JP4545703B2

JP4545703B2 - 無線タグ、及び、無線タグの動作制御方法

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Publication number: JP4545703B2
Application number: JP2006074200A
Authority: JP
Inventors: 晃平水野; 広中田; 秀幸坪井; 俊光椿; 雅史清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP2007249751A

Description

本発明は、特定できるＩＤ情報を持つ信号の電波を送信する無線タグおよびその電波を受信するリーダなどの無線装置との間の動作制御方法に関する。特に電池を内蔵して自ら電波を送信するアクティブ型の無線タグ、及び、その動作制御方法に関する。

電池の電力で動作するアクティブ型の無線タグは、電波を送信したり受信したりするために電力を消費する。このため電池寿命を延ばすには、前述の無線タグの動作を削減することが有効である。
非特許文献１に挙げられた技術は、電波を受信する時間を、同じ受信間隔であっても、その内で電波を受ける時間を短くするという手法を用いている。この技術を図２１に示す。同図においては、３秒毎に自分宛の電波があるかどうかをチェックしているが、自分宛の電波がない（ｂ）の場合は受信動作を停止し、同じ受信間隔であっても、（ａ）に示すよりも電波チェック時間を短くしている。
超小型・低消費電力の双方向小電力無線モジュールを開発，[online]，２００５年５月１９日，松下電器産業，[平成１８年３月８日検索]，インターネット<http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/jn050519-1/jn050519-1.html>

背景技術に挙げた従来の手法では、リーダや設定器・質問器が周囲に存在ない状況、あるいは他の無線タグが無い状況などそれぞれの状況の下にある無線タグに対しては、更なる電力消費の削減を図ると共に、必要な時に無線タグを動作させることが困難である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、上述の課題で述べたように、リーダや設定器、質問器、あるいは、他の無線タグの有無などのそれぞれの状況に応じて、電力消費を削減しながら、必要な時に動作するよう制御することのきでる無線タグ、及び、無線タグの動作制御方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、無線によりリーダと通信を行う無線タグであって、当該無線タグに搭載されたセンサからの信号、該無線タグに搭載された時計からの時刻同期、または、外部からの起動信号をトリガーとしてリーダへ同期要求信号を送信する送信部と、該トリガーにより受信待機状態となり、しかる後に、該同期要求信号に対応して前記リーダが送信する同期信号を受信する受信部とを備え、前記受信部の受信した同期信号により前記リーダとの間の同期を確立する、ことを特徴とする無線タグである。

また、本発明は、リーダから電波により信号を受信する受信部と、リーダへ電波により信号を送信する送信部とを有し、制御部は、前記受信部においてリーダからの電波が受信できなくなったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を広くするよう制御してリーダから送り返される同期関連情報の待ち受け状態とし、かつ、前記送信部は該受信間隔と等間隔で同期要求信号を送信するよう制御し、前記受信部においてリーダからの電波が受信できるようになったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を狭くするよう制御してリーダからの信号の受信を行い、かつ、前記送信部における同期要求信号の送信を停止するよう制御する、ことを特徴とする無線タグである。

また、本発明は、センサと、前記センサが検出した状態の所定期間の継続をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、または、ログの保存を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする無線タグである。

また、本発明は、無線タグの動作制御方法であって、前記無線タグは、リーダから電波により信号を受信する受信部と、リーダへ電波により信号を送信する送信部と、を備えており、前記受信部においてリーダからの電波が受信できなくなったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を広くしてリーダから送り返される同期関連情報の待ち受け状態とし、かつ、前記送信部は該受信間隔と等間隔で同期要求信号を送信するよう制御し、前記受信部においてリーダからの電波が受信できるようになったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を狭くしてリーダからの信号の受信を行い、かつ、前記送信部における同期要求信号の送信を停止するよう制御する、ことを特徴とする無線タグの動作制御方法。

また、本発明は、無線タグの動作制御方法であって、前記無線タグは、リーダから電波により信号を受信する受信部と、リーダへ電波により信号を送信する送信部と、を備えており、前記受信部においてリーダからの電波が受信できなくなったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を広くしてリーダから送り返される同期関連情報の待ち受け状態とし、かつ、前記送信部は該受信間隔と等間隔で同期要求信号を送信するよう制御し、前記受信部においてリーダからの電波が受信できるようになったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を狭くしてリーダからの信号の受信を行い、かつ、前記送信部における同期要求信号の送信を停止するよう制御する、ことを特徴とする無線タグの動作制御方法である。

また、本発明は、無線タグの動作制御方法であって、当該無線タグの備えるセンサが検出した状態の所定期間の継続をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、または、ログの保存を行う、ことを特徴とする無線タグの動作制御方法である。

本発明によれば、以下を可能とする。
（１）リーダがある場合で、無線タグとリーダ間でタイミングを割り当て、リーダ受信が
確実に行えるように同期を確立する際に、無線タグのセンサ動作または同期的起動をトリ
ガーとして、無線タグのほうから同期要求信号を送信して同期を確立することができる。
（２）質問器がなくリーダ（受信器）がある場合、電波の受信機能を起こして位置タグ（
Position Tag）のデータを吸い出すために、今後のイベント予定を無線タグに書き込んで
おき、その予定時刻の近傍では受信頻度を大きくすることができる。
（３）リーダから徐々に無線タグが離れていく場合、リーダからの電波が受信
できなくなった無線タグは、センサからの入力が変化しない限り受信間隔を大きくしてい
く。また、無線タグは、一定時間毎に同期要求信号を送信する。
（４）周りに自身の無線タグしかない場合、現在のセンサの状態変更や、または過去の一
定期間の状態継続をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、ログ保存など
を行う。
上記のように、リーダや設定器、質問器、あるいは、他の無線タグの有無などのそれぞ
れの状況に応じて、更なる電力消費の削減と必要な時に無線タグが動作することの両立を
図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。

［第１の実施形態：リーダ存在し、タグ送信のタイムスロットがある場合の同期確立方法］
本実施形態は、リーダが無線タグの周囲に存在している場合であって、かつ無線タグの送信タイミングを割り当てて、リーダ受信が確実に行えるようにタグ送信の同期を無線タグ側から行う方式である。
このような無線タグとリーダで同期を確立する際には、無線タグに装備されたセンサの動作をトリガーとして、無線タグの側から同期要求信号をリーダへ送信して同期を確立する。
或いは同じく無線タグとリーダで同期を確立する際には、同期的起動をトリガーとして、無線タグの側から同期要求信号をリーダへ送信して同期を確立する。

図１には、センサ動作をトリガーとしている無線タグ・リーダの構成（図１）を、図２には、図１の無線タグとリーダの各動作とそれらの間の信号のやり取りを示す。
また、図３には、同期的な起動で時計の時刻同期をトリガーとしている無線タグ・リーダの構成を、図４には、図３に示す無線タグとリーダの各動作とそれらの機器間での無線信号のやり取りを示す。
さらに、図５には、同期的な起動で外部からの起動信号をトリガーとしている無線タグ・リーダの構成および起動信号を与えるＬＦ設定器／または質問器（以下、「ＬＦ設定器／質問器」と記載）を、図６には、図５に示す無線タグとリーダの各動作、及び、ＬＦ設定器／質問器、無線タグ、リーダの間の信号のやり取りを示す。

ここからは、図１〜図６を用いて、無線タグとリーダ（およびＬＦ設定器／質問器）と、その動作や信号のやり取りを順に詳しく説明する。

図１は、センサ起動がトリガーとなる無線タグ１０ａとリーダ２０の構成を示す。
無線タグ１０ａには、振動や照度などを感知して一斉に複数の無線を起動させる信号を発生する搭載センサ１１がある。さらに、無線タグ１０ａには、この搭載センサ１１が出力するセンサ起動の信号を受信して当該無線タグ１０ａから無線信号の送信を開始（同期要求信号の送信）したり、同期後に通常の無線信号を送信したりする送信機能を備えた送信部１２がある。そして、リーダ２０からの無線信号（例えば、同期要求信号に対してリーダ２０から送信される同期関係情報応答）を受信する受信機能を備えた受信部１３がある。
他方のリーダ２０には、無線タグ１０ａからの無線信号（最初の同期要求信号や通常の無線信号）を受信する受信機能を備えた受信部２１がある。また、リーダ２０から無線タグ１０ａへ向けて無線信号（例えば、無線タグからの同期要求信号に対する同期関係情報応答）を送信する送信機能を備えた送信部２２がある。

図２は、この無線タグ１０ａとリーダ２０の信号のやり取りと動作を示す。
なお、同図では無線タグ１０ａの送信部１２における送信機能と受信部１３における受信機能が停止している状態を一点鎖線の長方矩形で示す。搭載センサ１１のセンサ起動信号が働き、これらの送信・受信機能が動作（送信および受信信号待機）状態に移ると実線で示す。

無線タグ１０ａ内部の搭載センサ１１が起動すると（ステップＳａ１）、無線タグ１０ａの送信部１２が同期要求信号を送信する（ステップＳａ２）。この同期要求信号をリーダ２０は受信部２１で受信する。この同期要求信号を受信して、それ以降に無線タグ１０ａから送信する無線信号の同期（送信のタイミングが割り当てられて確実にリーダが受信できる）に関する情報を同期関係情報応答として、リーダ２０の送信部２２から送信する（ステップＳａ３）。同期関係情報応答は、この応答を受け取ってから何秒後に送信するか、その送信の次からは何秒（或いは何分）毎に送信するかといった、この無線タグ１０ａとリーダ２０間の同期確立および同期後確立後の無線タグ１０ａの送信の仕方に関する情報を含んでいる。

無線タグ１０ａはこの同期関係情報応答を受信部１３で受け、この同期関係情報に従い、同期確立後の通常の送信を行う（ステップＳａ４、Ｓａ５）。このような同期を確立することによって、複数のタグ１０ａのそれぞれに固有のタイミングが割り当てられるため、無線タグ１０ａからの送信データの衝突が回避され、リーダ２０は無線タグ１０ａからの送信データを確実に受信できるようになる。

ここで仮に、リーダ２０側が同期後の通常行う無線タグ１０ａの送信データを受信できない、すなわち、指定されたタイミングで、無線タグ１０ａの信号が無いと、次のような事が想定できるようになる。
（１）リーダ２０の受信可能な範囲外へ無線タグ１０ａが移動してしまった。
（２）新たな他の無線タグ１０ａが現れて、この新たな他の無線タグ１０ａが送信した無線信号と衝突した。
（３）電池切れなど無線タグ１０ａの異常が発生した。

図２において、無線タグ１０ａに搭載された搭載センサ１１からの時刻起動信号は、受信部１３側にも働いて、停止していた受信機能を受信待機状態としている（ステップａ１）。
リーダ２０からの同期関係情報応答を受信する受信部１３は、ＵＨＦ帯（電波）を受信するため、受信待機状態においても電力消費は比較的大きい。そのため、搭載センサ１１から時刻起動の信号の制御を受けて停止状態から受信待機状態にする構成とし、停止状態の期間を作ることで消費電力の削減をはかることができる。
ここで言う時刻起動とは、時計による厳密な時刻起動ではなく、例えば、光を照射することにより、無線タグ１０ａがその照射した時刻に合せて起動すること指している。この場合、例えば、港で特定の波長の照明を点灯させて、一斉にコンテナに取り付けた無線タグ１０ａを、その照明の点灯時刻に合せて起動させることができる。
また、振動（加速度）を与えることにより、無線タグ１０ａがその振動（加速度）を与えた時刻に合せて起動するようにしてもよい。この場合は、ガントリークレーンで吊り上げられる際にコンテナを掴む衝撃などを捉えて、一斉にコンテナに取り付けた無線タグ１０ａを、ガントリークレーンで吊り上げられる時刻に合せて起動させることができる。

図３及び図４は、同期的な起動を時計の時刻起動とするものである。図３に示す無線タグ１０ｂの構成は、図１の搭載センサ１１が内蔵の時計１４に代ったものである。無線タグ１０ｂに内蔵された時計１４から時刻起動の信号が送信部１２に送られて同期要求信号が送信される。これ以外の構成は図１と同じである。

図４は、この無線タグ１０ｂとリーダ２０の信号のやり取りと動作を示す。
なお、同図では無線タグ１０ｂの送信部１２における送信機能と受信部１３における受信機能が停止している状態を一点鎖線の長方矩形で示す。時計１４の時刻起動信号が働き、これらの送信・受信機能が動作（送信および受信信号待機）状態に移ると実線で示す。

同図に示す無線タグ１０ｂとリーダ２０の信号のやり取りと動作においては、無線タグ１０ｂに内蔵された時計１４から時刻起動の信号が無線タグ１０ｂの送信部１２へ働き（ステップＳｂ１）、送信部１２は、同期要求信号をリーダ２０へ送信する（ステップＳｂ２）。これ以降の無線タグ１０ｂとリーダ２０の動作や信号のやり取り（ステップＳｂ３〜Ｓｂ５）は、図２のステップＳａ３〜Ｓａ５と同じである。

また、リーダ２０側が同期後の通常行う無線タグ１０ｂの送信を受信できない、すなわち、指定されたタイミングで、無線タグ１０ｂの信号が無い場合は、図２において、リーダ２０側が同期後の通常行う無線タグ１０ａの送信を受信できない場合と同様の以下が想定できる。
（１）リーダ２０の受信可能な範囲外へ無線タグ１０ｂが移動してしまった。
（２）新たな他の無線タグ１０ｂが現れて、この新たな他の無線タグ１０ｂが送信した無線信号と衝突した。
（３）電池切れなど無線タグ１０ｂの異常が発生した。

図４において、無線タグ１０ｂに内蔵された時計１４からの時刻起動信号は、受信部１３側にも働いて、停止していた受信機能を受信待機状態としている（ステップＳｂ１）。
ＵＨＦ帯（電波）を受信する受信待機状態は電力消費が比較的大きいという図２と同様の理由により、内部時計１４から時刻起動の信号の制御を受けて受信部１３の受信機能を停止状態から受信待機状態にする構成とし、停止状態の期間を作ることで消費電力の削減をはかることができる。

図５及び図６は、同期的な起動が外部からの起動信号によるものである。図５に示す無線タグ１０ｃ内の構成は、図１の搭載センサ１１が無く、無線タグ１０ｃとは別にＬＦ設定器／質問器３０がある。このＬＦ設定器／質問器３０からの起動信号を、ＬＦ受信機能を有する無線タグ１０ｃのＬＦ受信部１５が受信する。そして、この起動信号を受けたことで、無線タグ１０ｃの送信部１２が同期要求信号をリーダ２０へ送信する。その他の構成は図１と同じである。このように、無線タグ１０ｃの持つ受信機能は２種類あり、一方はＵＨＦ帯（電波）を受信する機能で、他方はＬＦ（磁気）信号を受信する機能である。

また、ＬＦ設定器／質問器３０は、ＬＦ信号を無線タグへ送信する装置である。「ＬＦ設定器」は、ＬＦ信号によって無線タグを制御する装置であり、また、「ＬＦ質問器」は無線タグからの応答（起動送信）を得るためにＬＦ信号を送信する装置である。「ＬＦゲート」は、ＬＦ信号を発信する送信機であり、「ＬＦ設定器／質問器」と同義である。
「ＬＦゲート」の港における設置場所としては、ガントリークレーン（船からコンテナを運び出す岸壁に迫り出した専用のクレーン）などが想定される。また、「ＬＦゲート」の送信距離は、１００ｍ程度である。

図６は、この無線タグ１０ｃとリーダ２０の信号のやり取りと動作を示す。
なお、図６では無線タグ１０ｃの送信部１２における送信機能と受信部１３における受信機能が停止している状態を一点鎖線の長方矩形で示す。ＬＦ受信部１５のＬＦ受信信号が働き、これらの送信・受信機能が動作（送信および受信信号待機）状態に移ると実線で示す。

同図に示す無線タグ１０ｃとリーダ２０およびＬＦ設定器／質問器３０の動作とこれら機器間の信号のやり取りにおいては、まずＬＦ設定器／質問器３０からの起動信号を、無線タグ１０ｃ（複数の無線タグ１０ｃでは起動信号が同期的になる）のＬＦ受信部１５の受信機能により受信する（ステップＳｃ１）。これにより送信部１２の送信機能が起動し（ステップＳｃ２）、同期要求信号をリーダ２０へ送信する（ステップＳｃ３）。これ以降の無線タグ１０ｃとリーダ２０の動作やその２つの機器間の信号のやり取り（ステップＳｃ４〜Ｓｃ６）は、図２のステップＳａ３〜Ｓａ５と同じである。

また、リーダ２０側が同期後の通常行う無線タグ１０ｃの送信を受信できない、すなわち、指定されたタイミングで、無線タグ１０ｃの信号が無い場合は、図２において、リーダ２０側が同期後の通常行う無線タグ１０ａの送信を受信できない場合と同様の以下が想定できる。
（１）リーダ２０の受信可能な範囲外へ無線タグ１０ｃが移動してしまった。
（２）新たな他の無線タグ１０ｃが現れて、この新たな他の無線タグ１０ｃが送信した無線信号と衝突した。
（３）電池切れなど無線タグ１０ｃの異常が発生した。

この無線タグ１０ｃにおいては、ＬＦ信号を受信するＬＦ受信部１５は低消費電力で待ち受け（待機）状態とすることが可能である。従って、無線タグ１０ｃの消費電力を低減するために、必要な時以外には、ＬＦ信号を受信する機能のみを有効にし、他の機能を停止させることが重要になる。

［第２の実施形態：予め書き込んだ情報に従ってタグが持つ受信機能の受信頻度を変更する方法］
第２の実施形態は、質問器がないがリーダ（受信器）が存在する場合で、受信機能を持つ無線タグの受信の頻度（間隔）の変更、すなわち同期の調整を無線タグ側から行う方式である。
質問器に該当するＬＦゲートが存在しない港においても、無線タグに装備された受信機能（ＲＸ）を起動させて、到着した港を認識する位置情報の電波を送信する専用の無線タグから送信されるデータを、無線タグが吸い上げることが重要である。
この動作を効果的に行うために、コンテナ船登載時に経由ルートを無線タグに書き込んでおき、ＬＦゲートが存在しない港への到着する予定時刻の近傍においては、無線タグの受信頻度を大きくする。

なお、通常の無線タグは、送信機能のみを有し、受信機能を有していないが、本実施形態の無線タグは、受信機能を有しており、「Position Tag（位置タグ）」に対しては、「リーダ」として動作するため、「無線タグ（及びリーダ）」としている。
この「Position Tag」は、ＵＨＦ波を利用して無線タグへ位置情報を送信する装置である。「ＬＦゲート」の港における設置場所としては、「ＬＦゲート」と同様、ガントリークレーンなどが想定される。また、「Position Tag」の送信距離は、数百ｍ（〜１ｋｍ）程度である。このため、ガントリークレーン以外に、港湾コンテナヤードの管理棟に設置することも可能である。
本実施形態では、全ての港において、「ＬＦゲート」が存在せず、「Position Tag」が設置されていることを想定している。

一例として、具体的にコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０を付けたコンテナ船が寄港した時刻を図７に示す。また、図８には、このコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の構成を、図９には、そのコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の動作の一例を示す。
ここでは、図７〜図９にそれぞれ示すコンテナ船の寄港予定とコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の構成とその動作をコンテナ船の寄港に併せて順に詳しく説明する。

あるコンテナ船の航海と寄港を図７に示している。このコンテナ船は、２００Ｘ年６月１６日１３時４８分に横浜港を出港している。その後、６月１７日６時２７分に名古屋港へ着港し、同日１８時１４分に名古屋港を出港、翌日６月１８日８時１７分に神戸港へ着港し、同日６月１８日１２時５６分に神戸港を出港、さらに翌日６月１９日１０時１２分に北九州港へ着港した。
この航海と寄港に合せて、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０を効果的に動作させるようにした機器の構成を示したものが図８であり、その動作状況を示したものが図９である。

図８に示す構成において、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０は、自身で時刻を持つタイマー４１、寄港の予定を記録するメモリ４２、またその予定をメモリ４２へ記録したり変更したりする機能を有する書込部４３、その記録された寄港予定とタイマー４１の時刻情報からコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の起動や動作変更を判断する制御部４４、制御部４４に従って電波の受信などを行うＲＦ機能を有する受信部４５を持つ。このＲＦ機能により、各港に設置された固有のＩＤを持ち、その港を特定する信号を発信しているPosition Tag９０の信号（電波）を受信する。

図９は、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０が、予定された寄港時刻の前後３０分の受信頻度をそれ以外の時の受信頻度（例えば１０分毎）の５倍（２分毎）に増加させていることを示している。
例えば、神戸港に着港する予定時刻が２００Ｘ年６月１８日８時３０分とコンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の内部に記録されている。そこで、この前後３０分間、つまり２００Ｘ年６月１８日８時から同日９時までは、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０は、受信頻度を２分間隔とする。これにより、神戸港に設置されたPosition Tag９０からの電波信号を８時２分、８時４分、８時６分、８時８分、８時１０分、…、８時３０分、８時３２分、…、８時５６分、８時５８分に受けることができ、イベント発生（着港）のより詳細な情報が蓄積できる。この場合は図７に示したように神戸港に着港したのは２００Ｘ年６月１８日８時１７分だったので、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の記録には２００Ｘ年６月１８日８時１８分に（若しくは直前２００Ｘ年６月１８日８時１６分に）神戸港のPosition Tag９０からの電波信号を受けた記録が残される。

仮に、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）４０の受信頻度が変わらない（１０分毎）場合には、神戸港の着港が２００Ｘ年６月１８日８時２０分（若しくは２００Ｘ年６月１８日８時１０分には港からの電波を受けられるとは考えにくいため、港に着いた後の同日８時３０分）となるので、詳細な記録が残らない。
逆に、常に細かな（２分毎の）記録を残すためには、受信頻度に応じて電力の消費も増えるし、記録を蓄積するメモリ４２の容量もあまり意味のないデータにより増えてしまう。これらの課題を、イベント予定と時刻を持つことで、この受信頻度を調整して克服している。

次に、着港時刻でタグから同期要求する実施形態について説明する。
この場合、コンテナ船登載時に経由ルートをタグに書き込んでおき、ＬＦゲートが存在しない港への到着予定時刻前の近傍で、タグのほうから同期要求信号を送信して同期を確立する。

図１０に示すコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０の構成において、このコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０は、自身で時刻を持つタイマー５１、寄港の予定を記録するメモリ５２、またその予定をメモリ５２へ記録したり変更したりする機能を有する書込部５３、その記録された寄港予定とタイマー５１の時刻情報からコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０の起動や動作変更を判断する制御部５４、制御部５４に従って電波の受信などを行うＲＦ機能を有する受信／送信部５５を持つ。このコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０のＲＦ機能には、２種類の受信機能ＲＸがある。一方はＵＨＦ（電波）を受信する機能であり、受信待機にも消費電力は比較的多い。他方のＬＦ（磁場）を受信する機能は、受信待機状態でも少ない消費電力で済む。
従って、コンテナ船が航海中は、ＵＨＦ（電波）を受信する機能を停止させることで、電力消費を抑制できる。そして、コンテナ船が着港予定時刻に近づいた時に、コンテナ用無線タグ・リーダから同期要求信号を送信する。

図１１に、着港時刻でコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０から同期要求する例を示す。このコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０のメモリ５２には、寄港予定の港とその日時が書き込まれている。
なお、港に寄港していない期間、すなわちコンテナ船が航海中はコンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０の受信頻度は少ない。また、この期間には同期要求信号は送信しない。
ここで、その書き込まれた寄港予定の情報および時計機能のタイマー５１により、ある港への着港予定時刻付近になると、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０は同期要求信号を送信し、これに合わせて受信頻度を増やす。この同期要求信号により港に設置されたリーダから同期情報応答が返送されると、その情報に従って同期が確立される。
この同期が確立すると、コンテナ用無線タグ（及びリーダ）５０は同期要求信号の送信を止め、さらに受信頻度を増やして、より細かくPosition Tag９１からの受信情報を得るようにする。

［第３の実施形態：リーダからの信号受信状況によってタグの受信頻度を変更する方法］
リーダから徐々に無線タグが離れていく場合、リーダの電波を無線タ
グが受信できなくなる。このようにリーダの電波を無線タグが受信できなくなった時に、
無線タグの受信の頻度を低く（少なく）する（すなわち、受信間隔を拡大する）ような同
期を無線タグ自ら行う。
その際にリーダからの電波が受信できなくなった無線タグは、無線タグに搭載されたセ
ンサからの入力が変化しない限り、受信間隔を大きくしていく。そしてまた、このような
無線タグは一定時間毎に同期要求信号を送信する。この無線タグ及びリーダの関係と、無
線タグの動作の様子を図１２に示している。
また、仮に、無線タグが移動してリーダに再び戻ったり、別のリーダへ接近したりする
と、無線タグが一定間隔毎に送信したその同期要求信号をリーダが受けることになる。無
線タグからの同期要求信号をリーダが受ければ、その無線タグの同期が確立されるように
働く。この無線タグ及びリーダの関係と、無線タグの動作の様子を図１３に示している。
また、この無線タグの構成を図１４に示す。

以下に、上述のリーダ６０から無線タグ７０が移動して離れる場合（図１２）、リーダ６０へ向かって無線タグ７０が移動して近づく場合（図１３）について、それらの動作を併せて順に説明する。
図１２では、リーダ６０に電波が捕捉される範囲内に無線タグ７０が最初にある状態で、この状態においては、無線タグ７０がリーダ６０からの信号を受信する受信間隔は短い。また同じ無線タグ７０は、リーダ６０へ同期要求信号を送信していない。その理由は、リーダ６０に電波が捕捉される範囲に無線タグ７０があって、既に当該無線タグ７０が送信する同期が確立しているからである。この状態から無線タグ７０が移動してリーダ６０に電波が到達しなくなると、無線タグ７０は受信間隔を広げる。加えて無線タグ７０は、同期要求信号を送信するようになる。こうして、次にリーダ６０の電波の捕捉範囲内になった時に備える。

図１３は、無線タグ７０の電波がリーダ６０に到達しない場所にある状態での当該無線タグ７０の動作を示している。この時の無線タグ７０は受信間隔が広い。そして無線タグ７０は、同期要求信号を送信している。
この無線タグ７０が移動してリーダ６０が電波を捕捉できる範囲内となると、同期要求信号にリーダ６０が対応して、無線タグ７０の送信の同期が確立される。そして無線タグ７０が同期要求信号を送信停止し、代りに受信間隔を短くして頻繁にリーダ６０から信号の受信を行うようになる。

以上のように無線タグ７０がリーダ６０の電波捕捉範囲内であるか電波の到達しない場所であるかにより動作を制御することで、受信待機のための消費電力を節約し、かつ効果的に同期確立を図ることができる。

このような動作を行う無線タグ７０の構成について図１４を参照しながら説明する。無線タグ７０には、大まかに、送信機能を有する送信部７５、受信機能を有する受信部７１、制御部７２、受信履歴（リーダから無線タグへ送られてくる信号を受信した時刻）を保持するメモリ７４および時刻情報のタイマー７３がある。
この無線タグ７０は、リーダ６０から起動（送信）要求信号を受信部７１で受信すると、制御部７２が、同期確立後においては通常信号を送信するように送信部７５を動作制御する。また、受信部７１もリーダ６０と同期した受信間隔が短い動作に制御される。

しかし、メモリ７４内の受信履歴とタイマー７３からの情報に基づき、リーダ６０からの無線信号が暫く受信されていない（例えば、受信履歴の最も近い数回分の受信時刻と、その時点のタイマー７３の時刻との差が、同期の間隔の数倍以上となった場合）と判断すると、無線タグ７０の制御部７２は送信部７５に対して同期要求信号を送信するように制御する。また同時に、受信部７１に対しては、リーダ６０から送り返される同期関連情報を待ち受けるように受信間隔が長い受信待機状態にする。

［第４の実施形態：リーダや周囲に他のタグが一切ない場合に、タグ自ら同期を決める方法］
本実施形態において、無線タグは、当該無線タグに装備された現在のセンサの状態変更をトリガーとして、無線タグが持つアクチュエータの動作、電波の発信、ログ保存などを行う。または、無線タグに蓄積された過去の一定期間の状態継続をトリガーとして無線タグが持つアクチュエータの動作、電波の発信、ログ保存などを行う。あるいは、自らの過去の履歴を参照して、送信など変更や継続の判断を行う。これにより、リーダ（質問器、受信器）や周囲にある他の無線タグなどが一切ない場合にも（無駄な送信などの電力消費を避ける）適切な対応ができる。
この自ら同期を決める無線タグ８０の構成を図１５に、その無線タグ８０の動作を図１６に示す。また、図１７にはこの無線タグ８０が複数ある状況を示した。

図１５に示すように、無線タグ８０は、次に挙げる様々な構成要素からなる。
第１に、振動センサや照度センサなどの各種センサ８１がある。振動センサは固定されているものが誰かが手を触れたりして動かされることを認識できる。また、照度センサは夜から昼になったり、倉庫内などでは照明が点灯されたりして、作業が開始されることが想定される。
第２に、このセンサ８１からの状況変化信号を情報入力とする制御部８２がある。
そして第３に、この制御部８２により制御されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）やブザーなどのアクチュエータ８３（ここでは、何らかの作動を行う装置やデバイスのことを指す）がある。ＬＥＤは発光、ブザーは音により上述の状況変化をユーザに知らせることができる。例えば、無線タグ８０が振動して、振動センサが起動した時や、無線タグ８０がリーダからの電波が届く範囲外に移動した時などにＬＥＤやブザーを動作させ、その旨をユーザに知らせることができる。
また同様に、制御部８２により制御されるＲＦ機能を有する受信／送信部８４が第４にあり、このＲＦ機能は、電波を送信したり、電波の受信待機をしたりする。
第５は、同じく制御部８２に制御され、前述した状況変化のログを記録に保存するログ保存部８５と、第６にその保存先の記録メモリ８６がある。

図１６は、この無線タグ８０の動作を示しているが、（ａ）は、センサ８１として振動センサを搭載した無線タグ８０であり、無線タグ８０が動かされたと認識できる程度に振動センサが働くと、無線タグ８０の受信／送信部８４におけるＲＦ機能（受信機能）を頻繁に動作させる。その後暫く（例えば２０分程度）センサ８１が働かなければ、受信頻度を今度は減らすようにする。
図１７は、この無線タグ８０が複数ある状況を示しており、（ａ）のように複数の無線タグ８０が一斉に振動を与えられて、それら無線タグ８０同士で同期が確立される。すなわち、停泊したコンテナ船上に、無線タグ８０を取り付けたコンテナが積まれた状態で載せられており、コンテナ積込時に振動が加わる。ガントリークレーンより特定の（タグ動作の同期に関する）振動を掴んだ無線タグ８０を介して、コンテナ船全体に積まれたコンテナの無線タグ８０へ伝える。

また、図１６（ｂ）は、センサ８１として照度センサを搭載した無線タグ８０である。この無線タグ８０では、照度センサが明るいと捉えている期間、受信／送信部８４のＲＦ機能（受信機能）を頻繁に動作させるようにする。逆に照明が消え暫く照度センサが働かなければ受信頻度を減らすようにする。図１７（ｂ）に示すように複数の無線タグ８０が一斉に照明を受けると、それら無線タグ８０同士で同期が確立される。すなわち、コンテナヤードに無線タグ８０を取り付けたコンテナが多数置かれており、ここで専用ライト（照明）が点灯される。このライト照明の光により、タグ動作の同期が与えられる。

きめ細かな情報を得ようとして常に受信頻度が多い待機状態にすると、無線タグに搭載可能な電池の容量と比較して、多大な電力を消費することになる。しかし、本実施例のような受信頻度の制御を行うことによって、消費電力を削減することができる。
また、周囲の無線タグ同士で同期を確立することができるため、ある無線タグから他の無線タグに対して何らかの報知が必要になった場合に、受信機能が動作するタイミングで送信を行うことにより確実に報知を行うことができる。同期が確立できていないと、他の無線タグからの報知を受信するためには、常に受信状態を確保しなければならず、多大な電力を消費することになる。

さらに、過去の履歴からタグ動作を変更する方法として、過去の一定期間の状態継続や変化の動向をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、ログ保存などを行う事例を説明する。

ここでは、加速度センサが搭載された無線タグを想定する。この無線タグに各種の運送手段例えば、トラックや鉄道、船舶、航空機に対して運送時の揺れる加速度変化の定型パターンが記憶されている。この記憶されたパターンと実際の運送時の加速度変化を照合してどの運送手段にあるのかが推定されるので、その推定された運送手段を当該無線タグ内のメモリへ記録しておけば、後でその記録を読み出すことでどのような輸送手段でどれだけ運ばれてきたかという履歴を得ることができる。

図１８に加速度の変化から無線タグが移動中の状況（何により運搬されているか）を判断した結果を記録する例を示す。
この図１８中に幾つかの輸送手段を挙げているが、その輸送手段による加速度の変化には、それぞれ特徴がある。貨物鉄道輸送、貨物航空輸送、貨物トラック輸送、貨物船海上輸送、とそれらの加速度の典型的な変化パターンを示している。加えて、フォークリフトやクレーンなどによる貨物積替え作業があり、この際の加速度の変化も示している。
これらの加速度の変化の特徴を無線タグが判断して、その移動手段が何であり、何時から何時までがその移動手段であったのか記録に残すことができる。
以上のことから無線タグによって、その移動手段がどのように使われて輸送されたかという情報を得ることができる。

次に、温度センサを搭載する無線タグについて説明する。
温度センサを搭載した無線タグが屋外に置かれた場合、気温の変化が早朝に最も低く、お昼にかけて気温が上昇し、昼過ぎに最高となり、夕方夜翌朝まで気温が下降するという温度変化が一般に観測される。この気温変動を利用して、最低気温や最高気温の観測データを電波で送信したり、或いはメモリへ蓄積したりする簡易な観測機能が容易に実現できる。

図１９に、温度変化の代表値により動作する気象（気温）観測用無線タグ１００の構成を示す。
この気象（気温）観測用無線タグ１００は、温度センサ１１０が装備されている。この温度センサ１１０から取得される情報をメモリ１０２に書き込む機能を有するセンサ情報取得部１０１を備え、このメモリ１０２には気温変化を蓄積する。さらに、気象（気温）観測用無線タグ１００は、時計機能を有するタイマー１０３、ＲＦ機能を有する送信部１０５、及び、タイマー１０３から取得した時刻およびメモリ１０２から読み出した気温の変化の履歴により送信部１０５のＲＦ機能を制御する制御部１０４を有する。

図２０では、５日間に渡り屋外（日陰）に温度センサ１１０を搭載した気象（気温）観測用無線タグ１００を設置して得られた温度変化の実測データをグラフに示す。この温度変化は、凡そ毎日早朝に最低気温を記録し、お昼過ぎに最高気温となっている。唯一例外的に天候が悪い場合には、最高気温が前日からその日に移った時間となっている。しかし、この様な場合でもこの図２０のグラフがあれば、温度の変化動向から最高気温と最低気温など代表値を得ることは容易い。
そしてこの蓄積された気温変化（図２０の温度変化）とタイマー１０３による時計機能から制御部１０４が、例えば上記に説明したように毎日の最高気温と最低気温（図２０の温度変化グラフでの○で囲んだポイント）などの代表値を求め、その結果を送信部１０５のＲＦ機能を動作させて、情報収集基地局へ送信する。この際、代表値の結果を数日分まとめて情報基地局へ送信してもよいし、代表値の結果が求められた時にその度、情報基地局へ送信してもよい。

本発明は、アクティブ型の無線タグの消費電力を抑制して更なる寿命を延ばすと共に必要な時に無線タグを効果的に動作させる。これにより、これまでは困難であった長期間の無線タグの使用が可能になり、新たな用途拡大が望める。

センサ起動をトリガーとする無線タグの構成を示すブロック図である。図１に示す無線タグの信号のやり取りと動作を示す図である。時計の時刻起動により同期的な起動を行う無線タグの構成を示すブロック図である。図２に示す無線タグの信号のやり取りと動作を示す図である。外部からの同期信号により同期的な起動を行う無線タグの構成を示すブロック図である。図５に示す無線タグの信号のやり取りと動作を示す図である。コンテナ用無線タグを付けたコンテナ船の寄港状況を示す図である。寄航時刻で同期要求を行うコンテナ用無線タグ（及びリーダ）の構成を示すブロック図である。図８に示すコンテナ用無線タグ（及びリーダ）の動作を示す図である。着港時刻で同期要求を行うコンテナ用無線タグ（及びリーダ）の構成を示すブロック図である。図１０に示すコンテナ用無線タグ（及びリーダ）の動作を示す図である。リーダからの受信状況によるタグ受信頻度の変更方法を示す図である。リーダからの受信状況によるタグ受信頻度の変更方法を示す図である。リーダからの受信状況により受信頻度を変更するタグの構成を示すブロック図である。自ら同期を決める無線タグの構成の構成を示すブロック図である。図１５に示す無線タグの動作を示す図である。自ら同期を決める無線タグが複数ある状況を示す図である。加速度の変化からタグ状況を判断した結果を記録する例を示す図である。温度変化の代表値により動作する気象（気温）観測用無線タグの構成を示すブロック図である。図１９における温度センサで得られた温度変化の例を示す図である。従来技術の無線モジュールにおける同期と消費電流を説明するための図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、７０、８０…無線タグ
１１…搭載センサ
１２、２２、７５、１０５…送信部
１３、２１、４５、７１…受信部
１４…時計
１５…ＬＦ受信部
２０、６０…リーダ
３０…ＬＦ設定器／質問器
４０、５０…コンテナ用無線タグ（及びリーダ）
４１、５１、７３、１０３…タイマー
４２、５２、７４、１０２…メモリ
４３、５３…書込部
４４，５４、７２、８２、１０４…制御部
５５、８４…受信／送信部
８１…センサ
８３…アクチュエータ
８５…ログ保存部
８６…記録メモリ
９０、９１…位置タグ（Position Tag）
１００…気象（気温）観測用無線タグ
１０１…センサ情報取得部
１１０…温度センサ

Claims

無線によりリーダと通信を行う無線タグであって、
当該無線タグに搭載されたセンサからの信号、該無線タグに搭載された時計からの時刻同期、または、外部からの起動信号をトリガーとしてリーダへ同期要求信号を送信する送信部と、
該トリガーにより受信待機状態となり、しかる後に、該同期要求信号に対応して前記リーダが送信する同期信号を受信する受信部とを備え、
前記受信部の受信した同期信号により前記リーダとの間の同期を確立する、
ことを特徴とする無線タグ。
リーダから電波により信号を受信する受信部と、
リーダへ電波により信号を送信する送信部とを有し、
制御部は、
前記受信部においてリーダからの電波が受信できなくなったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を広くするよう制御してリーダから送り返される同期関連情報の待ち受け状態とし、かつ、前記送信部は該受信間隔と等間隔で同期要求信号を送信するよう制御し、
前記受信部においてリーダからの電波が受信できるようになったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を狭くするよう制御してリーダからの信号の受信を行い、かつ、前記送信部における同期要求信号の送信を停止するよう制御する、
ことを特徴とする無線タグ。
センサと、
前記センサが検出した状態の所定期間の継続をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、または、ログの保存を行わせる制御部と、
を備えることを特徴とする無線タグ。
無線によりリーダと通信を行う無線タグの動作制御方法であって、
当該無線タグに搭載されたセンサからの信号、該無線タグに搭載された時計からの時刻同期、または、外部からの起動信号をトリガーとしてリーダへ同期要求信号を送信し、
また、該トリガーにより受信待機状態となり、しかる後に、該同期要求信号に対応して前記リーダが送信する同期信号を受信し、
受信した同期信号により前記リーダとの間の同期を確立する、
ことを特徴とする無線タグの動作制御方法。
無線タグの動作制御方法であって、
前記無線タグは、
リーダから電波により信号を受信する受信部と、
リーダへ電波により信号を送信する送信部と、
を備えており、
前記受信部においてリーダからの電波が受信できなくなったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を広くしてリーダから送り返される同期関連情報の待ち受け状態とし、かつ、前記送信部は該受信間隔と等間隔で同期要求信号を送信するよう制御し、
前記受信部においてリーダからの電波が受信できるようになったことを検出した場合に、前記受信部における受信間隔を狭くしてリーダからの信号の受信を行い、かつ、前記送信部における同期要求信号の送信を停止するよう制御する、
ことを特徴とする無線タグの動作制御方法。
無線タグの動作制御方法であって、
当該無線タグの備えるセンサが検出した状態の所定期間の継続をトリガーとして、アクチュエータの動作、電波の発信、または、ログの保存を行う、
ことを特徴とする無線タグの動作制御方法。