JP6340716B2 - 車両用近距離無線通信システム、携帯機及び車載器 - Google Patents

車両用近距離無線通信システム、携帯機及び車載器 Download PDF

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Description

本発明は、ユーザが所持する携帯機、車両に搭載された車載器、及び、これらの間で近距離無線通信を行う車両用近距離無線通信システムに関する。
近年、車両のドアの施錠及び解錠を行う方式として、キーレスエントリー方式を進化させたスマートエントリー方式が普及しつつある。キーレスエントリー方式は、キーに設けられたボタンを押下することにより、車両ドアの施錠及び解錠を行うものであり、キーを使用するためにはキーをカバン、ポケットなどから取り出す必要がある。
これに対して、スマートエントリー方式は、車両とキー(以下、「スマートキー」という)に近距離の無線機能を持たせ、車両とスマートキーとの無線通信によって車両ドアの施錠及び解錠を行うものである。具体的には、ユーザは、スマートキーをカバン、ポケットに入れたまま、車両ドアが施錠中に車両のタッチセンサまたはリクエストスイッチをタッチするだけで解錠し、車両ドアが解錠中にタッチセンサをタッチするだけで施錠する。また、スマートエントリー方式では、スマートキーが車両内部で検知された場合には、車両の鍵穴にキーを挿すことなく、エンジンを始動することも可能となっている。このようなことから、スマートキーが車両内部に存在するのか、車両外部に存在するのかを正確に検知する必要がある。
スマートエントリー方式は、電波を使用しているため、車室内でスマートキーが金属物により遮蔽された場合などには、車室内に誤ってスマートキーを閉じ込めてしまう可能性がある。
スマートキーの閉じ込めを防止する技術としては、例えば、特許文献1に開示の技術が知られている。特許文献1には、車室内における携帯機の位置情報を検知する検知状態から、携帯機の位置情報を検知不能な非検知状態に移行すると、車両の遠隔制御を禁止する車両用制御装置が開示されている。この車両用制御装置によれば、携帯機が車室内にある状態で携帯機の電池切れなどに伴って、車両及び携帯機間の電波が途絶えたときであっても、携帯機の車室内への閉じ込めを防止できる。
特開2007−146396号公報
しかしながら、特許文献1に開示の車両用制御装置では、車両及び携帯機間の電波が途絶えた場合に限定されるものであり、車室内でスマートキーが金属物により遮蔽された場合には適用できない。すなわち、このような場合では、スマートキーが車室内にあっても、電波が微弱ではあるものの車両及びスマートキー間で通信可能であるため、車室外にあると誤検知してしまい、スマートキーを車室内に閉じ込めてしまう可能性がある。
本発明の目的は、車室内でスマートキーが金属物により遮蔽された場合においても、スマートキーの車室内への閉じ込めを防止する車両用近距離無線通信システム、携帯機及び車載器を提供することである。
本発明の一態様に係る車両用近距離無線通信システムは、車外アンテナ及び車内アンテナを有し、車両に搭載される車載器と、前記車載器との間で無線通信を行う携帯機とを備える車両用近距離無線通信システムであって、前記携帯機は、前記車外アンテナから送信された第1の信号及び前記車内アンテナから送信された第2の信号を受信する受信手段と、前記第1の信号から第1の受信信号強度を測定し、前記第2の信号から第2の受信信号強度を測定する測定手段と、前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、応答信号を前記車載器に送信する判定手段と、を具備し、前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、構成を採る。
本発明の一態様に係る携帯機は、車両に搭載される車載器が有する車外アンテナ及び車内アンテナからそれぞれ送信された第1の信号及び第2の信号を受信する受信手段と、前記第1の信号から第1の受信信号強度を測定し、前記第2の信号から第2の受信信号強度を測定する測定手段と、前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、応答信号を前記車載器に送信する判定手段と、を具備し、前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、構成を採る。
本発明の一態様に係る車載器は、車外アンテナ及び車内アンテナと、前記車外アンテナ及び前記車内アンテナからそれぞれ第1の信号及び第2の信号を携帯機に送信する送信手段と、前記携帯機によって測定された前記第1の信号の第1の受信信号強度、及び、前記第2の信号の第2の受信信号強度を前記携帯機から受信する受信手段と、前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、前記携帯機の位置を検知する検知手段と、を具備し、前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、構成を採る。
本発明によれば、車室内でスマートキーが金属物により遮蔽された場合においても、スマートキーの車室内への閉じ込めを防止することができる。
車両に設けられたスマートエントリー用のアンテナの位置を示す図 本発明の実施の形態1に係るスマートエントリーシステムの概略構成を示す図 運転席用アンテナ及び車内の各アンテナから送信させる信号及びそのタイミングを示す図 テールゲート・トランク用アンテナ及び車内の各アンテナから送信させる信号及びそのタイミングを示す図 助手席用アンテナ及び車内の各アンテナから送信させる信号及びそのタイミングを示す図 図2に示したスマートキー側マイコンの詳細な処理手順を示すフロー図 金属物に遮蔽されていないスマートキーが車外にあることを検知する様子を説明するための図 金属物に遮蔽されたスマートキーが車外にあることを検知する様子を説明するための図 車内アンテナ用RSSIにオフセットを設けた場合において、スマートキーが車外にあることを検知する様子を説明するための図 各アンテナから送信する信号及びそのタイミングを示す図 本発明の実施の形態2に係るスマートキー側マイコンにおける処理の様子を説明するための図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、車両に設けられたスマートエントリー用のアンテナの位置を示す図である。図1では、車内には、車内前方アンテナ(以下、「フロントアンテナ」という)111、車内中央アンテナ(以下、「ミッドアンテナ」という)112、車内後方アンテナ(以下、「リアアンテナ」という)113の3つのアンテナが設けられている。
また、車外には、車外運転席側ドアハンドルアンテナ(以下、「運転席用アンテナ」という)114、車外助手席側ドアハンドルアンテナ(以下、「助手席用アンテナ」という)115、車外テールゲート・トランク側アンテナ(以下、「テールゲート用アンテナ」という)116の3つが設けられている。
図2は、本発明の実施の形態1に係るスマートエントリーシステム100の概略構成を示す図である。スマートエントリーシステム100は、車両に設けられる車載器110と、ユーザ等が所持するスマートキー130(携帯機に相当)とからなる。
車載器110は、複数の送信アンテナ111〜116と、送信部121〜126と、RF受信アンテナ117と、RF受信部127と、車載器側マイコン(アンテナ制御ユニットともいう)128とを備えている。
複数の送信アンテナ111〜116は、車内に設けられたフロントアンテナ111、ミッドアンテナ112、リアアンテナ113、車外に設けられた運転席用アンテナ114、助手席用アンテナ115、テールゲート用アンテナ116である。
送信部121〜126は、複数の送信アンテナ111〜116にそれぞれ接続されており、車載器側マイコン128から出力された信号に変調、増幅等の送信処理を施し、送信処理を施した信号をいずれかの送信アンテナから送信する。
RF受信アンテナ117は、スマートキー130から送信されたRF(Radio Frequency)信号を受信し、RF受信部127は、RF受信アンテナ117が受信した信号に復調等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を車載器側マイコン128に出力する。
車載器側マイコン128は、複数の送信アンテナ111〜116のいずれを用いるかを制御したり、スマートキー130の検知を確認して、車両ドアの施錠または解錠を制御したり、エンジンの始動を許可したりする。
一方、スマートキー130は、受信アンテナ131と、受信部132と、スマートキー側マイコン133と、RF送信部134と、RF送信アンテナ135とを備えている。
受信アンテナ131は、車載器110の各アンテナ111〜116から送信された信号を受信し、受信部132は、受信アンテナ131が受信した信号に復調等の受信処理を施し、受信処理を施した信号をスマートキー側マイコン133に出力する。
スマートキー側マイコン133は、受信部132から出力された信号からRSSI(Received Signal Strength Indicator)を計測する。また、スマートキー側マイコン133は、書き換え可能なメモリを有し、計測したRSSIに加算するオフセットをメモリに記憶する。スマートキー側マイコン133は、計測結果及びオフセットに基づいてRFレスポンス(応答信号)をRF送信部134に出力する。なお、スマートキー側マイコン133の詳細な動作については後述する。
RF送信部134は、スマートキー側マイコン133から出力されたRFレスポンスに変調、増幅等の送信処理を施し、送信処理を施したRFレスポンスをRF送信アンテナ135から車載器110に送信する。
図3は、図2に示した車載器側マイコン128が各アンテナから送信させる信号及びそのタイミングを示す図である。車載器側マイコン128は、運転席用アンテナ114から呼出信号及び運転席用バーストを送信した後、フロントアンテナ111、ミッドアンテナ112、リアアンテナ113の各アンテナから順次、待機指示信号及び各アンテナ用バーストを送信する。
図3では、運転席用アンテナ114から呼出信号及び運転席用バーストを送信し始めた場合のみを示しているが、この後、図4に示すように、テールゲート用アンテナ116から呼出信号及びテールゲート用バーストを送信し、車内の各アンテナ111〜113から各アンテナ用バーストを送信する。さらに、その後、図5に示すように、助手席用アンテナ115から呼出信号及び助手席用バーストを送信し、車内の各アンテナ111〜113から各アンテナ用バーストを送信する。
ただし、車載器側マイコン128は、最後にドアが閉められたことをトリガーとして、そのドアに設けられたアンテナから呼出信号及びバーストを送信し始める。上記の説明では、運転席側ドアが最後に閉められたものであり、図3、図4、図5の順となっている。また、スマートキー130が検知された時点で、他の車外アンテナからのバースト送信は行わなくてもよい。
図3において、呼出信号は、スリープ状態のスマートキー130をウェイクアップさせるための信号、車載器110側とスマートキー130とのペアを認証するためのID等を含む。なお、スリープ状態とは、呼出信号を受信したらウェイクアップする状態をいう。また、フロントアンテナ用バースト(フロントバースト)は、スマートキー130がフロントアンテナ111からのRSSI(受信信号強度)を測定するための連続的な信号である。また、待機指示信号は、呼出信号を受信しても、呼出信号を無視する待機状態を指示する。
このような信号を受信したスマートキー130では、各バーストからRSSIを測定し、車内アンテナ用のRSSIにオフセットを加えた値と、車外アンテナ用のRSSIとを比較する。この比較の結果、車内アンテナ用のRSSIにオフセットを加算した値が車外アンテナ用のRSSI未満となった場合に、スマートキー130はそれを示すRFレスポンスを車載器110に返送する。また、スマートキー130は、フロントアンテナ用RSSI、ミッドアンテナ用RSSI及びリアアンテナ用RSSIのいずれも所定のオートロック閾値未満の場合に、それを示すRFレスポンスを車載器110に返送する。
次に、図2に示したスマートキー側マイコン133の詳細な処理手順について図6を用いて説明する。
ステップST201では、スマートキー側マイコン133は、運転席用アンテナ114から送信された運転席用バーストを受信し、ステップST202では、受信した運転席用バーストからRSSI(運転席用RSSI)を測定する。
ステップST203では、スマートキー側マイコン133は、フロントアンテナ111から送信されたフロントバーストを受信し、ステップST204では、受信したフロントバーストからRSSI(フロントアンテナ用RSSI)を測定する。ステップST205では、ST204において測定したフロントアンテナ用RSSIのうち、最大のRSSIに所定のフロント用オフセットを加算し、フロント用RSSIを設定する。
ステップST206では、スマートキー側マイコン133は、ミッドアンテナ112から送信されたミッドバーストを受信し、ステップST207では、受信したミッドバーストからRSSI(ミッドアンテナ用RSSI)を測定する。ステップST208では、ST207において測定したミッドアンテナ用RSSIのうち、最大のRSSIに所定のミッド用オフセットを加算し、ミッド用RSSIを設定する。
ステップST209では、スマートキー側マイコン133は、リアアンテナ113から送信されたリアバーストを受信し、ステップST210では、受信したリアバーストからRSSI(リアアンテナ用RSSI)を測定する。ステップST211では、ST210において測定したリアアンテナ用RSSIのうち、最大のRSSIに所定のリア用オフセットを加算し、リア用RSSIを設定する。
ステップST212では、ステップST205において設定したフロントRSSI、ステップST208において設定したミッドRSSI、及び、ステップST211において設定したリアRSSIの全てがステップST202において測定した運転席用RSSI未満であるか否かを判定する。全てのRSSIが運転席用RSSI未満である場合(YES)、ステップST213に移行し、全てのRSSIが運転席用RSSI以上である場合(NO)、ステップST214に移行する。
ステップST213では、スマートキー側マイコン133は、スマートキー130が車外にあることを示すRFレスポンスを車載器110に送信し、ステップST214では、スマートキー130が車内にあることを示すRFレスポンスを送信しない。ただし、ステップST214では、スマートキー130が車内にあることを示すRFレスポンスを車載器110に送信してもよい。
次に、金属物に遮蔽されていないスマートキー130が車外にあることを検知する場合について図7を用いて説明する。ただし、図7では、運転席用アンテナ114から送信を始める場合を示している。
図7(a)は、運転席用アンテナ114がスマートキー130を検知する範囲を示しており、図7(b)は、運転席用アンテナ114の検知範囲から車内アンテナの検知範囲を除外した範囲(太線で囲った枠)を示している。
図7(c)は、車内アンテナ用RSSIと運転席アンテナ用RSSIとの大小比較を行うことによって、運転席アンテナ用RSSIが車内アンテナ用RSSIより大きくなる範囲(太線で囲った枠)を示している。
次に、金属物に遮蔽されたスマートキー130が車外にあることを検知する場合について図8を用いて説明する。ただし、図8では、オフセットを設定しない場合を示している。
図8では、スマートキー130が金属物で遮蔽されているため、各アンテナによる検知範囲が狭くなっている。このため、スマートキー130が車内にあるにもかかわらず、車外にあるとして検知してしまう領域(斜線で示す領域)が生じてしまう。このような領域にスマートキー130が位置する場合、スマートキー130を車内に閉じ込めてしまうおそれがある。
そこで、車内アンテナ用RSSIにオフセットを設ける。この場合において、スマートキー130が車外にあることを検知する範囲について図9に示す。図9から分かるように、スマートキー130が車内にあるにもかかわらず、車外にあるとして検知してしまう領域をなくすことができる。これにより、スマートキー130が金属物に遮蔽された場合においても、スマートキー130の車内への閉じ込めを防止することができる。
このように、実施の形態1によれば、車内アンテナ用RSSIにオフセットを設け、オフセットを設けた車内アンテナ用RSSIと、車外アンテナ用RSSIとの大小比較を行うことにより、金属物によって遮蔽されることによって電波が弱くなったスマートキーの車内または車外の位置検知を正確に行うことができるので、スマートキーが車内にあるにもかかわらず、車外にあると誤検知を防止することができ、ひいては、スマートキーの車室内への閉じ込めを防止することができる。
なお、本実施の形態では、スマートキー側マイコン133がRSSIの計測、オフセットの付加等を行うものとして説明したが、スマートキー側マイコン133がRSSIを計測し、計測したRSSIを車載器側マイコン128に送信して、車載器側マイコン128がオフセットの付加等を行うようにしてもよい。
(実施の形態2)
車載ECUのノイズの増加、また、特に、スマートフォン等の電子機器によるノイズの増加により、スマートキーの位置検知に用いている周波数帯(主に、100〜150kHz)へのノイズの影響により、スマートキーの位置検知を誤る可能性がある。本発明の実施の形態2では、ノイズの影響を軽減し、スマートキーの位置を正確に検知する場合について説明する。
本発明の実施の形態2に係るスマートエントリーシステムの構成は、実施の形態1の図2に示した構成と同様であり、一部の機能が異なるのみなので、異なる機能について図2を援用して説明する。
車載器側マイコン128は、スマートキー130の位置を検知する位置検知用信号を生成し、各アンテナから送信させる。位置検知用信号は、正相の位置検知用信号、及び、正相の位置検知用信号の一部または全部の位相を180°反転した信号を含む。車載器側マイコン128が各アンテナから送信させる信号及びそのタイミングを図10に示す。
スマートキー側マイコン133は、車載器110から送信された位置検知用信号の位相が正相と逆相の部分のそれぞれからRSSIを測定し、値の大きいRSSIを選択する。スマートキー側マイコン133は、値の大きいRSSIに基づいて、スマートキー130の位置を検知する。
図11は、本発明の実施の形態2に係るスマートキー側マイコン133における処理の様子を説明するための図である。RSSI測定タイミング1では、正相の位置検知用信号とノイズとが互いに弱め合っていることから、受信信号のRSSI1が小さくなっている。これに対して、RSSI測定タイミング2では、逆相の位置検知用信号とノイズとが互いに強め合っていることから、受信信号のRSSI2が大きくなっている。この結果、RSSI2がRSSI1より大きいので、RSSI2が選択される。
ここでは、正相の位置検知用信号がノイズによって弱められ、逆相の位置検知用信号がノイズによって強められているが、逆になることもある。
このように、正相と逆相の位置検知用信号からそれぞれRSSIを測定することにより、ノイズが重畳した受信信号であっても、一方のRSSIが他方のRSSIより大きくなり、大きい方のRSSIを選択することにより、RFレスポンスを送信するため、スマートキー130の位置検知を正確に行うことができる。
このように、実施の形態2によれば、車載器から正相と逆相の位置検知用信号を送信し、スマートキーにおいて受信した正相と逆相の位置検知用信号のそれぞれからRSSIを測定し、大きい方のRSSIを選択してスマートキーの位置を検知することにより、ノイズの影響を低減し、スマートキーの位置を正確に検知することができるので、スマートキーの車室内への閉じ込めを防止することができる。
なお、本実施の形態では、位置検知用信号の一部を180°反転させるものとして説明したが、本発明はこれに限らず、90°〜180°の間で位相をシフトさせてもよい。
また、本実施の形態では、正相と逆相の位置検知用信号のそれぞれからRSSIを測定し、大きい方のRSSIを選択するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、測定した2つRSSIを平均化し、平均化したRSSIに基づいて、RFレスポンスを送信してもよい。
以上、実施の形態について説明した。
なお、上記説明では、本発明について実施の形態1と実施の形態2とに分けて説明したが、本発明は実施の形態1と実施の形態2とを同時に実施してもよい。
また、上記各実施の形態では、スマートキーという名称で説明したが、スマートキーは、FOBキー、電子キー、携帯キー、バッジなどともいう。
本発明は、スマートキーの位置を正確に検知するのに有用である。
110 車載器
111 フロントアンテナ
112 ミッドアンテナ
113 リアアンテナ
114 運転席用アンテナ
115 助手席用アンテナ
116 テールゲート用アンテナ
117 RF受信アンテナ
121〜126 送信部
127 RF受信部
128 車載器側マイコン
130 スマートキー
131 受信アンテナ
132 受信部
133 スマートキー側マイコン
134 RF送信部
135 RF送信アンテナ

Claims (8)

  1. 車外アンテナ及び車内アンテナを有し、車両に搭載される車載器と、前記車載器との間で無線通信を行う携帯機とを備える車両用近距離無線通信システムであって、
    前記携帯機は、
    前記車外アンテナから送信された第1の信号及び前記車内アンテナから送信された第2の信号を受信する受信手段と、
    前記第1の信号から第1の受信信号強度を測定し、前記第2の信号から第2の受信信号強度を測定する測定手段と、
    前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、
    前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、応答信号を前記車載器に送信する判定手段と、
    を具備し、
    前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、車両用近距離無線通信システム。
  2. 前記判定手段は、前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とのいずれか大きい方を選択し、選択した受信信号強度に基づいて、前記応答信号を送信する、
    請求項1に記載の車両用近距離無線通信システム。
  3. 前記車載器は、正相の信号と、前記正相の信号の位相をシフトした信号を各アンテナから送信し、
    前記携帯機の測定手段は、受信した前記正相の信号から第3の受信信号強度と測定し、位相がシフトされた信号から第4の受信信号強度を測定し、
    前記携帯機の判定手段は、前記第3の受信信号強度と前記第4の受信信号強度とに基づいて、前記応答信号を送信する、
    請求項1に記載の車両用近距離無線通信システム。
  4. 前記車載器は、前記正相の信号の位相をほぼ180°シフトした信号を送信する、
    請求項3に記載の車両用近距離無線通信システム。
  5. 前記携帯機の判定手段は、前記第3の受信信号強度と前記第4の受信信号強度とのいずれか大きい方を選択し、選択した受信信号強度に基づいて、前記応答信号を送信する、
    請求項3に記載の車両用近距離無線通信システム。
  6. 前記携帯機の判定手段は、前記第3の受信信号強度と前記第4の受信信号強度とを平均化し、平均化した受信信号強度に基づいて、前記応答信号を送信する、
    請求項3に記載の車両用近距離無線通信システム。
  7. 車両に搭載される車載器が有する車外アンテナ及び車内アンテナからそれぞれ送信された第1の信号及び第2の信号を受信する受信手段と、
    前記第1の信号から第1の受信信号強度を測定し、前記第2の信号から第2の受信信号強度を測定する測定手段と、
    前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、
    前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、応答信号を前記車載器に送信する判定手段と、
    を具備し、
    前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、携帯機。
  8. 車外アンテナ及び車内アンテナと、
    前記車外アンテナ及び前記車内アンテナからそれぞれ第1の信号及び第2の信号を携帯機に送信する送信手段と、
    前記携帯機によって測定された前記第1の信号の第1の受信信号強度、及び、前記第2の信号の第2の受信信号強度を前記携帯機から受信する受信手段と、
    前記第2の受信信号強度にオフセットを加算するオフセット加算手段と、
    前記第1の受信信号強度と、前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度とに基づいて、前記携帯機の位置を検知する検知手段と、
    を具備し、
    前記オフセット加算手段は、前記第1の受信信号強度が前記オフセットを加算した前記第2の受信信号強度よりも大きくなる領域を車内からなくすように前記オフセットを設定する、車載器。
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