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技術 遠隔通信機能付きRFIDタグ

出願人 株式会社テルヤペガサスネット株式会社杉山博一
発明者 杉山晃也篠井侃杉山博一斉藤利行橋本悟藪崎和美鈴木輝孝山口貴志秋谷智巳
出願日 2005年9月30日 (15年11ヶ月経過) 出願番号 2005-286209
公開日 2007年4月12日 (14年4ヶ月経過) 公開番号 2007-097030
状態 特許登録済
技術分野 伝送の細部、特殊媒体伝送方式 送受信機 デジタルマーク記録担体 移動無線通信システム 近接電磁界伝送方式
主要キーワード アナログ出力型 センサインターフェース回路 センサ入力信号 転倒センサ 通信信号線 運転手情報 警報機器 RF通信モジュール
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年4月12日)のものです。
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図面 (6)

課題

リーダーとの通信以外に自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局無線通信を行うことによりRFIDタグ情報を確実に遠方まで伝送することができる、遠隔通信機能付きRFIDタグを得る。

解決手段

リーダーと無線通信を行うことにより情報伝送を行うRFIDタグと、他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信モジュールを前記RFIDタグを構成するRFIDチップ内の通信信号線に接続して構成する。また、RF通信モジュールに当該RF通信モジュールを駆動するためのバッテリーを接続し、リーダーとRFIDタグとの通信にて起動コマンドを受信した場合又はリーダーとRFIDタグとの通信範囲外れた場合や外部センサから出力される信号状態に応じてRF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行う。

概要

背景

近年、RFIDタグシステムの普及には著しいものがあり、物流関連におけるバーコードシステム代替用途以外に、あらゆる分野において応用され始めている。該RFIDタグシステムは、リーダー書込み機能が有る場合は、リーダーライターと言う)より電磁波によるコマンド信号を送信し、RFIDタグは前記電磁波を受信して同調回路に発生した誘導起電力電源として変復調動作を行い、当該RFIDタグに記憶された固有ID情報等を応答信号として返信することにより、非接触及びバッテリーレスにて通信が行えるものである。

上記バッテリーレス型のRFIDタグシステムの最大通信距離は、キャリア周波数が13.56MHzの電磁誘導型では数十cm〜1m程度であり、2.45GHzのマイクロ波型では2m〜3m程度,950MHz帯のマイクロ波型では3〜5m程度である。

上記各キャリア周波数におけるRFIDタグシステムは、電波の特性を活かした応用システムにて最適に選択され運用されているが、用途によっては通信距離がさらに必要となることがある。該目的を解決すべく、例えば特開2002−151947号公報の『RFIDタグのアンテナ構造』ではRFIDタグのアンテナ導波管反射器を設けて八木アンテナ形状のアンテナ構成として指向性を高めることにより遠距離における通信の安定化すなわち通信距離の延長を図る方法が記載され、本願出願人による特願2004−138014号公報の『RFIDタグ用ブースターアンテナ』ではRFIDタグのアンテナの前方、又は、前方及び略同一面にキャリア周波数と同調したブースターアンテナをリーダーのアンテナと対面配置することにより通信距離を延ばす方法が記載されている。

特開2002−151947
特願2004−138014

概要

リーダーとの通信以外に自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局無線通信を行うことによりRFIDタグ情報を確実に遠方まで伝送することができる、遠隔通信機能付きRFIDタグを得る。 リーダーと無線通信を行うことにより情報伝送を行うRFIDタグと、他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信モジュールを前記RFIDタグを構成するRFIDチップ内の通信信号線に接続して構成する。また、RF通信モジュールに当該RF通信モジュールを駆動するためのバッテリーを接続し、リーダーとRFIDタグとの通信にて起動コマンドを受信した場合又はリーダーとRFIDタグとの通信範囲外れた場合や外部センサから出力される信号状態に応じてRF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行う。

目的

本発明は、以上述べたような問題点を解決するために成されたものであり、リーダーとバッテリーレスにて無線通信を行うことができるバッテリーレス型のRFIDタグにおいて、前記リーダーとの通信以外に自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより前記RFIDタグの情報を確実に遠方まで伝送することができる、遠隔通信機能付きRFIDタグを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

リーダー無線通信を行うことにより情報伝送を行うRFIDタグと、他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信モジュールを前記RFIDタグを構成するRFIDチップ内の通信信号線に接続して構成することを特徴とした、遠隔通信機能付きRFIDタグ

請求項2

RF通信モジュールに当該RF通信モジュールを駆動するためのバッテリーを接続し、リーダーとRFIDタグとの通信にて起動コマンドを受信した場合又はリーダーとRFIDタグとの通信範囲外れた場合に前記RF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行うことを特徴とした、請求項1に記載の遠隔通信機能付きRFIDタグ。

請求項3

RFIDチップに外部信号を入力するためのインターフェース回路を内蔵し、該インターフェース回路に入力された外部機器又はセンサ等からの入力信号に変化が生じた場合に前記RF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行うことを特徴とした、請求項1及び請求項2に記載の遠隔通信機能付きRFIDタグ。

技術分野

0001

本発明は、リーダーバッテリーレスにて無線通信を行うことができるRFID(Radio Frequency Identification)タグに関し、特に遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより前記RFIDタグの情報を確実に遠方に伝送することができる、遠隔通信機能付きRFIDタグに関するものである。

背景技術

0002

近年、RFIDタグシステムの普及には著しいものがあり、物流関連におけるバーコードシステム代替用途以外に、あらゆる分野において応用され始めている。該RFIDタグシステムは、リーダー(書込み機能が有る場合は、リーダーライターと言う)より電磁波によるコマンド信号を送信し、RFIDタグは前記電磁波を受信して同調回路に発生した誘導起電力電源として変復調動作を行い、当該RFIDタグに記憶された固有ID情報等を応答信号として返信することにより、非接触及びバッテリーレスにて通信が行えるものである。

0003

上記バッテリーレス型のRFIDタグシステムの最大通信距離は、キャリア周波数が13.56MHzの電磁誘導型では数十cm〜1m程度であり、2.45GHzのマイクロ波型では2m〜3m程度,950MHz帯のマイクロ波型では3〜5m程度である。

0004

上記各キャリア周波数におけるRFIDタグシステムは、電波の特性を活かした応用システムにて最適に選択され運用されているが、用途によっては通信距離がさらに必要となることがある。該目的を解決すべく、例えば特開2002−151947号公報の『RFIDタグのアンテナ構造』ではRFIDタグのアンテナ導波管反射器を設けて八木アンテナ形状のアンテナ構成として指向性を高めることにより遠距離における通信の安定化すなわち通信距離の延長を図る方法が記載され、本願出願人による特願2004−138014号公報の『RFIDタグ用ブースターアンテナ』ではRFIDタグのアンテナの前方、又は、前方及び略同一面にキャリア周波数と同調したブースターアンテナをリーダーのアンテナと対面配置することにより通信距離を延ばす方法が記載されている。

0005

特開2002−151947
特願2004−138014

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記特開2002−151947号公報及び特願2004−138014号公報においては、RFIDタグのアンテナ構造を変えて高感度にすることにより通信距離を延ばす方法であり、ある程度の延長は達成できるものの大幅に延長することはできないという問題点があった。また、通信距離を延ばしても、アンテナの方向や障害物等により通信が不安定になることがあるため、常に信頼性のある情報を取得することができないという問題点もあった。更には、自ら電波を発して無線通信を行うことができないという問題点もあった。

0007

本発明は、以上述べたような問題点を解決するために成されたものであり、リーダーとバッテリーレスにて無線通信を行うことができるバッテリーレス型のRFIDタグにおいて、前記リーダーとの通信以外に自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより前記RFIDタグの情報を確実に遠方まで伝送することができる、遠隔通信機能付きRFIDタグ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

0008

上記課題を解決するため、本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグにおいては、リーダーと無線通信を行うことにより情報伝送を行うRFIDタグと、他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信モジュールを前記RFIDタグを構成するRFIDチップ内の通信信号線に接続して構成する。

0009

上記RF通信モジュールに当該RF通信モジュールを駆動するためのバッテリーを接続し、リーダーとRFIDタグとの通信にて起動コマンドを受信した場合又はリーダーとRFIDタグとの通信範囲外れた場合に前記RF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行う。

0010

上記RFIDチップに外部信号を入力するためのインターフェース回路を内蔵し、該インターフェース回路に入力された外部機器又はセンサ等からの入力信号に変化が生じた場合に前記RF通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行う。

発明の効果

0011

本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグを使用したRFIDタグシステムによれば、リーダーとバッテリーレスにて無線通信を行うことによる情報伝送の他に、必要時又は状態変化時において自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局と無線通信を行うことにより情報伝送を行うことができるため、通信距離を大幅に延ばして情報を確実に遠方まで伝送することができるという絶大なる効果を奏することができる。
更には、RF通信モジュールの起動が、通信範囲を外れた場合にのみ起動する為
RF通信モジュールを駆動する為のバッテリーが小型化できる。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。

0013

図1は本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの実施形態を示す模式図である。該図において、遠隔通信機能付きRFIDタグ3は、リーダー1のアンテナ2を介して無線通信を行うことにより情報伝送を行うRFIDタグ4と、他の遠方にある無線基地局15のアンテナ16を介して無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信モジュール7を前記RFIDタグ4を構成するRFIDチップ5内の通信信号線25に接続して構成する。なお、前記RFIDタグ4はRFIDチップ5及びアンテナ6にて構成する。

0014

更に、上記RF通信モジュール7に当該RF通信モジュール7を駆動するためのバッテリー9を接続し、リーダー1とRFIDタグ4との通信にて起動コマンドを受信した場合又はリーダー1とRFIDタグ4との通信範囲が外れた場合に前記RF通信モジュール7を起動して無線基地局15とのバックアップ通信を行う。該RF通信モジュール7の送信出力は、微弱無線特定小電力無線など用途に応じて任意に選択して構わない。

0015

図2は本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRF通信モジュールのブロック図である。該図において、RF通信モジュール7は、無線基地局15のアンテナ16を介して無線通信を行うことにより情報伝送を行うRF通信回路10及びアンテナ8と、RFIDチップ5内の通信信号線25を端子14を介して接続することによりRFIDチップ5内の情報伝送を行うインターフェース回路12と、前記RF通信回路10及びインターフェース回路12の動作制御を行う制御回路11と、バッテリー9より回路駆動に必要な回路電源を生成する電源回路13にて構成する。また、バッテリー9と電源回路13との間にはスイッチ素子33を挿入し、制御信号としてRFIDチップ5内の回路電源を接続し(図3中の符号aと図2中の符号cを接続)又はインターフェース回路27から出力される制御信号を接続する(図4中の符号bと図2中の符号cを接続)ことにより電源のON/OFFを行う。なお、該スイッチ素子33はボルテージディテクタが好適であるが、特に限定するものではない。

0016

また、図3は本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRFIDタグの第一実施例によるブロック図である。該第一実施例のブロックにおいて、アンテナ6はリーダー1と電磁波による無線通信を行うため、RFIDチップ5内又は一部RFIDチップ5外の同調キャパシタ(図示せず)から成る同調回路17に接続し、本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグを用いたシステムで使用するキャリア周波数、例えば13.56MHzや950MHz帯又は2.45GHz等に同調させて共振回路を構成する。

0017

上記同調回路17の後段には、リーダー1のアンテナ2から送信された電磁波が当該RFIDタグ4のアンテナ6を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路18を接続する。該整流回路18で使用するダイオード(図示せず)は順方向電圧降下の低いもの、例えばショットキバリアダイオードが好適である。

0018

次に、上記整流回路18の後段には、検波したキャリア分周してシステム用のクロックを生成するためのクロック生成回路19と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子(図示せず)により変調動作を行うための変復調回路20と、上記直流電圧を安定化して回路電源を供給したり、充電用コンデンサ22に充電電圧を供給するための電源回路21を接続する。該充電用コンデンサ22は一般的にはセラミックコンデンサであり、電力を必要とする場合には大容量型電気二重層コンデンサ等が好適であるが、特に限定するものではない。

0019

次に、上記変復調回路20の後段には、該変復調回路20の制御や不揮発性メモリであるFRAM(Ferroelectric RAM:米国Ramtron社の登録商標)24に対する当該RFIDチップ5の固有ID情報等のデータの書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路23を接続する。

0020

次に、上記変復調回路20とロジック回路23に接続されている通信信号線25を端子26に接続し、RF通信モジュール7の端子14を介して当該RF通信モジュール7内のインターフェース回路12に接続する。このため、前記RF通信モジュール7により、自ら電波を発して他の遠方にある無線基地局15と無線通信を行うことにより情報伝送を行うことができる。

0021

また、図4は本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRFIDタグの第二実施例によるブロック図である。該第二実施例のブロックにおいても上記説明部分においては同様であるが、外部機器又はセンサ(図示せず)等から出力される信号状態に応じてRF通信モジュール7を起動して無線基地局15との通信を行うためのインターフェース回路27を内蔵し、前述のロジック回路23とFRAM24に接続する。

0022

上記外部機器としては単なるスイッチの他に警報機器タイマー機器等による接点出力信号などがあり、センサとしては人や物が転倒したことを検出する傾斜センサ又は転倒センサ、位置を検出するMRセンサ生体を検出する焦電センサなどによるデジタル出力又はアナログ出力の如何なる種類のセンサであっても構わない。なお、アナログ出力型のセンサを使用する場合、上記インターフェース回路27はA/D変換器を内蔵することにより信号変換が行われ、デジタル信号としてロジック回路23やFRAM24に読み込まれて処理される。

0023

また、上記FRAM24は強誘電体型の不揮発性メモリであり、回路電源がOFFになっても当該RFIDチップ5の固有ID情報等のデータは消失することはない。また、データの書込み電圧は、EEPROMフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度DRAMと同等であり、EEPROMやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。このように、不揮発性メモリとしてはFRAM24が好適であるが他のメモリを使用しても構わない。

0024

本発明の実施例を図を用いて説明する。

0025

図5は本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの第一実施例を説明するための実施形態図である。該図においては、倉庫30内の保管棚32に保管されている物品フォークリフト28により別の倉庫31内の保管棚32に仕分け移送する状態を示している。

0026

上記状態において、倉庫30内の保管棚32近傍の上部や出入口近傍等にはリーダー1が複数設置され、別の倉庫31内の保管棚32近傍の上部や出入口近傍等にもリーダー1が複数設置され、これら多数のリーダー1はLAN等を経由して管理センター内の管理サーバー(図示せず)に接続されていると共に、前記倉庫30,31のある敷地内に無線基地局15が設置されているものとする。また、パレット29には遠隔通信機能付きRFIDタグ3が搭載されているものとする。

0027

ここで、倉庫30内の保管棚32よりパレット29をフォークリフト28にて運搬する場合、該パレット29に載った物品の物品情報は当該パレット29に搭載された遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4に事前に書き込まれており、倉庫30内の保管棚32近傍の上部や出入口近傍等に設置したリーダー1との無線通信により、パレット29に載った物品の物品情報は前記リーダー1にて読み出される。また、前記フォークリフト28が移動して倉庫31内の保管棚32にパレット29を載置する場合、該パレット29に載った物品の物品情報も前記と同様に倉庫31内の保管棚32近傍の上部や出入口近傍等に設置したリーダー1との無線通信により読み出される。該読み出された物品情報は、LAN等を経由して管理センター内の管理サーバーに伝送され、管理されることになる。

0028

しかしながら、上記フォークリフト28が移送元の倉庫30を離れ、移送先の倉庫31に到着する前の運搬途中位置においては、遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4と倉庫30,31内のリーダー1とは通信範囲が外れてしまうため無線通信を行うことができなくなる。そこで、該状況においては遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRF通信モジュール7が起動し、倉庫30,31のある敷地内に設置した無線基地局15との無線通信を行うことにより、移動中のパレット29の物品情報が前記無線基地局15にて読み出される。そして、該読み出された物品情報も上記と同様に管理センター内の管理サーバーに伝送され、移動状態の把握が可能となる。

0029

以上のような実施形態において、リーダー1と遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4とがバッテリーレスにて無線通信が行える範囲内においては前記RFIDタグ4による情報伝送が行えるが、通信範囲を外れた場合には情報通信が行えなくなる。そこで、該状態になるとRFIDタグ4内の電源回路21の電圧が低下してRF通信モジュール15のスイッチ素子37をONにすることによりRF通信モジュール7が起動し、無線基地局15と無線通信を行うことにより情報伝送を行うことができる。従って、通信が中断することなく通信距離を大幅に延ばして情報を確実に遠方まで伝送することができることになる。

0030

また、本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの第二実施例の説明として、遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4のRFIDチップ5に加速度センサや転倒センサ等の出力信号を処理することができるインターフェース回路27を内蔵し、該インターフェース回路27に前記センサを接続しておく。ここで、倉庫30,31内で作業中のフォークリフト28よりパレット29が落下し又は当該フォークリフト28が転倒する事故を起こした場合、加速度センサや転倒センサ等の出力信号が前記インターフェース回路27に入力され、該インターフェース回路27にてセンサ入力信号解析して落下又は転倒事故判別する。そして、該事故情報を即座に無線基地局15に通報することにより緊急通報を行うことができる。また、フォークリフト28が移動中で、倉庫30,31のある敷地内にて同様の事故又は盗難等が起きた場合でも、該情報を即座に無線基地局15に通報することにより緊急通報を行うことができる。

0031

また、遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4にフォークリフト28の運転手情報を記憶させ、該遠隔通信機能付きRFIDタグ3を運転手所持させておけば、運転手毎の作業状況作業実績を容易に管理することができる。更に、遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4のRFIDチップ5にスイッチ入力信号を処理することができるインターフェース回路27を内蔵し、該インターフェース回路27に緊急通報スイッチを接続しておけば、上記事故が発生した場合に運転手自らスイッチを押して緊急通報を行うことができる。

0032

以上述べたように、本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグ3は、リーダー1と遠隔通信機能付きRFIDタグ3内のRFIDタグ4とがバッテリーレスにて無線通信が行える範囲内における無線通信と、移動に伴い通信範囲が外れた場合における無線通信並びに必要時又は状態変化時における無線通信の二重化により、通信を中断することなく連続した通信及びセキュリティーが要求されるシステムに好適なものとなる。

図面の簡単な説明

0033

本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの実施形態を示す模式図である。
本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRF通信モジュールのブロック図である。
本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRFIDタグの第一実施例によるブロック図である。
本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの構成要素であるRFIDタグの第二実施例によるブロック図である。
本発明の遠隔通信機能付きRFIDタグの実施例を説明するための実施形態図である。

符号の説明

0034

1リーダー
2アンテナ
3遠隔通信機能付きRFIDタグ
4RFIDタグ
5RFIDチップ
6 アンテナ
7RF通信モジュール
8 アンテナ
9バッテリー
10RF通信回路
11制御回路
12インターフェース回路
13電源回路
14端子
15無線基地局
16 アンテナ
17同調回路
18整流回路
19クロック生成回路
20変復調回路
21 電源回路
22充電用コンデンサ
23ロジック回路
24 FRAM
25通信信号線
26 端子
27センサインターフェース回路
28フォークリフト
29パレット
30倉庫
31 倉庫
32保管棚
33 スイッチ素子

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