器で抽出した後方散乱された信号の受信信号強度表示、各ＲＦＩＤ検出器で抽出した前記後方散乱された信号の位相回転、各ＲＦＩＤ検出器で抽出した前記後方散乱された信号のタイムスタンプ、および各ＲＦＩＤ検出器で抽出した前記後方散乱された信号が有効な信号であるとの決定からなる群から選ばれる１つである、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
各検出器は、少なくとも２つの時点で、複数のタグに対して前記検出方法を行い、前記サーバによって、前記少なくとも２つの時点のそれぞれにおいて互いに所定の範囲にあると決定された前記複数のタグは、１グループに属すると決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記少なくとも２つのＲＦＩＤ検出器のそれぞれによって送信された前記少なくとも１つの位置パラメータは、各ＲＦＩＤ検出器で抽出した後方散乱された信号の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）であり、前記サーバは、前記ＲＦＩＤタグの位置を決定する前に、各受信されたＲＳＳを正規化する、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを検出するためのＲＦＩＤ検出器であって、前記ＲＦＩＤタグは、連続波（ＣＷ）無線周波数（ＲＦ）信号に周波数ホッピングを利用する構成で検出されるものであり、前記ＣＷ ＲＦ信号は、少なくとも前記ＲＦＩＤタグを活性化するタグリーダから送信され、前記ＲＦＩＤ検出器は前記タグリーダから独立しており、（ｉ）前記リーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号、および（ｉｉ）前記ＣＷ ＲＦ信号の前記タグによる受信に基づいて、前記タグから後方散乱された信号を少なくとも含有する組合せ信号をアンテナから受信するように適用されているアンテナ入力と、
前記アンテナ入力から前記組合せ信号を受信し、これにより、前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の前記検出器によって取得された表示に基づいて、前記タグから後方散乱された信号を抽出するＲＦＩＤ後方散乱受信機と、
を含む、ＲＦＩＤ検出器。
【請求項17】
再生キャリアを前記ＲＦＩＤ後方散乱受信機に供給するキャリア再生回路をさらに含み、前記再生キャリアは、前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の前記少なくとも１つの特性の表示に基づく、請求項１６に記載のＲＦＩＤ検出器。
【請求項18】
前記タグリーダから送信された前記ＣＷ ＲＦ信号の前記少なくとも１つの特性を前記キャリア再生回路に供給するネットワークインターフェイスをさらに含む、請求項１７に記載のＲＦＩＤ検出器。
【請求項19】
前記ＲＦＩＤ後方散乱受信機に結合され、前記タグから後方散乱された信号に基づいて少なくとも１つの位置関連パラメータを決定するように構成されている処理回路をさらに含む、請求項１６に記載のＲＦＩＤ検出器。
【請求項20】
前記ＲＦＩＤ検出器はネットワークインターフェイスをさらに含み、前記処理回路は、前記少なくとも１つの位置関連パラメータをネットワークを介して送信するために、前記ネットワークインターフェイスに供給する、請求項１９に記載のＲＦＩＤ検出器。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）に関し、特に、ＲＦＩＤタグの位置特定に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のＲＦＩＤシステムは、通常、インテロゲータとも呼ばれるリーダとトランスポンダとも呼ばれるタグとを含む。短距離の近距離場システムもあれば、長距離のいわゆる超高周波（ＵＨＦ）システムもある。一般的に、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－７規格に準拠するアクティブＲＦＩＤシステムと、例えば、国際標準化機構および国際電気標準会議（ＩＳＯ／ＩＥＣ）１８０００－６シリーズの規格に準拠するパッシブＲＦＩＤシステムとの２種類の規格化されたＵＨＦ ＲＦＩＤシステムがある。アクティブＲＦＩＤタグには、タグがリーダから離れる場所に動作できるように回路に電力を供給するためのバッテリーがある。パッシブＲＦＩＤタグは、リーダから送信されたＲＦ信号から情報と動作エネルギーの両方を受け取る。
【0003】
最も広く利用されているパッシブＲＦＩＤタグは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００－６タイプＣタグまたはＥＰＣ無線周波数識別プロトコル第２世代ＵＨＦ ＲＦＩＤ（ＥＰＣｇｌｏｂａｌ（登録商標） Ｇｅｎ２）タグを含む。リーダは、タグへ連続波（ＣＷ）ＲＦ信号を送信するとともにタグのアンテナの反射係数を変調してタグを応答させることにより、パッシブタグから情報を取得することで、タグがＣＷ ＲＦ信号を後方散乱させて、リーダに受信される情報を作成する。
【0004】
パッシブタグは、低周波数、高周波数、および超高周波数で動作できる。低周波数システムは、一般的に、例えば１２４ｋＨｚ、１２５ｋＨｚまたは１３５ｋＨｚで動作する。高周波数システムは、例えば１３．５６ＭＨｚの帯域を利用し、超高周波システムは例えば８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの帯域を利用する。一部のシステムは、例えば２．４５ＧＨｚの帯域または無線周波数スペクトルの他の領域も利用する。
【0005】
バッテリーを使用するため、リーダのＲＦ波形から動作エネルギーを得る必要がないハイブリッド型のタグもある。このようなタグは、バッテリー支援パッシブ（ＢＡＰ）ＲＦＩＤタグまたはセミパッシブタグとして知られている。ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００－６タイプＤタグのようなＢＡＰ ＲＦＩＤタグは、パッシブタグと似た方式で、後方散乱でリーダに情報を送信する。ｔａｇ－ｏｎｌｙ－ｔａｌｋ－ａｆｔｅｒ－ｌｉｓｔｅｎ（ＴＯＴＡＬ）タグとも呼ばれるＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－６タイプＤに準拠するＢＡＰタグは、事前にプログラムされたパラメータを含むメッセージのみを送信するので、このようなタグは、通信を活性化および維持するために、連続波（ＣＷ）ＲＦ信号のみを必要とする。
【0006】
ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－６タイプＣまたはＥＰＣグローバル第２世代ＲＦＩＤリーダのようなＲＦＩＤリーダは、通常、ＣＷ ＲＦ信号を送信することで、そのカバレッジ範囲内の互換性のあるＲＦＩＤタグを活性化させて質問セッションを開始する。リーダは、キャリアとして機能するＣＷ ＲＦ信号を変調することで、コード化された質問メッセージをタグに送信する。
【0007】
通常、ＲＦＩＤリーダと各ＲＦＩＤタグとの間の通信は、ランダムアクセス手順によって確立され、さらにＲＦＩＤリーダと各ＲＦＩＤタグとの間に１対１の接続が確立される。このような手順が完了すると、各タグのデータは、同じ一般的な領域に他の類似のタグが存在しても読み取られることができるため、各タグは質問セッションのために個別化されたものとされる。より一般的には、個別化は、ＲＦＩＤリーダが特定のタグを識別して通信する方法である。複数のタグが質問メッセージに同時に応答する場合、このような応答は互いに干渉し、リーダが応答の内容を判別できなくなるため、これは必要である。通常の実際応用において、何百ものタグがリーダの範囲内にある可能性がある。ただし、全てのタグがタグリーダと連携し、シンギュレーションプロトコルとも呼ばれる同一の衝突防止プロトコルに従う場合、リーダは各タグから、他のダグからの干渉なしにデータを読み取ることができる。個別化は、各タグそれぞれの各セッションそれぞれについて行う必要がある。各タグが個別化されると、質問セッションのためにＲＦＩＤタグはアクセスされ更新され得る。
【0008】
各タグは、そのメモリに記憶され、タグをその他の全ての可能なタグ、特にリーダと通信する範囲内にあるさまざまなタグから区別する、一意のタグＩＤ（ＵＴＩＤ）、例えば電子製品コード（ＥＰＣ）と呼ばれる数字を有する。ＵＴＩＤは通常、タグが属する製品の特定のインスタンスに関連付けられている。ＲＦＩＤタグのＵＴＩＤには、９６ビットの一意のアイテムＩＤ（ＵＩＩ）またはＥＰＣグローバル第２世代タグの電子製品コード（ＥＰＣ）が含まれ得る。
【0009】
パッシブＲＦＩＤタグは、通常非常に小さく、例えば、デバイス、製品、さらに人を含むさまざまなアイテムに配置できる。このようなアイテムの識別は、これらのタグを介してリーダによって行うことができる。したがって、例えば、ＲＦＩＤシステムは、倉庫の在庫や店舗の棚にある製品の数を追跡するために用いられる。
【0010】
現在、標準のパッシブＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグの位置や動きの追跡に適していない。これは、部分的に、各ＲＦＩＤタグは所定の時間に単一のＲＦＩＤリーダとしか対話できないためである。標準のパッシブＲＦＩＤリーダは、その送信パスに使用されるパラメータとともにその送信パスの一部の構成要素をその受信パスの一部として、その受信パスの動作中に利用する。例えば、リーダの受信パスは、ＲＦＩＤ質問セッションのタグコード体系のパラメータに依存する。タグコード体系のパラメータは、リーダの送信パスを通してＲＦＩＤタグに送信され、リーダの受信パスに用いられて、ＲＦＩＤタグからの応答として受信した信号を正しく復号する。また、タグがＣＷ ＲＦ信号を後方散乱して応答を返すので、リーダが使用するＣＷ ＲＦ信号を送信するための周波数合成回路からのキャリア信号は、リーダの後方散乱受信パスに直接適用され、タグ応答信号をダウンコンバートする。
【0011】
これらのパラメータは、干渉を軽減するために、連邦規制機関に要求されるように、通信セッション中にキャリア周波数が擬似ランダムに変更される周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）動作において非常に重要である。このため、三角測量またはマルチラテレーション（ＭＬＡＴ）技術でＲＦＩＤタグ、例えばＵＨＦ ＲＦＩＤタグの位置を特定しようとする従来のＲＦＩＤ構成では、そのようなアルゴリズムに必要な同時測定をシミュレートするために、複数のリーダまたは受信アンテナを順番に、つまり異なる時間に使用しなければならない。複数のタグが存在する場合、インベントリセッションの各ラウンドを完了するのに通常数秒かかるため、このような構成による移動中のタグの追跡における実際的な効果が大幅に制限される。
【0012】
特許文献１には、タグの位置を決定するのに用いられる、送信する単一のリーダおよび並行して受信する複数のリーダの使用が開示されている。しかしながら、不利なことに、このような従来技術の構成は、ＦＨＳＳ動作での使用に適していないようである。
【0013】
前述のように、ＲＦＩＤリーダは、通常強力なＣＷ ＲＦ信号を送信することで、タグがそこからエネルギーを抽出し、その内部回路に電力を供給し、後方散乱によってリーダが受信できる情報信号を作成することができる。米国における９０２－９２８ＭＨｚでのデジタル変調を利用するいくつかのシステム、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００－６タイプＣ ＲＦＩＤシステムまたはＥＰＣ無線周波数識別プロトコル第２世代ＵＨＦ（ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｇｅｎ２）ＲＦＩＤシステムでは、リーダがそのアンテナポートから１ワットまたは３０ｄＢｍまで送信する。ＲＦＩＤリーダの受信パスの受信感度は、通常、送信パスからのリークによる干渉によって制限される。残念ながら、このようなリークは、精密なＲＦ分離回路や干渉除去回路でも発生し得る。このような高出力ＲＦ電力とスプリアス発射制御制限との組み合わせには、精密な大型電子素子および信頼性の高い電源も必要となり、実際のＲＦＩＤタグトラッキング型の適用に用いられるパッシブＲＦＩＤリーダのサイズとコストの増加に繋がることが多いので、その配置が制限される。さらに、リーダは、通常多数のタグが存在し得る広い領域をカバーするために、大きなアンテナを有する。アンテナのサイズの大きさにより、通常、位置特定の精度に制限を与えてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【文献】米国特許第８，２９４，５５４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明者らは、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）動作を利用するパッシブＲＦＩＤタグ位置特定システムの課題は軽減できると認識し、本発明の原理により、これは、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）動作を利用するパッシブＲＦＩＤタグシステムでの使用に適するＲＦＩＤ検出器によって達成され、前記ＲＦＩＤ検出器は、ＲＦＩＤタグリーダから送信されたｈｏｐｐｅｄ－ｔｏ－ｃａｒｒｉｅｒ周波数のＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示を取得し、前記ＲＦＩＤタグリーダは、例えば、位置特定されるＲＦＩＤタグを活性化するために用いられ、前記特性の表示は、ＲＦＩＤ検出器以外のソースから受信した信号に基づいて取得する。本発明のさらなる原理によれば、取得した前記ＣＷ ＲＦ信号の前記少なくとも１つの特性の表示に基づいて、例えば、前記タグ、タグのグループ、前記ＲＦＩＤ検出器または別のＲＦＩＤ検出器の位置を決定できる。
【0016】
本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤ検出器は、タグリーダから送信されたＣＷ ＲＦ信号のＲＦＩＤ検出器による受信に基づいて、ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示を取得することができる。本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤ検出器は、外部のソースからこのような表示を受信することによって、ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示を取得することができる。本発明の一実施形態において、ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示は、例えば通信ネットワークを介して、デジタル形式で外部のソースから受信される。
【0017】
本発明の一実施形態では、表示されるＣＷ ＲＦ信号の特性は、周波数、例えば、そのキャリア周波数であってもよい。本発明の一実施形態では、表示されるＣＷ ＲＦ信号の特性は、その位相であってもよい。
【0018】
本発明の一態様によれば、前記ＲＦＩＤ検出器は、取得した前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示に基づいて、アンテナで受信された全信号から、タグによって後方散乱で送信されたＲＦ信号、即ち前記タグ信号を抽出する。これについて、前記ＲＦＩＤ検出器の前記アンテナは、前記ＲＦＩＤタグリーダからの前記ＣＷ信号と前記ＲＦＩＤタグからの前記後方散乱された信号とを同時に受信することを理解されたい。本発明の一実施形態では、これは、その性質が取得された表示に基づく再生キャリア信号を使用することによって達成される。
【0019】
本発明の一態様によれば、例えば、少なくとも前記ＲＦＩＤタグの位置を特定するという目標に向けて、前記ＲＦＩＤ検出器は、取得された前記ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示を使用して、前記ＲＦＩＤタグの少なくとも１つの位置関連パラメータを決定できる。本発明の一実施形態では、前記ＲＦＩＤタグの前記位置関連パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから抽出した前記後方散乱された信号に基づくことができる。
【0020】
本発明の一実施形態では、前記ＲＦＩＤ検出器は、取得された前記ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示を使用して、前記ＲＦＩＤタグからの前記後方散乱された信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を測定する。本発明の一実施形態では、前記ＲＳＳＩは位置関連パラメータとして用いられ得る。本発明の一実施形態では、前記位置関連パラメータは、取得された前記ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示に基づいて前記ＲＦＩＤ検出器によって決定される、前記後方散乱された信号のＲＦ位相回転であってもよい。本発明のまた別の実施形態では、前記位置関連パラメータは、個別化および識別されたタグから受信されたＲＦ信号のタイムスタンプ、例えば、前記後方散乱された信号の到着時間を表示するタイムスタンプであってもよい。本発明のさらなる別の実施形態では、前記位置パラメータは、前記ＲＦＩＤ検出器での前記ＲＦＩＤタグからの有効な信号の受信である。
【0021】
本発明のいくつかの実施形態では、前記ＲＦＩＤタグは、１つのＲＦＩＤ検出器からの決定された位置パラメータを少なくとも１つ使用し、独立して または組み合わせて位置特定されることができる。さらに、１つのＲＦＩＤ検出器からの少なくとも１つの位置パラメータおよび少なくとも１つの他のデバイスからの情報に基づいて、前記ＲＦＩＤタグの位置を決定できる。そのような情報、例えば１つまたは複数のパラメータが、別のＲＦＩＤ検出器から提供され得る。そのような情報は、ＲＦＩＤタグリーダから提供される情報であってもよい。したがって、例を挙げると、前記ＲＦＩＤ検出器から取得したＲＳＳＩは、前記ＲＦＩＤタグリーダからのタイミング情報および別のＲＦＩＤ検出器によって取得したＲＳＳＩと組み合わせて、前記タグの位置を決定できる。
【0022】
本発明の一実施形態では、ＲＦＩＤタグの位置を特定するために、位置を特定するデバイスがＲＦＩＤ検出器および少なくとも１つの他のデバイス、例えば前記ＲＦＩＤタグからのメッセージに対応する別のＲＦＩＤ検出器またはＲＦＩＤタグリーダのそれぞれで受信されたメッセージのバージョンを把握できるように、前記タグからの特定の後方散乱は、ＲＦＩＤタグからの識別可能なメッセージでなければならない。本発明の一実施形態では、この識別は、メッセージの内容に基づいて、例えば、前記ＲＦＩＤ検出器と前記少なくとも１つの他のデバイスで受信されたメッセージが同じ内容を有することを決定することによって達成できる。本発明の別の実施形態では、この識別は、メッセージの時間、例えば受信時間および／または送信時間、あるいは前記ＲＦＩＤリーダによってメッセージを送信する時間に基づいて達成できる。かかる時間は、前記ＲＦＩＤリーダまたはサーバによって調整できる。
【0023】
取得された１つ以上の特性は、プロセスおよび決定される位置の精度を改善するために用いられる。
【0024】
一実施形態では、タグメッセージに応答して各ＲＦＩＤ検出器で取得されたＲＳＳＩ測定値が正規化され、これにより、前記ＲＦＩＤタグの位置をより正確に決定できるようになる。
【0025】
本発明の別の態様によれば、それぞれのＲＦＩＤタグを有する２つ以上の物体は、それぞれのタグの特定の属性、例えば特定の時間に所定の領域内にあること、または１つの場所に移動したことが検出されることによって関連付けられる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の原理に従って構成された例示的なＲＦＩＤ位置特定システムを示す。
【図3】本発明の原理に従う、ＲＦＩＤタグの位置パラメータを決定するための例示的な方法のフローチャートである。
【図4】１つまたは複数のＲＦＩＤ検出器によって取得されたタグの位置パラメータを使用したＲＦＩＤタグの位置特定を説明するのを助けるための例示的な例を示す。
【図5】例示的な空間強度分布関数を示す。
【図7】位相ロックループとして実装されたキャリア再生回路の例示的な実施形態を示す。
【図8】本発明の原理に従う、位置パラメータを決定するための別の例示的な方法のフローチャートである。
【図9】本発明の一実施形態に従う、ＲＦＩＤタグのグループの位置特定方法の説明を助けるための例示的な例を示す。
【図10】本発明の一実施形態に従う、複数のＲＦＩＤタグが一緒に、例えばＲＦＩＤタグのグループになるように関連付けられるとの決定に関する例示的な例を示す。
【図12】本発明の原理に従って構成された別の例示的なＲＦＩＤ位置特定システムを示す。
【図13】１つまたは複数のＲＦＩＤタグからＲＦＩＤ検出器によって取得された位置パラメータを使用したＲＦＩＤ検出器の位置特定を説明するのを助けるための例示的な例である。
【図14】ＲＦＩＤ検出器で受信された有効な信号を送信する、ＲＦＩＤタグが位置されているいくつかの空間点のために決定されるＲＳＳＩによって重み付けされる仮想対称空間強度分布関数を示す。および
【図15】ＲＳＳＩ正規化技術を利用する場合に生じ得る対称中心にあるＲＦＩＤ検出器に円形対称である仮想対称空間強度分布関数を示す。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下は単に本発明の原理を説明する。従って、本明細書では明示的に説明または示されていないが、本発明の原理を具体化し、その精神および範囲内に含まれる様々な構成を当業者なら考案できることが理解されよう。さらに、本明細書に記載されている全ての例および条件付き言語は、当該技術分野を促進するために発明者がもたらす本開示の原理及び概念を読者が理解するのを助けるための教示を目的とするものであり、具体的に挙げたかかる例及び条件に限定されないものと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、及び実施形態並びにその具体例を挙げた本明細書の全ての表現は、その構造上の等価物及び機能上の等価物の両方を包含することを意図する。加えて、かかる等価物は現在知られている等価物並びに将来開発される等価物、即ち構造に関係なく同じ機能を実行する開発される任意の要素を含むことを意図する。
【0028】
例えば、本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を具体化する例示的な回路または構成要素の概念図を表すことを当業者なら理解されよう。同様に、任意のフローチャートや流れ図、状態遷移図、擬似コード、プロセスの説明などは、コンピュータ可読媒体内で実質的に表され、コンピュータ又はプロセッサによって、かかるコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されていようがいまいが実行される様々なプロセスを表すことが理解されよう。
【0029】
「プロセッサ」と表記した任意の機能ブロックを含む図面の様々な要素の機能は、専用ハードウェア並びに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアを使用することによって与えられ得る。プロセッサによって与えられるとき、それらの機能は単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、又はその一部が共用され得る複数の個別のプロセッサによって与えられ得る。プロセッサは、１つまたは複数のいわゆる「処理コア」を持つことができる。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語を明示的に使用することは、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを指すと解釈すべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び不揮発性記憶装置を制限なしに暗に含み得る。他の従来および／または特注のハードウェアも含まれ得る。同様に、図示の何れのスイッチも概念上のものに過ぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作によって、専用ロジックによって、プログラム制御及び専用ロジックの対話によって、更には手動で実行することができ、文脈からより明確に理解されるように、特定の技法が実装者によって選択可能である。
【0030】
本明細書の特許請求の範囲では、特定の機能を行うための手段として表わす任意の要素は、その機能を行う任意の方法を包含することを意図する。例えばａ）その機能を行う電気的または機械的要素の組合せ、又はｂ）ファームウェア、マイクロコードなどを含む任意の形式のソフトウェアと、その機能を行うためにソフトウェアを実行するための適切な回路と、ソフトウェア制御回路に結合されている機械要素があるなら、それとの組合せ、を含む。かかる特許請求の範囲によって定める本発明は、列挙した様々な手段によって与えられる機能が、特許請求の範囲が必要とする方法で組み合わせられ、まとめられるという事実にある。従って、出願人は、それらの機能を提供可能な如何なる手段も本明細書に示した手段と等価と見なす。
【0031】
ソフトウェアモジュール、またはソフトウェアであることを暗に意味している単にモジュールは、プロセスステップおよび／またはテキスト記述の性能を示すフローチャート要素または他の要素の任意の組合せとして本明細書において表されることもある。そのようなモジュールは、明示的に、または暗黙のうちに示されているハードウェアによって実行されることもある。
【0032】
本明細書で特に明示されていない限り、図面は一定の縮尺で描かれていない。
【0033】
本明細書では、異なる図面における同じ符号は同じ構成要素を表す。
【0034】
以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータのメモリ内のデータビット上の動作のアルゴリズムおよび記号による表現に関して提示されている。これらのアルゴリズムの説明および表現は、データ処理技術の当業者が自分の仕事の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるための手段である。アルゴリズムは、本明細書において、および一般的には、所望の結果につながるステップの自己一貫性を持つシーケンスであると考えられる。かかるステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずではないが、これらの量は、保存、転送、結合、比較、および、その他の操作が可能な光学的、電気的、または、磁気的な信号の形態を取る。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などとして言及することが、主に一般的な使用という理由のために、時に便利であることが立証されている。
【0035】
しかし、これらの用語、および類似の用語は全て適切な物理量に関連付けられ、かつ、これらの量に適用された単に便利な表示であることに留意されたい。特に明示されていない限り、検討より明らかなように、「受信する」または「選択する」または「割り当てる」または「推定する」または「決定する」などの用語を利用する検討は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子）量として表されたデータを、コンピュータシステムのメモリもしくはレジスタまたは他のそのような情報保存、伝送、もしくは、表示のデバイス内の物理量として同様に表された他のデータに、操作および変換するコンピュータシステムまたは同様の計算デバイスの動作および処理を指す。
【0036】
ここに述べたアルゴリズム及び表示は、特定のコンピュータ又は他の装置に固有に関連したものではない。種々の汎用システムを、ここでの教示に基づくプログラムと共に使用することもできるし、又は要求される方法・ステップを遂行するための特殊な装置を構成するのが便利であると判明することもあり得る。種々のこれらシステムに要求される構造は、以下の説明から明らかとなろう。更に、本発明は、特定のプログラミング言語を参照して説明されるものではない。ここに述べる本発明の教示を実施するのに種々のプログラム言語を使用できることが明らかであろう。
【0037】
本発明は、本発明によるプロセスを実行するためにコンピュータシステム又は他の電子装置をプログラムするのに使用される命令が記憶された機器可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品又はソフトウェア製品として提供され得る。機器可読媒体は、機器（例えば、コンピュータ）で読み取り可能な形式の情報を記憶又は送信するための任意のメカニズムを含む。例えば、機器可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、機器（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ媒体、等）、機器（例えば、コンピュータ）可読送信媒体（電気的、光学的、音響的又は他の形式の伝播信号、例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号、等）、などを含む。
【0038】
本発明の原理によれば、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を利用するパッシブＲＦＩＤタグ位置特定システムで使用され得るＲＦＩＤ検出器は、位置特定されるタグを活性化するタグリーダからｈｏｐｐｅｄ－ｔｏ－ｃａｒｒｉｅｒ周波数でＲＦＩＤタグへ送信されたＣＷ ＲＦ信号の特性の少なくとも１つの表示を取得するものであり、前記特性の表示は、ＲＦＩＤ検出器からではなく、ソースから受信された信号に基づいて取得するものである。本発明のさらなる原理によれば、取得された前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示を使用して、例えば、前記タグ、１グループのタグ、前記ＲＦＩＤ検出器、または別のＲＦＩＤ検出器の位置を決定することができる。
【0039】
図１は本発明の原理に従って構成された例示的なＲＦＩＤ位置特定システム１０を示す。前記ＲＦＩＤ位置特定システム１０は、従来のＲＦＩＤリーダ１１０、従来のＲＦＩＤタグ１２０－１から１２０－Ｍを含み、ただし、Ｍは１以上の整数であり、本明細書ではまとめてタグ１２０と称する。ＲＦＩＤ位置特定システム１０は、さらに、ＲＦＩＤ検出器１００－１、１００－２から１００－Ｎを含み、ただし、Ｎは１以上の整数であり、本明細書では、本発明の原理を実施するように構成されるものであって、まとめてＲＦＩＤ検出器１００と称する。ＲＦＩＤ位置特定システム１０は、ＲＦＩＤタグ１２０のうち、少なくとも１つの特定のＲＦＩＤタグの位置を特定する、すなわちロケートするために用いられる。
【0040】
ＲＦＩＤ位置特定システム１０の一実施形態では、ＲＦＩＤリーダ１１０およびタグ１２０は、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を利用し、かつ、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－６タイプＣまたはタイプＤ規格のような既知のＲＦＩＤ規格の１つに準拠しても、ＥＰＣｇｌｏｂａｌ ｃｌａｓｓ １ Ｇｅｎ ２リーダのようなリーダトークファースト（ＲＴＦ）パッシブＲＦＩＤシステムであってもよい。
【0041】
ＲＦＩＤリーダ１１０は、各質問セッショごとにその範囲内にあるＲＦＩＤタグ１２０を質問する。ＲＦＩＤリーダ１１０は、個別化プロセスを使用してアドレッシングするか、または別の手段によって、質問しようとする特定のＲＦＩＤタグを指定する。個別化されたなどの理由で、特定のタグだけが応答している場合、その応答は、各ＲＦＩＤ検出器１００によってほぼ同時に、例えば、所定の応答搬送電磁放射速度で、パスの長さの変動範囲内で、受信され得る。
【0042】
明確にするために、以下では、ＲＦＩＤ検出器１００の機能は、一般に、そのようなＲＦＩＤ検出器１００のみに限定すると仮定される。しかしながら、当業者は、ＲＦＩＤリーダ１１０にもこのような機能が実装できると容易に想到する。本明細書において、このようなＲＦＩＤリーダ１１０は、ＲＦＩＤ検出器１００の機能を利用すると、ＲＦＩＤ検出器１００の１つとして見なされ得る。
【0043】
一実施形態において、ＲＦＩＤリーダ１１０は、活性化信号としてＣＷ ＲＦ信号を送信する。前記活性化信号は、ＲＦＩＤリーダ１１０がホップした周波数で送信される。前記ＣＷ ＲＦ信号は、パッシブタグ、例えばタグ１２０－１を付勢する、すなわち電力を供給するために使用され得る。ＲＦＩＤリーダ１１０はまた、タグにエネルギーを提供することに加えて、ＲＦＩＤタグ１２０－１に情報を送信し質問するために、前記ＣＷ ＲＦ信号を変調し得る。そして、前記ＣＷ ＲＦ信号は、通常、変調されないまま、タグがＲＦＩＤリーダ１１０からの質問信号に応答して、前記ＣＷ ＲＦ信号を後方散乱させて、少なくとも１つのタグメッセージを運ぶ後方散乱信号を発生させるとともに、そこから電力を収集することを可能にする。
【0044】
タグ１２０がＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－６タイプＤタグのようなｔａｇ－ｏｎｌｙ－ｔａｌｋ－ａｆｔｅｒ－ｌｉｓｔｅｎ（ＴＯＴＡＬ）タグである別の実施形態では、ＲＦＩＤリーダ１１０は、活性化信号としてＣＷ ＲＦ信号を送信するだけでよく、前記タグは、タグメッセージを前記ＣＷ ＲＦ信号に後方散乱させることができ、このようなタグは、事前にプログラムされたパラメータのみに従ってメッセージを送信するなので、そのようなタグに質問する必要はない。ある時点で１つのタグのみが応答するために、そのようなタグはそれぞれ、最終的に個別化される。
【0045】
情報は、通信チャネル１５５の１つを通して、各ＲＦＩＤ検出器１００と、任意的に、ＲＦＩＤリーダ１１０と、サーバ１５０との間で伝達される。
【0046】
通信チャネル１５５は、例えば、有線、無線、光学、およびそれらの任意の組み合わせのいずれかの形態の通信チャネルであってもよく、パーソナル、ローカル、またはワイドエリア、およびそれらの任意の組み合わせの１つ以上のネットワークを通過できる。
【0047】
図２に示すように、ＦＨＳＳを利用する環境において、パッシブＲＦＩＤモードで動作する、本発明の原理に従って構成されたＲＦＩＤ検出器１００（図１）のうちの１つの例示的な実施形態を示す。ＲＦＩＤ検出器１００は、ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０、キャリア再生回路２２０、処理回路２３０、およびネットワークインタフェース回路２４０を含む。ＲＦＩＤ検出器１００はサーバ１５０に結合されてもよく（図１）、例えば、上記のように、ネットワークインタフェース回路２４０を介して通信リンク１５５を通してサーバ１５０へ結合されてもよい。
【0048】
ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０（図２）は、ＲＦＩＤ質問セッション中、ＲＦＩＤタグ、例えば、ＲＦＩＤタグ１２０（図１）うちの１つから、ＲＦＩＤリーダ、例えば、ＲＦＩＤリーダ１１０（図１）によって活性化および個別化された後方散乱ＲＦ信号を、アンテナ２７０を介して受信する。
【0049】
ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０は、ダウンコンバータ回路２１２およびキャリアリムーバ回路２１４を含み得る。例示的な一実施形態では、ダウンコンバータ２１２は、出力２９０としてキャリア再生器２２０によって供給された再生キャリア信号を用いて、ＲＦＩＤタグから受信された後方散乱ＲＦ信号をダウンコンバートする。
【0050】
任意的なキャリアリムーバ回路２１４は、リーダから送信された、アンテナ２７０を介して受信機２１０で同時に受信され、かつ、通常、前記ＲＦＩＤタグから受信された後方散乱ＲＦ信号よりも桁違いに強いＣＷ ＲＦ信号を除去する。キャリアリムーバ回路２１４を利用すると、有利的には、後方散乱された信号に対する検出器の受信感度を大幅に向上させることができる。
【0051】
キャリア再生器２２０によって生成された前記再生キャリア信号は、現在前記ＲＦＩＤリーダから送信されている前記ＣＷ ＲＦ信号とほぼ同じ周波数を有するべきであることが一般に望ましい。実際、様々な実施形態では、前記後方散乱された信号をタグから適切に受信するために、ＲＦＩＤ検出器１００はこれを必要とする場合がある。
【0052】
そのため、ＲＦＩＤリーダ１１０が周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を利用することから、通常ホッピングできる各周波数は、許可される、例えば、一般にＲＦＩＤリーダ１１０が管轄区域の規制によって使用可能に指定される、動作周波数のセットから選択され、現在ＲＦＩＤリーダ１１０によって使用されているＣＷ ＲＦ信号とほぼ同じ周波数を有するキャリア信号を再生するために、前記ＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの个特性の表示を取得しなければならない。本発明の原理によれば、このような表示は、ＲＦＩＤ検出器１００以外のソースか得られる。本発明の一実施形態では、前記特性の表示は、ＲＦＩＤ検出器１００によって受信された信号に基づくものである。
【0053】
本発明の一実施形態では、ＲＦＩＤ検出器１００は、前記タグリーダ１１０から送信されたＣＷ ＲＦ活性化信号の、アンテナ２７０を介したＲＦＩＤ検出器１００による受信に基づいて、前記ＣＷ ＲＦ信号の前記特性を取得し得る。本発明の一実施形態では、取得されたＣＷ ＲＦ信号の前記特性は、その周波数であってもよく、キャリア再生回路２２０に使用されて、ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０に前記ＣＷ ＲＦ信号と同じ周波数を有する再生キャリア信号を供給する。
【0054】
本発明の別の実施形態では、前記ＣＷ ＲＦ信号の特性の表示は、例えば、デジタル形式で外部のソースからキャリア再生回路２２０によって受信されてもよい。そのような表示は、例えば、ネットワークインタフェース回路２４０を介して通信リンク１５５を通して受信され得る。本発明のこの実施形態では、表示された前記ＣＷ ＲＦ信号の前記特性は、その周波数であってもよく、キャリア再生回路２２０に使用されて、表示された周波数でＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０に再生キャリア回路を供給する。受信された情報は、少なくとも１つの特定の時間にどの周波数を使用するかを検出器１００に表示する。本発明の一実施形態では、ＲＦＩＤリーダ１１０から、どの周波数を使用するかに関する情報が供給される。
【0055】
本発明のこのような実施形態では、どの周波数を使用するかに関する情報は、サーバ１５０から供給され得る。サーバ１５０は、いくつかの理由のいずれかのためにどの周波数を表示するかを知ることができる。例えば、使用される周波数のシーケンスは事前に決定できる。代替として、ＲＦＩＤリーダ１１０は、例えば、通信リンク１５５のうち関連する１つを介して、特定の時間に使用される周波数をサーバにすでに表示された可能性がある。
【0056】
本発明の一実施形態では、キャリア再生回路２２０は、許容される動作周波数のリストのみからの周波数を有するようにキャリア信号を合成してもよい。
【0057】
本発明の一実施形態では、取得されたＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示は、その周波数とその位相の両方を表示する。このような実施形態では、表示された周波数および位相は、キャリア再生回路２２０によって使用されて、ＲＦＩＤリーダ１１０によって送信されたＣＷ ＲＦ信号と位相が同期する、キャリア再生回路２２０で受信された再生キャリアをＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０に供給できる。
【0058】
本発明の一態様によれば、処理回路２３０は、個別化および識別されたタグから受信された前記後方散乱ＲＦ信号に基づいて、少なくとも１つの位置関連パラメータを決定する。周知のように、ＲＦＩＤタグ１２０は、ＲＦＩＤリーダ１１０と交換するメッセージの少なくとも１つでその一意のタグ識別子（ＩＤ）を送信できることに留意されたい。一意の識別子に基づいて、どのタグが位置パラメータが決定されたものであるかを知ることができる。
【0059】
本発明の一実施形態では、前記少なくとも１つの位置関連パラメータは、個別化かつ識別されたタグから受信されたＲＦ信号のＲＳＳＩである。本発明の一実施形態では、前記少なくとも１つの位置関連パラメータは、個別化かつ識別されたタグから受信されたＲＦ信号の位相回転である。本発明の一実施形態では、前記少なくとも１つの位置関連パラメータは、個別化かつ識別されたタグから受信されたＲＦ信号のタイムスタンプである。本発明のまた別の実施形態では、前記少なくとも１つの位置関連パラメータは、前記ＲＦＩＤ検出器での前記タグからの有効な信号の受信である。
【0060】
処理回路２３０は、前記ＲＦＩＤタグから受信された後方散乱ＲＦ信号を復号して、そこから送信されたメッセージの内容を取得するための回路を任意に含み得る。上記のように、これらのメッセージの１つ以上に一意のタグ識別子が含まれ得る。タグＩＤを含むメッセージを使用すると、メッセージを特定のタグに関連付けることができる。これは、例えば、タグの位置を決定するために、異なるＲＦＩＤ検出器１００からの情報を組み合わせる必要がある場合に有用である。他の受信されたタグメッセージは、採用されたプロトコル、例えば、タグメッセージシーケンスにおけるこれらの位置によって、例えば、前記タグのタグＩＤを含むタグメッセージを使用して、識別された特定のタグに関連付けられる。他の方法で、メッセージがどのタグから来たのかを特定して、このタグのメッセージ由来の各位置パラメータを関連付けてもよい。そのような他の方法の１つは、メッセージがタグから受信された時間に基づくことができる。本発明の別の実施形態では、どのタグがアドレッシングされているか及びＲＦＩＤ検出器１００でどのタグから応答が受信されているかに関する情報は、ＲＦＩＤリーダ１１０によってサーバ１５０に供給され得る。例えば、ＲＦＩＤリーダ１１０は、どのタグが個別化されたか、そして前記タグメッセージが今そのタグから来ていることを表示することができる。代替として、ＲＦＩＤリーダ１１０はタイムスタンプを送信し、ＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれは位置パラメータとともにタイムスタンプを送信し、次いで、サーバ１５０は、タイムスタンプによって表示される同じ期間のすべての位置パラメータを関連付けることができる。
【0061】
ＲＦＩＤタグ１２０は、様々なコード体系及び他の構成情報で、後方散乱によって生成された１つ以上のメッセージを構築することができる。構成情報は、後方散乱リンク周波数（ＢＬＦ）及び使用されているコード体系、例えば、ＦＭ０またはＭ階Ｍｉｌｌｅｒコーディングを含むことができる。ＲＦＩＤタグ１２０は、通常、ＲＦＩＤリーダ１１０からのメッセージで、構成情報、特にどのコード体系を採用するかに関する指令を受け取る。本発明の一実施形態では、受信されたタグメッセージについて、処理回路２３０は、可能なコーディングオプションのそれぞれを、ＲＦＩＤタグ１２０が受信されたタグメッセージを作成するために使用したものを決定するまで試すことができる。本発明の一実施形態では、処理回路２３０は、ＲＦＩＤリーダ１１０によって送信された、例えば、ＣＷ ＲＦ信号で変調されたメッセージを復号して、構成情報を取得することができる。本発明の別の実施形態では、任意に、処理回路２３０は、実装者によって提供されるあらゆる必要なコーディングおよび構成情報を表示する構成情報を使用することにより、復号化を支援する。このような情報は、ネットワークインタフェース回路２４０を介して受信された構成パラメータの一部として、サーバ１５０からＲＦＩＤ検出器１００に供給され得る。
【0062】
有利的には、ＲＦＩＤ検出器１００はＲＦＩＤ受信パスのみを必要とするので、通常のＲＦＩＤリーダで使用されるような高出力ＲＦＩＤ送信機を必要としない。これは、送信ロジックの高複雑度を低減することでＲＦＩＤ検出器１００のコストを大幅に低減するだけではなく、大型の高電力ＲＦ回路や電力増幅集積回路（ＩＣ）への需要も低減し得る。また、送信パスから通常のＲＦＩＤリーダに関連する受信パスへの潜在的な干渉を排除することにより、検出器はより優れた受信感度性能を与える。ＲＦＩＤ検出器１００は、通常のＲＦＩＤリーダＩＣの小型化された、送信回路が除去されたバージョンによって実装されてもよい。
【0063】
ＲＦＩＤ検出器１００の回路はすべて、システムオンチップ（ＳｏＣ）に集積され得る。ＲＦＩＤおよびＢＬＥに用いられるアンテナおいびその他の様々な素子は、低プロファイルフォームファクタのＲＦＩＤ検出器に実装でき、そのようなＲＦＩＤ検出器は、クレジットカードと同じくらいに薄い。ＲＦＩＤ検出器１００に電力を供給するために、小型集積オンボードバッテリーまたは小型の外部バッテリーパックを用いてもよく、長時間の電力供給が期待される。
【0064】
低コスト、低電力、スリムなフォームファクタのＲＦＩＤ検出器１００は、ＲＦＩＤ検出器１００が複数配置されている場合に有利である。複数のＲＦＩＤ検出器１００の使用により、ＲＦＩＤタグ付き物体の位置を特定できるだけでなく、以下にさらに説明されるように、これらの物体の空間における移動を精度よく追跡することもできる。
【0065】
図３は本発明の原理に従う、ＲＦＩＤタグの位置パラメータを決定するための例示的な方法のフローチャートである。プロセスはステップ３０１で開始され、ステップ３０１では、ＲＦＩＤリーダ１１０は、質問セッションにおいてｈｏｐｐｅｄ－ｔｏ－ｃａｒｒｉｅｒ周波数でＣＷ ＲＦ波を送信するＲＦＩＤタグ１２０を活性化する。ステップ３０１の前に、ＲＦＩＤリーダ１１０は、ＲＦＩＤリーダ１１０のカバレッジ範囲内の互換性のあるＲＦＩＤタグを１つずつ個別化するために、ＲＦＩＤタグが識別されるまで、質問手順を行う。ステップ３０３において、上記のように、ＲＦＩＤ検出器１００は、リーダ１１０によって現在使用されているＣＷ ＲＦ信号の特性の表示を取得する。
【0066】
ステップ３０５において、ＲＦＩＤ検出器１００は、質問信号に応答して、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱されたＲＦ信号と、ＲＦＩＤリーダから受信された活性化ＲＦ信号とを含む組合せＲＦ信号を受信する。次に、ステップ３０７において、ＲＦＩＤ検出器１００は、上述のように、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０から受信された、後方散乱された信号を抽出する。
【0067】
最後に、ステップ３０９において、検出器１００は、抽出した、ＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱されたＲＦ信号に基づいて、少なくとも１つの位置パラメータを決定する。
【0068】
前述のように、タグメッセージでの一意のタグ識別子の受信に基づいて、各ＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれは、タグから受信された信号を特定のＲＦＩＤタグ１２０に関連付けることができる。ＲＦＩＤタグ１２０の未知の位置は、１つまたは複数のタグメッセージから決定された情報に基づいて特定することができる。例えば、ＲＦＩＤ検出器１００の位置が既知である場合、特定のＲＦＩＤタグ、例えば、ＲＦＩＤタグ１２０－１の位置、または、ＲＦＩＤタグ１２０のグループ、例えば、ＲＦＩＤタグ２０１－３および１２０－４の位置を三角測量法によって決定できる。そのような三角測量は、１）ＲＦＩＤタグ１２０とリーダ１１０と、および２）ＲＦＩＤタグ１２０と各検出器１００との間の距離のそれぞれの推定に基づくことができる。距離の推定は、フリスの伝達公式とも呼ばれるフリスの伝達方程式によって、タグから受信されたＲＦ信号に基づいて決定されたＲＳＳＩを用いて行うことができる。距離の推定は、以下でさらに説明されるように、タグから受信されたＲＦ信号に基づいて決定されたＲＦ位相回転を用いて行うこともできる。
【0069】
このために、少なくとも１つの位置パラメータは、通信チャネル１５５の１つを介してＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれからサーバ１５０に送信されてもよい。ＲＦＩＤリーダ１１０は少なくとも１つの位置パラメータを決定して、それを通信チャネル１５５の１つを介してサーバ１５０に送信してもよい。
【0070】
ＲＦＩＤ検出器からの決定された情報はサーバに記憶されており、サーバ１５０はこの情報を使用してＲＦＩＤタグ１２０の位置を特定する。当業者には容易に明らかなように、サーバ１５０は、様々な方法で実装されることができる。例えば、本発明の一実施形態では、サーバ１５０は、通信チャネル１５５を介してＲＦＩＤ検出器１００およびＲＦＩＤリーダ１１０に結合されているスタンドアロンハードウェアとして実装され得る。本明細書で「サーバ」と呼ぶが、別の実施形態では、サーバ１５０は、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー（ＢＬＥ）のようなパーソナルエリアネットワークを介してＲＦＩＤ検出器１００と結合されているモバイルまたはポータブルデバイス上で実装され得る。
【0071】
図４は、１つまたは複数のＲＦＩＤ検出器１００によって取得されたタグの位置パラメータを使用したＲＦＩＤタグ１２０うちの１つの位置の特定を説明するのを助けるための例示的な例を示す。図４に示すＲＦＩＤ検出器１００は、図１および図２に示すものと同じタイプのものであるが、符号と空間での位置を分かりやすく示すために符号は多少異なることがある。これについて、例えば、図４におけるＲＦＩＤ検出器１００として、ＲＦＩＤ検出器１００－ｉｊが示され、ただし、１≦ｉ≦Ｍ，１≦ｊ≦Ｎ、かつＭ、Ｎは１以上の整数である。
【0072】
この例では、強調表示されている各ＲＦＩＤ検出器１００、つまり輪郭が太線のものは、現在のＲＦＩＤ質問セッションで、ＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱ＲＦ信号を受信する。このＲＦＩＤタグは、複数のＲＦＩＤタグうちの１つのＲＦＩＤタグである可能性があるが、明確にするために、図４には１つのみが示された。通常、この後、タグが個別化され、ＲＦＩＤリーダ１１０とＲＦＩＤタグ１２０との間で１対１の通信が行われる。強調表示されていないＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれは、実際、現在のＲＦＩＤ質問セッションでＲＦＩＤタグ１２０から信号を受信しない。
【0073】
強調表示されているＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれは、少なくともそれが受信した後方散乱された信号のバージョンに基づいて、少なくとも１つの位置パラメータを決定する。そのような決定された位置パラメータは、サーバ１５０（図１）に送信されてもよい。強調表示されているＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれは、送信した位置パラメータが特定のＲＦＩＤタグ１２０に対するものであることを識別する情報、または識別するために用いられる情報を送信してもよい。そうすることにより、ＲＦＩＤ検出器１００のうちの１つから送信された少なくとも１つの位置パラメータは、別のＲＦＩＤ検出器１００、例えば、強調表示されているＲＦＩＤ検出器１００から送信された１つ以上の位置パラメータと組み合わせることができる。
【0074】
ｒａｎｇｅ ｆｒｅｅ技術、例えば、ＲＦＩＤ検出器１００で距離の推定が行われず、代わりに、複数の、またはある特定のＲＦＩＤ検出器１００が、対象 のＲＦＩＤタグ１２０からタグメッセージを受信したかどうかに基づく技術は、ＲＦＩＤタグ１２０の位置を正確に決定できる。そのような実施形態では、位置パラメータは、有効な信号の受信であってもよい。サーバ１５０は、ＲＦＩＤ検出器１００それぞれの位置を知っており、ＲＦＩＤ検出器１００のそれぞれによって、どの、例えば、図４において強調表示されているＲＦＩＤ検出器が有効な信号を受信したかを報知される。そのような情報に基づいて、サーバ１５０は、ＲＦＩＤタグ１２０のおおよその位置を決定することができる。
【0075】
例えば、複数の強調表示されているＲＦＩＤ検出器１００は、ＲＦＩＤタグ１２０の周りに空間パターン、例えば対称空間パターン４１０が形成されるように、各空間点に配置されていてもよい。図４に示されているような対称空間パターンは、完全無指向性アンテナがＲＦＩＤ検出器１００およびＲＦＩＤタグ１２０に用いられる場合に生じ得る。本発明の一実施形態では、地理的対称パターン４１０は、中心がＲＦＩＤタグ１２０に位置する円であってもよい。ＲＦＩＤタグ１２０の位置に対応する地理的対称中心は、最尤法、カルマンフィルタリング、または他の最適化技術によって決定できる。このように、有効な信号、すなわち十分な強度の信号の受信に依存することにより、ＲＦＩＤタグ１２０の位置を決定することができる。本発明の別の実施形態では、形成される空間パターンは異なってもよく、例えば、使用されるアンテナの性質によるものであってもよいが、形成されるパターンの性質を知ることによって、当業者はＲＦＩＤタグ１２０の位置を決定することができる。
【0076】
有効な信号を受信するＲＦＩＤ検出器１００で決定されたＲＳＳＩを利用することにより、決定される位置の精度の向上が達成できる。上述のように、ＲＳＳＩは、ＲＦＩＤ検出器１００によって決定される位置パラメータとして用いられる。フリスの方程式によれば、メッセージを受信する各ＲＦＩＤ検出器１００、例えば、図４における強調表示されているもので測定された、タグ１２０からの任意のタグメッセージのＲＳＳＩは、タグ１２０と特定の検出器１００との間の自由空間の距離の２乗に反比例することは、当業者によって理解される。
【0077】
ＲＦＩＤ検出器１００が配置され、有効な信号を受信する各空間点について決定されるＲＳＳＩは、仮想対称空間強度分布関数、例えば、図５に示す空間強度分布関数５００に対する重み関数として使用され得る。例えば、上述のように、完全無指向性アンテナの場合、想定される地理的対称パターンは円であってもよい。対称空間強度分布関数５００の対称中心はＲＦＩＤタグ１２０の位置である。最尤法、カルマンフィルタリング、または他の最適化技術によって対称中心を決定できることは当業者によって容易に想到できる。
【0078】
本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤタグ１２０の位置は、ＲＦＩＤ検出器１００の１つへのＲＦＩＤタグ１２０の近接性の評価を使用して、ＲＦＩＤ検出器１００の１つの位置によって概算され得る。本発明の一実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０からＲＦＩＤ検出器１００の１つへの近接性は、ＲＦＩＤ検出器１００のうちの１つだけによるＲＦＩＤタグ１２０からの有効な後方散乱された信号の受信に基づいて決定される。本発明の別の実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０からＲＦＩＤ検出器１００の１つへの近接性は、ＲＦＩＤタグ１２０から有効な後方散乱された信号を受信するすべてのＲＦＩＤ検出器のうち、ＲＦＩＤタグから最も強いＲＳＳＩを有する後方散乱された信号を受信するＲＦＩＤ検出器１００に基づいて決定される。
【0079】
【0080】
図６に示す実施形態では、ダウンコンバータ回路２１２は、直接変換直交復調器として実装され得る。このような実施形態では、受信されたＲＦ信号は、図２の実施形態で行われるように、中間周波数（ＩＦ）ではなく、直接ベースバンドにダウンコンバートされる。図６では、ダウンコンバータ回路２１２には、ａ）ＲＦ増幅器６２２；ｂ）直交ミキサ６２４－１および６２４－２を含む直交ミキサ６２４；ｃ）π／２位相シフタ６２６；およびｄ）ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２８と総称されるローパスフィルタ６２８－１と６２８－２が含まれ、図示のように配置される。図６の実施形態では、キャリアリムーバ回路２１４には、ａ）バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６３２と総称されるバンドパスフィルタ６３２－１と６３２－２；ｂ）可変利得増幅器（ＶＧＡ）６３４と総称される可変利得増幅器６３４－１と６３４－２；アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と総称されるアナログ－デジタルコンバータ６３６－１と６３６－２が含まれる。ＢＰＦ ６３２は、直接変換復調器２１２の出力で直流（ＤＣ）信号になる、活性化ＣＷ ＲＦ信号の成分をリーダ１１０（図１）から除去する。ＬＰＦ ６２８のそれぞれは、任意に、それと結合されている対応するＢＰＦ６３２とともに単一のユニットとして実装され得る。
【0081】
例えば、ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０のアンテナ２７０（図２）を介して入力６１２で受信された組合せＲＦ信号Ｆ（ｔ）は、タグ１２０からの後方散乱された信号とリーダ１１０からのＣＷ ＲＦ信号の合計として表されることができる。ＲＦＩＤタグ１２０からのキャリア再生回路２２０で受信された組合せ後方散乱ＲＦ信号およびＲＦＩＤリーダ１１０から受信されたＣＷ ＲＦ信号は、
【0082】
【数1】
【0083】
として表されることができ、ただし、ｆはリーダ１１０からのＣＷ ＲＦ信号のキャリア周波数を表し；ａ（ｔ）は受信されたタグ信号であり；Φは、ＲＦＩＤリーダ１１０（図１）のアンテナ（図示せず）から行進してＲＦＩＤタグ１２０（図１）によって後方散乱されダウンコンバータ回路２１２に到達するＣＷ ＲＦ信号の総位相回転であり；φは、ＲＦＩＤリーダ１１０のアンテナ（図示せず）から行進してＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０に到達したＣＷ ＲＦ信号の総位相回転である。
【0084】
本発明の一実施形態では、キャリア再生回路２２０（図２）は、取得された、ＲＦＩＤタグを活性化するためのＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性の表示に基づく周波数を有するキャリアを合成する周波数シンセサイザとして実装され、ここで、この少なくとも１つの特性は、検出器１００によって取得された活性化ＣＷ ＲＦ信号の周波数である。キャリア再生回路２２０の出力２９０での再生ＣＷ ＲＦ信号は、
【0085】
【数2】
【0086】
として表されることができ、ただし、φ’ は任意の位相であり、αは、例えば図６のダウンコンバータ回路２１２に適用されるキャリア再生回路２２０によって生成された再生キャリアの振幅である。従って、出力６１４－１および６１４－２における直交成分は、それぞれ、
【0087】
【数3】
【0088】
、および
【0089】
【数4】
【0090】
として表されることができ、ただし、Ｋはダウンコンバータ回路２１２の全利得である。ＢＰＦ ６３２によって除去された同相成分および直交成分におけるＤＣ項は、リーダ１１０からの、利得Ｋを持つダウンコンバートされたＣＷ ＲＦ信号である。
【0091】
図６の後方散乱受信機２１０の出力６１６－１および６１６－２のそれぞれにおけるデジタル化された同相成分および直交位相成分は、
【0092】
【数5】
【0093】
、および
【0094】
【数6】
【0095】
として表されることができ、ただし、Ｇは受信機２１０の全利得である。
【0096】
ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０が、次のように
【0097】
【数7】
【0098】
入力インピーダンスＲを有すると、ＲＳＳＩが決定でき、ただし、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０からのメッセージを運ぶ後方散乱ＲＦ信号の期間にわたって平均演算する。
【0099】
図７は、位相同期ループ（ＰＬＬ）として実装されるキャリア再生回路２２０の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、キャリア再生回路２２０の入力７１２でのリーダ１１０からのＣＷ ＲＦ信号の受信に基づくものである。図７には、位相比較器７０２、ループフィルタ７０４および電圧制御発振器（ＶＣＯ）７０６が示されている。
【0100】
ＰＬＬとして実装されたキャリア再生回路２２０は、出力２９０で、ＲＦＩＤリーダ１００から送信されたＣＷ ＲＦ信号に同期する再生キャリア信号を供給する。このような再生キャリア信号Ｓ（ｔ）は、
【0101】
【数8】
【0102】
として表されることができる。
【0103】
そして、後方散乱受信機２１０（図６）の出力６１６－１および６１６－２でのデジタル化された同相成分および直交位相成分のそれぞれは、
【0104】
【数9】
【0105】
および
【0106】
【数10】
【0107】
として表されることができる。
【0108】
総位相回転Φは、ＲＦＩＤ後方散乱受信機２１０（図６）の出力６１６－１および６１６－２のそれぞれにおいて、直交成分を同相成分で除算することにより、例えば、
【0109】
【数11】
【0110】
により取得することができる。
【0111】
図８は、本発明の原理に従う、位置パラメータを決定するための別の例示的な方法のフローチャートである。プロセスは、ステップ８０１で開始され、ステップ８０１では、ＲＦＩＤリーダ１１０は、ＲＦＩＤ質問セッションにおいて活性化ＣＷ ＲＦ信号でＲＦＩＤタグ１２０を活性化する。ステップ８１０の前に、ＲＦＩＤリーダ１１０は、ＲＦＩＤリーダ１１０のカバレッジ範囲内の互換性のあるＲＦＩＤタグを１つずつ個別化するために、ＲＦＩＤタグが個別化され、これによりＲＦＩＤリーダ１１０と１対１の通信を行うことができるまで、質問手順を行う。そして、ステップ８０３では、ＲＦＩＤ検出器１００がＣＷ ＲＦ信号を受信する。
【0112】
ＲＦＩＤ検出器１００は、ステップ８０５において、ＲＦＩＤリーダ１１０によって送信されたＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性を取得する。本発明の一実施形態では、この少なくとも１つの特性は、ＲＦＩＤリーダ１１０から送信されＲＦＩＤ検出器１００によって受信されたＣＷ ＲＦ信号から特定されることで取得され得る。
【0113】
その後、ステップ８０７で、ＲＦＩＤ検出器１００は、例えば、ＣＷ ＲＦ信号に応答して送信された、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０のうちの１つから後方散乱されたＲＦ信号と、ＲＦＩＤリーダ１１０から、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０によって受信された質問信号とを含む組合せＲＦ信号を、アンテナ２７０を介して受信する。通常、ＲＦＩＤリーダ１１０によって送信されるＣＷ ＲＦ信号の振幅は、ＲＦＩＤタグ１２０から受信される後方散乱された信号の振幅よりもはるかに大きい。次に、ステップ８０９では、ＲＦＩＤ検出器１００は、リーダ１１０から取得された活性化信号の特性に基づいて生成された再生キャリアに基づいて、ＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱された信号を復調する。
【0114】
上記のことから、ＲＦＩＤリーダ１１０からＲＦＩＤタグ１２０に送信されるＣＷ ＲＦ信号に周波数ホッピングを使用するＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱された信号は、取得されたＣＷ ＲＦ信号の少なくとも１つの特性に基づいてＲＦＩＤ検出器１００によって検出される。
【0115】
最後に、ステップ８１１で、ＲＦＩＤ検出器１００は、ＲＦＩＤタグ１２０から後方散乱された、復調したＲＦ信号から、少なくとも１つの位置パラメータを決定する。位置パラメータは、１）ＲＳＳＩ、２）タイムスタンプ、３）ＲＦ位相回転、および４）有効な信号の検出のいずれか１つである。
【0116】
図９は、本発明の一実施形態に従う、ＲＦＩＤタグ１２０のグループの位置特定方法の説明を助けるための例示的な例を示す。図９には、ＲＦＩＤ検出器１００－１、１００－２、１００－３、ＲＦＩＤリーダ１１０、およびＲＦＩＤタグ１２０それぞれの位置がそれぞれ十字で示されている。
【0117】
タグ１２０から後方散乱されＲＦＩＤ検出器１００－ｉ（ただし、ｉ＝｛１、２、３｝）のうちの１つによって受信されたＲＦ信号の総ＲＦ位相回転は、
【0118】
【数12】
【0119】
のように算出されることができ、ただし、φ０はリーダ１１０のアンテナからタグ１２０への活性化ＣＷ ＲＦ信号の位相回転であり；θｉはロケータ１００－Ｉにも受信されたタグ１２０からの後方散乱された信号の位相回転であり；ΦＴはタグ１２０によって引き起こされる位相回転であり；ΦＤは、検出器１００の後方散乱受信機２１０で受信される前に、アンテナ２７０で任意の他のＲＦ成分で引き起こされる位相回転である。位相差
【0120】
ΔΦｉｊ（ただし、ｉ，ｊ＝｛１，２，３｝であり、かつｊ≠ｉである）は、
【0121】
【数13】
【0122】
のように算出されることができ、ただし、ｒｉはＲＦＩＤ検出器１００－ｉとＲＦＩＤタグ１２０との間の距離であり、ｃは光の速度である。したがって、距離の差は、
【0123】
【数14】
【0124】
のように算出されることができ、ただし、λは活性化ＣＷ ＲＦ信号の波長である。
【0125】
Δｉｊ（ただし、ｉ，ｊ＝｛１，２，３｝であり、かつｊ≠ｉである）の各ペアについて、トレース９００－ｋ（ｋ＝｛１，２，３｝）は、分析的または計算的に単純なカーブとして決定できる。図９の例では、トレース９００－１、９００－２、および９００－３の３つは、ＲＦＩＤタグ１２０で交差する。
【0126】
本発明の一実施形態では、ＲＦＩＤリーダ１１０（図１）は、特定の時間間隔 、例えば、サーバ１５０によって指定される時間間隔 で、タグセッションを繰り返すことで、異なる時点でのＲＦＩＤタグ情報の決定を可能にする。複数の時点で決定された位置情報は、各時点に１つずつ、複数の対応する推定位置に繋がることができる。ＲＦＩＤタグ１２０が静止している場合、そのタグの推定位置は時間の経過とともに変わることがない。しかしながら、ＲＦＩＤタグが移動している場合、その位置は、各時点で異なる可能性がある。本発明の一実施形態では、変化する位置情報は、ＲＦＩＤタグ１２０の移動速度および移動方向の決定に用いられる。
【0127】
移動の速度または速さは、２つの時点、例えば、現在および前の時点で決定された位置を使用して取得することができる。速度は、例えば、現在の時点における位置から前の時点における位置までの距離を前の時間から現在の時間までの経過時間で除算することで取得することができる。移動の方向は、前の時点における位置から現在の時点における位置へのベクトルの方向によって取得することができる。
【0128】
位置の一実施形態では、時間の経過に伴うＲＦＩＤタグ１２０の移動を分析するために、位置情報を記憶してもよい。例えば、サーバ１５０は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグ１２０それぞれの位置をメモリに記憶してもよい。この方法は、例えば、ＲＦＩＤタグ１２０付き物体の移動パターンの調査あるいは紛失または盗難されたＲＦＩＤタグ１２０付き物体の移動経路の追跡に適用することができる。
【0129】
図１０は、本発明の一実施形態に従う、複数のＲＦＩＤタグが一緒に、例えばＲＦＩＤタグのグループになるように関連付けられるとの決定に関する例示的な例を示す。各独立したＲＦＩＤタグ１２０の位置、移動方向、移動速度または前述のいくつかの項目の組み合わせは、サーバ１５０（図１）で、測定された位置パラメータに関連付けられたタイムスタンプを使用することによって決定され、前記位置パラメータは複数の質問セッション、例えば、セッション１、セッション２からセッションＬ（ただし、Ｌは通常１以上の整数である）のそれぞれに、ＲＦＩＤ検出器１００（図１）によって捕捉され、これは、異なる時間に発生し、かつ、ここで、増加するＬの値はその後の時間を示す。また、通常、使用されるセッションが多いほど、結果がより正確になる。サーバ１５０は、各セッションの時に各ＲＦＩＤタグ１２０について決定された各位置に基づいて、各ＲＦＩＤタグ１２０の経時的な移動パターンを決定することができる。複数のセッションの時間間隔 にわたる移動パターンの類似性および／または複数のタグ１２０の位置の近接性は、これらのＲＦＩＤタグ１２０が１つのグループ、例えばグループ１０００に属しているかもしれないことを示唆している。
【0130】
ＲＦＩＤタグ１２０のグループへの追跡は、特に、図書館またはデパートでの自動取引に有用であり、これは、ユーザが支払っているまたは購入している、パッシブＲＦＩＤタグ１２０付き物体のグループが１つになるように関連付けられ得るためである。一例として、ＲＦＩＤリーダ１１０およびＲＦＩＤ検出器１００は、図書館またはデパートなどの施設の主要な入口および出口に通じている廊下に沿って、ならびに施設全体に配置されてもよい。各時点でのＲＦＩＤタグ１２０同士の移動パターンの類似性と近接性は、物体のグループの関連を示唆することができる。このような関連は、事前定義された基準を有する周知のインテリジェントアルゴリズムを使用して決定され得る。１つのタグが１人に関連付けられている場合、その人が物体と一緒に出口を通過したことが決定されると、すべての物体はその人に支払いされたまたは販売されたものとして関連付けられる。
【0131】
ＲＦＩＤ検出器１００におけるＲＳＳＩ測定は、ＲＦＩＤリーダ１１０とＲＦＩＤタグ１２０との間の距離に依存し得、これは、ＲＦＩＤタグが、ＲＦＩＤリーダ１１０からのＣＷ信号を後方散乱し、ＲＦＩＤタグ１２０でのＣＷ信号の強度は、ＲＦＩＤリーダ１１０からの距離に依存するためである。これらの計算でこのような位置に依存するＲＳＳＩ測定を使用することは、位置特定の精度の低下に繋がるので、精度を向上させるために、正規化プロセスを実行して、ＲＦＩＤリーダ１１０とＲＦＩＤタグ１２０との間の距離を補償することができる。
【0132】
ＲＦＩＤリーダ１１０、ＲＦＩＤ検出器１００およびＲＦＩＤタグ１２０が無指向性アンテナを使用するとともに各要素の間にエルオーエスを有する本発明の実施形態では、正規化を行うための計算は簡略化可能である。このような実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０での受信電力はフリスの方程式により、
【0133】
【数15】
【0134】
として表されることができ、ただし、Ｐは電力であり、Ｇはアンテナ利得であり、λは活性化ＣＷ ＲＦ信号の波長であり、かつＤはタグとリーダとの間の距離である。リーダでの後方散乱された信号の受信信号強度は、
【0135】
【数16】
【0136】
として表されることができ、ただし、Ｌはタグ後方散乱損失比を表す。ＲＦＩＤ検出器１００での後方散乱された信号のＲＳＳＩは、
【0137】
【数17】
【0138】
として表されることがでる。
【0139】
仮に、ＲＦＩＤタグ１２０は、リーダによって送信された送信電力と同じ送信電力で、ＲＦＩＤ検出器１００によってエネルギーが与えられた場合、正規化された受信信号強度は、例えば、
【0140】
【数18】
【0141】
として表されることができる。
【0142】
当業者は、他の正規化アルゴリズムを、ＲＦＩＤリーダ１１０、ＲＦＩＤ検出器１００、およびＲＦＩＤタグ１２０のための特定のアンテナ構成が指定されている他の構成に容易に適用できる。
【0143】
図１１を参照するとともに、本発明は、適切な入力および出力回路を備えるほぼすべての従来のコンピュータシステムで有利に実装できることに留意されたい。図１１は、サーバ１５０（図１）を実装するために使用できる例示的なコンピュータシステム１１００を示す。さらに、このようなコンピュータシステムの一般的な構造は、ＲＦＩＤ検出器１００、ＲＦＩＤリーダ１１０およびＲＦＩＤタグ１２０を実装するのに使用できる。しかし、そのような場合、詳細は、特定の用途により異なるが、例えば、図１１において、キーボード、マウス、ディスプレイのようないくつかの入力および出力システムが除外され、他の入力および出力システム、例えば、無線通信を実装するための回路が追加されてもよい。
【0144】
システム１１００には、ａ）中央処理ユニット（ＣＰＵ）１１０１、ｂ）メインメモリ１１０２；ｃ）グラフィックユニット１１０３；ｄ）ユーザ入力用のキーボード１１０４；ｅ）マウス１１０５；およびｆ）大容量記憶装置１１０６が含まれており、かかる大容量記憶装置は、長期記憶装置とも呼ばれ、ソリッドステート、磁気、光学または光磁気記憶技術からのいずれか１つまたは複数の記憶技術、またはその他の利用可能な大容量記憶技術を使用する固定メディアおよびリムーバルメディアの両方を含む。これらの構成要素は、従来の相互接続方法で相互接続でき、そこには、他の集積回路やコントローラ、例えば「ノースブリッジ」、「サウスブリッジ」、並びにＰＣＩ、ＰＣＩ－Ｘ、ＡＧＰ、およびＰＣＩｅインターフェイスが含まれることができるが、便宜上および教示の目的のために、単純な双方向システムバス１１０７として簡略化される。バス１１０７は、メモリ１１０２の任意の部分をアドレッシングするためのアドレスラインを含む。システムバス１１０７は、さらに、ａ）ＣＰＵ １１０１、ｂ）メインメモリ１１０２、ｃ）グラフィックユニット１１０３、およびｄ）大容量記憶装置１１０６間でデータを転送するためのデータバスを含む。
【0145】
示されている例示的な実施形態では、ＣＰＵ １１０１は、算術論理ユニット（ＡＬＵ）１１０９、レジスタ１１１１、およびキャッシュ１１１３、ならびに中央処理ユニットに従来見られる他の構成要素を含む、シングルコアまたはマルチコア処理ユニットであり得る。ＡＬＵ １１０９、レジスタ１１１１、およびキャッシュ１１１３は、例えばシングルコアプロセッサの中の個々のユニットであっても、または、各コアの一部であって、ここでまとめて表される部分を有してもよい。ＣＰＵ １１０１は、いかなる適切なマイクロプロセッサであってもよい。
【0146】
システム１１００のメインメモリ１１０２は、例えば、１６ギガバイトの従来のダイナミックランダムアクセスメモリであってもよいが、多かれ少なかれメモリが適宜使用され得る。
【0147】
グラフィックユニット１１０３は、ＡＭＤまたはｎＶｉｄｉａから入手可能なグラフィックカードであってもよく、またはＣＰＵ １１０１の一部として提供される組み込みグラフィックスを含み得る。グラフィックユニット１１０３は、例えば、１ギガバイトのビデオランダムアクセスメモリを含み得る。この場合も、必要な解像度に応じて、多かれ少なかれこのようなメモリが使用され得る。ビデオランダムアクセスメモリは、メインメモリ１１０２の共有部分または一部であってもよい。グラフィックユニット１１０３は、ＶＧＡ、ＨＤＭＩ（登録商標）およびディスプレイポートのような従来利用可能なインターフェイスのいずれかを使用してグラフィック画像を表示するのに適した従来のビデオモニタ（図示せず）に表示するために、情報を変換する。
【0148】
図１２は、本発明の原理に従って構成された例示的なＲＦＩＤ位置特定システム２０を示す。ＲＦＩＤ位置特定システム２０は、従来のＲＦＩＤリーダ１１０、従来のＲＦＩＤタグ１２０－１から１２０－Ｗを含み、ただし、Ｗは１以上の整数であり、本明細書ではまとめてＲＦＩＤタグ１２０と称する。ＲＦＩＤ位置特定システム２０は、本発明の原理を実装するように構成されるＲＦＩＤ検出器１００も含む。ＲＦＩＤ位置特定システム２０は、ＲＦＩＤ検出器１００の位置を特定する、すなわちロケートするために用いられる。
【0149】
ＲＦＩＤリーダ１１０は、各質問セッション中にその範囲内にあるＲＦＩＤタグ１２０のそれぞれに対して質問および個別化を行う。個別化されたなどの理由で、特定のＲＦＩＤ １２０タグの１つだけが応答している場合、その応答は、ＲＦＩＤ検出器１００よって受信され得る。ＲＦＩＤ検出器１００は、一意のタグ識別子のタグメッセージの受信に基づいて、個別化されたタグ１２０のそれぞれから受信された信号を関連付けることができる。ＲＦＩＤ検出器１００の未知の位置は、個別化されたタグ１２０のそれぞれの１つまたは複数のタグメッセージから決定された情報に基づいて特定することができる。例えば、ＲＦＩＤタグ１２０の位置が既知である場合、ＲＦＩＤ検出器１００の位置は三角測量法によって決定できる。このために、個別化されたＲＦＩＤタグ１２０のそれぞれからの最後の１つの位置パラメータは、ＲＦＩＤ検出器１００から通信チャネル１５５の１つを介してサーバ１５０に送信され得る。決定されたＲＦＩＤタグ１２０からの情報は、サーバ１５０に記憶され、サーバ１５０はその情報を用いてＲＦＩＤ検出器１００の位置を特定する。
【0150】
図１３は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグ１２０からＲＦＩＤ検出器１００によって取得られた位置パラメータを使用したＲＦＩＤ検出器１００の位置特定の例示的な例を示す。例えば、図１３におけるＲＦＩＤタグ１２０として、ＲＦＩＤタグ１２０－ｉｊが示され、ただし、１≦ｉ≦Ｕ、１≦ｊ≦Ｖであり、かつＵ、Ｖは１以上の整数である。この例では、ＲＦＩＤ検出器１００は、現在のＲＦＩＤ質問セッションにおいて、強調表示されているＲＦＩＤタグ１２０のそれぞれから後方散乱ＲＦ信号を受信する。通常、強調表示されている各ＲＦＩＤタグ１２０は個別化され、そのため、ＲＦＩＤリーダ１１０とＲＦＩＤタグ１２０との間で１対１の通信が行われ得る。ＲＦＩＤ検出器１００は、実際、現在のＲＦＩＤ質問セッションにおいて、強調表示されている各ＲＦＩＤタグ１２０から信号を受信しない。
【0151】
ＲＦＩＤ検出器１００は、例えば、上述のように、強調表示されているＲＦＩＤタグ１２０のそれぞれから受信された、後方散乱された信号のバージョンに基づいて、少なくとも１つの位置パラメータを決定する。このような決定された位置パラメータは、サーバ１５０に送信され得る（図１）。
【0152】
ＲＦＩＤ検出器１００の位置を正確に決定するために、ｒａｎｇｅ ｆｒｅｅ技術が使用され得る。このような実施形態では、位置パラメータは有効な信号の受信であってもよい。サーバ１５０は、ＲＦＩＤタグ１２０それぞれの位置を知っており、ＲＦＩＤ検出器１００によって、どのＲＦＩＤタグ１２０がＲＦＩＤ検出器１００、例えば図１３において強調表示されているＲＦＩＤ検出器により受信された有効な信号を送信したかが通知される。このような情報に基づいて、サーバ１５０は、ＲＦＩＤ検出器１００のおおよその位置を決定することができる。
【0153】
例えば、複数の強調表示されているＲＦＩＤタグ１２０は、ＲＦＩＤロケータ１００の周りに空間パターン、例えば対称空間パターン１３１０が形成されるように、各空間点に配置されていてもよい。図１３に示されているような対称空間パターンは、完全無指向性アンテナがＲＦＩＤ検出器１００およびＲＦＩＤタグ１２０に用いられる場合に生じ得る。本発明の一実施形態では、地理的対称パターン１３１０は、ＲＦＩＤ検出器１００およびＲＦＩＤリーダ１１０の位置に焦点を有する楕円であってもよい。ＲＦＩＤタグ１２０の位置に対応する楕円１３１０の未知の焦点は、最尤法、カルマンフィルタリング、または他の最適化技術によって決定できることが当業者によって容易に想到される。このように、有効な信号、すなわち十分な強度の信号の受信に依存することにより、ＲＦＩＤ検出器１００の位置を決定できる。本発明の別の実施形態では、形成される空間パターンは、異なってもよく、例えば、使用されるアンテナの性質によるものであってもよいが、形成されるパターンの性質を知ることによって、当業者はＲＦＩＤタグ１２０の位置を決定することができる。
【0154】
有効な信号を送信するＲＦＩＤタグ１２０の、ＲＦＩＤ検出器１００によって決定されるＲＳＳＩを利用することにより、決定される位置の精度の向上が達成できる。上述のように、ＲＳＳＩは、ＲＦＩＤ検出器１００によって決定される位置パラメータとして用いられる。フリスの方程式によれば、ＲＦＩＤタグ１２０、例えば図１３においてＲＦＩＤ検出器１００の強調表示されているＲＦＩＤタグからの任意のタグメッセージの、ＲＦＩＤ検出器１００で測定されるＲＳＳＩと、メッセージを送信するこのＲＦＩＤタグ１２０とＲＦＩＤ検出器１００との間の自由空間の距離の２乗に反比例することは、当業者によって理解される。
【0155】
ＲＦＩＤタグ１２０が配置され、ＲＦＩＤ検出器１００によって受信される有効な信号を送信する各空間点について決定されるＲＳＳＩは、例えば、図１４に示す仮想対称空間強度分布関数１４００の重み関数として使用され得る。例えば、上述のように、完全無指向性アンテナの場合、想定される地理的対称パターンは２つの焦点を有してもよい。対称空間強度分布関数１４００の焦点の１つはＲＦＩＤ検出器１００の位置である。最尤法、カルマンフィルタリング、または他の最適化技術によって焦点を決定できることは当業者によって容易に想到できる
【0156】
上記のように、ＲＳＳＩ正規化技術を用いることで、決定される位置の精度のさらなる向上を達成できる。例えば、完全無指向性アンテナの場合、図１５に示す仮想対称空間強度分布関数１５００は、ＲＦＩＤ検出器１００が対称中心にある円形対称であってもよい。最尤法、カルマンフィルタリング、または他の最適化技術によって対称中心を決定できることは当業者によって容易に想到できる
【0157】
本発明の一実施形態では、２つ以上のＲＦＩＤ検出器１００を事前に選択された位置で、追跡される物体に配置することができる。このような追加のＲＦＩＤ検出器１００からのＲＳＳＩ測定は、物体のより正確な追跡を可能にするだけではなく、より重要なことに、特定の空間属性、例えば、決定された複数のＲＦＩＤ検出器１００の位置によって定義される空間構造内の物体の向きも決定できる。これらの決定された空間属性により、本発明はロボット制御および車両制御用途に適用できる。
【0158】
「関連出願の相互参照」
【0159】
本出願は、１）２０１８年３月２４日に出願された「Systems and methods for tracking a passive RFID tag」を題とする米国仮特許出願第６２／６４７，７２３号、２）２０１８年０５月０３日に出願された「Devices, systems and methods for identifying and associating multitude of passive RFID Tags」を題とする米国仮特許出願第６２／６６６，１０９号、３）２０１８年０６月０７日に出願された「RFID location systems, methods and devices」を題とする米国仮特許出願第６２／６８１，７９３号、４）２０１８年０６月２８日に出願された「RFID location systems, methods and devices」を題とする米国仮特許出願第６２／６９１，６０１号、５）２０１８年０７月２４日に出願された「RFID location systems, methods and devices」を題とする米国仮特許出願第６２／７０２，４９８号、６）２０１８年０８月２７日に出願された「RFID location systems, methods and devices」を題とする米国仮特許出願第62/723,437号、７）２０１８年１０月１１日に出願された「RFID location systems, methods and devices」を題とする米国仮特許出願第６２／７４４，３６６号、８）２０１８年１０月２５日に出願された「Devices, systems and methods for RFID location and association of a group of objects to a user ID」を題とする米国仮特許出願第６２／７５０，４０３号、９）２０１８年１１月０５日に出願された「Devices, systems and methods for RFID location and association of a group of objects to a user ID」を題とする米国仮特許出願第６２／７５５，６７７号、及び１０）２０１８年１１月２３日に出願された「Tracking, Associating and Security」を題とする米国仮特許出願第６２／７７０，９７５号の利益を主張する。前述の全ての出願の内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
