JP2013009019A

JP2013009019A - データ通信システム

Info

Publication number: JP2013009019A
Application number: JP2009233385A
Authority: JP
Inventors: atsushi Ejiri; 篤司江尻; Shinichi Hatakeyama; 信一畠山; Naoyuki Takahashi; 直之高橋
Original assignee: Ad Sol Nissin Corp
Current assignee: Ad Sol Nissin Corp
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2013-01-10
Also published as: WO2011043245A1

Abstract

【課題】データ通信システムにおいて、意図しない通信が行われるのを防止するとともに、安定した通信が行われるようにし、特に、個体を認証するような通信システムにあっては、認証を受ける必要があるときだけに認証が行われるようにすることで携帯通信装置の電池が無駄に消費されず、また、携帯通信装置の保持場所がどこであっても安定した通信が行われるようにする。
【解決手段】携帯通信装置２に、電界通信用受信回路１２と無線制御回路８を設け、施解錠装置および機器側通信装置４に、機器側通信装置の入出力部５と電界通信用送信回路１４と無線制御回路９を設け、２を保持する個体が、４の５に触ると、１４から送られるリクエスト信号が２に受信され、それをトリガーとして、マイコン１３に記録されるＩＤコード信号が、８から送信されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に個人認証に有効ないわゆる電界通信と無線通信を組み合わせたデータ通信システム及びその技術に関する。

従来、例えば個人やペットなどの生体、又は移動機能を持った装置や物体など（以下、これらを個体と総称）を認証して建物用ドアや車両用ドアの如きドア錠を施解錠する際、ドア周辺に配設される施解錠装置の機器側通信装置からドアの周辺に無線通信でリクエスト信号を送信し、該ドア通過個体が保持する携帯通信装置がリクエスト信号を受信すると自動的に無線通信でＩＤコード信号を送信する。このＩＤコード信号を受信した施解錠装置の機器側通信装置がドア錠を解錠し、ＩＤコード信号を受信できなかった場合は、ドア錠を施錠のままとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、携帯通信装置側から無線通信でＩＤコード信号を送信し、前記施解錠装置と連動する機器側通信装置がＩＤコード信号を検知するとドア錠が施解錠される電波式キーシステムにおいて、携帯通信装置の電池寿命を延ばす等のため、携帯通信装置に振動を検出する振動検出回路を設け、携帯通信装置を保持する個体が振動を与えることにより、はじめてＩＤコード信号を発信させることで、携帯通信装置の電池寿命を延ばすと同時に、ドア錠を開ける必要がないにも拘らずドア錠が開くことを防止する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
一方、携帯通信装置と機器側通信装置にそれぞれ電極を設け、それぞれの電極間に介在する物質を媒体として通信を行う、いわゆる電界通信と称される技術の存在も知られている。ここで、通信媒体として人体を使用する場合、この通信技術を電界方式人体通信技術(以下、人体通信)と呼ぶ場合もある。また、その際、人体に装着する携帯通信装置の電極の位置に応じて通信方向等が制約されるのを緩和し、通信の自由度を高めるため、送信すべき情報に応じて変調した準静電界を発生することにより、識別対象（一般的に帯電性を持つ個体）を帯電させる携帯通信装置と、識別対象の帯電状態の変化を検出し、当該変化に基づいて携帯通信装置からの情報を復調する機器側通信装置によって通信システムを構成するような技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
さらに、送信器を、一対の電極と、低周波信号を発生する信号発生器から構成し、受信器を、一対の電極と、低周波信号を再生する信号検出器から構成することにより、送信器から情報やデータを含む低周波信号をユーザに送り、受信器によって低周波信号に関連する電流をユーザから受け取り、該信号を再生してデータを回復するような技術も知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００１−２４１２２７号公報特開２００２−２１３８６号公報特開２００４−２８２７３３号公報特表平１１−５０９３８０号公報

ところが、上記特許文献１に示されたように、個体を認証するため、ドア周辺に配設される施解錠装置の機器側通信装置からドアの周辺に無線通信でリクエスト信号を送信し、これを受信した携帯通信装置からＩＤコード信号が無線通信で自動的に送信される技術では、携帯通信装置を保持する個体が施解錠装置の近くに存在するだけで、解錠の必要の如何に拘らず無線通信が行われて解錠されるとともに、無線通信回数が多くなり、携帯通信装置の電池寿命が短くなるという問題がある。

また、特許文献２に示されたように、無線通信用の携帯通信装置に振動を検出する振動検出回路を設け、携帯通信装置を持つ個体が振動を与えることにより、はじめてＩＤコード信号を発信させることができる技術の場合、解錠時に携帯通信装置を振動させなければならず、例えば歩行時等以外の振動を伴わない動作を行っているときには、特別な動作が必要になるという煩わしさがあった。
一方、特許文献３や特許文献４に示されたような技術を用いれば、施解錠装置の機器側通信装置の入出力部（電界通信用電極）に触れることを通信トリガーと出来るため、特別な動作を必要とせずに意図しない解錠の頻度を減らすことが可能であるが、無線通信と較べて電界通信のアンテナは効率が悪いことが知られているので、同じ電池電圧を用いる場合、電界通信を手段とする携帯通信装置のほうが出力は弱いので、該携帯通信装置の信号が施解錠装置の機器側通信装置まで届かない場合がある。
また、電界通信は携帯通信装置と個体の接触度合や、施解錠装置の機器側通信装置の入出力部と個体の接触度合の変化により影響を受けやすいので、携帯通信装置をカバンの中に所持している場合や、施解錠装置の機器側通信装置の入出力部に触れている時間が短い場合には、通信が行いにくくなることが知られている。
これらの問題に起因する通信性能の不安定性を解決するためには、携帯通信装置の出力を強くすることとなるが、これによって電池容量を増やす必要が生じるので、電池サイズが大きくなってしまう。これは、結果的に携帯通信装置のサイズを大きくするので、人による携帯通信装置の所持、あるいは小型の装置への装着には、利用が難しい。
また、この種の通信は、携帯通信装置近傍の電界の変化を通信に利用しているため、無線通信よりもその頻度は少ないが、施解錠装置の近傍に携帯通信装置が存在する場合、意図しない解錠が行われることがある。

そこで本発明は、前述の如き、個体の移動に伴うドアの施解錠に関わるデータ通信システムにおいて、特別な動作を必要とせずに意図しない通信が行われることを防止するとともに、安定した通信が行われるようにし、特に、個体を認証するデータ通信システムにあっては、認証を受ける必要があるときだけに認証が行われるようにすることで携帯通信装置の電池が無駄に消費されず、また、携帯通信装置の保持方法を制限しない装置の大きさと、安定した通信性能を両立することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、電界通信の送受信機能のうち少なくとも受信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた携帯通信装置と、電界通信の送受信機能のうち少なくとも送信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた機器側通信装置により構成し、電界通信を用いて機器側通信装置から携帯通信装置に向けて送信された信号を携帯通信装置が受信することを通信トリガーとし、携帯通信装置と機器側通信装置との間で、近距離通信で無線通信する構成とした。

このように、電界通信を通信トリガーとすることにより、無線通信のみを用いて通信を行った場合と較べて、意図しない通信が行われる頻度を減らすことができ、また、これを契機として携帯通信装置と機器側通信装置との間の通信を無線通信で行うようにすれば、電界通信と較べてアンテナの効率が良いため、通信装置の消費電力を増加させることなく送信出力が強くなり、また、人や移動機能を持った装置などの個体の姿勢変化の影響が少ないので、電界通信のみを用いて通信を行った場合よりも安定した通信が可能となる。
なお、携帯通信装置と機器側通信装置の電界通信機能としては、一般に量産されているモジュールを使用することでコスト削減が可能となる為、双方とも送受信機能を有するものとしてもよい。

また、本発明では、前記携帯通信装置を、特定のＩＤコードが記録され且つ個人が携帯する又は装置が着装するなどの個体側携帯通信装置とし、前記機器側通信装置を、施設側に設置され且つ前記ＩＤコードを認証する機器側通信装置とした。
このように構成することで、電界通信を用いて機器側通信装置から携帯通信装置に向けて送信された信号を携帯通信装置が受信することを通信トリガーとすることが可能となるため、個体が保持する携帯通信装置が意図しない認証を行ってしまう不具合の発生頻度を無線通信のみを用いる場合と較べて減らすことができ、また、ＩＤコード信号の送信や受信等の通信を無線通信で行うことにより、電界通信のみを用いる場合と較べて、携帯通信装置の保持方法や、被認証対象が機器側通信装置の入出力部に触れている時間等の制限が少なくなり、スムーズにデータ通信が行われるようになる。
また、携帯通信装置と機器側通信装置との通信回数を減らせることができるため、携帯通信装置の電池寿命が延長されるばかりでなく、電池容量の削減が可能になり、携帯通信装置の性能を落とさずに小型化等が可能となる。

また本発明では、前記携帯通信装置には、特定の姿勢にあるときは通信を行わせないための傾斜センサとして、加速度センサを設けるようにした。
この際、通信を行わせない特定の姿勢として、例えば、携帯通信装置の形状を携帯に便利なカード型とした場合、このカード型の携帯通信装置の面積の大きな面（以下、主面と表記）が地面に対して水平姿勢になったときなどに設定すれば、携帯通信装置を、例えば人が所持している状態と棚等に置いて保管している状態等を明確に区別することができ、保管中の携帯通信装置が意図しない通信を行うことを防ぐことができる。
このように、携帯通信装置が特定の姿勢にあるときは、通信を行わせないようにすることで、更に携帯通信装置の電池寿命を延ばしたり、携帯通信装置を小型化したりすることができるが、例えば、通信時に携帯通信装置に振動を与えないと通信できないような方法に較べて通信時に余分な動作を伴わないので、使用者への負担を少なくすることができる。

個体を認証するためのデータ通信システムとして、電界通信の送受信機能のうち少なくとも受信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた携帯通信装置と、電界通信の送受信機能のうち少なくとも送信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた機器側通信装置により構成し、電界通信を経由して機器側通信装置から携帯通信装置に向けて送信された信号を携帯通信装置が受信することを通信トリガーとし、携帯通信装置と機器側通信装置との間で、近距離通信で無線通信するようにすることで、無線通信のみを用いた場合よりも意図しない通信が行われる回数を減らすことができ、また、通信の復路に無線通信を用いることで、電界通信に較べてより安定した通信を可能とすることができた。これは本発明の大きな特長である。

また、携帯通信装置を、特定のＩＤコードが記録され且つ個体が保持する携帯通信装置とし、機器側通信装置を、施設側に設置され且つ前記ＩＤコードを認証する機器側通信装置とすることで、電界通信を通信トリガーとするデータ通信が行われるため、携帯通信装置を保持した個体が認証を受けることを意図しない場合に認証が行われる不具合を防止でき、また、ＩＤコード信号の送信や受信等の通信が無線通信で行われるため、携帯通信装置の保持場所等の制約を受けないでスムーズに行われるようになる。
また、携帯通信装置と機器側通信装置との必要としない通信を減らすことができるため、携帯通信装置の電池寿命が延長されるばかりでなく、電池容量の削減が可能になるため、携帯通信装置の性能を落とさずに小型化等が可能となる
この際、携帯通信装置の主面が特定の姿勢にあるときは通信を行わせないための傾斜センサを設けることにより、保管中の携帯通信装置が意図しない通信を行うことを防ぎ、更に携帯通信装置の電池寿命を延ばしたり、携帯通信装置を小型化したりすることができ、また通信時に余分な動作を伴わないため便利である。

本発明に係るデータ通信システムをドア施解錠システムに適用した一例を示す説明図である。加速度センサを傾斜センサとして用いる場合の説明図である。

本発明に係るデータ通信システムは、例えば、認証を受けた人だけがドアを開いて入ることのできるようなドア施解錠システムとして構成されている。このドア施解錠システムは、携帯通信装置を保持する個体が機器側通信装置の入出力部に触れるなどの行為を契機とし認証処理が行われ、施解錠装置を用いて施解錠が行われる。このようにして、携帯通信装置を保持する個体が施解錠を必要とするときだけに所望の動作が行われるため、携帯通信装置の電池が無駄に消費されず、更に、携帯通信装置の保持場所がどこであっても安定した通信が行われて施解錠できるように構成を実現した。
そして、このドア施解錠システムは、電界通信と無線通信とを組み合わせ、電界通信を用いたリクエスト信号の受信をトリガーとし、これを契機として携帯通信装置と施解錠装置の機器側通信装置との間でデータ通信を無線で行うことを特徴としている。

すなわち、図１に示すように、このドア施解錠システムは、個体１が保持する携帯通信装置２と、ドア３やドア３周辺に配設される施解錠装置および機器側通信装置４を備えており、２は、例えば、持ち運びが便利なようにカード式の形状に構成することができ、ポケットやカバンなどに容易に収納できるように構成されている。そして、この２を保持する１が、３または３近辺に配設される４の機器側通信装置の入出力部５に触れると、電界通信によって４からリクエスト信号が送信され、これを２の電界通信用電極６を経由して受信すると、以下に述べる２の無線アンテナ７を経由して無線制御回路８からＩＤコードが送信され、それを４の無線制御回路９で受信し、マイコン１０で認証が行われた後、４の施解錠制御回路１１で３のキーを制御する構成とすることで、従来技術の抱える問題を克服することができた。

２は、電界通信の際にアンテナの機能を果たす６と、電界通信用受信回路１２と、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭから構成されるマイコン１３と、８と７を備えており、１３には、予め設定された特定のＩＤコードが記録されており、リクエスト信号が入力されると８を通じて７からＩＤコードを出力するようなプログラムが組み込まれている。

そして、６は、所定間隔で対向配置される一対の導電板から構成され、コンデンサの作用によりお互いに静電容量結合するとともに、一方側の導電板が個体側に近いので個体と静電容量結合し、他方側の導電板が個体から遠い位置で大地アースなどと静電容量結合するように保持され、その結果、個体と大地とが電気的に結合するように構成している。

前記４は、５と、この５に接続される電界通信用送信回路１４と、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭから構成される１０と、無線アンテナ１５と、９と、ドアキーの施解錠を制御する１１を備えており、５は、前記２の６とほぼ同じ構成とし、一対の導電板が所定間隔で対向配置されるとともに、この５に個体が触れると、前記１４を通して送られる高周波信号のリクエスト信号を、個体を媒質とするコンデンサの作用により前記２に向けて送ることができるように構成した。
この際、リクエスト信号は１４を通して常時流すようにしてもよく、一定時間置きに間欠的に流すようにしてもよい。

また、１０は、予め登録されるＩＤコードと９で受信したＩＤコードを照合し、処理結果を１１に送ってドアキーの施解錠を制御する構成とした。

ところで、電界通信を通信トリガーとすることにより、２が意図しない通信を行う回数を減らしているが、２を１が保持しているか否かを判別し、保持していない場合は通信を行わせないようにすることにより、更に無駄な通信回数を減らすことができる。
そこで、本発明では、図２に示すように、加速度センサ（図示せず）により、２を地面に対して水平に近い姿勢にしたときは電界通信、無線通信ともにできないように制御する。これは本発明の特長の一つである。

この加速度センサは、例えば半導体部材を用いて構成することができ、２に装備される不図示のチップのＸＹ平面の向き（２のＺ軸方向）にかかる重力加速度を検知して姿勢を知るものである。ここで２のＺ軸とは、２の中心から互いに垂直となる３軸(Ｘ，Ｙ，Ｚ軸)を定義し、２の主面を地面に対して水平に置いた場合、そのＺ軸は地面の垂直方向(即ち、重力加速度方向と平行で値が負となる方向)と定義する。図２（ａ）に示すように、２の主面が地面に対して水平姿勢のときは、Ｚ軸方向の重力加速度は９．８ｍ／ｓ^２であるが、図２（ｂ）に示すように、２の主面が地面に対して縦向きになると、Ｚ軸方向の重力加速度は０ｍ／ｓ^２になる。

また、一般的に、図２（ｃ）に示すように、２の主面が地面に対して角度θで傾斜している場合、Ｚ軸方向の重力加速度は９．８×ｃｏｓθｍ／ｓ^２になるため、θが所定角度以下の場合は、通信が行われないよう制御することができる。
そこで本実施例では、この角度θを±２０度程度に設定している。

以上のようなドア施解錠システムの作用等について説明する。
２を保持する１が、４の５に触ると、リクエスト信号が個体を媒質として２に送られ、２の６を通して１２に送られる。

すると、このリクエスト信号は２の１３に送られ、記録されたＩＤコードが８を通して７からＩＤコード信号として出力される。このとき、２に実装される傾斜センサを用いて、２が特定姿勢の場合にのみＩＤコード信号を出力する設定とすることが効果的である。

このＩＤコード信号が４の１５で受信されると、９を通して１０に送られ、予め記録されるＩＤコードと照合されて認証処理が行われる。そして、認証がＯＫであれば、１１を通じて施解錠のための信号が出力され、３の施解錠が自動的に行われる。

以上の如き要領により、２を保持する個体が３の近くに近づいただけで３を開ける必要がないにも拘らず３が解錠される不具合を防止することができ、また、２の通信回数も減るため２の電池寿命を延ばすことができる。

また、３を開くためには、２の保持姿勢をその主面が地面に対して水平とならないようにしておくだけでよく、解錠時に２を振動させる等の格別な操作が不要のため便利である。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、以上の実施例では、本データ通信システムをドア施解錠システムに適用した例を示しているが、その他、任意のデータ通信システムとして、特に認証システムとして好ましく適用することができる。

データ通信システムとして、電界通信を通信トリガーとし、それ以降のデータ通信を近距離無線通信により行うようにしたため、特に、個体の認証を受けるシステムに適用すれば、認証の必要がないにも拘らず認証されるような不具合を防止でき、装置の電池の寿命を延ばすことができ、また、安定したデータ通信を行うことができる。

１…個体、２…携帯通信装置、３…ドア、４…施解錠装置および機器側通信装置、５…機器側通信装置の入出力部、６…電界通信用電極、７…無線アンテナ、８…無線制御回路、９…無線制御回路、１０…マイコン、１１…施解錠制御回路、１２…電界通信用受信回路、１３…マイコン、１４…電界通信用送信回路、１５…無線アンテナ。

Claims

電界通信の送受信機能のうち少なくとも受信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた携帯通信装置と、電界通信の送受信機能のうち少なくとも送信機能、および無線通信の近距離通信機能を備えた機器側通信装置により構成され、電界通信を経由して機器側通信装置から携帯通信装置に向けて送信された信号を携帯通信装置が受信することを通信トリガーとし、携帯通信装置と機器側通信装置との間で、近距離通信で無線通信することを特徴とするデータ通信システム。
前記携帯通信装置は、特定のＩＤコードが記録され且つ個人又は移動機能を持った装置が保持する携帯通信装置であり、前記機器側通信装置は、施設側に設置され且つ前記ＩＤコードを認証する固定の機器側通信装置であることを特徴とする請求項１に記載のデータ通信システム。
傾斜センサを設け、前記携帯通信装置には、特定の姿勢にあるときは通信を行わせないことを特徴とする請求項２に記載のデータ通信システム。