JP2020085768A - 通信装置、通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】無線通信を利用した位置の判定、測距の精度を向上させる。【解決手段】親機10は、送受信回路102と、携帯機位置推定部103と、補正値算出部104とを備える。送受信回路102は、少なくとも一つの子機の各々に、送信元を示す第1情報を含む第1電波Rsを送信させる指令Cmを送信する。送受信回路102は、特定の位置における第1電波Rsの受信強度である第1強度Rs1を子機毎に示す第2情報Rkjを含む第2電波Rk及び第1電波Rsを受信する。補正値算出部104は、第2強度Rs2と第2強度Rs2の基準値Refとを子機毎に比較して補正値Crを子機毎に得る。第2強度Rs2は第1電波Rsの送受信回路102における受信強度である。携帯機位置推定部103は、子機毎に第1強度Rs1を補正値Crで補正した値に基づいて、特定の位置を推定する。【選択図】図2
Description
この発明は、無線通信を利用して位置を特定する技術に関する。
車載装置と携帯機との間で双方向に無線通信を行い、盗難を防止する防犯システムが公知である。例えば当該防犯システムは無線通信を利用して、車載装置及び携帯機の間での相互認証と、車載装置から携帯機までの距離の測定(以下「測距」とも称す)とが行われる。車載装置から見て携帯機は測距の対象(以下「測距対象」とも称す)である。
車載装置は、相互認証が成立し、かつ測定された距離(以下「測定距離」とも称す)が所定値以下であることを条件として、車載装置を搭載する車両の制御、例えば車両ドアの施錠/解錠、エンジンの始動を可能にする。車両ドアの施錠/解錠、エンジンの始動は、携帯機を携帯する使用者が車両に近接していることが通常だからである。
相互認証が成立しても測定距離が所定値を超えていれば、相互認証は不正な手段、例えば車両と携帯機との間に無線中継器を介在させた、いわゆるリレーアタックと称される技術によって実現されている可能性がある。携帯機を携帯する使用者が車両から離れているにも拘わらず、携帯機を携帯しない者が車両に近接して車両ドアの施錠/解錠、エンジンの始動を試みている可能性がある。かかる不正な手段を用いた車両の制御を防止する観点で、測定距離を利用することは有利である。
例えば特許文献1に記載の技術では、車両近傍の複数箇所から携帯機までの測定距離を無線通信を利用して求め、携帯機が位置する範囲(以下、単に「位置」とも称す)を特定する技術が紹介されている。
例えば車内から送信された無線通信の、携帯機における受信強度を、車載装置へと携帯機から送信し、車載装置において当該受信強度に基づいて測定距離が算出される。
しかし、受信強度から測定距離を算出するためには、発信される無線通信の送信強度が既知であることが前提である。しかし送信機自体の送信強度が既知であっても、その周囲に電波強度を減衰させる要素が存在することが想定される。また送信機自体の送信強度自体が変動することも想定される。このような要素の存在、送信強度の変動は測距の精度や位置の判定を損なう可能性がある。
そこで、本発明は無線通信を利用した、位置の判定、測距の精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様にかかる通信装置は、少なくとも一つの送信機の各々に、送信元を示す第1情報を含む第1電波を送信させる指令を送信し、特定の位置における前記第1電波の受信強度である第1強度を前記送信機毎に示す第2情報を含む第2電波及び前記第1電波を受信する送受信回路と、前記送信機毎に送信された前記第1電波の前記送受信回路における受信強度である第2強度の基準値を記憶するメモリと、前記第2強度と前記基準値との相違を示す補正値を前記送信機毎に算出する補正値算出部と、前記送信機毎に前記第1強度を前記補正値で補正した値に基づいて、前記特定の位置を推定する位置推定部とを備える通信装置である。
本発明の第2の態様にかかる通信装置は、第1の態様であって、前記第2強度が前記基準値に非負の第1値を加えた第2値よりも大きいとき、または、前記第2強度が前記基準値から非負の第3値を減じた第4値よりも小さいとき、前記補正値は前記基準値から前記第2強度を減じた値である。前記第2強度が前記第4値以上前記第2値以下のとき、前記補正値は0である。前記送信機毎に前記第1強度に前記補正値を加算した値に基づいて、前記特定の位置が推定される。
本発明の第3の態様にかかる通信装置は、第2の態様であって、前記第1値は0であり、および/または、前記第2値は0である。
本発明の第4の態様にかかる通信装置は、第1の態様から第3の態様のいずれか一つであって、前記少なくとも一つの前記送信機を更に備える。
本発明の第5の態様にかかる通信装置は、第1の態様から第4の態様のいずれか一つであって、前記少なくとも一つの前記送信機は複数の前記送信機である。
本発明の第6の態様にかかる通信装置は、第1の態様から第5の態様のいずれか一つであって、前記第1電波はUHF帯の電波である。
本発明の第7の態様にかかる通信システムは、第1の態様から第6の態様のいずれか一つの通信装置と、前記第1電波を受信して前記第2電波を送信する携帯機とを有する。
第1の態様、第2の態様、第3の態様、第4の態様によると、特定の位置の推定に用いられる第1強度が、第2強度と基準値との相違を示す補正値で補正されるので、送信機からの送信強度の変動による影響が測距に対して与える影響が低減される。よって測距、特定の位置の判定の精度が向上する。
第5の態様、第6の態様によると、測距、特定の位置の判定の精度が向上する。
第7の態様によると、携帯機の位置の判定、測距の精度が向上する。
<全体構成>
図1は、二つの通信装置の配置を例示する模式図である。車体9には第1の通信装置1が搭載される。第1の通信装置1は、親機10と子機11,12,13とを備える。親機10は送受信機能を有する。本実施形態では子機11,12,13の機能は送信機能のみが関連するので、これらは送信機として機能すると言える。第1の通信装置1は、例えば車載装置であるボディ・コントール・モジュール(Body Control Module:以下「BCM」とも称す)に適用される。第2の通信装置2は、例えばfobあるいはFOBと称される携帯機に備えられる。以下、第2の通信装置2は携帯機2である場合を例に採って説明する。
図1は、二つの通信装置の配置を例示する模式図である。車体9には第1の通信装置1が搭載される。第1の通信装置1は、親機10と子機11,12,13とを備える。親機10は送受信機能を有する。本実施形態では子機11,12,13の機能は送信機能のみが関連するので、これらは送信機として機能すると言える。第1の通信装置1は、例えば車載装置であるボディ・コントール・モジュール(Body Control Module:以下「BCM」とも称す)に適用される。第2の通信装置2は、例えばfobあるいはFOBと称される携帯機に備えられる。以下、第2の通信装置2は携帯機2である場合を例に採って説明する。
図1において子機11,12,13は、それぞれ右前ドア近傍、左前ドア近傍、後部トランク近傍に位置する。もちろん、子機11,12,13が上述の位置以外に配置されてもよい。親機10はセンターコンソール近傍に配置される場合を例示した。携帯機2は車体9の外部に位置する場合が例示されるが、車内に位置する場合を想定してもよい。
UHF帯(例えば0.3〜3GHz)の信号(以下「測距信号」とも称す)が、子機11,12,13から送信される。携帯機2は測距信号を受信し、その受信強度を親機10に送信する。親機10、子機11,12,13、携帯機2は通信システム3を構成する。
図2は親機10の構成を例示するブロック図である。親機10は制御部100、アンテナ101、送受信回路102、携帯機位置推定部103、補正値算出部104、メモリ105を備える。
送受信回路102はアンテナ101を介して指令Cmを送信する。指令Cmは、子機11,12,13の各々に、第1電波Rsを送信させる。第1電波Rsは、送信元を示す第1情報Rsjを含み、測距信号として機能する。指令Cmは、例えば制御部100から送受信回路102に伝達される。
送受信回路102はアンテナ101を介して第1電波Rsと第2電波Rkとを受信する。第2電波Rkは第2情報Rkjを含む。第2情報Rkjは、携帯機2が受信した第1電波Rsの受信強度(以下「第1強度」とも称す)Rs1を子機11,12,13毎に示す。
送受信回路102は、子機11,12,13毎に送信された第1電波Rsが含む第1情報Rsjと、親機10(より具体的には送受信回路102)が受信した第1電波Rsの受信強度(以下「第2強度」とも称す)Rs2とを、補正値算出部104に伝達する。送受信回路102は第2電波Rkが含む第2情報Rkjを携帯機位置推定部103に伝達する。
メモリ105は、第2強度Rs2の子機毎の基準値Refを記憶する。基準値Refは、メモリ105から補正値算出部104に伝達される。補正値算出部104は、第2強度Rs2と基準値Refとを子機11,12,13毎に比較して、補正値Crを子機11,12,13毎に得る。
携帯機位置推定部103は、子機11,12,13毎に第1強度Rs1を補正値Crで補正した値に基づいて測定距離を求め、携帯機2の位置を推定する。つまり、特定の位置における第1電波Rsの受信強度(第1強度)Rs1が補正値Crで補正され、補正された値に基づいて、当該特定の位置が推定される。補正値Crは第2強度Rs2と基準値Refとから得られる。
制御部100、携帯機位置推定部103、補正値算出部104、メモリ105は、それぞれ個別に回路として構成することができる。また制御部100、携帯機位置推定部103、補正値算出部104、メモリ105は一つのマイクロコンピュータで実現してもよい。
図3はこの実施形態における、特定の位置(ここでは携帯機2の位置)を推定する動作(以下「位置推定動作」)を例示するフローチャートである。当該フローチャートは親機10と、子機11,12,13と携帯機2との動作を並列して表現している。
位置推定動作の開始後、まずステップS101において親機10が携帯機2を探索する。この探索においては携帯機2のスリープ状態を解除する、いわゆるウエイクアップ信号を採用することができる(図中のステップS101からステップS201へ向かう実線矢印)。親機10からの当該探索を検知した携帯機2は、親機10へ応答する。(ステップS201)。この応答においては、親機10からのウエイクアップ信号に対するアクノリッジ信号を採用することができる(図中のステップS201からステップS101へ向かう破線矢印)。
親機10はステップS102において、携帯機2を検出したか否かを判断する。当該判断には、例えば親機10がウエイクアップ信号を送信してから所定時間内にアクノリッジ信号を受信したか否かを採用できる。
当該判断が否定的であった場合(携帯機2が検出されなかった場合)には処理がステップS101へ戻る。当該判断が肯定的であった場合(携帯機2が検出された場合)には処理がステップS103へ進む。
ステップS103では親機10から子機11,12,13に対し、第1電波Rsの送信を指示する。かかる指示は具体的には、上述のように、指令Cmの送信(図中のステップS103からステップS110へ向かう実線矢印)で実現できる。指令Cmの送信は上述のように送受信回路102からアンテナ101を介して行われる。
指令Cmを受けた子機11,12,13の各々は、ステップS110において、自身が送信元であることを示す第1情報Rsjを含んだ第1電波Rsを送信する。これは、親機10及び携帯機2のいずれにも第1電波Rsを送信することになる(図中のステップS110からステップS104,S202へ向かう実線矢印)。
親機10及び携帯機2は第1電波Rsを受信する。親機10はステップS104において子機11,12,13毎の第2強度Rs2を測定し、また第1情報Rsjを得る。かかる処理は送受信回路102において行われる。携帯機2はステップS202において子機11,12,13毎の第1強度Rs1を測定する。
親機10はステップS104が実行された後、ステップS105において子機11,12,13毎に、第2強度Rs2と基準値Refとから両者の相違を示す補正値Crを算出する。かかる処理は補正値算出部104において行われる。ステップS105は複数のフローを含み、図4を用いて後に詳述する。
携帯機2はステップS202が実行された後ステップS203において第1強度Rs1を、具体的には第2電波Rkを親機10へ送信する(図中のステップS203からステップS106へ向かう実線矢印)。親機10は第2電波Rkを受信する。親機10はステップS106において、第2電波Rkが含む第2情報Rkjによって示される、子機11,12,13毎の第1強度Rs1を補正する。例えば第1強度Rs1に補正値Crが加算される。かかる処理は携帯機位置推定部103において行われる。
親機10はステップS106が実行された後、ステップS107において携帯機2の位置を推定する。具体的には第1強度Rs1を補正値Crで補正した値に基づいて、携帯機2の位置を推定する。かかる処理は携帯機位置推定部103において行われる。かかる推定の技術それ自体は周知であるので、詳細な説明は省略する。
図4は、図3のステップS105の処理の内容、つまり補正値Crの算出を例示するフローチャートである。但しこのフローチャートでは一つの子機における補正値Crを算出する処理を示しており、当該処理は子機毎に行われる。このフローチャートではある子機について示したものであり、第2強度Rs2としては受信強度RSSI(Received Signal Strength Indicator)を用いて表現する場合を例示する。基準値Refも子機毎に設定され、例えば工場出荷時にメモリ105に記憶される。
基準値Refは、工場出荷時における状況を想定して設定される。具体的には例えば子機11,12,13の周囲温度が所定の温度であり、それぞれの近傍には電波の伝搬障害となる要素がなく、それぞれから送信される第1電波Rsの送信強度は維持される状況が想定され、当該状況における第2強度Rs2が基準値Refとして設定される。
第1電波Rsの送信強度が維持されても、周囲温度が高いほど第1強度Rs1及び第2強度Rs2のいずれもが低く、電波の伝搬障害となる要素が子機の近傍に存在すると第1強度Rs1及び第2強度Rs2のいずれもが低下する。つまり、周囲温度が所定の温度よりも高いこと、及び電波の伝搬障害となる要素が子機の近傍に存在することのいずれもが、第1電波Rsの送信強度を見かけ上、小さくすることになる。
第2強度Rs2が基準値Refよりもある偏倚で大きければ、第1強度Rs1にも工場出荷時における状況と比較して同程度の偏倚が生じていると考えられる。例えば第1強度Rs1、第2強度Rs2をdBm単位で考えれば、第2強度Rs2と基準値Refとの差で、第1強度Rs1に偏倚が生じていると考えることができる。
ステップS105aにおいて第1値δ1を導入し、第2強度Rs2が第2値(Ref+δ1)よりも大きいか否かが判断される。第1値δ1は非負の値(0または正の値)であり、第2強度Rs2が基準値Refよりも大きいときの第2強度Rs2についての不感帯の幅である。
ステップS105aにおける判断の結果が肯定的であれば(Rs2>Ref+δ1であれば)処理はステップS105dに進み、補正値Crは基準値Refから第2強度Rs2を減じた値(Ref−Rs2)に設定される。かかる処理は、第1電波Rsの送信強度が見かけ上増大した場合に対応する処理であり、例えば子機の周囲温度が所定の温度よりも低い場合を想定している。
このような補正値CrをステップS106で第1強度Rs1に加算することによって、第1電波Rsの送信強度の見かけ上の増大が補正される。
ステップS105aにおける判断の結果が否定的であれば、処理はステップS105bに進む。ステップS105bにおいて第3値δ2を導入し、第2強度Rs2が第4値(Ref−δ2)よりも小さいか否かが判断される。第3値δ2は非負の値(0または正の値)であり、第2強度Rs2が基準値Refよりも小さいときの第2強度Rs2についての不感帯の幅である。
ステップS105bにおける判断の結果が肯定的であれば(Rs2<Ref−δ2であれば)処理はステップS105dに進む。かかる処理は、第1電波Rsの送信強度が見かけ上減少した場合に対応する処理であり、例えば子機の周囲温度が所定の温度よりも高い場合、あるいは電波の伝搬障害となる要素が子機の近傍に存在する場合を想定している。
このような補正値CrをステップS106で第1強度Rs1に加算することによって、第1電波Rsの送信強度の見かけ上の減少が補正される。
ステップS105bにおける判断の結果が否定的であれば、処理はステップS105cに進み、補正値Crは0に設定される。かかる処理は第1電波Rsの送信強度が不感帯の範囲内にあり(第4値(Ref−δ2)以上かつ第2値(Ref+δ1)以下)、子機の周囲の状況は工場出荷時における状況と同程度である場合を想定している。
ステップS105c,S105d,S105eで補正値Crが設定され、ステップS105の処理は終了する。
このようにして子機11,12,13の周囲の状況が第1電波Rsの見かけ上の送信強度に与える影響は、補正値Crによって低減される。よって無線通信を利用した、位置の判定、測距の精度が向上する。
子機11,12,13の周囲の状況から受ける影響のみならず、子機11,12,13それ自体の第1電波Rsの送信強度が工場出荷時から変動しても、実施形態の効果を得ることができることは明白である。
<変形>
親機10と子機11,12,13とは必ずしも異なる構造は要求されない。例えば親機10に異常が発生した場合、子機11,12,13のいずれかかが親機10に代替して機能してもよい。
親機10と子機11,12,13とは必ずしも異なる構造は要求されない。例えば親機10に異常が発生した場合、子機11,12,13のいずれかかが親機10に代替して機能してもよい。
第1電波Rsは少なくとも一つの子機11,12,13から送信されればよい。換言すれば少なくとも一つの子機11,12,13が送信機として機能すればよい。測距の精度の向上は、子機毎に得られるからである。
複数の子機11,12,13が送信機として機能してもよい。複数の第1強度Rs1を用いることで、位置の判定の精度が向上するからである。
第1電波Rsの周波数帯としてUHF帯を採用することは、位置の判定の精度を向上する観点で有利である。UHF帯の電波は直進性が高いからである。
ステップS101,S201,S102の動作は省略してもよい。例えばステップS103,S110がステップS101を兼ねて第1電波Rsがウエイクアップ信号として機能してもよい。同様に、ステップS203がステップS201を兼ね、ステップS106がステップS102を兼ねてもよい。
ステップ105aにおいて肯定的な判断結果が得られたとき、ステップS105dにおいて基準値Refに代替して値(Ref+δ1)を採用してもよい。ステップ105bにおいて肯定的な判断結果が得られたとき、ステップS105dにおいて基準値Refに代替して値(Ref−δ2)を採用してもよい。
第1値δ1および/または第3値δ2が0であってもよい。第1値δ1が0の場合は、第2強度Rs2が基準値Refよりも大きいときに不感帯を設けない場合に相当する。第3値δ2が0の場合は、第2強度Rs2が基準値Refよりも小さいときに不感帯を設けない場合に相当する。
第1値δ1および第3値δ2のいずれもが0である場合、ステップS105a,S105bで示された判断は不要である。不感帯が設けられない場合に相当するからである。そしてこの場合、Rs2=Refであれば、ステップS105c,S105dの処理は同じ結果をもたらす。従ってステップS105cもまた不要となる。結局、第1値δ1および第3値δ2のいずれもが0である場合には、ステップS105はステップS105dを実行するだけで足りる。
上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
1 (第1の)通信装置
2 携帯機(第2の通信装置)
3 通信システム
11,12,13 子機(送信機)
102 送受信回路
103 (携帯機)位置推定部
104 補正値算出部
105 メモリ
2 携帯機(第2の通信装置)
3 通信システム
11,12,13 子機(送信機)
102 送受信回路
103 (携帯機)位置推定部
104 補正値算出部
105 メモリ
Claims (7)
- 少なくとも一つの送信機の各々に、送信元を示す第1情報を含む第1電波を送信させる指令を送信し、特定の位置における前記第1電波の受信強度である第1強度を前記送信機毎に示す第2情報を含む第2電波及び前記第1電波を受信する送受信回路と、
前記送信機毎に送信された前記第1電波の前記送受信回路における受信強度である第2強度の基準値を記憶するメモリと、
前記第2強度と前記基準値との相違を示す補正値を前記送信機毎に算出する補正値算出部と、
前記送信機毎に前記第1強度を前記補正値で補正した値に基づいて、前記特定の位置を推定する位置推定部と
を備える通信装置。 - 請求項1に記載の通信装置であって、
前記第2強度が前記基準値に非負の第1値を加えた第2値よりも大きいとき、または、前記第2強度が前記基準値から非負の第3値を減じた第4値よりも小さいとき、前記補正値は前記基準値から前記第2強度を減じた値であり、
前記第2強度が前記第4値以上前記第2値以下のとき、前記補正値は0であり、
前記送信機毎に前記第1強度に前記補正値を加算した値に基づいて、前記特定の位置が推定される、通信装置。 - 請求項2に記載の通信装置であって、
前記第1値は0であり、および/または、前記第2値は0である、通信装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の通信装置であって、
前記少なくとも一つの前記送信機を更に備える、通信装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の通信装置であって、
前記少なくとも一つの前記送信機は複数の前記送信機である、通信装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の通信装置であって、
前記第1電波はUHF帯の電波である、通信装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の通信装置と、
前記第1電波を受信して前記第2電波を送信する携帯機と
を有する、通信システム。
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