JPH0620109A - 非接触データキャリアを用いたデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】施設や機器の有料利用等に使用される非接触デ
ータキャリアを用いたデータ処理装置に関し、読出動作
中におけるデータキャリアの電力遮断による通信不可の
発生を未然に回避する。 【構成】リーダライタ１０からデータキャリア２０の制
御部２２が所定のコマンドの受信を判定すると擬似ラン
ダム信号発生部２３から予め定めた擬似ランダム信号を
返送する。リーダライタ１０の相関演算部１３はデータ
キャリア２０の擬似ランダム信号と同一の基準信号と受
信信号とが一致した際の自己相関ピーク値を求め、この
自己相関ピーク値を比較部１５で予め定めた閾値と比較
し、閾値以上となったときに読出制御部１２が読出動作
を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、施設や機器の有料利用
等に使用される非接触データキャリアを用いたデータ処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スキー場のリフトや遊戯施設等の
有料使用に利用される所謂データコインとして知られた
非接触データキャリアを用いたデータ処理装置として
は、例えば図８のものが知られている。図８において、
１０はリーダライタ、２０はデータキャリアである。リ
ーダライタ１０は固定設置され、制御部１１、読出制御
部１２、相関演算部１３および伝送部１４を備える。ま
たデータキャリア２０は利用者が例えばペンダントある
いは腕時計として携帯しており、Ｅ² ＰＲＯＭ等の不揮
発性のメモリ２１、制御部２２、擬似ランダム信号発生
部２３、伝送部２４、電源回路部２５を備える。

【０００３】このようなデータ処理装置の動作は、デー
タキャリア２０をリーダライタ１０の通信可能距離に近
づけると、例えばリーダライタ１０の伝送部１４からの
電磁誘導結合による動作電力の供給をデータキャリア２
０の伝送部２４で受け、電源回路部２５で受信信号を整
流平滑してコンデンサＣに電源電圧Ｖccをチャージして
動作状態とする。

【０００４】この状態でリーダライタ１０の読出制御部
１２が例えばメモリ２１のアクセス禁止を解除するた
め、即ち鍵を開くためにＩＤ番号の読出コマンドを発行
すると、データキャリア２０の制御部２２でリーダライ
タ１０からのコマンド内容が解読され、メモリ２１に記
憶しているＩＤ番号を読出す。読出データの返送は、例
えばデータビット１，０に対応して予め使用する擬似ラ
ンダム系列が決っており、リードデータのビットに応じ
た擬似ランダム系列を擬似ランダム発生部２３で発生
し、伝送部２４からリーダライタ１０に送る。

【０００５】リーダライタ１０の相関演算部１３には、
データキャリア２０と同じ擬似ランダム信号が基準信号
として保持されており、受信信号との自己相関を求めて
おり、受信信号と基準信号が一致すると自己相関値がピ
ーク的に増加し、ビット１又は０の受信を判別できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな非接触データキャリアを用いたデータ処理装置にあ
っては、データキャリア２０はリーダライタ１０により
動作電力を供給されているため、リーダライタ１０から
任意のコマンドを発行してデータキャリア２０から擬似
ランダム信号による応答を得ようとした場合、データキ
ャリア２０の動作電力が不足しており、擬似ランダム系
列を用いたデータの返送途中で電力遮断を起してしまう
恐れがあった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、データキャリアの動作電力の状態を
判定して確実な読出動作を行うようにした非接触データ
キャリアを用いたデータ処理装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本発明は、リーダラ
イタからデータキャリアに対し非接触結合によりデータ
の書込みまたはデータの読出しを行う非接触データキャ
リアを用いたデータ処理装置を対象とする。

【０００９】このようなデータ処理装置として本発明に
あっては、データキャリアに、リーダライタから所定の
コマンドを受信した際に予め定めた擬似ランダム信号を
返送する応答手段を設ける。またリーダライタには、デ
ータキャリアの擬似ランダム信号と同一の信号と受信信
号との自己相関を求める相関演算手段と、受信信号と基
準信号が一致したときに相関演算手段で求まる自己相関
ピーク値が予め定めた閾値以上となったときに読出動作
を実行する読出制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１０】またリーダライタの読出制御手段として
は、第１閾値ＴＨ１とそれより小さい第２閾値ＴＨ２を
有し、 相関演算手段で求めた自己相関ピーク値が第１閾値Ｔ
Ｈ１以上であれば読出動作を実行し、 自己相関ピーク値が第１閾値ＴＨ１より小さく第２閾
値ＴＨ２以上であればコマンドの発行によりデータキャ
リアから返送された擬似ランダム信号から求めた自己相
関ピーク値の比較処理を繰り返し、 自己相関ピーク値が第２閾値ＴＨ２より小さければ読
出動作を中止する、ようにしてもよい。

【００１１】更にリーダライタの読出制御手段として
は、前回と今回の自己相関ピーク値の時間変化を示す微
分係数を求め、この微分係数が正の場合は自己相関ピー
ク値は増加傾向にあるものと判断して予め定めた閾値Ｔ
Ｈ（＝ＴＨ１）との比較処理を繰り返し、自己相関ピー
ク値が閾値ＴＨ以上となった時に読出動作を実行し、一
方、微分係数が負の場合は自己相関ピーク値は減少傾向
にあるものと判断して読出動作を中止するようにしても
よい。

【００１２】

【作用】このような構成を備えた本発明による非接触デ
ータキャリアを用いたデータ処理装置によれば、データ
キャリアの読出時に、コマンドの発行により動作電力を
チェックするために擬似ランダム信号を返送させて自己
相関を求める。自己相関値は受信系列と擬似ランダム信
号の基準系列とを乗算した値の総和であることから、受
信系列と基準系列が一致したときに得られる自己相関ピ
ーク値は受信信号の電力に比例した値である。そして受
信信号は距離の２乗に逆比例する関係にある。またデー
タキャリアにおける送信信号の振幅は電源電圧に比例す
る。

【００１３】このため自己相関ピーク値が所定の閾値以
上になっていれば、データキャリアの電源電圧は読出動
作に十分な電圧であると推定でき、リーダライタは読出
動作を実行する。逆に自己相関ピーク値が閾値より小さ
ければ、データキャリアの電源電圧は不足していると推
定でき、回復を待つか或いは読出動作を中止し、読出動
作の途中で電力遮断を起してしまうことを未然に回避で
きる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図１において、１０はリーダライタであり、
ＭＰＵを用いた制御部１１，読出制御部１２，相関演算
部１３，伝送部１４，比較部１５を備える。また２０は
データキャリアであり、Ｅ² ＰＲＯＭ等の不揮発性のメ
モリ２１、コマンド判定と判定結果に基づく制御を行う
制御部２２、擬似ランダム信号発生部２３，伝送部２
４，電源回路部２５を備える。

【００１５】リーダライタ１０とデータキャリア２０に
設けた伝送部１４，２４による非接触結合としては、こ
の実施例にあってはコイルを用いた電磁誘導結合を使用
している。リーダライタ１０からデータキャリア２０に
対するデータ伝送にはＦＳＫ変調を使用している。また
データキャリア２０からリーダライタ１０に対するデー
タ伝送にはスペクトラム拡散通信方式として擬似ランダ
ム信号を送っている。

【００１６】この擬似ランダム信号としては例えばＭ系
列信号を使用する。リーダライタ１０の伝送部１４は常
時データビット０に対応したＦＳＫ変調信号を通信可能
領域に出しており、この通信可能領域にデータキャリア
２０が入ってくると、伝送部２４でデータビット０を示
すＦＳＫ信号を受信し、電源回路部２５で整流平滑して
コンデンサＣにチャージすることで電源電圧Ｖｃｃを得
ることができる。

【００１７】データキャリア２０に設けた擬似ランダム
信号発生部２３は図２に示すように、例えばデータビッ
ト０に対応してＭ₀ 系列を発生するＭ₀ 系列信号発生器
２６とデータビット１に対応してＭ₁ 系列信号を発生す
るＭ₁ 系列信号発生器２７を備える。Ｍ₀ 系列信号発生
器２６とＭ₁ 系列信号発生器２７に対しては返送するビ
ットデータが与えられており、Ｍ₀ 系列信号発生器２６
に対してはインバータ２８で反転して与えられている。
またＭ₀ 系列信号発生器２６とＭ₁ 系列信号発生器２７
の出力はＯＲゲート２９を介して伝送部に出力する。

【００１８】ここで、Ｍ₀ 及びＭ₁ 系列信号発生器２
６，２７が入力するデータビット１の時に動作して系列
信号を発生するように構成している。このため、入力す
るデータビットが０であるとインバータ２８による反転
でＭ₀ 系列信号発生器２６が動作する。一方、入力する
データビットが１の時にはＭ₁ 系列信号発生器２７が動
作する。

【００１９】Ｍ₀ 系列信号及びＭ₁ 系列信号としては、
例えば５１１ワード長（ビット長）の系列長をもったも
のが使用され、クロックに同期して各系列要素を順次出
力する。図３には図１のリーダライタ１０に設けた相関
演算部１３の構成を示す。図３において、相関演算部は
データビット０の復調側とデータビット１の復調側の２
系統について同じ回路が設けられている。即ち、データ
ビット０，１のそれぞれの系統についてシフトレジスタ
３０，４０、積和演算器３１，４１、基準値レジスタ３
２，４２及び比較器３３，４３を設けている。

【００２０】シフトレジスタ３０，４０に対してはサン
プリングされた受信信号、即ち受信サンプリングデータ
が順次入力される。シフトレジスタ３０の段数は図２に
示したＭ₀ ，Ｍ₁ 系列信号発生器２６，２７で発生する
各系列信号の系列長、例えば５１１ワードに対応したシ
フト段５１１段を有する。基準値レジスタ３２，４２に
はデータキャリアで発生するＭ₀ 系列信号とＭ₁系列信
号が固定的に保持されている。この基準系列信号の保持
はレジスタによらずメモリであっても良いしワイヤード
ロジック等の固定回路であっても良い。

【００２１】積和演算器３１，４１はシフトレジスタ３
０，４０の受信系列と基準値レジスタ３２，４２のＭ
₀ ，Ｍ₁ の各基準系列との積和演算を行う。即ち受信系
列と基準系列の各系列要素を掛け合わせてその総和を求
める自己相関値の演算を行う。積和演算器３１，４１の
相関値出力は比較器３３，４３に与えられている。Ｍ
₀ ，Ｍ₁ 系列信号の自己相関値は図４に示すようにな
る。図４は系列長ｎのＭ系列信号を連続して受信して受
光相関を求めたときの相関値を示しており、受信系列と
基準値系列が一致するまでは−（１／ｎ）の値である
が、両者が一致すると相対値１で示す自己相関ピーク値
が得られる。

【００２２】図３の比較器３３，４３は図５に示す自己
相関ピーク値を判定する。比較器３３で自己相関ピーク
値を判定するとビット０を出力し、また比較器４３で自
己相関ピーク値を判定するとビット１を出力する。再び
図１を参照するに、本発明にあってはリーダライタ１０
に設けた読出制御部１２からデータキャリア２０の読出
しに先立ち、所定のコマンドを発行して擬似ランダム信
号発生部２３より例えばビット０に対応してＭ₀ 系列信
号を返送させ、この相関演算部１３からの自己相関ピー
ク値を比較部１５で判定してデータキャリア２０の動作
電力が十分か否かを判定し、その結果に基づき読出制御
部１２による読出動作を実行するようにしている。

【００２３】図５は図１のリーダライタ１０に設けた読
出制御手段として動作する読出制御部１２及び比較部１
５によるデータキャリア２０の動作電力をチェックする
ための制御処理の第１実施例を示したフローチャートで
ある。図４において、まずリーダライタ１０の読出制御
部１２は制御部１１からの指示のもとにステップＳ１で
あるコマンド、例えばデータキャリア２０からの応答を
求めるテストコマンドを一定周期で発行している。

【００２４】データキャリア２０がリーダライタ１０の
受信可能範囲に入ってくると、非接触結合によるＦＳＫ
変調信号を受信して電源回路部２５より電源電圧Ｖｃｃ
を得るようになる。そして動作状態になったデータキャ
リア２０はステップＳ１でリーダライタ１０が発行した
コマンドを受け、制御部２２で例えばテストコマンドで
あることを判定すると擬似ランダム信号発生部２３にビ
ット０の応答を指示する。

【００２５】このテストコマンドに対するビット０は例
えばメモリ２１がアクセス禁止状態にあることを意味す
る。これに対し、メモリ２１がアクセス許可状態にある
場合にはビット１を返すようになる。制御部２２からビ
ット０の返送指示を受けた擬似ランダム信号発生部２３
は、図２に示したようにＭ₀ 系列信号発生器２６を起動
し、Ｍ₀ 系列信号を伝送部２４より送り返してくる。

【００２６】この状態でステップＳ２で擬似ランダム系
列信号の応答を受信するとステップＳ３に進み、相関演
算部１３において、図３に示した回路構成により受信信
号とＭ₀ 及びＭ₁ の各基準系列信号との間の自己相関ピ
ーク値の計算を行う。積和演算器３１，４１の出力は比
較部１５に与えられ、それぞれステップＳ４に示すよう
に予め定めた閾値ＴＨ以上か否か判定する。

【００２７】ここで、データキャリア２０はビット０に
よりＭ₀ 系列信号を返送しているため、積和演算器３１
の出力がＭ₀ 系列信号受信完了時に図５に示すようにピ
ーク値となり、閾値ＴＨを上回る。この比較結果は読出
制御部１２に与えられ、読出制御部１２はデータキャリ
ア２０の電源電圧Ｖｃｃが読出動作に十分な電圧にある
ものと判定して読出許可を行い、ステップＳ６で読出ア
クセスを実行する。

【００２８】一方、自己相関ピーク値が閾値ＴＨを越え
ない場合にはデータキャリア２０の電源電圧Ｖｃｃが不
足しているため、この実施例にあってはステップＳ１に
戻ってテストコマンドを再発行し、対応する擬似ランダ
ム系列を送り返して、求めた自己相関ピーク値を閾値Ｔ
Ｈと比較する処理を繰り返す。勿論、ある時間を経過し
ても自己相関ピーク値が閾値ＴＨを越えない場合にはア
クセス不可能として読出しを中止するようにしても良
い。

【００２９】図６はデータキャリアの動作電力を判定す
る本発明の制御処理の第２実施例を示したフローチャー
トである。この図６の実施例にあっては、図３でコマン
ド発行に対する応答として得られた擬似ランダム信号か
ら自己相関ピーク値を演算した後に第１閾値ＴＨ１とそ
れより小さい第２閾値ＴＨ２との比較を行っている。

【００３０】例えばステップＳ４でまず自己相関ピーク
値を小さい方の閾値ＴＨ２と比較し、閾値ＴＨ２以上で
あればステップＳ５に進んで大きい方の閾値ＴＨ１と比
較し、閾値ＴＨ１以上であればデータキャリアの電源電
圧Ｖｃｃは十分にあるものと判断してステップＳ６で読
出しを許可し、ステップＳ７で読出アクセスを実行す
る。

【００３１】一方、ステップＳ４で自己相関ピーク値が
小さい方の閾値ＴＨ２以上であるがステップＳ５で大き
い方の閾値ＴＨ１より小さかった場合にはステップＳ１
ステップＳ１〜Ｓ５の比較処理を繰り返す。更に、ステ
ップＳ４で相関ピーク値が小さい方の閾値ＴＨ２より小
さかった場合にはステップＳ８に進んで読出動作を中止
する。

【００３２】図７はデータキャリアの動作電力を推定す
る本発明の制御処理の第３実施例を示したフローチャー
トであり、この実施例にあってはテストコマンドの発行
による応答で得られた自己相関ピーク値の前回と今回と
の差から自己相関ピーク値の時間変化を示す微分係数を
求めて判断するようにしたことを特徴とする。即ち、図
７のフローチャートにあってはステップＳ３のテストコ
マンドの発行に対するデータキャリアの応答から今回の
自己相関ピーク値Ｃ_n を求め、続いてステップＳ４で既
に検出している前回の自己相関ピーク値Ｃ_nー1 との差と
して微分係数ΔＣを求める。

【００３３】ΔＣ＝Ｃ_n-1 −Ｃ_n ステップＳ５にあっては、ステップＳ４で求めた自己相
関ピーク値の微分係数ΔＣが正か負かチェックしてお
り、微分係数ΔＣが正であればステップＳ６に進み、予
め定めた閾値ＴＨ１と比較する。この閾値ＴＨ１は図６
の第２実施例で使用した第１閾値ＴＨ１と同じものであ
り、閾値ＴＨ１以上であればデータキャリアの電源電圧
Ｖｃｃは十分にあるものと判定して読出しを許可し、ス
テップＳ８で読出アクセスを実行する。

【００３４】また閾値ＴＨ１より小さい場合には、ステ
ップＳ１〜Ｓ５の微分係数の算出に基づく比較処理を繰
り返す。ここで、図６の第２実施例では、自己相関ピー
ク値が第１閾値ＴＨ１より小さい第２閾値ＴＨ２より小
さければ読出を中止しているが、第３実施例にあって
は、自己相関ピーク値が第２閾値ＴＨ２より小さくと
も、微分係数ΔＣが正の場合は自己相関ピーク値は増加
傾向にあり、テストコマンドの発行による読出しを繰り
返している内にいずれ閾値ＴＨ１になると考えられるの
で、読出を中止せずに比較処理を繰り返すようにしてい
る。

【００３５】一方、ステップＳ５で微分係数が負であっ
た場合には、自己相関ピーク値は減少傾向あることが判
り、このままアクセスを続けるといずれ通信不能となる
ので、ステップＳ９で読出動作を中止する。尚、上記の
実施例はコイルを用いた電磁誘導結合による非接触伝送
を例にとるものであったが、これ以外に光伝送方式や無
線伝送方式であっても良い。更に、擬似ランダム信号と
してＭ系列信号を例にとるものであったが、これ以外に
も適宜の擬似ランダム信号を使用することができる。

【００３６】また、上記の実施例にあっては、データビ
ット０とデータビット１に対応してそれぞれ固有の擬似
ランダム信号即ちＭ₀ 系列信号とＭ₁ 系列信号を使用し
ているが、データビット１のみにＭ系列信号を用意し、
データビット０についてはＭ系列信号の送信を止めるよ
うにしても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、リーダライタがデータキャリアの読出に先立って所
定のコマンドを送ってデータキャリアから特定の擬似ラ
ンダム信号を返送させ、この受信信号と基準信号とが一
致したときの自己相関ピーク値を見ることでデータキャ
リアの動作電力が適性か不足状態かを判定でき、動作電
力が適性の場合にのみ読出動作を実行し、不足している
場合には様子を見たり動作を中止するため、読出動作の
途中でデータキャリアの電力遮断を起こしてしまう問題
を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成図

【図２】図１のデータキャリアに設けた擬似ランダム信
号発生器の説明図

【図３】図１のリーダライタに設けた相関演算部の説明
図

【図４】擬似ランダム信号の自己相関値の説明図

【図５】本発明の制御処理の第１実施例を示したフロー
チャート

【図６】本発明の制御処理の第２実施例を示したフロー
チャート

【図７】本発明の制御処理の第３実施例を示したフロー
チャート

【図８】従来装置の説明図

【符号の説明】

１０：データキャリア １１，２２：制御部（ＭＰＵ） １３：相関演算部 １４，２４：伝送部 １５：比較部 ２０：データキャリア ２１：メモリ（Ｅ² ＰＲＯＭ） ２３：擬似ランダム信号発生部 ２５：電源回路部 ２６：Ｍ₀ 系列信号発生器 ２７：Ｍ₁ 系列信号発生器 ２８：インバータ ２９：ＯＲゲート ３０，４０：シフトレジスタ ３１，４１：積和演算器 ３２，４２：基準値レジスタ ３３，４３：比較器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーダライタからデータキャリアに対し非
   接触結合によりデータの書込みまたはデータの読出しを
   行う非接触データキャリアを用いたデータ処理装置に於
   いて、 前記データキャリアに、リーダライタから所定のコマン
   ドを受信した際に予め定めた擬似ランダム信号を返送す
   る応答手段を設け、 前記リーダライタには、前記データキャリアの擬似ラン
   ダム信号と同一の信号と受信信号との自己相関を求める
   相関演算手段と、該相関手段で求めた受信信号と基準信
   号が一致したときの自己相関ピーク値が予め定めた閾値
   以上となったときに読出動作を実行する読出制御手段と
   を設けたことを特徴とする非接触データキャリアを用い
   たデータ処理装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の非接触データキャリアを用
   いたデータ処理装置に於いて、前記リーダライタの読出
   制御手段は第１閾値ＴＨ１とそれより小さい第２閾値Ｔ
   Ｈ２を有し、前記相関演算手段で求めた自己相関ピーク
   値が前記第１閾値ＴＨ１以上であれば読出動作を実行
   し、自己相関ピーク値が第１閾値ＴＨ１より小さく第２
   閾値ＴＨ２以上であればコマンドの発行によりデータキ
   ャリアから返送された擬似ランダム信号の受信信号の自
   己相関ピーク値との比較処理を繰り返し、自己相関ピー
   ク値が第２閾値ＴＨ２より小さければ読出動作を中止す
   ることを特徴とする非接触データキャリアを用いたデー
   タ処理装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の非接触データキャリアを用
   いてデータ処理装置に於いて、前記リーダライタの読出
   制御手段は、前記前回と今回の自己相関ピーク値の時間
   変化を示す微分係数を求め、該微分係数が正の場合は自
   己相関ピーク値は増加傾向にあるものと判断して予め定
   めた閾値ＴＨとの比較処理を繰り返し、自己相関ピーク
   値が該閾値ＴＨ以上となった時に読出動作を実行し、更
   に前記微分係数が負の場合は自己相関ピーク値は減少傾
   向にあるものと判断して読出動作を中止することを特徴
   とする非接触データキャリアを用いたデータ処理装置。