RFIDタグの二次元平面上での位置推定センサ...1 RFIDタグの二次元平面上での位置推定センサ 電気通信大学 情報理工学研究科 知能機械工学専攻

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RFIDタグの二次元平面上での位置推定センサ

電気通信大学

情報理工学研究科

知能機械工学専攻

准教授 奈良 高明

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• ICタグ：ID情報を非接触で通信可能 • 人・物品管理 • ID情報＋位置情報 ⇒ ロケーションアウェアインタフェース

研究背景： Radio Frequency Identification (RFID)タグ

32 m

m

TI社：135 kHz

UHFタグ （950M/2.45GHz)

金属反射・ 人体吸収の影響

レンジ 用途

大 広い 屋内物品 500mm精度

LF/HFタグ （135k/13.56MHz) 小 狭い 棚・机上物品

10mm精度定位

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応用例

Medicine B

A B Caution!

Medicine A

・インテリジェントワゴン：複数作業者で絶対に取り違えては ならない物品をID+位置情報で二重管理

・災害・消防現場・球技での作戦ボード・指示盤

・デジタル人生ゲーム、３Dチェス

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従来法（磁気双極子マーカの位置推定）

Yang et al., IEEE Trans. Magnetics 2010 (192センサ)

Hu et al., IEEE Trans. Magnetics 2007 (48センサ)

・センサアレイ＋非線形最適化

・短冊状コイルアレイ

・空間解像度を高めるためにセンサ数増大

ワコム：特開2009-3796「位置検出装置 および表示装置」

公開特許公報図１２

問題点

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目的 • 平面の境界においた正方形形状のセンサで • ３個もしくは６個のごく少数のセンサで 高速・高精度にRFIDタグの二次元位置を定位

タグが生成する準静的磁場

( ) tizz

pB ωe30r-r

r −=

)

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RFIDタグ二次元定位（動画）

領域内のタグ位置が推定され，右画面上に表示されている

200mm

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複数個のRFIDタグの定位（動画）

領域内にある２５個のタグ位置が６秒でスキャンされ表示されている

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システム構成

タグリーダ

リーダアンテナ センサ

センサアンプ

ローパスフィルタ

RFIDタグ

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原理：正方形境界上の３個のセンサ出力を用いて 「タグ位置を通過する直線」が推定可能

上下辺に沿う長方形 コイル出力の差分

左右辺に沿う長方形 コイル出力の差分

タグ

タグ位置を通過する直線

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原理：３個のセンサ出力を用いて 「タグ位置を通過する直線」を推定可能

４辺に沿う ‘蝶ネクタイ型コイル’の 直列接続出力

タグ

タグ位置を通過する直線

11 11

３ｃｈ型センサ

Coil-A

Coil-B

Coil-C

y

O x

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定位原理の直感的説明 差分コイル出力

出力等高線

タグのy座標がわかる （タグがxy平面に垂直な場合）

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直線推定結果

RFID tag

真の位置と推定直線の最大距離：5.6mm, 平均距離：1.6mm

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200 mm

位置誤差 最大18.1 mm 平均 5.4 mm

２次元定位結果

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四角形センサ外側の定位結果

Average error 3.5 mm

300 mm

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6ch型センサ：２直線の交点としてタグ位置推定が可能

・各辺上長方形コイル（４個） ・蝶ネクタイ型コイル ・正方形ループコイル

の6個のコイル出力を用いて，タグ位置を通過する直交２直線が得られる

タグ位置

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新技術の特徴・従来技術との比較

• 従来技術の「空間解像度を高めるためにはセンサ数を増大させる必要がある」という問題点を解決し、３個もしくは６個のセンサで二次元定位が可能となった。

• センサが四角形境界部分にしか無いため、四角形内部に画像情報の提示も可能。

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インターフェースとしての利用例（動画）

グローブなどでタッチパネルが使えない場合でもタグ位置検出、 それに応じた情報提示可能

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想定される用途・業界

• 厳格な取扱が要求される物品の管理：薬品瓶、劇物、生体試料などの位置把握・管理

• ゲーム・インタフェース機器：駒のIDと位置を把握できるインテ

リジェントなボードゲーム、消防・レスキュー隊・球技の作戦盤

• 遮蔽・暗闇環境下での物体位置検出：小動物の夜間行動追跡（例：養鶏場での異常監視，小動物実験）

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実用化に向けた課題

• 現在、定位レンジは200x200mm程度。範囲

を広げると中心部の定位精度が相対的に悪化する。レンジ拡大のために高感度化が必要で、磁性体コアの挿入を検討中。

• 現在、135kHzタグを使用。13.56MHzタグの利用は今後。

• 現在は正方形センサだが、長方形としても原理変更はなし。

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企業への期待

• RFIDタグ定位応用ニーズは勿論のこと、広く

“磁気双極子”の二次元、三次元定位のニーズのある企業との共同研究を希望。新しい原理（線形解法）および新しいセンサ構造を開発している。

• 磁性体コア挿入によるセンサ高感度化技術をもつ企業との共同研究を希望。

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本技術に関する知的財産権

• 発明の名称 ：位置検出技術 • 出願番号 ：特願2012-032JP00 • 出願人 ：電気通信大学 • 発明者 ：奈良高明、千葉昭宏（M2）

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お問い合わせ先

電気通信大学 産学官連携センター

産学連携コーディネーター 小島 珠世

ＴＥＬ ０４２－４４３ － ５７８０

ＦＡＸ ０４２－４４３ － ５１０８

e-mail [email protected]