JP2016014652A - 状況的可視化のための電磁識別（ｅｍｉｄ）タグを用いた部品の位置決め - Google Patents

Abstract

【課題】屋内に配置する部品を位置決めする方法で従来の方法と比較して重量制限や電波伝搬制限の制約が少ない位置決め方法を提供する。【解決手段】ＥＭＩＤ（電磁識別）読取機上の少なくとも１つのアンテナと複数のＥＭＩＤタグに対して第１および第２の送受信信号を送受信して、少なくとも１つの第１の受信信号及び少なくとも１つの第２の受信信号を使用することによって、ＥＭＩＤタグのうちのどれが差異領域内に配置されているかを決定して、差異領域の範囲内に配置されているＥＭＩＤタグの位置を決定する。【選択図】図１

Description

本開示は、電磁識別（ＥＭＩＤ）タグに関する。特に、本発明は、状況的可視化のためのＥＭＩＤタグを用いた部品の位置決めに関する。

現在、部品は、一般的に、（例えば、その部品自体から直接に識別番号を物理的に読み取る人によって）手動で航空機上に配置されている。この工程は、手間がかかり、かつ非常に多くの時間を必要とする。航空機上の部品の位置を正確に決定する、生産効率を改良する助けとなる自動化された方法は存在しない。

全地球測位システム（ＧＰＳ）に基づく位置決めシステムが、航空機の客室などの屋内環境において物体を正確に位置決めするために適切でないことは、留意されるべきである。開発されている屋内用途のための多くの位置決めシステムは、Ｗｉ‐Ｆｉインフラストラクチャー及び受動型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）技術に依存する。従来の方法のほとんどは、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、到達時間差（ＴＤＯＡ）、及び到着角（ＡＯＡ）などの、無線周波数（ＲＦ）パラメータの三角測量を採用する。航空機上において、望ましくない重量制限及びＲＦ伝搬条件の制約によって、これらの従来の方法は、部品を位置決めするために不適切なものとなる。

そのようにして、航空機上に部品を位置決めする、改良された方法に対する必要性が存在する。

本開示は、状況的可視化のために、電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするための方法、システム、及び装置に関する。１以上の実施形態において、ビークル上で複数の電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするための方法は、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナを用いて、第１の信号強度及び／又は第１の視野（ＦＯＶ）を有する少なくとも１つの第１の送信信号を送信し、それによって第１の放射領域を確立することを含む。方法は更に、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナを用いて、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第１の受信信号を受信することを含む。また、方法は、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナを用いて、第２の信号強度及び／又は第２の視野（ＦＯＶ）を有する少なくとも１つの第２の送信信号を送信し、それによって第２の放射領域を確立することを含む。それに加えて、方法は、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナを用いて、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第２の受信信号を受信することを含む。付加的に、方法は、差異領域を決定するために、少なくとも１つのプロセッサによって、第１の放射領域から第２の放射領域を差し引くことを含む。また、方法は、少なくとも１つのプロセッサにより、少なくとも１つの第１の受信信号及び少なくとも１つの第２の受信信号を使用することによって、複数のＥＭＩＤタグのうちのどれが差異領域内に配置されているかを決定することを含む。更に、方法は、少なくとも１つのプロセッサによって、差異領域内に配置されている複数のＥＭＩＤタグの位置を決定することを含む。

１以上の実施形態において、方法は更に、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナを用いて、種々の信号強度及び／又は種々のＦＯＶを有する後続の送信信号を繰り返し送信すること；及びＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナを用いて、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された後続の受信信号を繰り返し受信することを含む。

少なくとも１つの実施形態において、ビークルは、航空機、地上車、又は海上船舶である。幾つかの実施形態において、ＥＭＩＤ読取機は、携帯機器又は固定式装置である。１以上の実施形態において、ＥＭＩＤ読取機は、手で取り扱う方式の装置又は三脚に設置された装置である。

１以上の実施形態において、第１の信号強度及び第２の信号強度は、同じであるか又は異なっている。少なくとも１つの実施形態において、第１のＦＯＶ及び第２のＦＯＶは、同じであるか又は異なっている。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの送信アンテナは、ジンバル式のアンテナ又はフェーズドアレイである。

少なくとも１つの実施形態において、方法は更に、ＥＭＩＤ読取機のジャイロによって、ＥＭＩＤ読取機の方向を決定することを含む。幾つかの実施形態において、方法は更に、少なくとも１つのプロセッサにより、予め設定された位置を参照し、既知の位置における１つのＥＭＩＤタグを使用し、Ｗｉ‐Ｆｉソースを使用し、及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ソースを使用することによって、ＥＭＩＤ読取機の位置を決定することを含む。

１以上の実施形態において、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つは、受動型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ、極超短波識別（ＵＨＦＩＤ）タグ、及び／又はＷｉ‐Ｆｉ識別（Ｗｉ‐ＦｉＩＤ）タグである。少なくとも１つの実施形態において、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つは、能動型のタグ又は受動型のタグである。

少なくとも１つの実施形態において、方法は更に、少なくとも１つのプロセッサによって、複数のＥＭＩＤタグの位置をビークルのマップの中に含むことを含む。幾つかの実施形態において、方法は更に、少なくとも１つのプロセッサによって、ビークルのマップの中に含まれる複数のＥＭＩＤタグのためのメタデータを含むことを含む。１以上の実施形態において、メタデータは、部品番号、シリアル番号、製造日、据え付け日、及び／又は試験データを含む。

１以上の実施形態において、ビークル上で複数の電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするためのシステムは、第１の信号強度及び／又は第１の視野（ＦＯＶ）を有する少なくとも１つの第１の送信信号を送信し、それによって第１の放射領域を確立し；かつ第２の信号強度及び／又は第２の視野（ＦＯＶ）を有する少なくとも１つの第２の送信信号を送信し、それによって第２の放射領域を確立するための、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナを含む。システムは更に、複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第１の受信信号を受信し、かつ複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第２の受信信号を受信するための、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナを含む。また、システムは、差異領域を決定するために第１の放射領域から第２の放射領域を差し引き、少なくとも１つの第１の受信信号及び少なくとも１つの第２の受信信号を使用することによって、複数のＥＭＩＤタグのうちのどれが差異領域の範囲内に配置されているかを決定し、かつ差異領域の範囲内に配置されているＥＭＩＤタグの位置を決定するための、少なくとも１つのプロセッサを含む。

少なくとも１つの実施形態において、システムは更に、ＥＭＩＤ読取機の方向を決定するための、ＥＭＩＤ読取機のジャイロを備える。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのプロセッサは更に、予め設定された位置を参照し、既知の位置における１つのＥＭＩＤタグを使用し、Ｗｉ‐Ｆｉソースを使用し、及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ソースを使用することによって、ＥＭＩＤ読取機の位置を決定する。１以上の実施形態において、少なくとも１つのプロセッサは更に、ビークルのマップの中に複数のＥＭＩＤタグの位置を含む。少なくとも１つの実施形態において、少なくとも１つのプロセッサは更に、ビークルのマップの中に含まれる複数のＥＭＩＤタグのためのメタデータを含む。

特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において単独で獲得することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができる。

本開示のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、下記の記載、特許請求の範囲、及び下記の添付図面によってより深く理解されるであろう。

図１から図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ビークル上でＥＭＩＤタグを用いて部品を位置決めするための開示される方法を示している。
本開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の座標システムを描くグラフ内の、電磁識別（ＥＭＩＤ）読取機及び３つのＥＭＩＤタグを示している概略図である。

図２から図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグの相対角度位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグを用いて部品を位置決めするための開示される方法を描いている。
本開示の少なくとも１つの実施形態による、第１の信号強度及び第１の視野（ＦＯＶ）を有する第１の送信信号を放射し、それによって第１の放射領域を確立する、ＥＭＩＤ読取機の概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２の第１の送信信号の第１の信号強度及び第２のＦＯＶを有する第２の送信信号を放射し、それによって第２の放射領域を確立する、ＥＭＩＤ読取機の概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２の第１の放射領域から図３の第２の放射領域を差し引くことによって得られた差異領域を描いている概略図である。

図５から図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグの相対距離位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグを用いて部品を位置決めするための開示される方法を描いている。
本開示の少なくとも１つの実施形態による、第１の信号強度及び第１の視野（ＦＯＶ）を有する第１の送信信号を放射し、それによって第１の放射領域を確立する、ＥＭＩＤ読取機の概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、第２の信号強度及び図５の第１の送信信号の第１の視野（ＦＯＶ）を有する第２の送信信号を放射し、それによって第２の放射領域を確立する、ＥＭＩＤ読取機の概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、図５の第１の放射領域から図６の第２の放射領域を差し引くことによって得られた差異領域を描いている概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグの相対角度位置及び相対距離位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグを用いて部品を位置決めするための開示される方法の流れ図を描いている。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、ビークル上に設置されたラックの中の電子装置からＥＭＩＤタグを読み取る、三脚上に設置されたＥＭＩＤ読取機の図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、ｘ‐軸及びｙ‐軸に沿ってＥＭＩＤ読取機をジンバリング（ｇｉｍｂａｌｌｉｎｇ）することによって得られたＥＭＩＤタグの周りの放射パターンを示している図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグの位置を含む航空機のマップを示している図である。

本明細書の中において開示される方法及び装置は、状況的可視化のために、電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするための作動システムを提供する。開示されるシステムは、三次元平面の中のＥＭＩＤ読取機を利用することによって、航空機上で、部品に添付されたＥＭＩＤタグを位置決めするための方法を提供する。ＥＭＩＤ読取機は、ＥＭＩＤ読取機と、送信電力及び指向性アンテナの立体角によって決定されるＥＭＩＤ読取機の視野（ＦＯＶ）内の航空機の部品との間の、相対放射距離及び角度位置を推定する。

この方法は、三次元の中の後続のＦＯＶ内の部品を比較することによって、航空機の部品の位置を正確に決定する。その後、航空機の部品の正確な位置が、ＥＭＩＤ読取機の最初の参照位置に基づいて計算され、それはその位置における利用可能なインフラストラクチャーによって決定される。その後、この２次元／３次元の可視化は、部品の詳細に状況的視野を提供するために、静止カメラから生成されたパノラマ写真／ビデオに類似する、周囲を表現するパノラマ視野の中へオーバーレイされる。画像上に現れる部品は、メタデータ（例えば、部品番号及びシリアル番号）を含み、それはカメラによって捉えられた画像内に物体／人間をタグ付けする工程に類似する。

ＥＭＩＤタグが添付された多くの航空機の部品を用いて、この開示される方法は、「送達された」構成の部品としての部品上の情報を収集することに留まらず、品質保証（ＱＡ）チームによって検証され得る部品の位置を正確に決定することにおいても製造工程を改良する。

以下の説明において、システムのより徹底した説明を提供するために、多くの詳細が説明される。しかしながら、当業者にとって、開示されるシステムがこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは、明らかである。その他の場合、システムを不要に分かりにくくしないために、周知の特徴については詳細に説明しない。

本発明の実施形態は、本明細書の中において、機能的及び／又は論理的ブロック構成要素及び様々な処理ステップの観点から説明される。そのようなブロック構成要素を特定の機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア構成要素によって実現することが可能である。例えば、本発明の実施形態は、例えば、メモリ要素、デジタル信号処理要素、論理要素、参照テーブル、又は同様なものなどの、様々な集積回路の構成要素を採用し得、それらは１以上のマイクロプロセッサ又は他の制御装置の制御の下に、様々な機能を実行し得る。それに加えて、当業者であれば、本発明の複数の実施形態が、併せて実施されること、並びに本明細書の中において説明されるシステムが本発明の一例示的な実施形態にすぎないことを理解するであろう。

簡潔にするために、信号処理に関する従来技術及び構成要素、及びシステムの他の機能的側面（及びシステムの個別的な作動構成要素）は、本明細書の中において詳細には説明されないだろう。更に、本明細書の中に含まれる様々な図面の中で示される接続線は、様々な要素の間の例示的な機能的関係及び／又は物理的結合を表すように企図されている。多くの代替的又は付加的な機能的関係又は物理的接続が、本発明の実施形態において存在し得ることは、留意されるべきである。

図１から図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ビークル上でＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃを用いて部品を位置決めするための開示される方法を示している。

図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の座標システムを描くグラフ内の、電磁識別（ＥＭＩＤ）読取機１１０及び３つのＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃを示している概略図１００である。この図面において、航空機の座標システムが示されている。航空機の座標システムは、ステーション（ＳＴＡ）軸、船尾線（ＢＬ）軸、及び水線（ＷＬ）軸を含む。

ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃは各々、ビークル（例えば、航空機）上の個別のアセット（例えば、ひとまとまりの装置又はユニット）に添付される。ＥＭＩＤタグＡ１２０ａは、座標Ｂ１、Ｓ１、Ｗ１において位置決めされ；ＥＭＩＤタグＢ１２０ｂは、座標Ｂ２、Ｓ２、Ｗ２において位置決めされ；かつＥＭＩＤタグＣ１２０ｃは、座標Ｂ３、Ｓ３、Ｗ３において位置決めされている。ＥＭＩＤ読取機１１０は、座標Ｂｒ、Ｓｒ、Ｗｒにおいて位置決めされている。

作動の間に、１以上の実施形態において、ＥＭＩＤ読取機１１０は、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃに向けて、少なくとも１つの第１の送信信号１３０を送信する。それに応答して、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃは、少なくとも１つの第２の送信信号（例えば、応答信号）１４０を、ＥＭＩＤ読取機１１０に戻すように送信する。

図２から図４の方法は、ＥＭＩＤ読取機１１０のボアアングル（ｂｏｒｅ ａｎｇｌｅ）に関して、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの位置を決定する。図５から図７の方法は、ＥＭＩＤ読取機１１０に対するＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの相対距離を使用して、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの位置を決定する。図２から図４の方法を図５から図７の方法に結合することによって、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃのうちの各々のより精密な位置が、ＥＭＩＤ読取機１１０の角度位置及び距離に関して決定される。
（相対角度位置）

図２から図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの相対角度位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃを用いて部品を位置決めするための開示される方法を描いている。

図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、第１の信号強度及び第１の視野（ＦＯＶ）を有する第１の送信信号を放射し、それによって第１の放射領域２００を確立する、ＥＭＩＤ読取機１１０の概略図である。

二次元平面上で、所与の時間ｔ＝０において、ＥＭＩＤ読取機１１０は、最初のボア軸Θ_ｉ、及びボア軸上に中心が来るＥＭＩＤ視野（ＦＯＶ）角度βを伴って示されている。この位置決めは、ＥＭＩＤ読取機１１０が、ＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉ（例えば、第１の放射領域）２００を生成することを可能にする。

図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２の第１の送信信号の第１の信号強度及び第２のＦＯＶを有する第２の送信信号を放射し、それによって第２の放射領域を確立する、ＥＭＩＤ読取機の概略図である。

全てのＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃに、組｛Ｓ_ｉ｝として記されるＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉを読み込ませる。

時間ｔ＝１において、ＥＭＩＤ読取機１１０は、ΔΘ_ｉだけジンバリングされ、ここでΔΘ_ｉ＜βは新しいボア軸Θ_ｉ＋１を生み出し、それはＥＭＩＤ読取機１１０が新しいＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉ＋１（例えば、第２の放射領域）３００を生成することを可能にする。代替的に、この新しいＥＭＩＤ ＦＯＶ領域が、ＥＭＩＤ読取機１１０を同じ参照点及び位置に維持する一方で、光線をスキャニングすることによって（例えば、フェーズドアレイを使用することによって）得られることは、留意されるべきである。

図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２の第１の放射領域２００から図３の第２の放射領域３００を差し引くことによって得られた差異領域４００を描いている概略図である。

全てのＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃに、組｛Ｓ_ｉ＋１｝として記されるＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉ＋１を読み込ませる。

ＥＭＩＤ読取領域ΔΓ_ｉにおける結果としての変化は、Γ_ｉ＋１とΓ_ｉとの間の差異（例えば、差異領域）４００を決定することによって計算され得る。

｛Ｓ_ｉ｝における、しかし｛Ｓ_ｉ＋１｝又は｛Ｓ_Δｉ｝＝差異（｛Ｓ_ｉ｝、｛Ｓ_ｉ＋１｝）においてではないＥＭＩＤタグの組に対して、ΔΓ_ｉの読取領域の中に存在しなければならない｛Ｓ_Δｉ｝の中のＥＭＩＤタグの組を有する。

それ故、全体の望ましい領域をカバーするためにΔΘ回転する場合、どのＥＭＩＤタグの組が、ＥＭＩＤ ＦＯＶ領域ΔΓ_ｉにおける変化に対応して読み取られたかを決定することができ、それはＥＭＩＤ読取機１００のボアアングルΔΘ_ｉの変化の関数である。

上述の概念は以下のように要約される。すなわち、

関数ｆａ（Θ_ｔ）を、ＥＭＩＤ読取機１１０のボアアングルΘ_ｉに関するＥＭＩＤ ＦＯＶ領域とする。
ｆａ（Θ_ｔ）＝Γ_ｔ

関数ｒａ（Θ_ｔ）を、ＥＭＩＤ読取機のボアアングルΘ_ｉに関するＥＭＩＤタグ読取の組とする。
ｒａ（Θ_ｔ）＝｛Ｓ_ｔ｝

ＥＭＩＤ読取機をΔΘ_ｉ回転させることによって、新しいＥＭＩＤ ＦＯＶ領域及び新しいＥＭＩＤタグ読取の組を有する。すなわち、
ｆａ（Θ_ｔ＋１）＝Γ_ｔ＋１
ｒａ（Θ_ｔ＋１）＝｛Ｓ_ｔ＋１｝

ＥＭＩＤ ＦＯＶ領域とＥＭＩＤタグの組との間の差異をとる。すなわち、
ｆａ（Θ_Δｔ）＝Γ_ｔ＋１−Γ_ｔ＝ΔΓ_ｔ＝｛Θ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Θ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝
ｒａ（Θ_Δｔ）＝差異（｛Ｓ_ｔ｝、｛Ｓ_ｔ＋１｝）＝｛Ｓ_Δｔ｝

ΔΓ_ｉ＜＜Γ_ｉなので、組｛Ｓ_Δｉ｝の中のＥＭＩＤタグはそれらの相対角度位置についてのより精密な情報を有する。

この概念を二次元（２Ｄ）平面から三次元（３Ｄ）平面へ適用することは、ΔΘがｘ‐ｙ平面における変化であり、ΔΦがｙ‐ｚ平面における変化となるような、同じやり方においてなされる。
ｆａ（Θ_Δｔ、Φ_Δｔ）＝Γ_ｔ＋１−Γ_ｔ＝ΔΓ_ｔ＝｛Θ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Θ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝
ｒａ（Θ_Δｔ、Φ_Δｔ）＝差異（｛Ｓ_ｔ｝、｛Ｓ_ｔ＋１｝）＝｛Ｓ_Δｔ｝

これは、ＥＭＩＤ ＦＯＶが以下のようになることにおいて、ＥＭＩＤタグ読取の組の対応する位置をもたらす。すなわち、
｛Θ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Θ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝＝｛Ｓ_Δｔ｝

上述の概念を用いて、ＥＭＩＤボアサイトアングルは、残余信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、到着時刻（ＴＯＡ）、到達時間差（ＴＤＯＡ）、及び到来角（ＡＯＡ）などの、ＲＦパラメータを用いて部品を位置決めする従来の方法によって可能なものよりも、高い解像度において各々のＥＭＩＤタグの間の相対角度距離を描き、かつ表示するための参照点として使用され得る。
（相対距離位置）

図５から図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの相対距離位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃを用いて部品を位置決めするための開示される方法を描いている。

図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、第１の信号強度及び第１の視野（ＦＯＶ）を有する第１の送信信号を放射し、それによって第１の放射領域５００を確立する、ＥＭＩＤ読取機１１０の概略図である。

所与の時間ｔ＝０において、Ｐ_ｉの初期ＲＦ電力を有するＥＭＩＤ読取機１１０は、最大読取距離ｄ_ｉを有するＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γｉ（例えば、第１の放射領域）５００を生成する。

図６は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、第２の信号強度及び図５の第１の送信信号の第１の視野（ＦＯＶ）を有する第２の送信信号を放射し、それによって第２の放射領域６００を確立する、ＥＭＩＤ読取機１１０の概略図である。

全てのＥＭＩＤタグに、組｛Ｓ_ｉ｝として記されるＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉを読み込ませる。

時間ｔ＝１において、ＥＭＩＤ読取機１１０の電力をΔＰ_ｉだけ低減する場合、ＥＭＩＤ読取機１１０は、最大読取範囲ｄ_ｉ＋１がｄ_ｉよりも低くなるように、新しいＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉ＋１（例えば、第２の放射領域）６００を生成する。

図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図５の第１の放射領域５００から図６の第２の放射領域６００を差し引くことによって得られた差異領域７００を描いている概略図である。

全てのＥＭＩＤタグに、組｛Ｓ_ｉ＋１｝として記されるＥＭＩＤ ＦＯＶ領域Γ_ｉ＋１を読み込ませる。

ＥＭＩＤ読取領域ΔΓ_ｉ（例えば、差異領域）７００における結果としての変化は、Γ_ｉ＋１とΓ_ｉとの間の差異によって計算され得る。

｛Ｓ_ｉ｝における、しかし｛Ｓ_ｉ＋１｝又は｛Ｓ_Δｉ｝＝差異（｛Ｓ_ｉ｝、｛Ｓ_ｉ＋１｝）においてではないＥＭＩＤタグの組に対して、ΔΓ_ｉの読取領域の中に存在しなければならない｛Ｓ_Δｉ｝の中のＥＭＩＤタグの組を有する。それ故、｛Ｓ_Δｉ｝の中におけるＥＭＩＤタグのうちの全てがＥＭＩＤ読取機１１０に関する場合の、最大（ｄ_{Δｉ‐ｍａｘ}）及び最小（ｄ_{Δｉ‐ｍｉｎ}）距離は既知である。

それ故、最も高い電力設定から最も低い電力設定へのＥＭＩＤタグ読取を実行する場合、ＥＭＩＤ読取機１１０の電力設定に関する、ＥＭＩＤ ＦＯＶ領域ΔΓ_ｉにおける変化に対応して読み取られたＥＭＩＤタグの各々の組を決定することができる。

上述の概念は以下のように要約される。すなわち、

関数ｆｄ（Ｐ_ｔ）を、ＥＭＩＤ読取機１１０の電力レベルＰ_ｉに関するＥＭＩＤ ＦＯＶ領域とする。
ｆｄ（Ｐ_ｔ）＝Γ_ｔ

関数ｒｄ（Ｐ_ｔ）を、ＥＭＩＤ読取機１１０の電力レベルＰ_ｉに関するＥＭＩＤタグ読取の組とする。
ｒｄ（Ｐ_ｔ）＝｛Ｓ_ｔ｝

ＥＭＩＤ読取機１１０の電力レベルをΔＰ_ｉ低減させることによって、新しいＥＭＩＤ ＦＯＶ領域及び新しいＥＭＩＤタグ読取の組を有する。すなわち、
ｆｄ（Ｐ_ｔ＋１）＝Γ_ｔ＋１
ｒｄ（Ｐ_ｔ＋１）＝｛Ｓ_ｔ＋１｝

ＥＭＩＤ ＦＯＶ領域とＥＭＩＤタグの組との間の差異をとる。すなわち、
ｆｄ（Θ_Δｔ）＝Γ_ｔ＋１−Γ_ｔ＝ΔΓ_ｔ＝｛ｄ_{Δｔ‐ｍｉｎ}、ｄ_{Δｔ‐ｍａｘ}｝
ｒｄ（Ｐ_Δｔ）＝差異（｛Ｓ_ｔ｝、｛Ｓ_ｔ＋１｝）＝｛Ｓ_Δｔ｝

これは、ＥＭＩＤ ＦＯＶが以下のようになることにおいて、ＥＭＩＤタグ読取の組の対応する距離位置をもたらす。すなわち、
｛ｄ_{Δｔ‐ｍａｘ}、ｄ_{Δｔ‐ｍｉｎ}｝＝｛Ｓ_Δｔ｝

｛Ｓ_Δｉ｝の中のＥＭＩＤタグの組の相対距離を決定することができ、かつ電力設定のより高い解像度は、ΔΓｉのより細かい設定をもたらし、それは距離位置データのより高い解像度をもたらす。
（相対角度位置及び相対距離位置）

相対角度位置（図２から図４参照）及び相対距離位置（図５から図７参照）の上述の方法を両方を組み合わせることによって、各々のＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃがＥＭＩＤ読取機１１０に関して位置決めされる場合の、より高い解像度の三次元画像を決定することができる。

以下は、各々のＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃがＥＭＩＤ読取機１１０に関して位置決めされる場合の、三次元マッピングを生成する、相対角度位置及び相対距離位置の方法を組み合わせるために使用され得る例示的な疑似コードである。

疑似コードは以下のようになっている。：すなわち、
Θ_{ｔｏｔａｌ}の中の各々のΘ_Δｔに対して、
Φ_{ｔｏｔａｌ}の中の各々のΦ_Δｔに対して、
Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の中の各々のＰ_Δに対して、
以下を計算する。
ｆａ（Θ_Δｔ、Φ_Δｔ）＝Γ_ｔ＋１−Γ_ｔ＝ΔΓ_ｔ＝｛Θ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Θ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝
以下を計算する。ｒａ（Θ_Δｔ、Φ_Δｔ）＝差異｛Ｓ_ｔ｝／｛Ｓ_ｔ＋１｝＝｛Ｓ_Δｔ｝_ｒａ
以下を計算する。ｆｄ（Θ_Δｔ）＝Γ_ｔ＋１−Γ_ｔ＝ΔΓ_ｔ＝｛ｄ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、ｄ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝
以下を計算する。ｒｄ（Ｐ_Δｔ）＝差異（｛Ｓ_ｔ｝、｛Ｓ_ｔ＋１｝）＝｛Ｓ_Δｔ｝_ｒｄ
以下のようにマッピングする。
［｛Θ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Θ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍｉｎ}、Φ_{ΔΓｔ‐ｍａｘ}｝、｛ｄ_{Δｔ‐ｍａｘ}、ｄ_{Δｔ‐ｍｉｎ}｝］＝｛｛Ｓ_Δｔ｝_ｒａ∩｛Ｓ_Δｔ｝_ｒｄ｝

それらの決定された位置を用いてスキャンされたＥＭＩＤタグに基づいて、互いに関するＥＭＩＤタグ読取の２Ｄマッピングは構築され得る（例えば、複数のＥＭＩＤ読取機１１０スキャン及びスキャン／読取されたＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃに基づいて立体鏡を生成する）。ＥＭＩＤ読取機の方向を指す指向性情報を含んで、スキャン／読取されたＥＭＩＤタグ１２０ａ‐ｃの３Ｄマッピングが構築され得る。

その後、このＥＭＩＤタグ位置情報は、航空機上の参照位置を提供するＥＭＩＤ読取機１１０を用いて、航空機の部品の位置の２Ｄ／３Ｄ可視化を提示するために、航空機のワイヤーフレーム図（例えば、断面図）上に直接にマッピングされる。ＥＭＩＤ読取機１１０の参照位置は、現在の航空機のインフラストラクチャーによって決定され得る（例えば、可視光通信（ＶＬＣ）技術によって可能となるＷｉ‐Ｆｉ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）のソースから）。自動データ収集工程の部分として収集されたメタデータは、また、見る者に各々の具体的な部品に関する詳細を提供するために、２Ｄ／３Ｄ可視化の中へ注記され得る。２Ｄ／３Ｄ可視化は、例えば、ＨＴＭＬ５によって提供されたフレームワークを使用して、双方向の３Ｄグラフィカル可視化ツールの中へ構築され得る。

この２Ｄ／３Ｄ可視化の付加的な恩恵は、航空機上で物体が承認されない位置において見つかった場合に、航空機上の異物デブリ（ＦＯＤ）を検出する能力であろう。

図８は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグの相対角度位置及び相対距離位置を利用する、ビークル上でＥＭＩＤタグを用いて部品を位置決めするための開示される方法の流れ図８００を描いている。方法８００の開始８１０において、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナは、第１の信号強度及び／又は第１の視野（ＦＯＶ）を有する少なくとも１つの第１の信号を送信し、それによって第１の放射領域を確立する８２０。その後、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナは、ＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第１の受信信号を受信する８３０。ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナは、第２の信号強度及び／又は第２のＦＯＶを有する少なくとも１つの第２の送信信号を送信し、それによって第２の放射パターンを確立する８４０。その後、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナは、ＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第２の受信信号を受信する８５０。

その後、少なくとも１つのプロセッサは、差異領域を決定するために、第１の放射パターンから第２の放射パターンを差し引く８６０。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの第１の受信信号及び少なくとも１つの第２の受信信号を使用することによって、複数のＥＭＩＤタグのうちのどれが差異領域内に配置されているかを決定する８７０。その後、少なくとも１つのプロセッサは、差異領域の範囲内に配置されているＥＭＩＤタグの位置を決定する８８０。その後、方法８００は終了する８９０。

１以上の実施形態において、ビークルが、航空機（例えば、飛行機、宇宙船、又は衛星）、地上車（例えば、自動車、トラック、列車、戦車）、又は海上船舶（例えば、船若しくはボート）であることは、留意されるべきである。少なくとも１つの実施形態において、ＥＭＩＤ読取機は、携帯機器又は固定式装置である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩＤ読取機は、手で取り扱う方式の装置又は設置された装置である（例えば、三脚に設置された装置）。１以上の実施形態において、ＥＭＩＤ読取機上の送信アンテナは、ジンバル式のアンテナ又はフェーズドアレイである。少なくとも１つの実施形態において、ＥＭＩＤ読取機上の受信アンテナは、ジンバル式のアンテナ又はフェーズドアレイである。１以上の実施形態において、ＥＭＩＤタグは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ、極超短波識別（ＵＨＦＩＤ）タグ、又はＷｉ‐Ｆｉ識別（Ｗｉ‐ＦｉＩＤ）タグである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩＤタグは、能動型タグ、受動型タグ、又はバッテリ補助式受動型タグである。

また、１以上の実施形態において、方法８００は更に、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナが、種々の信号強度及び／又は種々のＦＯＶを有する後続の送信信号を繰り返し送信すること、及びＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナが、ＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された後続の受信信号を繰り返し受信することを含む。少なくとも１つの実施形態において、方法８００は更に、ＥＭＩＤ読取機のジャイロスコープ（すなわち、ジャイロ）が、ＥＭＩＤ読取機の方向を決定することを含む。幾つかの実施形態において、方法８００は更に、ＥＭＩＤ読取機のうちの少なくとも１つのプロセッサが、予め設定された位置を参照し、既知の位置にあるＥＭＩＤタグを使用し、Ｗｉ‐Ｆｉソースを使用し（例えば、Ｗｉ‐Ｆｉ信号の三角測量及び／又は測距を使用し）、及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ソースを使用することによって（例えば、ＬＥＤソースからの信号の三角測量及び／又は測距を使用し）、ＥＭＩＤ読取機の位置を決定することを含む。

図９は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ビークル（例えば、航空機）上に設置されたラック９５０の中の電子装置９４０からＥＭＩＤタグ９３０を読み取る、三脚９２０上に設置されたＥＭＩＤ読取機９１０の図９００である。この図面において、ＥＭＩＤ読取機９１０は、ビークルの中の電子機器ラック９５０の中に設置された電子装置（例えば、ライン交換ユニット（ＬＲＵ））９４０に添付されたＥＭＩＤタグ９３０を読み取るように示されている。ＥＭＩＤ読取機９１０は、航空機内の電子装置９４０の２Ｄ位置を決定するために、ｘ‐軸及びｙ‐軸に沿ってジンバリングされる。加えて、ＥＭＩＤ読取機９１０の送信電力は、航空機内の電子装置９４０の３Ｄマッピングを決定するために、ｚ‐軸において変動する。

図１０は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ｘ‐軸及びｙ‐軸に沿ってＥＭＩＤ読取機をジンバリングすることによって得られたＥＭＩＤタグ１０１０の周りの放射パターン１０２０、１０３０を示している図１０００である。この図面において、単一のＥＭＩＤタグ１０１０が示されている。また、ｙ‐軸に沿ってＥＭＩＤ読取機をジンバリングすることによって、得られた放射パターン１０２０が示されている。かつ、ｘ‐軸に沿ってＥＭＩＤ読取機をジンバリングすることによって、得られた放射パターン１０３０が示されている。

図１１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ＥＭＩＤタグ１１２０の位置を含む航空機１１１０のマップを示している図１１００である。この図面において、航空機１１１０内に設置されたアセット（例えば、部品）に添付されたＥＭＩＤタグ１１２０の位置の双方向の３Ｄマッピングが示されている。ユーザが、航空機１１１０マッピング上の特定のアセットを覆うカーソルをホバリングする場合、その特定のアセットに関する情報（例えば、メタデータ）はユーザに表示される。アセットに関する情報は、アセットに対する部品番号、アセットに対するシリアル番号、アセットの製造日、アセットの据え付け日、及びアセットに対する試験データを含み得るが、それらに限定されるものではない。

特定の実施形態が示され説明されたが、上述の記載はこれら実施形態の範囲を限定することを意図しないということが、理解されるべきである。本発明の多くの態様の実施形態及び変形例が、本明細書において開示され記載されたが、これら開示は解説及び例示目的でのみ提供されるものである。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく様々な変更及び修正が加えられ得る。

上述の方法が特定の順序で起こる特定の事象を表す場合、本開示から利益を得る当業者は、順序は修正され得ること、及び、それら修正は本発明の変形例によるものであることを認識するであろう。さらに、方法の部分は可能であれば平行プロセスにおいて同時に実施されてもよく、連続して実施されてもよい。さらに、方法のより多くの部分又はより少ない部分が実施され得る。

したがって実施形態は、特許請求の範囲内に包含される代替例、修正例、及び等価物を例示することを意図する。

特定の例示的な実施形態及び方法が本明細書の中に開示されたが、前述の開示内容から、当業者には、本開示の精神及び範囲から逸脱することなくこのような実施形態及び方法に変更及び修正を加えることが可能であることは明らかであろう。その他多数の本開示の実施例があり、各実施例はその詳細事項においてのみ他と異なる。したがって、本開示は特許請求の範囲及び適用法の規則及び原理によって必要とされる範囲にのみ制限されることが意図されている。

１００ 概略図
１１０ ＥＭＩＤ読取機
１２０ａ‐ｃ ＥＭＩＤタグ
１３０ 送信信号
１４０ 受信信号
２００ 第１の放射領域
３００ 第２の放射領域
４００ 差異領域
５００ 第１の放射領域
６００ 第２の放射領域
７００ 差異領域
８１０ 開始
８２０ 工程
８３０ 工程
８４０ 工程
８５０ 工程
８６０ 工程
８７０ 工程
８８０ 工程
８９０ 終了
９００ 図
９１０ ＥＭＩＤ読取機
９２０ 三脚
９３０ ＥＭＩＤタグ
９４０ 電子装置
９５０ ラック
１０００ 図
１０１０ ＥＭＩＤタグ
１０２０ 放射パターン
１０３０ 放射パターン
１１００ 図
１１１０ 航空機
１１２０ ＥＭＩＤタグ

Claims (12)

1. ビークル上で複数の電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするための方法であって：
   ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナを用いて、第１の信号強度又は第１の視野（ＦＯＶ）のうちの少なくとも１つを有する、少なくとも１つの第１の送信信号を送信し、それによって第１の放射領域を確立すること；
   前記ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナを用いて、前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第１の受信信号を受信すること；
   前記ＥＭＩＤ読取機上の前記少なくとも１つの送信アンテナを用いて、第２の信号強度又は第２の視野（ＦＯＶ）のうちの少なくとも１つを有する、少なくとも１つの第２の送信信号を送信し、それによって第２の放射領域を確立すること；
   前記ＥＭＩＤ読取機上の前記少なくとも１つの受信アンテナを用いて、前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第２の受信信号を受信すること；
   差異領域を決定するために、少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１の放射領域から前記第２の放射領域を差し引くこと；
   前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記少なくとも１つの第１の受信信号及び前記少なくとも１つの第２の受信信号を使用することにより、前記複数のＥＭＩＤタグのうちのどれが前記差異領域内に配置されているかを決定すること；及び
   前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記差異領域内に配置されている前記複数のＥＭＩＤタグの位置を決定することを含む、方法。
2. 前記ＥＭＩＤ読取機上の前記少なくとも１つの送信アンテナを用いて、種々の信号強度又は種々のＦＯＶのうちの少なくとも１つを有する後続の送信信号を繰り返し送信すること；及び
   前記ＥＭＩＤ読取機上の前記少なくとも１つの受信アンテナを用いて、前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された後続の受信信号を繰り返し受信することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの送信アンテナは、ジンバル式のアンテナ又はフェーズドアレイのうちの１つである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのプロセッサにより、予め設定された位置を参照すること、既知の位置にある１つのＥＭＩＤタグを使用すること、Ｗｉ‐Ｆｉソースを使用すること、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ソースを使用することのうちの少なくとも１つによって、前記ＥＭＩＤ読取機の位置を決定することを更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ、極超短波識別（ＵＨＦＩＤ）タグ、又はＷｉ‐Ｆｉ識別（Ｗｉ‐Ｆｉ ＩＤ）タグのうちの１つである、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記複数のＥＭＩＤタグの位置を前記ビークルのマップの中に含めることを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記ビークルの前記マップの中に含まれる前記複数のＥＭＩＤタグに対するメタデータであって、部品番号、シリアル番号、製造日、据え付け日、又は試験データのうちの少なくとも１つを含む、メタデータを含むことを更に含む、請求項６に記載の方法。
8. ビークル上で複数の電磁識別（ＥＭＩＤ）タグを用いて部品を位置決めするためのシステムであって：
   第１の信号強度又は第１の視野（ＦＯＶ）のうちの少なくとも１つを有する、少なくとも１つの第１の送信信号を送信し、それによって第１の放射領域を確立するため、及び第２の信号強度又は第２の視野（ＦＯＶ）のうちの少なくとも１つを有する、少なくとも１つの第２の送信信号を送信し、それによって第２の放射領域を確立するための、ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの送信アンテナ；
   前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第１の受信信号を受信するため、及び前記複数のＥＭＩＤタグのうちの少なくとも１つから放射された少なくとも１つの第２の受信信号を受信するための、前記ＥＭＩＤ読取機上の少なくとも１つの受信アンテナ；及び
   差異領域を決定するために、前記第１の放射領域から前記第２の放射領域を差し引き、前記少なくとも１つの第１の受信信号及び前記少なくとも１つの第２の受信信号を使用することにより、前記複数のＥＭＩＤタグのうちのどれが前記差異領域内に配置されているかを決定し、かつ前記差異領域内に配置されている前記複数のＥＭＩＤタグの位置を決定するための、少なくとも１つのプロセッサを備える、システム。
9. 前記ＥＭＩＤ読取機の方向を決定するための、前記ＥＭＩＤ読取機のジャイロを更に備える、請求項８に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、予め設定された位置を参照すること、既知の位置にある１つのＥＭＩＤタグを使用すること、Ｗｉ‐Ｆｉソースを使用すること、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ソースを使用することのうちの少なくとも１つによって、前記ＥＭＩＤ読取機の位置を決定する、請求項８又は９に記載のシステム。
11. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記ビークルのマップの中に前記複数のＥＭＩＤタグの位置を含める、請求項８から１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記ビークルの前記マップの中に含まれる、前記複数のＥＭＩＤタグに対するメタデータを含む、請求項１１に記載のシステム。
    

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