JP4919490B2

JP4919490B2 - 無線認証システムおよびそれを用いる入出場管理システム

Info

Publication number: JP4919490B2
Application number: JP2007015238A
Authority: JP
Inventors: 武志興梠
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008182566A

Description

本発明は、ＲＦＩＤ(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)システムと称され、ＩＣタグから成る応答器が、壁面やゲート等に設置された質問器から非接触で起動されて情報を受け、該質問器へ情報を送出する、バッテリを内蔵するアクティブ型の非接触ＩＣタグシステムまたはＩＣカードシステムなどとして実現される無線認証システムに関し、特に複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような入出場管理システムに好適に用いられるものに関する。

図３は、前記入出場管理システムを説明するための図である。ビルの出入り口等において、複数（図３では３つ）並列配置されるゲートＧ１〜Ｇ３（総称するときは、以下参照符号Ｇで示す）には、質問器ｔｘ１〜ｔｘ３（総称するときは、以下参照符号ｔｘで示す）が個別に設置されている。各質問器ｔｘは、図示しない上位装置によって統合制御され、相互に同期したタイミングで、間欠的に質問信号を送出している。前記質問信号には、送出元である各質問器ｔｘを識別するための識別情報（ＩＤ）が含まれている。また、質問信号は到達距離の短いＬＦ帯の信号であり、到達範囲は、参照符号Ｗ１〜Ｗ３（総称するときは、以下参照符号Ｗで示す）で示すように、それぞれの各質問器ｔｘ１〜ｔｘ３が設置されているゲートＧ１〜Ｇ３内のみとなっている。

そして、図４で示すように、ユーザが応答器ｒｘ１を携行して、任意のゲート（図４ではＧ１）に近付くと、該応答器ｒｘ１は質問器ｔｘ１からの質問信号を受信して起動し、前記質問器ｔｘ１の識別情報（ＩＤ）に、自機の識別情報（ＩＤ）を含めた応答信号を返信し、これが質問器ｔｘ１で受信され、予め登録された識別情報であれば、上位装置を介して、対応するゲートＧ１の開閉等の所定の動作が行われる。入場ゲートと出場ゲートとを分離して各ゲートＧにこのような質問器ｔｘを設置することで、或いは各ゲートＧにこのような質問器ｔｘを２つ１組で設置し、どちらからどちらに応答信号が検知されたかを判定することで、前記上位装置において、どのユーザが、何時出入りしたのか、或いはゲートＧを挟む一方のエリア（ビル内など）にどのユーザが存在するのかなどの入出場を管理することができる。

ここで、前記応答信号には、参照符号Ｈ１で示すように、質問信号よりも到達距離の長いＵＨＦ帯の信号が用いられている。このため、ゲートＧ１を通過するユーザの応答器ｒｘ１による応答信号は、対応する質問器ｔｘ１だけでなく、隣接する質問器ｔｘ２へも到達し、質問器ｔｘ１，ｔｘ２の両方で受信される。しかしながら、上述のように応答信号には応答した応答器ｒｘ１の識別情報だけでなく、どの質問器からの質問信号に応答するものであるかを識別するための質問器ｔｘ１側の識別情報も含まれているので、質問器ｔｘ２では、受信した応答信号を無視することで、誤動作を生じることはない。このように質問器ｔｘがＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の質問信号で応答器ｒｘ１を起動させて、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させる従来技術は、たとえば特許文献１に示されている。
特開２００６−７２７０６号公報

ところが、上述のような従来技術では、図５に示すように、質問器ｔｘ１に応答器ｒｘ１、質問器ｔｘ２に応答器ｒｘ２が同時に近付き、応答器ｒｘ１の発する応答信号（Ｈ１）と応答器ｒｘ２の発する応答信号（Ｈ２）とがそれぞれ質問器ｔｘ１と質問器ｔｘ２とに同時に到達した場合には、応答信号（Ｈ１）および応答信号（Ｈ２）は同じ周波数を使用しているので、両信号が互いに干渉し合い、質問器ｔｘ１および質問器ｔｘ２共に正常な受信が行えなくなってしまうという問題点がある。

本発明の目的は、応答信号の干渉を抑えることができる無線認証システムおよびそれを用いる入出場管理システムを提供することである。

本発明の無線認証システムは、複数の質問器および複数の応答器を備えて成り、前記各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号をＬＦ帯にて予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号をＵＨＦ帯にて返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記各応答器は前記質問信号を受信して起動し、電池を動作電源とすることで、前記ＵＨＦ帯の応答信号は、前記ＬＦ帯の質問信号より広い到達範囲を有する一方、前記ＬＦ帯の質問信号における認証エリアは相互に重複することなく設定されており、前記各応答器が前記質問信号を受信して起動し、前記応答信号を返信するまでに要する時間以上の時間だけ、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、前記質問信号の送信タイミングがずれて設定されることを特徴とする。

上記の構成によれば、複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような用途に使用され、複数の各質問器が、自機の識別情報（ＩＤ）を含む質問信号をＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）にて、予め個別に設定される、たとえば狭小な認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）にて返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記各応答器は、前記質問信号を受信すると起動し、直ちに前記応答信号を返信する。一方、前記各質問器側では、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、応答器側で質問信号の受信から応答信号の返信までに要する時間以上の時間だけ、前記質問信号の送信タイミングをずらして送信する。

したがって、各応答器がそれぞれ対応する質問器へ応答信号を返信するタイミングが時間的に重ならなくなり、応答信号が干渉する可能性を低くし（トラヒックを抑え）、確実に認証することができる。また、各応答器は、質問信号の受信後、直ちに応答信号を返信すればよいので、該応答器の構成を簡略化することができる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記各質問器は、前記ＬＦ帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するＬＦ送信回路およびＬＦアンテナと、前記各応答器から前記ＵＨＦ帯にて返信される応答信号の受信を行うＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路と、前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記ＬＦ送信回路からＬＦアンテナに与えるとともに、前記ＲＦアンテナからＲＦ受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第１の制御部とを備えて構成され、前記各応答器は、前記ＬＦ帯の質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ受信回路と、前記ＵＨＦ帯にて応答信号を返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナと、前記ＬＦアンテナからＬＦ受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記ＲＦ送信回路からＲＦアンテナに与える第２の制御部と、該応答器の動作電源を供給する前記電池とを備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器が第１の制御部で作成した質問信号をＬＦ帯によって、ＬＦ送信回路からＬＦアンテナで送信し、前記応答器が、その質問信号をＬＦアンテナからＬＦ受信回路で受信してその起電力で第２の制御部を起動し、電池を動作電源として、応答信号を作成して、ＵＨＦ帯によって、ＲＦ送信回路からＲＦアンテナで返信し、質問器がＲＦアンテナからＲＦ受信回路でその応答信号を受信し、第１の制御部が認証することで、前記応答器の存在を認証する。

したがって、前記ＬＦ帯によって、前記狭小な認証エリアを比較的正確に形成（隣接する質問器と干渉しないように）することができるとともに、前記ＵＨＦ帯によって、前記応答信号の到達距離を伸ばすことができ、より確実に認証することができる。また、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ受信回路が数μＡの微弱な電力で受信待受けするので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらにまた、本発明の入出場管理システムは、前記の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、上述のような無線認証システムは、多数が並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことを検知することができ、入出場管理システムに好適である。

本発明の無線認証システムは、以上のように、複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような用途に使用され、複数の各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号をＬＦ帯にて、予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号を、ＵＨＦ帯にて返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記各応答器は、前記質問信号を受信すると起動し、直ちに前記応答信号を返信するとともに、前記各質問器側では、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、応答器側で質問信号の受信から応答信号の返信までに要する時間以上の時間だけ、前記質問信号の送信タイミングをずらして送信する。

それゆえ、各応答器がそれぞれ対応する質問器へ応答信号を返信するタイミングが時間的に重ならなくなり、応答信号が干渉する可能性を低くし（トラヒックを抑え）、確実に認証することができる。また、各応答器は、質問信号の受信後、直ちに応答信号を返信すればよいので、該応答器の構成を簡略化することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記各質問器を、ＬＦ帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するＬＦ送信回路およびＬＦアンテナと、前記各応答器からＵＨＦ帯にて返信される応答信号の受信を行うＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路と、前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記ＬＦ送信回路からＬＦアンテナに与えるとともに、前記ＲＦアンテナからＲＦ受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第１の制御部とを備えて構成し、前記各応答器を、前記ＬＦ帯の質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ受信回路と、前記ＵＨＦ帯にて応答信号を返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナと、前記ＬＦアンテナからＬＦ受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記ＲＦ送信回路からＲＦアンテナに与える第２の制御部と、該応答器の動作電源を供給する電池とを備えて構成する。

それゆえ、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができるＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用の無線認証システムを実現することができる。

さらにまた、本発明の入出場管理システムは、以上のように、多数が並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことを検知することができる前記の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を設けて成る。

それゆえ、入出場管理システムに好適である。

図１は、本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの電気的構成を示すブロック図である。この入出場管理システムは、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用のＩＣタグの無線認証システムに、上位の管理装置１を備えて成り、前述の図３〜図５で示すような入出場管理システムに特に好適に用いられ、多数が並列配置されるゲートＧの内の任意のゲートを、応答器ＲＸを携行する多くのユーザが通過する。

この入出場管理システムは、前記図３で示すゲートＧなどに複数台（図１では図面の簡略化のために２台）が相互に近接して並列配置される質問器ＴＸ１，ＴＸ２（総称するときは、以下参照符号ＴＸで示す）と、そのゲートＧを通過するユーザに携行され、ＩＣタグから成る多数の（図１では図面の簡略化のために１台のみ）応答器ＲＸ１（総称するときは、以下参照符号ＲＸで示す）と、前記各質問器ＴＸを統合管理する前記管理装置１とを備えて構成される。

質問器ＴＸは、制御回路１１で自機に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む起動信号を生成し、ＬＦ送信回路１２において、誘導磁界の信号成分に重畳し、増幅して、質問信号として、ＬＦアンテナ１３から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器ＲＸに向けて、周期的に繰返して同報送信する。これによって、質問器ＴＸの周囲には、前述の図３で示すような認証エリア（Ｗ）が形成され、図４で示すようにその認証エリア（Ｗ）内に入った応答器ＲＸでは、前記質問信号をＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は内蔵電池２６を電源として、前記質問器ＴＸの識別情報（ＩＤ）と共に、自機に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器ＴＸに対して返信する。

前記応答信号は、質問器ＴＸのＲＦアンテナ１４からＲＦ送受信回路１５で受信され、前記制御回路１１に入力されて、応答した応答器を識別する。識別した応答器がユーザＩＤやグループＩＤなどで予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路１１は、表示部１６とブザー１７とで認証完了を示すと同時に、前記管理装置１を介して、ゲートＧの開放を行う。

また、認証を完了した応答器ＲＸに対して、制御回路１１は、その識別情報（ＩＤ）を含むＡＣＫ信号を前記ＲＦ送受信回路１５からＲＦアンテナ１４を介して送信し、それを前記ＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４を介して受信した応答器ＲＸの制御回路２３は、前記応答信号の返信を終了する。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起動信号で応答器ＲＸを起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源としてＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させることで、前記認証エリア（Ｗ）を、図３で示すように、隣接するゲートＧ間で重ならないような比較的狭い範囲に正確に規定することができるとともに、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ受信回路２２が数μＡの微弱な電力で受信待受けするので、待機状態でＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池５６の電力消費を抑え、応答器ＲＸの長寿命化が図られている。

図２は、上述のように構成される入出場管理システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。この例では、３台の質問器ＴＸ１〜ＴＸ３が設置されているものとする。注目すべきは、本実施の形態では、相互に近接して前記認証エリア（Ｗ１〜Ｗ３）が設定される質問器ＴＸ１〜ＴＸ３間で、制御回路１１による質問信号Ｓ１〜Ｓ３の送信タイミングがずれて設定されることである。そして、そのずれ量τは、各応答器ＲＸが前記質問信号Ｓ１〜Ｓ３を受信して起動し、応答信号Ｒ１〜Ｒ３を返信するまでに要する時間以上の時間に設定されている。一方、各応答器ＲＸ１〜ＲＸ３は、前記質問信号Ｓ１〜Ｓ３を受信すると起動し、直ちに前記応答信号Ｒ１〜Ｒ３を返信する。

したがって、たとえば前記図５で示す状況では、各応答器ＲＸ１，ＲＸ２がそれぞれ対応する質問器ＴＸ１，ＴＸ２へ応答信号Ｒ１（Ｈ１），Ｒ２（Ｈ２）を返信するタイミングが時間的に重ならなくなり、同じ周波数（チャネル）を用いても、応答信号Ｒ１（Ｈ１），Ｒ２（Ｈ２）が干渉する可能性を低くし（トラヒックを抑え）、各質問器ＴＸ１，ＴＸ２の制御回路１１は、対応する応答器ＲＸ１，ＲＸ２を確実に認証することができる。また、総ての応答器ＲＸ１〜ＲＸ３において送出する応答信号Ｒ１〜Ｒ３に共通の周波数を用いることができるだけでなく、上述のように質問信号Ｓ１〜Ｓ３の受信後に直ちに応答信号Ｒ１〜Ｒ３を返信すればよいので、応答器ＲＸの構成を簡略化することができる。

なお、各質問器ＴＸ１〜ＴＸ３間の同期は、管理装置１によって制御されてもよく、或いは１台の質問器、たとえばＴＸ１がマスターとなって、残余の質問器ＴＸ２，ＴＸ３がスレーブとなって制御されてもよい。また、図２の例では、各質問器ＴＸ１〜ＴＸ３は、質問信号Ｓ１〜Ｓ３を同じ順序（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３の順）で送信しているけれども、管理装置１の制御などによって、ランダムに順序が入替えられてもよい。

本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの電気的構成を示すブロック図である。本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。

１管理装置
１１，２３制御回路
１２ＬＦ送信回路
１３，２１ＬＦアンテナ
１４，２５ＲＦアンテナ
１５，２４ＲＦ送受信回路
２２ＬＦ受信回路
２６内蔵電池
Ｇ１〜Ｇ３ゲート
ＲＸ１〜ＲＸ３応答器
ＴＸ１〜ＴＸ３質問器

Claims

複数の質問器および複数の応答器を備えて成り、前記各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号をＬＦ帯にて予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号をＵＨＦ帯にて返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、
前記各応答器は前記質問信号を受信して起動し、電池を動作電源とすることで、前記ＵＨＦ帯の応答信号は、前記ＬＦ帯の質問信号より広い到達範囲を有する一方、前記ＬＦ帯の質問信号における認証エリアは相互に重複することなく設定されており、
前記各応答器が前記質問信号を受信して起動し、前記応答信号を返信するまでに要する時間以上の時間だけ、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、前記質問信号の送信タイミングがずれて設定されることを特徴とする無線認証システム。
前記各質問器は、
前記ＬＦ帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するＬＦ送信回路およびＬＦアンテナと、
前記各応答器から前記ＵＨＦ帯にて返信される応答信号の受信を行うＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路と、
前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記ＬＦ送信回路からＬＦアンテナに与えるとともに、前記ＲＦアンテナからＲＦ受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第１の制御部とを備えて構成され、
前記各応答器は、
前記ＬＦ帯の質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ受信回路と、
前記ＵＨＦ帯にて応答信号を返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナと、
前記ＬＦアンテナからＬＦ受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記ＲＦ送信回路からＲＦアンテナに与える第２の制御部と、
該応答器の動作電源を供給する前記電池とを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
前記請求項１または２記載の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を備えることを特徴とする入出場管理システム。