JP7243416B2 - 位置判定システム - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載されて使用されるシステムであって、ユーザによって携帯される携帯端末から１ＧＨｚ以上の電波を用いて送信される無線信号の受信状況に基づいて、車両に対する携帯端末の相対位置を推定する位置判定システムに関する。

従来、車両のユーザによって携帯される携帯端末と無線通信を実施することにより、車両に対する携帯端末の位置を推定する位置判定システムが種々提案されている。例えば特許文献１には、車両から携帯端末に向けてＬＦ（Low Frequency）帯の電波を用いて応答要求信号を送信し、当該応答要求信号に対する応答信号を受信できたことに基づいて、携帯端末が車室外の車両近傍（以降、室外作動エリア）に存在するか否かを判定する構成が開示されている。

室外作動エリアは、携帯端末が携帯端末との無線通信による自動的なドアの開錠の実行を許容するエリアに相当する。一般的に、室外作動エリアは、車両から１ｍ以内や０．７ｍ以内に設定されることが多い。車両から携帯機への信号送信にＬＦ帯の電波が用いられる理由は、無線信号の到達範囲を車両近傍に限定しやすいためである。車両においてＬＦ帯の電波を送信するためのアンテナは、無線信号が当該室外作動エリアにのみ到達するように、送信電力等が調整されている。

このような位置判定システムは、携帯端末の位置に応じて所定の車両制御を実施する車両用電子キーシステムに利用される。車両用電子キーシステムには、携帯端末の位置に応じて車両のドアの施錠状態や、駆動源の運転状態を自動制御するパッシブエントリパッシブスタートシステム（以降、ＰＥＰＳシステム）が含まれる。

ところで、近年はスマートフォンやウェアラブル端末などの携帯型の情報処理端末を、車両の鍵として機能させたいといった需要が高まっている。それに伴い、ＬＦ帯の電波の代わりに、Bluetooth等の近距離通信で使用される高周波電波の受信強度を用いて車両に対する携帯端末の位置を判定可能な構成が求められている。一般的にスマートフォンは、ＬＦ帯の電波を送受信する機能は備えていない一方、Bluetooth（登録商標）やWi-Fi（登録商標）等の近距離通信機能は標準装備として備えている事が多いためである。

特許文献２には、車両のユーザによって携帯される携帯端末とBluetooth規格に準拠した無線通信を実施することで、車両に対する携帯端末の位置を推定する車載装置が開示されている。具体的には、次の通りである。特許文献１に開示の車載装置は、例えば運転席の足元付近などの車室内の床面に設置されている通信装置（以降、車載通信機）から、携帯端末に対して応答信号の返送を要求するリクエスト信号を定期送信させる。携帯端末は、車載通信機からのリクエスト信号を受信した場合、当該リクエスト信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）を含む応答信号を返送する。車載装置は、携帯端末から返送されてくる応答信号に含まれているＲＳＳＩをメモリに保存していく。そして、車載装置は、メモリに保存されている直近５回分のＲＳＳＩの平均値が所定の閾値を超過している場合に、携帯端末は車室内に存在すると判定する。一方、直近５回分のＲＳＳＩの平均値が閾値以下である場合には車室外に存在すると判定する。

なお、以降では便宜上、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの、通信範囲が例えば数十メートル程度となる所定の無線通信規格に準拠した通信を近距離通信と称する。近距離通信には、例えば２．４ＧＨｚなど、１ＧＨｚ以上の電波（以降、高周波電波）が使用される。このような高周波電波は、ＬＦ帯の電波に比べて直進性が強く、車両のボディなどの金属体で反射されやすい性質を持つ。

特許第５４３８０４８号公報 特許第６３１３１１４号公報

特許文献２では、携帯端末が車室外の室外作動エリアに存在するのか禁止エリアに存在するのかを判別する方法については、直接的には言及されていない。上記の判別に関連する構成としては、車室内に設置されている近距離通信用のアンテナの出力を調整することで、車載装置の通信エリアを車両から１ｍ以内に制限した態様が開示されている。しかしながら、Bluetooth等の近距離通信で使用される高周波電波はＬＦ帯の電波に比べて直進性が強く、また、車両ボディ等の金属板で反射されやすい性質を有する。故に、車室内全域での信号強度を十分に高いレベルに維持しつつ、車室外での通信エリアを１ｍに設定することは、現実的には難しい。つまり、特許文献１に開示の構成では携帯端末が室外作動エリアに存在するのか禁止エリアに存在するのかを判別することはできない。

１つの解決策としては、携帯端末が車室外の室外作動エリアに存在するのか禁止エリアに存在するのかについても、携帯端末が車室内に存在するのか否かの判定と同様に、車両からの信号の携帯端末での受信強度を用いて判別する構成が考えられる。しかしながら、車室外の室外作動エリアと禁止エリアとの間には車両のボディのような構造体は存在しない。車室内に設置されたアンテナからの電波は、室外作動エリアから禁止エリアへと向かって連続的に減衰していく。加えて、車室内のアンテナにとって、ドアモジュールの裏側（＝室外作動エリアの下方）は、見通し外であるため、携帯端末の受信強度は低レベルとなる。故に、室外作動エリアの下方と禁止エリアとで、車室内のアンテナから送信された信号の強度に有意な差は生じない。

そのため、車室内に設置されている通信機から送信された信号の携帯端末での受信強度に基づいて、携帯端末が車室外の室外作動エリアに存在するのか禁止エリアに存在するのかを判別することは現実的には難しい。室外作動エリアに存在するにもかかわらず、禁止エリアに存在すると誤判定する可能性がある。もちろん、携帯端末が禁止エリアに存在すると誤判定した場合にはドアは開錠されないため、ユーザの利便性が損なわれてしまう。

ユーザがストレスなく車両を利用するためには、少なくとも室外作動エリアに存在することを精度良く検出する必要がある。また、車両のセキュリティを確保するためには、禁止エリアに存在するにもかかわらず、室外作動エリア内に存在すると誤判定する恐れも低減する必要がある。室外作動エリアに存在することの判定精度を高めるためには、室外作動エリアを満遍なく強電界エリアとしつつ、車両から以上離れた領域では弱電界レベルとなるように、車両の外面部にアンテナを設置することが好ましい。

以上の着想に基づき、発明者らは種々の試験をしたところ、ダイポールアンテナを車両側面部に垂直な姿勢で取り付ければ、室外作動エリアを満遍なく強電界エリアとしつつ、禁止エリアでの電界強度を十分に低レベルに抑制できることが分かった。これは、ダイポールアンテナを上記姿勢で取り付けた態様によれば、車両側面部に平行な方向へ、電界始動方向が側面部に垂直な電界を放射するためであると考えられる。電界振動方向が金属面に垂直な電波は金属面に沿って伝搬する。故に、室外作動エリアを満遍なく強電界エリアとすることができる。

しかしながら、電界振動方向が金属面に垂直な電波は金属面に沿って伝搬するため、室外作動エリアだけでなく、車室内もまた強電界エリアとなりうる。ダイポールアンテナを車両側面部に垂直な姿勢で取り付けた構成では、車室内と室外作動エリアとの電界強度の差が生じにくくなることから、携帯端末が車室内に存在するのか、室外作動エリアに存在するのかを判別することが困難となる。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、携帯端末が室外作動エリアに存在することの検出率を高めつつ、車室内に存在するにも関わらず携帯端末が車室外（主として外部室外作動エリア）に存在すると誤判定する恐れを低減可能な位置判定システムを提供することにある。

その目的を達成するための位置判定システムは、車両のユーザによって携帯される携帯端末と１ＧＨｚ以上の電波を用いて互いに無線通信することで車両に対する携帯端末の位置を判定する車両用の位置判定システムであって、車両の側面部又は背面部としての外面部に設置されてあって、携帯端末から送信される無線信号を受信するためのアンテナ（１２１）を備える車室外通信機（１２β、１２Ｌ、１２Ｍ、１２Ｎ）と、
車室外通信機での携帯端末からの無線信号の受信状況に基づいて携帯端末の位置を判定する位置判定部（Ｆ４）と、を備え、車室外通信機は、動作モードとして、当該車室外通信機が取り付けられている外面部に平行な方向に向けて、電界振動方向が外面部に垂直な直線偏波を放射する第１モードと、電界振動方向が外面部に平行な直線偏波を放射する第２モードと、を備えており、位置判定部は、車室外において車両から所定の作動距離以内となる領域である室外作動エリアに携帯端末が存在するか否かについては、車室外通信機が第１モードで動作している際の携帯端末からの無線信号の受信状況に基づいて判定する一方、携帯端末が車室内に存在するか否かについては、車室外通信機が第２モードで動作している際の携帯端末からの無線信号の受信状況を用いて判定するように構成されている。

一般的に、電界の振動方向が金属表面に対して垂直な直線偏波は、当該金属に沿うように伝搬する傾向がある。そのため、車室外通信機が上記第１モードで動作している場合には、車室外の車両近傍を満遍なく強電界エリアとすることができる。故に、室外作動エリアに携帯端末が存在するか否かの判定には、第１モードで動作している際の携帯端末からの無線信号の受信状況を用いることにより、携帯端末が室外作動エリアに存在することの検出率を高めることができる。

ただし、車室外通信機が第１モード時に送受信の対象とする直線偏波は、車両側面部を提供する金属を伝って車室内にも入り込みやすい。故に第１モード時には、車室内も強電界エリアとなりうる。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、上記の傾向は、車室外通信機が第１モードで動作している場合には、車室内に存在する携帯端末からの信号を受信しやすいことを意味する。

これに対し、第２モード時の車室外通信機が送受信の対象とする直線偏波は、車室内へ回り込みにくい。電界の振動方向が車両の外面部を提供する金属に対して平行な直線偏波は、当該金属で跳ね返されやすいためである。その結果、第２モードでの車室内の電界レベルは低レベルとなる。前述の通り無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、上記の傾向は、車室外通信機が第２モードで動作している場合には、車室内に存在する携帯端末からの信号を受信しにくいことを意味する。

故に、車室内に携帯端末が存在するか否かの判定には、車室外通信機が第２モードで動作している際の携帯端末からの無線信号の受信状況を用いることにより、携帯端末が車室内に存在するにも関わらず、室外作動エリアに存在すると誤判定する恐れを低減できる。つまり、以上の構成によれば、携帯端末が室外作動エリアに存在することの検出率を高めつつ、車室内に存在するにも関わらず携帯端末が室外作動エリアに存在すると誤判定する恐れを低減できる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両用電子キーシステムの概略的な構成を説明するための図である。 車両Ｈｖの構成を説明するための図である。 車載システム１の概略的な構成を示すブロック図である。 車載通信機１２の搭載位置の一例を示す概念図である。 車載通信機１２の概略的な構成を示すブロック図である。 車室外通信機１２βの構成の一例を示す図である。 回路基板５の構成を示す外観斜視図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線での断面図である。 対向導体板５３と地板５１との位置関係を説明するための図である。 ０次共振モードでの電流、電圧、及び電界分布を示す図である。 ０次共振モードでの放射特性を示す図である。 ０次共振モードでの放射特性を示す図である。 地板励振モードの動作原理を説明するための図である。 地板励振モードの動作原理を説明するための図である。 各動作モードでの利得の周波数特性の一例を示す図である。 各動作モードでの利得の周波数特性の一例を示す図である。 室外左側通信機１２Ｌの取付位置及び取付姿勢の一例を示す図である。 側方通信機としての車室外通信機１２βの動作モード毎の指向性及び偏波を示す図である。 側方通信機としての車室外通信機１２βの放射特性を示す図である。 室外左側通信機１２Ｌが０次共振モードで動作した際の電界強度分布を示す図である。 室外左側通信機１２Ｌが地板励振モードで動作した際の電界強度分布を示す図である。 スマートＥＣＵ１１の機能を説明するための図である。 接続関連処理を説明するためのフローチャートである。 位置判定処理を説明するためのフローチャートである。 車両用電子キーシステムの要件について説明するための図である。 車室外通信機１２βの構造の変形例を示す図である。 車室外通信機１２βの構造の変形例を示す図である。 車室外アンテナ１２１βの構造の変形例を示す図である。 対向導体板５３の中心に短絡部５４が形成されている場合の対向導体板５３上での電流分布を示す図である。 対向導体板５３の中心からずれた位置に短絡部５４が形成されている場合の対向導体板５３上での電流分布及びその作用を示す図である。 図２８に示す車室外アンテナ１２１βが０次共振モードで動作した際の電界強度分布を示す図である。 車室外アンテナ１２１βの構造の変形例を示す図である。 動作モードを切替可能に構成されている車室外アンテナ１２１βを示す図である。 スマートＥＣＵ１１及び車室外通信機１２βの変形例を示す図である。 車室外アンテナ１２１βの変形例を示す図である。 車室外通信機１２βの動作モードを切り替えるための構成の変形例を示す図である。

以下、本開示に係る位置判定システムの実施形態の一例について、図を用いて説明する。図１は、本開示に係る位置判定システムが適用された車両用電子キーシステムの概略的な構成の一例を示す図である。図１に示すように車両用電子キーシステムは、車両Ｈｖに搭載された車載システム１と、当該車両Ｈｖのユーザによって携帯される通信端末である携帯端末２と、を備えている。

＜全体の概要＞
車載システム１は、例えばパッシブ・エントリ・パッシブ・スタートシステム（以降、ＰＥＰＳシステム）など、車両用電子キーシステムを構成する車両側の装置／システムである。車載システム１は、携帯端末２と所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施することで、携帯端末２の位置に応じた所定の車両制御を実施する。例えば車載システム１は、携帯端末２が車両Ｈｖに対して予め設定されている室外作動エリアＲｘ内に存在することを確認できていることを条件として、ドアを施錠したり開錠したりする。

室外作動エリアＲｘは、車室外において車載システム１による車両制御の実行を許可するエリアに相当する。ここでは一例として室外作動エリアＲｘは、車載システム１によるドアの施錠及び開錠を実行を許可するエリアに設定されている。室外作動エリアＲｘは車両Ｈｖの近傍領域に限定されている。本実施形態では一例として、車室外のうち、運転席用ドア、助手席用ドア、及びトランクドアのそれぞれに設けられている外側ドアハンドルから所定の作動距離（例えば０．７メートル）以内となる領域が室外作動エリアＲｘに設定されている。室外作動エリアＲｘの大きさを規定する作動距離は１ｍであってもよいし、１．５ｍであってもよい。作動距離は、別途後述する禁止エリアの大きさを規定する禁止距離（２ｍ）よりも小さく設定されていれば良い。なお、外側ドアハンドルとは、ドアの外側面に設けられた、ドアを開閉するための把持部材を指す。外側ドアハンドルは、例えばフラッシュハンドルやポップアップハンドルなど、ドアパネル内に格納されるタイプのドアハンドルであっても良い。

本実施形態の車載システム１及び携帯端末２はそれぞれ、通信距離を１０メートル程度に設定可能な所定の近距離無線通信規格に準拠した通信（以降、近距離通信とする）を実施可能に構成されている。ここでの近距離無線通信規格としては、例えばBluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）や、Wi-Fi（登録商標）、ZigBee（登録商標）等を採用することができる。近距離無線通信規格は、例えば、数メートル～数１０メートル程度の通信距離を提供可能なものであればよい。本実施形態の車載システム１と携帯端末２とは一例としてBluetooth Low Energy規格に準拠して無線通信を実施するように構成されている。

携帯端末２は、車載システム１と対応付けられてあって、車両Ｈｖの電子キーとして機能する装置である。携帯端末２は、上述の近距離通信機能を備えた、ユーザが携帯可能な装置であればよい。例えばスマートフォンを携帯端末２として用いることができる。もちろん、携帯端末２は、タブレット端末、ウェアラブルデバイス、携帯用音楽プレーヤ、携帯用ゲーム機等であってもよい。携帯端末２が近距離通信として送信する信号には、送信元情報が含まれている。送信元情報は、例えば携帯端末２に割り当てられた固有の識別情報（以降、端末ＩＤとする）である。端末ＩＤは他の通信端末と携帯端末２とを識別するための情報として機能する。

携帯端末２は、送信元情報を含む通信パケットを所定の送信間隔で無線送信することで、近距離通信機能を備えた周囲の通信端末に対して、自分自身の存在を通知する（すなわちアドバタイズする）。以降では便宜上、アドバタイズを目的として定期的に送信される通信パケットのことをアドバタイズパケットと称する。

車載システム１は、上述した近距離通信機能によって携帯端末２から送信されてくる信号（例えばアドバタイズパケット）を受信することで、携帯端末２が車載システム１と近距離通信可能な範囲内に存在することを検出する。以降では、車載システム１が近距離通信機能によって携帯端末２と相互にデータ通信が可能な範囲のことを通信エリアとも記載する。

なお、本実施形態では一例として携帯端末２から逐次送信されるアドバタイズパケットを受信することで、車載システム１は通信エリア内に携帯端末２が存在することを検出するように構成されているものとするが、これに限らない。他の態様として、車載システム１がアドバタイズパケットを逐次送信し、携帯端末２との通信接続（いわゆるコネクション）が確立したことに基づいて、通信エリア内に携帯端末２が存在することを検出するように構成されていてもよい。

＜車両Ｈｖの構成について＞
まずは、車両Ｈｖの構成について図２を用いて説明する。車両Ｈｖは例えば乗車定員人数が５人の乗用車である。ここでは一例として車両Ｈｖは、前部座席と後部座席とを備えるとともに、左側に運転席（換言すればハンドル）が設けられている。なお、車両Ｈｖは右側に運転席が設けられている車両であってもよい。また、後部座席を備えない車両をであってもよい。車両Ｈｖは、トラックなどの貨物自動車などであってもよい。また、車両Ｈｖはタクシーや、キャンピングカーであってもよい。その他、車両Ｈｖは、車両貸出サービスに供される車両（いわゆるレンタカー）であってもよいし、カーシェアリングサービスに供される車両（いわゆるシェアカー）であってもよい。シェアカーには、個人所有の車両をこの車両の管理者が使用していない時間帯に他者に貸し出すサービスに用いられる車両も含まれる。車両Ｈｖが上記サービスに供される車両（以下、サービス車両）である場合には、それらのサービスの利用契約を行っている人物がユーザとなりうる。つまり、車両Ｈｖを使用する権利を有する人物がユーザとなりうる。

車両Ｈｖのボディは、主として金属部材を用いて実現されている。ここでのボディには、例えばＢピラーなどのようにボディ本体部を提供するフレームのほかに、ボディパネルも含まれる。ボディパネルには、サイドボディパネルや、ルーフパネル、リアエンドパネル、ボンネットパネル、ドアパネルなどが含まれる。ただし、ここでは一例として、ドアパネルのうち、Ｂピラー４２Ｂと重なる部分、又は、窓枠部として機能する部分は、樹脂で形成されているものとする。

金属板は電波を反射する性質を有するため、車両Ｈｖのボディは電波を反射する。すなわち、車両Ｈｖのボディは、電波の直進的な伝搬を遮断するように構成されている。ここでの電波とは、車載システム１と携帯端末２との無線通信に使用される周波数帯の電波（以降、システム使用電波）のことを指す。ここでのシステム使用電波とは２．４ＧＨｚ帯の電波を指す。ここでの遮断とは、理想的には反射であるが、これに限らない。電波を所定のレベル（以降、目標減衰レベル）以上減衰できる構成が、電波の伝搬を遮断する構成に相当する。目標減衰レベルは、車室内外で電波の信号強度に有意な差が生じる値とすればよく、例えば１０ｄＢとする。なお、目標減衰レベルは５ｄＢ以上の任意の値（例えば１０ｄＢや２０ｄＢ）に設定することができる。

また、車両Ｈｖは、ルーフパネルによって提供される屋根部４１を有し、このルーフパネルを支持するための複数のピラー４２を備える。車両Ｈｖは、ピラー４２として、Ａピラー４２Ａ、Ｂピラー４２Ｂ、及びＣピラー４２Ｃを備える。Ａピラー４２Ａは前部座席の前方に設けられたピラー４２に相当する。Ｂピラー４２Ｂは、前部座席と後部座席の間に設けられたピラー４２に相当する。Ｃピラー４２Ｃは後部座席斜め後ろに設けられているピラー４２に相当する。各ピラー４２の一部又は全部は、高張力鋼鈑等の金属部材を用いて実現されている。もちろん、他の態様としてピラー４２は、カーボンファイバー製であっても良いし、樹脂製であってもよい。さらに、種々の材料を組み合わせて実現されていても良い。

上記説明の通り車両Ｈｖは全体として、全てのドアが閉じられている場合には、システム使用電波は窓部４３を介してのみ車室外から車室内に進入したり、車室内から車室外に漏洩したりするように構成されている。つまり窓部４３がシステム使用電波の通り道として作用するように構成されている。ここでの窓部４３とは、フロントウインドウや、車両Ｈｖの側面部分に設けられている窓（いわゆるサイドウインドウ）、リアウインドウなどである。

なお、他の態様として、車両Ｈｖのドア等に設けられている窓ガラスもまた、システム使用電波の直進的な伝搬を遮断するように構成されていてもよい。ここでの窓ガラスとは、車両Ｈｖに設けられている窓部４３に配置される透明な部材であって、その素材は厳密にはガラスでなくともよい。例えばアクリル樹脂等を用いて実現されていても良い。すなわち、ここでの窓ガラスとは、風防として機能する透明な部材である。

＜車載システム１の構成について＞
次に、車載システム１の構成及び作動について述べる。車載システム１は、図３に示すように、スマートＥＣＵ１１、複数の車載通信機１２、ドアボタン１３、スタートボタン１４、エンジンＥＣＵ１５、及びボディＥＣＵ１６を備える。なお、部材名称中のＥＣＵは、Electronic Control Unitの略であり、電子制御装置を意味する。

スマートＥＣＵ１１は、携帯端末２と無線通信を実施することでドアの施開錠やエンジンの始動等の車両制御を実行する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。当該スマートＥＣＵ１１は、コンピュータを用いて実現されている。すなわち、スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１、フラッシュメモリ１１２、ＲＡＭ１１３、Ｉ／Ｏ１１４、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えている。ＣＰＵ１１１は、種々の演算処理を実行する演算処理装置である。フラッシュメモリ１１２は、書き換え可能な不揮発性の記憶媒体である。ＲＡＭ１１３は揮発性の記憶媒体である。Ｉ／Ｏ１１４は、スマートＥＣＵ１１が、例えば車載通信機１２など、車両Ｈｖに搭載されている他の装置と通信するためのインターフェースとして機能する回路モジュールである。Ｉ／Ｏ１１４は、アナログ回路素子やＩＣなどを用いて実現されればよい。

フラッシュメモリ１１２には、ユーザが所有する携帯端末２に割り当てられている端末ＩＤが登録されている。また、フラッシュメモリ１１２には、コンピュータをスマートＥＣＵ１１として機能させるためのプログラム（以降、位置判定プログラム）等が格納されている。なお、上述の位置判定プログラムは、非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されていればよい。ＣＰＵ１１１が位置判定プログラムを実行することは、位置判定プログラムに対応する方法が実行されることに相当する。

その他、フラッシュメモリ１１２には、スマートＥＣＵ１１が携帯端末２からの信号の受信強度に基づいて携帯端末２の位置を判定するための閾値（以降、判定用閾値）として、車室内相当値Ｐｉｎ、作動閾値Ｐｒｘ、及び強度差閾値Ｐｇが保存されている。車室内相当値Ｐｉｎは、携帯端末２は車室内に存在すると判定するための閾値である。作動閾値Ｐｒｘは、携帯端末２は車室外の室外作動エリアＲｘに存在すると判定するための閾値である。車室内相当値Ｐｉｎが車室内判定値に相当する。車室内相当値Ｐｉｎや作動閾値Ｐｒｘの技術的な意義や設定方法、スマートＥＣＵ１１の詳細については別途後述する。

車載通信機１２は、車両Ｈｖに搭載されている、近距離通信を実施するための通信モジュールである。各車載通信機１２は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの電波（つまり２．４ＧＨｚ－ＩＳＭバンドの電波）を送受信可能に構成されている。各車載通信機１２は専用の通信線又は車両内ネットワークを介してスマートＥＣＵ１１と相互通信可能に接続されている。各車載通信機１２には、固有の通信機番号が設定されている。通信機番号は、携帯端末２にとっての端末ＩＤに相当する情報である。通信機番号は、複数の車載通信機１２を識別するための情報として機能する。

本実施形態の車載システム１は、車載通信機１２として、図４に示すように、少なくとも１つの車室内通信機１２αと、複数の車室外通信機１２βとを備える。車室内通信機１２αは、車室内に設置されている車載通信機１２であり、車室外通信機１２βは、車両Ｈｖの外面部に配されている車載通信機１２である。ここでの外面部とは、車両Ｈｖにおいて車室外空間に接するボディ部分であって、車両Ｈｖの側面部、背面部、及び前面部が含まれる。本実施形態の車載システム１は車室外通信機１２βとして、室外左側通信機１２Ｌ、室外右側通信機１２Ｍ、及び室外後方通信機１２Ｎを備える。

各車載通信機１２は、携帯端末２から送信された信号の受信強度をスマートＥＣＵ１１に提供する役割を担う。なお、車室内通信機１２αは、スマートＥＣＵ１１が携帯端末２とデータを送受信する役割を担うデータ通信機としての役割を兼ねる。図４は車両Ｈｖの概念的な上面図であって、種々の車載通信機１２の設置位置を説明するために屋根部４１を透過させて示している。

図５は、車載通信機１２の電気的な構成を概略的に示したものである。図５に示すように車載通信機１２は、アンテナ１２１、送受信回路１２２、及び通信マイコン１２３を備える。

アンテナ１２１は、携帯端末２との無線通信に用いられる周波数帯（以降、システム使用周波数帯）の電波を送受信するためのアンテナである。ここでのシステム使用周波数帯は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの２．４ＧＨｚ帯である。システム使用周波数帯は、アンテナ１２１にとっての動作帯域に対応する。なお、本実施形態におけるシステム使用周波数帯は、Bluetooth規格で使用される２４００ＭＨｚ～２４８０ＭＨｚを含んでいればよい。システム使用周波数帯の上限周波数や下限周波数は、携帯端末２との通信規格に応じて適宜変更可能である。

アンテナ１２１は送受信回路１２２と電気的に接続されている。アンテナ１２１の具体的な構成については別途後述する。送受信回路１２２は、アンテナ１２１で受信した信号を復調し、通信マイコン１２３に提供する。また、送受信回路１２２は、通信マイコン１２３を介してスマートＥＣＵ１１から入力された信号を変調して、アンテナ１２１に出力し、電波として放射させる。送受信回路１２２は通信マイコン１２３と相互通信可能に接続されている。

また、送受信回路１２２は、アンテナ１２１で受信した信号の強度を逐次検出する受信強度検出部１２４を備える。受信強度検出部１２４は多様な回路構成によって実現可能である。受信強度検出部１２４が検出した受信強度は、受信データに含まれる端末ＩＤ、及び当該データの受信に使用されたチャンネル番号と対応付けられて通信マイコン１２３に逐次提供される。チャンネル番号は、携帯端末２との通信に用いられた周波数を示す。なお、受信強度は、例えば電力の単位［ｄＢｍ］で表現されればよい。便宜上、受信強度と端末ＩＤとチャンネル番号とを対応づけたデータを受信強度データと称する。受信強度検出部１２４が強度検出部に相当する。

通信マイコン１２３は、送受信回路１２２の動作を制御するマイクロコンピュータである。通信マイコン１２３は、別の観点によれば、スマートＥＣＵ１１とのデータの受け渡しを制御するマイクロコンピュータに相当する。通信マイコン１２３は、送受信回路１２２から入力された受信データを受信強度と対応付けてスマートＥＣＵ１１に提供する。また、通信マイコン１２３は、携帯端末２の端末ＩＤを認証するとともに、スマートＥＣＵ１１からの要求に基づき、携帯端末２と暗号通信を実施する機能を備える。暗号化の方式としては、Bluetoothで規定されている方式など、多様な方式を援用することができる。ＩＤの認証方式についても、Bluetoothで規定されている方式など、多様な方式を援用することができる。

ドアボタン１３は、ユーザが車両Ｈｖのドアを開錠及び施錠するためのボタンである。ドアボタン１３は、車両Ｈｖの外側ドアハンドル又はその近傍に設けられている。ドアボタン１３は、ユーザによって押下されると、その旨を示す電気信号を、スマートＥＣＵ１１に出力する。ドアボタン１３は、スマートＥＣＵ１１がユーザの開錠指示及び施錠指示を受け付けるための構成に相当する。なお、ユーザの開錠指示及び施錠指示の少なくとも何れか一方を受け付けるための構成としては、タッチセンサを採用することもできる。

スタートボタン１４は、ユーザが駆動源（例えばエンジン）を始動させるためのプッシュスイッチである。スタートボタン１４は、ユーザによってプッシュ操作がされると、その旨を示す電気信号をスマートＥＣＵ１１に出力する。なお、ここでは一例として車両Ｈｖは、エンジンを動力源として備える車両とするがこれに限らない。車両Ｈｖは、電気自動車やハイブリッド車であってもよい。車両Ｈｖがモータを駆動源として備える車両である場合には、スタートボタン１４は駆動用のモータを始動させるためのスイッチである。

エンジンＥＣＵ１５は、車両Ｈｖに搭載されたエンジンの動作を制御するＥＣＵである。例えばエンジンＥＣＵ１５は、スマートＥＣＵ１１からエンジンの始動を指示する始動指示信号を取得すると、エンジンを始動させる。

ボディＥＣＵ１６は、スマートＥＣＵ１１からの要求に基づいて車載アクチュエータ１７を制御するＥＣＵである。ボディＥＣＵ１６は、種々の車載アクチュエータ１７や、種々の車載センサ１８と通信可能に接続されている。ここでの車載アクチュエータ１７とは、例えば、各ドアのロック機構を構成するドアロックモータや、座席位置を調整するためのアクチュエータ（以降、シートアクチュエータ）などである。また、ここでの車載センサ１８とは、ドア毎に配置されているカーテシスイッチなどである。カーテシスイッチは、ドアの開閉を検出するセンサである。ボディＥＣＵ１６は、例えばスマートＥＣＵ１１からの要求に基づいて、車両Ｈｖの各ドアに設けられたドアロックモータに所定の制御信号を出力することで各ドアを施錠したり開錠したりする。

＜車室内通信機１２αの役割及び構成について＞
車室内通信機１２αは、車室内が強電界エリアとなるように車室内の所定位置に配置されている。ここでの強電界エリアとは、車載通信機１２から送信した信号が所定の閾値（以降、強電界閾値）以上の強度を保って伝搬するエリアである。強電界閾値は、近距離通信の信号としては十分に強いレベルに設定されている。例えば強電界閾値は－３５ｄＢｍ（－０．３１６μＷ）である。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、強電界エリアは別の観点によれば、車載通信機１２での携帯端末２から送信された信号の受信強度が所定の閾値以上となるエリアでもある。

車室内通信機１２αは、車室内の任意の位置に設置可能である。ただし、データ通信機としての役割を兼ねる車室内通信機１２αは、車室内及び車室外のドア付近を見通せる位置に配置されていることが好ましい。車室内及び車室外のドア付近を見通せる位置とは、例えば車室内の天井部分である。ここでは一例として、車室内通信機１２αは、ウインドシールドの上端中央部（つまりルームミラー付近）に配置されている。車室内通信機１２αの設置位置としては、インストゥルメントパネル４９の車幅方向中央部や、オーバーヘッドコンソールや、天井部の中央部なども採用可能である。なお、携帯端末２が車室内通信機１２αの見通し外に存在する場合であっても、構造物での反射等によって携帯端末２と車室内通信機１２αとは無線通信を実施しうる。故に、車室内通信機１２αは、センターコンソール４８や、運転席の足元、床部など、車室外が見通し外となる位置に設置されていても良い。

なお、或る車載通信機１２にとっての見通し内とは、当該車載通信機１２から送信された信号が直接到達可能な領域である。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、或る車載通信機１２にとっての見通し内とは、換言すれば、携帯端末２から送信された信号を当該車載通信機１２が直接的に受信可能な領域に相当する。また、或る車載通信機１２にとっての見通し外とは、当該車載通信機１２から送信された信号が直接到達しない領域である。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、或る車載通信機１２にとっての見通し外とは、換言すれば、携帯端末２から送信された信号を当該車載通信機１２が直接的には受信できない領域に相当する。なお、携帯端末２から送信された信号は種々の構造物で反射されることによって見通し外にも到達しうる。

データ通信機としての車室内通信機１２αが備える不揮発性メモリには、端末情報が保存されている。端末情報とは、例えば、認証鍵や、端末ＩＤなどである。端末情報は、ユーザが鍵交換プロトコルの実行操作（いわゆるペアリング）を実施することで登録されれば良い。なお、車両Ｈｖがサービス車両である場合、端末情報は、ユーザによるサービス車両の使用（例えば予約状況や運行状況）を管理する外部サーバから配信されても良い。車両Ｈｖが複数のユーザによって使用される場合には、各ユーザが保有する携帯端末２の端末情報が保存される。

データ通信機としての車室内通信機１２αは、携帯端末２からのアドバタイズパケットを受信すると、保存済みの端末情報を用いて自動的に携帯端末２との通信接続を確立する。そして、スマートＥＣＵ１１が携帯端末２とデータの送受信を実施する。なお、車室内通信機１２αは、携帯端末２との通信接続を確立すると、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤをスマートＥＣＵ１１に提供する。

なお、Bluetooth規格によれば、暗号化されたデータ通信は、周波数ホッピング方式で実施される。周波数ホッピング方式は、通信に使うチャンネルを時間で次々に切り替えていく通信方式である。具体的にはBluetooth規格では、周波数ホッピング・スペクトル拡散方式（FHSS：Frequency Hopping Spread Spectrum）によってデータ通信が行われる。Bluetooth Low Energy（以降、Bluetooth LE）では、０番から３９番までの４０のチャンネルが用意されており、そのうちの０番から３６番までの３７チャンネルがデータ通信に使用可能である。なお、３７番から３９番までの３チャンネルは、アドバタイズパケットの送受信に供されるチャンネル（以降、アドバタイジングチャンネル）である。

車室内通信機１２αは、携帯端末２との通信接続が確立している場合、３７個のチャンネルを逐次変更しながら携帯端末２とデータの送受信を実施する。その際、車室内通信機１２αは、スマートＥＣＵ１１に対して、携帯端末２との通信に使用するチャンネルを示す情報（以降、チャンネル情報）を逐次提供する。チャンネル情報は、具体的なチャンネル番号であっても良いし、使用チャンネルの遷移規則を示すパラメータ（いわゆるhopIncrement）であってもよい。HopIncrementは、通信接続時にランダムに決定される５から１６までの数字である。チャンネル情報は、現在のチャンネル番号と、HopIncrementを含むことが好ましい。

なお、車室内通信機１２αは複数存在しても良い。車室内通信機１２αの数は、２個、３個、４個以上であってもよい。例えば車室内通信機１２αとして、運転席の足元付近に配されている車載通信機１２と、トランクエリアの床部に配されている車載通信機１２の２つの車室内通信機１２αを備えていてもよい。また、車室内通信機１２αは、左右のＢピラー４２Ｂの室内側面にそれぞれ１つずつ配されていても良い。その他、車室内通信機１２αは、後部座席用のドアの室内側面や、後部座席の床面に配置されていても良い。データ通信機としての役割を兼ねない車室内通信機１２αは、車室外が見通し外となる位置に設けられていることが好ましい。車室内通信機１２αは、車室内の大半（より好ましくは全領域）が強電界エリアとなるように、１又は複数個、所定の位置に配置されていれば良い。

車室内通信機１２αを構成するアンテナ１２１としては、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、線状／板状逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、０次共振アンテナなど多様なアンテナ構造を採用可能である。また、車室内通信機１２αのアンテナ１２１は、後述する地板延伸型０次共振アンテナや、半波長型０次共振アンテナなどであってもよい。車室内通信機１２αの設置位置、取付姿勢、及び設置個数は、内蔵されているアンテナ１２１の指向性及び車室内形状を鑑みて適宜設計されればよい。

＜車室外通信機１２βの構造について＞
次に車室外通信機１２βの構造について説明する。車室外通信機１２βとしての室外左側通信機１２Ｌ、室外右側通信機１２Ｍ、及び室外後方通信機１２Ｎは何れも同様のアンテナ構造を有する。また、以降ではシステム使用周波数帯の中心周波数（ここでは２．４５ＧＨｚ）の波長（以降、対象波長とも記載）を「λ」で表す。例えば「λ／２」及び「０．５λ」は対象波長の半分の長さを指し、「λ／４」及び「０．２５λ」は対象波長の４分の１の長さを指す。なお、真空中及び空気中における２．４５ＧＨｚの電波の波長（つまりλ）は１２２ｍｍである。

車室外通信機１２βは図６に示すように、回路基板５と、ケース６とを備える。回路基板５は、地板５１、支持板５２、対向導体板５３、短絡部５４、及び回路部５５を備える。地板５１、対向導体板５３、及び短絡部５４が組み合わさって成る構成が、車室外通信機１２βにとってのアンテナ１２１（以降、車室外アンテナ１２１βとも記載）に相当する。なお、図７は、回路基板５の外観斜視図である。図８は、図７に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線での断面図である。図７及び図８ではケース６の図示を省略している。便宜上以降では、地板５１に対して対向導体板５３が設けられている側を、車室外通信機１２βにとっての上側として各部の説明を行う。つまり、地板５１から対向導体板５３に向かう方向が車室外通信機１２βにとっての上方向に相当する。また、対向導体板５３から地板５１に向かう方向が車室外通信機１２βにとっての下方向に相当する。

地板５１は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。地板５１は、支持板５２の下側面に沿って設けられている。ここでの板状には金属箔のような薄膜状も含まれる。つまり、地板５１はプリント配線板等の樹脂製の板の表面に電気メッキ等によってパターン形成されたものでもよい。この地板５１は、同軸ケーブルの外部導体又は支持板５２が備えるグランド層と電気的に接続されて、車室外通信機１２βにおけるグランド電位（換言すれば接地電位）を提供する。

地板５１は、長方形状に形成されている。地板５１の短辺の長さは、例えば、電気的に０．４λに相当する値に設定されている。また、地板５１の長辺の長さは、電気的に１．２λに設定されている。ここでの電気的な長さとは、フリンジング電界や、誘電体による波長短縮効果などを考慮した、実効的な長さである。なお、支持板５２が比誘電率４．３の誘電体を用いて形成されている場合、地板５１表面での波長は、支持板５２としての誘電体の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となる。故に、電気的に１．２λに相当する長さとは、７２ｍｍとなる。

図６等に示すＸ軸は地板５１の長手方向を、Ｙ軸は地板５１の短手方向を、Ｚ軸は上下方向をそれぞれ表している。これらＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される３次元座標系（以降、アンテナ座標系）は、車室外通信機１２βの構成を説明するための概念である。なお、他の態様として地板５１が正方形状である場合には、任意の１辺に沿う方向をＸ軸とすることができる。また、地板５１が円形である場合には地板５１に平行な任意の方向をＸ軸とすることができる。Ｙ軸は、地板５１に平行であってかつＸ軸に直交する方向とすればよい。なお、地板５１が長方形や長楕円など、長手方向と短手方向とが存在する形状である場合には、その長手方向をＸ軸方向とすることができる。なお、Ｚ軸は、アンテナ１２１にとっての上方向が正方向となるように設定されている。

地板５１は、互いに直交する２つの直線のそれぞれを対称の軸として線対称な形状（以降、２方向線対称形状）であることが好ましい。２方向線対称形状とは、或る直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線についても線対称な図形を指す。２方向線対称形状には、例えば、楕円形や、長方形、円形、正方形、正六角形、正八角形、ひし形などが該当する。地板５１は、直径が１波長の円よりも大きく形成されていることが好ましい。或る部材の平面形状とは、当該部材を上方から見た形状を指す。

支持板５２は、矩形状の平板部材である。支持板５２は、地板５１と対向導体板５３とを所定の間隔をおいて互いに対向配置する役割を担う。支持板５２は平面視において地板５１とほぼ同じ大きさに形成されている。支持板５２は所定の比誘電率を有する誘電体を用いて実現されている。支持板５２は、例えばガラスエポキシ樹脂などを基材とするプリント基板を援用することができる。ここでは一例として支持板５２は比誘電率４．３のガラスエポキシ樹脂（換言すれば、ＦＲ４：Flame Retardant Type 4）を用いて実現されている。

本実施形態では一例として支持板５２の厚みは、例えば１．５ｍｍに形成されている。支持板５２の厚さは、地板５１と対向導体板５３との間隔に相当する。支持板５２の厚さを調整することで、対向導体板５３と地板５１との間隔を調整することができる。支持板５２の厚さの具体的な値はシミュレーションや試験によって適宜決定されれば良い。支持板５２の厚さは、２．０ｍｍや、３．０ｍｍなどであってもよい。なお、支持板５２での波長は、誘電体の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となる。故に、厚さ１．５ｍｍという値は、電気的に対象波長の４０分の１（つまりλ／４０）に相当する。なお、本実施形態において地板５１と対向導体板５３の間は、支持板５２としての樹脂が充填された構成を採用するが、これに限らない。地板５１と対向導体板５３の間は、中空や真空となっていてもよい。さらに、以上で例示した構造が組み合わさっていてもよい。

対向導体板５３は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。ここでの板状には、前述の通り、銅箔などの薄膜状も含まれる。対向導体板５３は、支持板５２を介し、地板５１と対向するように配置されている。対向導体板５３もまた地板５１と同様にプリント配線板等の、樹脂製の板の表面にパターン形成されたものでもよい。また、ここでの平行とは完全な平行に限らない。数度から十度程度傾いていても良い。つまり概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。

対向導体板５３と地板５１とは、互いに対向配置されることで、対向導体板５３の面積や、対向導体板５３と地板５１との間隔に応じた静電容量を形成する。対向導体板５３は、短絡部５４が備えるインダクタンスと、所定の第１周波数において並列共振する静電容量を形成する大きさに形成されている。第１周波数は、システム使用周波数帯に属する任意の周波数である。例えば第１周波数は、２４２０ＭＨｚである。他の態様として、第１周波数は、２４０２ＭＨｚや、２４２６ＭＨｚ、２４８０ＭＨｚなどのアドバタイジングチャンネルに設定されていても良い。以降において第１周波数の電波の波長と、対象波長とを区別する必要がある場合、第１周波数の電波の波長のことを以降では「λ_１」とも記載する。ただし、空気中におけるλ_１とλとの差は１．５ｍｍ程度であり、本実施形態においてその差異は無視できる。

対向導体板５３の面積は、所望の静電容量を提供するように（ひいては第１周波数で動作するように）適宜設計されればよい。例えば対向導体板５３は、一辺が電気的に１２ｍｍｍの正方形状に形成されている。対向導体板５３の表面での波長は支持板５２の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となるため、１２ｍｍという値は、電気的に０．２λに相当する。もちろん、対向導体板５３の一辺の長さは適宜変更可能であり、１４ｍｍや、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍなどであっても良い。

なお、ここでは一例として対向導体板５３の形状は正方形とするが、その他の構成として、対向導体板５３の平面形状は、円形や、正八角形、正六角形などであってもよい。また、対向導体板５３は、長方形状や長楕円形などであってもよい。対向導体板５３は２方向線対称形状であることが好ましい。また、対向導体板５３は、円形や正方形、長方形、平行四辺形など、点対称な図形であることがより好ましい。

なお、対向導体板５３には、スリットが設けられたり、角部を丸められたりしていても良い。対向導体板５３の縁部は、部分的に又は全体的にミアンダ形状に形成されていても良い。２方向線対称な形状には、その縁部に微小な（数ｍｍ程度の）凹凸が設けられている形状も含まれる。対向導体板５３の縁部に設けられた、動作に影響を与えない程度の凹凸は無視して取り扱うことができる。当該対向導体板５３の平面形状に対する技術思想は、前述の地板５１についても同様である。

対向導体板５３は、マイクロストリップ線路５５１を用いて回路部５５と接続されている。対向導体板５３とマイクロストリップ線路５５１との接続箇所が、アンテナ１２１にとっての給電点５３１に相当する。マイクロストリップ線路５５１は給電線に相当する。なお、対向導体板５３への給電方式としては、直結給電方式のほか、電磁結合方式など多様な方式を採用可能である。電磁結合方式は、給電用のマイクロストリップ線路等と対向導体板５３との電磁結合を利用した給電方式を指す。給電点５３１は、回路部５５から見てアンテナ１２１の入出力インピーダンスが整合する位置に設けられればよい。換言すれば給電点５３１は、リターンロスが所定の許容レベルとなる位置に設けられればよい。給電点５３１は、例えば対向導体板５３の縁部や中央領域など、任意の位置に配置することができる。

対向導体板５３は、図９に示すように、或る１組の対辺がＸ軸と平行となり、かつ、他の組の対辺がＹ軸に平行となる姿勢で地板５１と対向配置されている。ただし、その中心が地板５１の中心からＸ軸方向に所定量ずれるように配置されている。具体的には、対向導体板５３は、その中心が、地板５１の中心からＸ軸方向へ電気的に対象波長の２５分の１（つまり０．０４λ）ずれた位置となるように配置されている。当該構成は、別の観点によれば地板５１を対向導体板５３に対して非対称に配置した構成に相当する。

なお、地板５１の中心（以降、地板中心）と、対向導体板５３の中心のＸ軸方向における距離（以降、地板オフセット量ΔＳａ）は、０．０４λに限定されない。地板オフセット量ΔＳａは０．０５λや、０．０８λ、０．２５λなどであってもよい。地板オフセット量ΔＳａは、０．１２５λ（＝λ／８）に設定されていてもよい。地板オフセット量ΔＳａは、上面視において対向導体板５３が地板５１の外側にはみ出さない範囲において適宜変更可能である。対向導体板５３は、少なくとも全領域（換言すれば全面）が地板５１と対向するように配置されている。地板オフセット量ΔＳａは、地板５１の中心と対向導体板５３の中心のずれ量に相当する。地板オフセット量ΔＳａは、別途後述する第２周波数において地板５１が放射素子として機能するように設計されている。

なお、図９では地板５１と対向導体板５３の位置関係を明示するために、支持板５２は透過させている（つまり図示を省略している）。図９に示す一点鎖線Ｌｘ１は、地板５１の中心を通ってＸ軸に平行な直線を表しており、一点鎖線Ｌｙ１は、地板５１の中心を通ってＹ軸に平行な直線を表している。二点鎖線Ｌｙ２は、対向導体板５３の中心を通ってＹ軸に平行な直線を表す。別の観点によれば直線Ｌｘ１は、地板５１や対向導体板５３にとっての対称軸に相当する。直線Ｌｙ１は地板５１にとっての対称軸に相当する。直線Ｌｙ２は対向導体板５３にとっての対称軸に相当する。

対向導体板５３は、地板５１と同心となる位置からＸ軸方向へ所定量ずらして配置されているため、一点鎖線Ｌｘ１は、対向導体板５３の中心も通る。つまり、一点鎖線Ｌｘ１は、Ｘ軸に平行な直線であって地板５１と対向導体板５３の中心を通る直線に相当する。直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ１との交点が地板中心に相当し、直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ２の交点が対向導体板５３の中心（以降、導体板中心）に相当する。導体板中心は、対向導体板５３の重心に相当する。本実施形態では対向導体板５３が正方形状であるため、導体板中心とは、対向導体板５３の２つの対角線の交点に相当する。なお、地板５１と対向導体板５３とが同心となる配置態様とは、上面視において対向導体板５３の中心と地板５１の中心とが重なる配置態様に相当する。

短絡部５４は、地板５１と対向導体板５３とを電気的に接続する導電性の部材である。短絡部５４は、一端が地板５１と電気的に接続され、他端が対向導体板５３と電気的に接続された線状の部材であればよい。短絡部５４は、例えば支持板５２としてのプリント基板に設けられたビアを用いて実現されている。短絡部５４は、導電性のピンを用いて実現されていてもよい。短絡部５４の長さや径を調整することによって、短絡部５４が備えるインダクタンスを調整することができる。

短絡部５４は、例えば導体板中心に位置するように設けられている。なお、短絡部５４の形成位置は、厳密に導体板中心と一致している必要はない。短絡部５４は導体板中心から数ｍｍ程度ずれていてもよい。短絡部５４は、対向導体板５３の中央領域に形成されていれば良い。対向導体板５３の中央領域とは、導体板中心から縁部までを１：５に内分する点を結ぶ線よりも内側の領域を指す。中央領域は、別の観点によれば、対向導体板５３を６分の１程度に相似縮小した同心図形が重なる領域に相当する。

回路部５５は、送受信回路１２２や通信マイコン１２３、電源回路などを含む回路モジュールである。回路部５５は、ＩＣや、アナログ回路素子、コネクタなど、多様な部品の電気的集合体である。回路部５５は、支持板５２において対向導体板５３が配置されている側の面（以降、基板上面５２ａ）に形成されている。例えば回路部５５は、基板上面５２ａにおいて非対称部５１１の上方に位置する領域を用いて形成されている。マイクロストリップ線路５５１は、対向導体板５３に給電するための線状導体である。マイクロストリップ線路５５１の一端は対向導体板５３に接続されており、他端は、回路部５５と接続されている。なお、マイクロストリップ線路５５１は、支持板５２の内部に形成されていても良い。

ケース６は、回路基板５を収容する構成である。ケース６は例えば上下方向に分離可能に構成されているアッパーケースとロアケースとが組み合わさることで構成されている。ケース６は、例えばポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）樹脂を用いて構成されている。なお、ケース６の材料としては、ＰＣ樹脂にアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（いわゆるＡＢＳ）を混ぜた合成樹脂や、ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）など、多様な樹脂を採用できる。

ケース６は、ケース底部６１、ケース側壁部６２、及びケース天井部６３を備える。ケース底部６１は、ケース６の底を提供する構成である。ケース底部６１は、平板状に形成されている。ケース６内において回路基板５は、ケース底部６１に形成されているリブ（以降、下側リブ）６１１を介して、地板５１がケース底部６１と対向するように配置されている。下側リブ６１１は、ケース底部６１の所定位置から上側に向かって一体的に形成された凸状の構成である。下側リブ６１１は、ケース６内における回路基板５の位置を規制する役割を担う。下側リブ６１１は、地板５１の縁部と当接するように設けられている。下側リブ６１１は、地板５１とケース底部６１との離隔がλ／２５以下（つまり５ｍｍ以下）となるように形成されている。なお、下側リブ６１１は、側壁部６２の内面から筐体内側に向かって突出するように形成されていてもよい。下側リブ６１１は、回路基板５を下側から支持するように構成されていればよく、側壁部６２と一体的に形成されていてもよい。

ケース側壁部６２は、ケース６の側面を提供する構成であって、ケース底部６１の縁部から上方に向かって立設されている。ケース側壁部６２の高さは、ケース天井部６３の内面と対向導体板５３との離隔がλ／２５以下となるように設計されている。ケース天井部６３は、ケース６の上面部を提供する構成である。本実施形態のケース天井部６３は平板状に形成されている。なお、ケース天井部６３の形状としては、その他、ドーム型など多様な形状を採用することができる。ケース天井部６３は、内面が基板上面５２ａ（ひいては対向導体板５３）と対向するように構成されている。ケース天井部６３の内側面には上側リブ６３１が形成されている。

上側リブ６３１は、ケース天井部６３の内面の所定位置から下方に向かって形成された凸状の構成である。上側リブ６３１は、対向導体板５３の縁部と当接するように設けられている。上側リブ６３１はケース６と一体的に形成されている。上側リブ６３１は、ケース６内における支持板５２の位置を規制する。上側リブ６３１において対向導体板５３の縁部と連接する垂直面（つまり外側面）には、銅箔等の金属パターンが付与されていても良い。なお、上側リブ６３１は任意の要素であって設けられていなくとも良い。

ケース６の内部には、より好ましい態様として、シール材７を充填されている。シール材７は封止材に相当する。シール材７としては、ウレタン樹脂（より具体的にはポリウレタンプレポリマー）や、エポキシ樹脂、シリコン樹脂など、多様な材料を採用することができる。ケース６内にシール材７を充填した構成によれば、防水性や防塵性、耐振動性も向上させる事ができる。加えて、ケース６内にシール材７を充填した構成によれば、対向導体板５３の上方に位置するシール材７が、対向導体板５３の端部から対向導体板５３の上側への地板垂直偏波の回り込みを抑制し、地板平行方向への放射利得を向上させる効果を奏する。ここでの地板平行方向とは、対向導体板５３の中心からその縁部に向かう方向を指す。地板平行方向は、別の観点によれば、対向導体板５３の中心を通る地板５１への垂線に直交する方向を指す。地板平行方向は、車室外通信機１２βにとっての横方向（換言すれば側方）に相当する。なお、シール材７は任意の要素であって、必須の要素ではない。図６においては、図の視認性を確保するために、シール材７のハッチングは省略している。

上側リブ６３１やシール材７は、後述する０次共振モードによって放射される垂直電界が、対向導体板５３の縁部から上側に回り込むことを抑制する役割を担う構成（以降、電波遮断体）に相当する。本実施形態にて開示の構成は、対向導体板５３の上側に、導体又は誘電体を用いて構成されている電波遮断体を配置した構成に相当する。なお、上側リブ６３１を含むケース６や、シール材７は、比誘電率が高く、かつ、誘電正接が小さいものが好ましい。例えば比誘電率が２．０以上であって、かつ、誘電正接が０．０３以下であるものが好ましい。誘電正接が高いと放射エネルギーが熱損失として失われる量が増大する。そのため、ケース６やシール材７は、誘電正接がより小さい材料を用いて実現されていることが好ましい。また、ケース６やシール材７は、誘電率が高いほど電界の回り込みを抑制するように作用する。換言すれば、ケース６やシール材７の誘電率が高いほど、地板平行方向の利得を高める効果は強まる。故に、ケース６やシール材７の材料としては、誘電率が高い誘電体を用いて実現されていることが好ましい。

＜車室外通信機１２βの作動について＞
このように構成された車室外通信機１２βの動作を説明する。車室外通信機１２βは、対向導体板５３はその中央領域に設けられた短絡部５４で地板５１に短絡されており、かつ、対向導体板５３の面積は、短絡部５４が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっている。

このため、第１周波数及びその近傍においては、インダクタンスと静電容量との間のエネルギー交換によって並列共振（いわゆるＬＣ並列共振）が生じ、地板５１と対向導体板５３との間には、地板５１および対向導体板５３に対して垂直な電界が発生する。この垂直電界は、短絡部５４から対向導体板５３の縁部に向かって伝搬していき、対向導体板５３の縁部において、地板垂直偏波となって空間を伝搬していく。なお、ここでの地板垂直偏波とは、電界の振動方向が地板５１や対向導体板５３に対して垂直な電波を指す。車室外通信機１２βが水平面に平行な姿勢で使用されている場合、地板垂直偏波は地面に垂直な偏波（つまり通常の垂直偏波）を指す。

垂直電界の伝搬方向は、図１０に示すように短絡部５４を中心として対称である。そのため、図１１に示すように、地板平行方向に対する放射特性は無指向性（換言すれば全方向性）となる。故に、地板５１が水平となるように配置されている場合、車室外通信機１２βは水平方向にメインビームを備えるアンテナとして機能する。なお、ここでの地板平行面とは、地板５１及び対向導体板５３に平行な平面を指す。

なお、短絡部５４は導体板中心に配置されているため、対向導体板５３に流れる電流は、短絡部５４を中心として対称となる。そのため、対向導体板５３において導体板中心から或る方向に流れる電流が発するアンテナ高さ方向の電波は、逆向きに流れる電流が発する電波によって相殺される。つまり、対向導体板５３に励起される電流は、電波の放射に寄与しない。故に、図１２に示すように地板５１に垂直な方向（以降、地板垂直方向）には電波を放射しない。地板垂直方向は、図面においてはＺ軸正方向に相当する。以降では便宜上、地板５１と対向導体板５３との間に形成される静電容量と、短絡部５４が備えるインダクタンスのＬＣ並列共振によって動作するモードのことを０次共振モードと称する。０次共振モードとしての車室外アンテナ１２１βは電圧系アンテナに相当する。なお、上記構成を備えるアンテナは、対向導体板５３と地板５１とが形成する静電容量と、短絡部５４が備えるインダクタンスとを用いて、所定の第１周波数において並列共振するように構成されたアンテナに相当する。なお、０次共振モードの共振周波数は整合素子を用いて調整されてもよい。

また、車室外アンテナ１２１βは、対向導体板５３から見て地板５１が非対称に形成されていることに起因して、地板５１からも電波を放射する。具体的には次の通りである。本実施形態の車室外通信機１２βにおいて対向導体板５３は、地板５１と同心となる位置からＸ軸方向へ電気的に０．０４λずれた位置となるように配置されている。地板オフセット量ΔＳａを０．０４λに設定した態様によれば、Ｘ軸方向の端部から０．０８λ以内となる領域が対向導体板５３にとっての非対称部５１１となる。ここでの非対称部５１１とは、地板５１において対向導体板５３から見て非対称となる領域を指す。非対称部５１１のＸ軸方向の長さ（以降、非対称部幅Ｗ）は適宜変更可能である。非対称部幅Ｗは、０．１λや、０．１２５λ、０．２５λ、０．５λなどに設定されていてもよい。なお、非対称部幅Ｗは地板オフセット量ΔＳａの２倍値に相当する。故に、非対称部幅Ｗが０．２５λとなる構成とは、地板オフセット量ΔＳａを０．１２５λに設定した構成に相当する。

図１３及び図１４において非対称部５１１には、その領域を明示するためにドットパターンのハッチングを施している。便宜上、地板５１において対向導体板５３からみて対称性を有する最大領域を対称性維持部５１２とも記載する。対称性維持部５１２は、地板５１の縁部の一部を含むように設定される。対称性維持部５１２の中央領域から端部までのＸ軸方向の長さはＬ／２－ΔＳａとなる。対称性維持部５１２の中心と、対向導体板５３の中心は上面視において一致する。

図１３は地板５１に流れる電流を概念的に示した図である。シミュレーションの結果、ＬＣ並列共振によって地板５１に流れる電流は、主として、地板５１の縁部に沿って流れることが確認されている。図１３において矢印の大きさは電流の振幅を表している。図１３では支持板５２は透過させている（つまり図示を省略している）。

対向導体板５３から短絡部５４を通って地板５１に流れ込む電流は、短絡部５４から地板５１のＸ軸方向の両端に向かって流れる。地板５１にとっての電流の出入り口となる短絡部５４は、対称性維持部５１２にとっての中心に位置する。そのため、対称性維持部５１２においては、短絡部５４からＸ軸方向両端に向かって流れる電流は、向きが逆で大きさは等しい。故に、対称性維持部５１２の中央から或る方向（例えばＸ軸正方向）に流れる電流により生じる電磁波は、図１４に示すように逆方向（例えばＸ軸負方向）に流れる電流が形成する電磁波によって相殺される（つまり打ち消される）。したがって、実質的には対称性維持部５１２からは電波は放射されない。

ただし、非対称部５１１に流れる電流が発する電波については打ち消されずに残る。換言すれば、非対称部５１１の縁部は放射素子（実態的には線状アンテナ）として作用する。地板５１から放射される電波は、電界が地板５１と平行な方向に振動する直線偏波（以降、地板平行偏波）となる。具体的には、地板５１から放射される電波は、電界の振動方向がＸ軸に平行な直線偏波（以降、Ｘ軸平行偏波）となる。また、当該地板平行偏波はＸ軸に直交する方向に放射される。つまり、地板平行偏波は、車室外通信機１２βにとっての上方向（以降、地板垂直方向）にも放射される。

以降では便宜上、地板５１の非対称部５１１の縁部に流れる線状電流を利用する動作モードのことを地板励振モードと称する。地板励振モードは、非対称部５１１と対称性維持部５１２が連なる方向（ここではＸ軸方向）に電界が振動する直線偏波を、当該縁部に垂直な方向に放射する動作モードに相当する。地板励振モードとしての車室外通信機１２βは、誘起電流によって電波を放射する、電流系アンテナに相当する。車室外通信機１２βが水平面に平行な姿勢で使用されている場合、地板平行偏波は、電界振動方向が地面に平行な直線偏波（つまり水平偏波）に相当する。

以上で述べたように、本実施形態の車室外通信機１２βは、上記の構造を有することにより、地板平行方向にビームを形成する０次共振モードと、地板垂直方向にビームを形成する地板励振モードとの両方で同時に動作しうる。地板励振モードでの利得は、非対称部幅Ｗによって調整可能である。これに伴い、地板垂直方向の利得と地板平行方向の利得の比もまた非対称部幅Ｗに応じて変動する。非対称部幅Ｗは、所望の利得比が得られるように適宜調整されればよい。

なお、地板垂直方向の利得と地板平行方向の利得の比は、非対称部幅Ｗだけでなく、車室外通信機１２βの背面に存在する金属（例えばＢピラー４２Ｂ）と地板５１との離隔の影響も受ける。本実施形態では、非対称部幅Ｗは、所定の第２周波数において、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる値に調整されている。第２周波数は、システム使用周波数帯において、第１周波数とは異なる周波数である。例えば第２周波数は、２４８０ＭＨｚである。他の態様として、第２周波数は、２４０２ＭＨｚや、２４２６ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚなどに設定されていても良い。

第１周波数と第２周波数とは、２０ＭＨｚ以上（１０チャンネル以上）乖離していることが好ましい。以降において第２周波数の電波の波長と、対象波長とを区別する必要がある場合には、第２周波数の電波の波長のことを以降では「λ_２」とも記載する。ただし、空気中におけるλ_２とλとの差は１．５ｍｍ程度であり、本実施形態においてその差異は無視できる。なお、システム使用周波数帯の比帯域幅は２５％未満（具体的には約３．３％）である。第１周波数と第２周波数は周波数領域における距離が中心周波数の４分の１未満（実際には３．３％以下）となる周波数に相当する。本開示の位置判定システムは、比帯域幅が中心周波数の５％や１０％など、２５％未満に設定されている無線通信システムに適用可能な位置判定システムに相当する。

図１５は、地板オフセット量ΔＳａを任意の値（例えば０．０８λ）に設定した場合の、周波数ごとの各動作モードでの放射利得をシミュレーションした結果を示すものである。前述の第１周波数は、地板励振モードでの利得よりも０次共振モードでの利得が優勢となる周波数に相当する。第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数に相当する。つまり、第１周波数は、アンテナ１２１が主として０次共振モードで動作する周波数に相当し、第２周波数はアンテナ１２１が主として地板励振モードで動作する周波数に相当する。

なお、図１５に示す例では、第１周波数での０次共振モードでの利得よりも、第２周波数での地板励振モードでの利得のほうが高くなっている例を示しているが、これに限らない。０次共振モードと地板励振モードはそれぞれ動作原理が異なるため、それぞれの共振周波数は独立して決めることができる。例えば、地板５１と背面に位置する金属との離隔や、非対称部幅Ｗを調整することにより、地板励振モードの周波数特性は変更可能である。また、０次共振モードの周波数特性もまた、対向導体板５３の面積や短絡部５４の径などを調整する事により、適宜変更可能である。例えば図１６に示すように、第１周波数での０次共振モードでの利得と、第２周波数での地板励振モードでの利得を揃えることもできる。また、システム使用周波数帯における地板励振モードでの利得のピーク値と、０次共振モードでのピーク値を揃えることもできる。さらに、車室外アンテナ１２１βは、所定の転換周波数よりも低周波側では０次共振モードで動作し、転換周波数よりも高周波側では地板励振モードで動作するように構成されていても良い。もちろん、その逆の放射特性を有していても良い。

その他、第１周波数及び第２周波数は、アンテナ１２１の動作モードごとの周波数特性から逆算して決定してもよい。第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数のうち、第１周波数での０次共振モードでの利得と同一の利得が得られる周波数に設定されていても良い。本実施形態ではより好ましい態様として、第１周波数は、０次共振モードとしての利得が地板励振モードでの利得よりも３ｄＢ以上（例えば５ｄＢほど）高くなる周波数に設定されている。また、第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数のうち、第１周波数での０次共振モードでの利得と同一の利得が得られる周波数に設定されている。０次共振モードが第１モードに相当し、地板励振モードが第２モードに相当する。なお、第１モードには、０次共振モードと地板励振モードが共存しつつも、その利得差の関係からアンテナ１２１が主として（換言すれば実質的に）０次共振モードで動作しているとみなせる状態も含まれる。例えば、０次共振モードとしての利得が地板励振モードでの利得よりも３ｄＢ以上高くなる状態も第１モードに相当する。第２モードについても同様の考え方が適用可能である。

なお、車室外通信機１２βが電波を送信（放射）する際の作動と、電波を受信する際の作動は、互いに可逆性を有する。つまり上記車室外通信機１２βによれば、地板平行方向から到来する地板垂直偏波を受信できるとともに、地板垂直方向から到来する地板平行偏波を受信できる。

以上で説明した通り、車室外通信機１２βは、０次共振モードで動作することにより、地板平行方向の全方向に地板垂直偏波を送受信できる。また、それと同時に車室外通信機１２βは地板励振モードで動作することにより、地板垂直方向に地板平行偏波を送受信できる。車室外通信機１２βは、互いに直交する方向にそれぞれ異なる偏波面を有する電波を送受信できる。以降では、上述した構造を有するアンテナのことを地板延伸型０次共振アンテナとも称する。

＜車室外通信機１２βの取付位置、取付姿勢、及び作用について＞
室外左側通信機１２Ｌは、車両Ｈｖの左側に設けられている前部座席用のドア（以降、前部左側ドア）の周辺を強電界エリアとするための車載通信機１２である。ここでは運転席が車両Ｈｖの左側に配置されているため、前部左側ドアは運転席用のドアに相当する。

室外左側通信機１２Ｌは、図１７に示すように、車両左側に設けられているＢピラー４２Ｂの車室外側の面において、地板５１がＢピラー４２Ｂの表面と対向し、かつ、Ｘ軸方向がＢピラー４２Ｂの長手方向に沿う姿勢で取り付けられている。なお、室外左側通信機１２Ｌは、ドアモジュール４５内においてＢピラー４２Ｂと重なる部分に、上記の姿勢にて取り付けられていても良い。地板５１が外面部（たとえばＢピラー４２Ｂの室外側表面）と対向する姿勢で取り付けられている態様には、地板５１が車両側面部に概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。また、上記取り付け姿勢には、地板５１が車両外面部に沿うように取り付けられている構成も含まれる。

以上の取り付け姿勢によれば、車室外通信機１２βにとっての地板平行方向は車両側面部に沿う（換言すれば平行な）方向となる。また、車室外通信機１２βにとっての地板垂直方向は、車両の側面部に垂直な方向に向く。つまり、室外左側通信機１２Ｌは、図１８に示すように、０次共振モードが提供する指向性の中心が側面部（具体的にはドアパネル）に平行となり、且つ、地板励振モードが提供する指向性の中心が側面部に垂直となる姿勢で取り付けられている。また、図１８に示すように、室外左側通信機１２Ｌが０次共振モードによって放射する直線偏波の電界振動方向は、車両側面部に対して垂直となり、地板励振モードによって室外方向に放射する直線偏波の電界振動方向は、車両側面部に対して平行となる。

なお、ここでの垂直とは厳密な垂直に限らず、３０°程度傾いていても良い。すなわち、ここでの垂直には略垂直も含まれる。平行や対向といった表現についても同様に３０°程度傾いている状態も含まれる。以降では、車両側面部に垂直な方向であって、車両側面部から遠ざかる方向を室外方向とも記載する。室外方向は、別の観点によれば、車幅方向に平行であって、かつ、車両側面部から遠ざかる方向に相当する。

以上の取付位置及び取付姿勢によれば、図１９に示すように、車両側面部に平行な方向と、室外方向の両方に指向性を形成する事ができる。ここで、車幅方向の利得は、非対称部幅Ｗに由来する。そのため、非対称部幅Ｗを調整することにより、車室外通信機１２βの実質的な通信範囲を車両側面部から２ｍ以内に限定することも可能となる。その結果、車両Ｈｖの側方（Ｂピラー付近）において、車幅方向を短手方向とする扁平な略楕円体状の通信エリアが形成可能となる。また、上記取付態様によれば、金属製のＢピラー４２Ｂが地板励振モードで動作するアンテナ１２１にとっての接地板／反射板として作用するため、地板励振モードで放射する電波が車室内に入り込む量をより一層低減できる。

さらに、上記の取付位置及び取付姿勢によれば、図１８に示すように、室外左側通信機１２Ｌが０次共振モードによって放射する直線偏波は、車両側面部を提供する金属板に沿うように伝搬する。電界振動方向が金属板に対して垂直な電波は当該金属板に沿って伝搬する性質があるためである。故に、０次共振モードで放射された電波は、後述するように室外作動エリアを上端から下端まで全体的に相対的に強いレベルを維持して伝搬する。また、０次共振モードで放射された電波はサイドウインドウの縁部を介して車室内にもある程度まわりこむ。

その結果、０次共振モードによれば、図２０に示すように、室外作動エリアＲｘの概ね全領域を強電界エリアに設定することができる。ただし、Ｂピラー４２Ｂに垂直な電界は車室内にも回り込みやすいため、車室内の電界強度も相対的に高レベルとなる。なお、送信信号の電界強度と受信強度とは厳密には異なる物理量であるが、送受の可逆性からこれらは比例関係にあり、代替特性として採用することができる。図２０に示す電界強度は、２４０２ＭＨｚと、２４４２ＭＨｚと、２４８０ＭＨｚの３チャンネルの電界強度の最大値を示している。また、図２０は、厳密にはダイポールアンテナをＢピラー４２Ｂに垂直な姿勢（＝概ね車幅方向に沿う姿勢）で取り付けた場合の電界分布をシミュレーションした結果を示している。ただし、上記位置及び姿勢にて取り付けられている車室外通信機１２βが０次共振モードで放射する電波の伝搬態様は、ダイポールアンテナをＢピラー４２Ｂに垂直な姿勢で取り付けた場合と概ね同様となることがシミュレーションによって確認されている。故に、図２０は概ね左右の車室外通信機１２βが０次共振モードで動作した際の放射特性を示す図と見なすことができる。

一方、室外左側通信機１２Ｌが地板励振モードによって室外方向に放射する直線偏波は、車体金属部（例えばドアパネル）での反射によって、室外方向に打ち上がりやすい。電界振動方向が金属板に対して平行な電波は当該金属板によってはね返されやすい性質があるためである。故に、地板励振モードで放射された電波は、車室内に入り込みにくい。その結果、図２１に示すように、車室内の電界強度を相対的に低レベルに抑制することができる。なお、図２１は、ダイポールアンテナをＢピラー４２Ｂの長手方向に沿う姿勢（＝概ね車両高さ方向に沿う姿勢）で取り付けた場合の電界分布をシミュレーションした結果を示している。ただし、上記位置及び姿勢にて取り付けられている車室外通信機１２βが地板励振モードで放射する電波の伝搬態様は、ダイポールアンテナをＢピラー４２Ｂに沿う姿勢で取り付けた場合と概ね同様となることがシミュレーションにより確認されている。地板励振モードの動作原理は、ダイポールアンテナやモノポールアンテナなどのポール型アンテナと同様であるためである。故に、図２１は概ね左右の車室外通信機１２βが地板励振モードで動作した際の放射特性を示す図と見なすことができる。なお、ダイポールアンテナは、放射素子の軸に対して回転対称なドーナツ状の放射指向性（別の観点によれば８の字特性）を有する。そのため、ダイポールアンテナを車両高さ方向に沿う姿勢で取り付けた場合には、室外作動エリアＲｘの下半分での電界強度が低レベルとなる。室外作動エリアＲｘの下半分とは、ユーザの胴体～脚部が位置する領域に対応する。

室外右側通信機１２Ｍは、車両Ｈｖの右側に設けられている前部座席用のドア（以降、前部右側ドア）の周辺を強電界エリアとするための車載通信機１２である。ここでは運転席が車両Ｈｖの右側に配置されているため、前部右側ドアは助手席用のドアに相当する。

室外右側通信機１２Ｍは、車両Ｈｖの右側の側面部において、室外左側通信機１２Ｌと反対側となる位置に配置されている。室外右側通信機１２Ｍは、室外左側通信機１２Ｌと対をなす車載通信機１２に相当する。室外右側通信機１２Ｍは、車両右側に設けられているＢピラー４２Ｂの外側面に、地板５１がＢピラー４２Ｂの表面と対向し、かつ、Ｘ軸方向がＢピラー４２Ｂの長手方向に沿う姿勢で取り付けられている。

室外後方通信機１２Ｎは、トランクドア付近に強電界エリアを形成するための車載通信機１２である。室外後方通信機１２Ｎは、車両後端部の車幅方向中央部に配置されている。室外後方通信機１２Ｎの設置位置としては、例えばトランク用のドアハンドルや、ナンバープレート付近、リアバンパの内部／下端部、リアウインドウの上端部などを採用することができる。例えば室外後方通信機１２Ｎは、トランク用の外側ドアハンドル内に、Ｘ軸が車幅方向に沿い、かつ、Ｚ軸が車両後方に向いた姿勢で収容されている。

当該取り付け姿勢によれば、車両背面部に沿う方向と、車両背面部に垂直な方向の両方に指向性を形成する事ができる。その結果、室外後方通信機１２Ｎを中心とし、かつ、車幅方向を長手方向とする略長楕円体状の通信エリアが形成される。なお、車両背面部に沿う方向には車幅方向や高さ方向が含まれる。車両背面部に垂直な方向とは、車両後方に相当する。車両後方への利得は、非対称部幅Ｗに由来するため、非対称部幅Ｗを調整することにより、室外後方通信機１２Ｎの車両後方への実質的な通信範囲を車両後端部から２ｍ以内に限定することも可能となる。

以降では、車室外通信機１２βのうち、室外左側通信機１２Ｌ及び室外右側通信機１２Ｍといった、左側面部又は右側面部に配されている車載通信機１２のことを、側方通信機とも記載する。なお、車載システム１が備える車室外通信機１２βの数は、適宜変更可能である。車室外通信機１２βは、２個や、４個などであっても良いし、５個以上であってもよい。

車室内通信機１２α及び車室外通信機１２βは何れも主として携帯端末２からの信号の受信強度をスマートＥＣＵ１１に報告するための構成である。故に、以降では種々の車室内通信機１２α及び車室外通信機１２βのことを、強度観測機とも記載する。各強度観測機は、携帯端末２から送信された信号の受信強度を、受信信号のチャンネル番号、及び、受信信号の送信元を示す端末ＩＤとともにスマートＥＣＵ１１に提供する。

＜スマートＥＣＵ１１の機能について＞
スマートＥＣＵ１１は、上述した位置判定プログラムを実行することで、図２２に示す種々の機能ブロックに対応する機能を提供する。すなわち、スマートＥＣＵ１１は機能ブロックとして、車両情報取得部Ｆ１、通信処理部Ｆ２、認証処理部Ｆ３、位置判定部Ｆ４、及び車両制御部Ｆ５を備えている。

車両情報取得部Ｆ１は、車両Ｈｖに搭載されたセンサやＥＣＵ（例えばボディＥＣＵ１６）、スイッチなどから、車両Ｈｖの状態を示す種々の情報（以降、車両情報）を取得する。車両情報としては、例えば、ドアの開閉状態や、各ドアの施錠／開錠状態、ドアボタン１３の押下の有無、スタートボタン１４の押下の有無等が該当する。また、車両情報取得部Ｆ１は、上述した種々の情報に基づいて、車両Ｈｖの現在の状態を特定する。例えば車両情報取得部Ｆ１は、エンジンがオフであり、全てのドアが施錠されている場合に、車両Ｈｖは駐車されていると判定する。もちろん、車両Ｈｖが駐車されていると判定する条件は適宜設計されればよく、多様な判定条件等を適用することができる。

なお、各ドアの施錠／開錠状態を示す情報を取得することは、各ドアの施錠／開錠状態を判定すること、及び、ユーザによるドアの施錠操作／開錠操作を検出することに相当する。また、ドアボタン１３やスタートボタン１４からの電気信号を取得することは、これらのボタンに対するユーザ操作を検出することに相当する。車両情報取得部Ｆ１が取得する車両情報には、車両Ｈｖに対するユーザ操作も含まれる。加えて、車両情報に含まれる情報の種類は、上述したものに限らない。図示しないシフトポジションセンサが検出するシフトポジションや、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するブレーキセンサの検出結果、パーキングブレーキの作動状態なども車両情報に含まれる。

通信処理部Ｆ２は、データ通信機としての車載通信機１２（ここでは車室内通信機１２α）と協働して携帯端末２とのデータの送受信を実施する構成である。例えば通信処理部Ｆ２は、携帯端末２宛のデータを生成し、車室内通信機１２αに出力する。これにより、所望のデータに対応する信号を電波として送信させる。また、通信処理部Ｆ２は、車室内通信機１２αが受信した携帯端末２からのデータを受信する。本実施形態ではより好ましい態様としてスマートＥＣＵ１１と携帯端末２との無線通信は、暗号化して実施されるように構成されている。なお、本実施形態ではセキュリティ向上のためにスマートＥＣＵ１１及び携帯端末２は、認証等のためのデータ通信を暗号化して実施するように構成されているものとするが、これに限らない。他の態様として、スマートＥＣＵ１１及び携帯端末２は、暗号化せずにデータ通信を実施するように構成されていても良い。

通信処理部Ｆ２は、携帯端末２と車室内通信機１２αとの通信接続が確立していることに基づいて、ユーザが車両Ｈｖ周辺に存在することを認識する。また、通信処理部Ｆ２は、車室内通信機１２αから、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤを取得する。このような構成によれば、車両Ｈｖが複数のユーザによって共有される車両であっても、スマートＥＣＵ１１は、車室内通信機１２αが通信接続している携帯端末２の端末ＩＤに基づいて車両Ｈｖ周辺に存在するユーザを特定することができる。

また、通信処理部Ｆ２としてのスマートＥＣＵ１１は、車室内通信機１２αからチャンネル情報を取得する。これにより、スマートＥＣＵ１１は、車室内通信機１２αが携帯端末２との通信に使用されるチャンネルを特定する。そして、通信処理部Ｆ２は、車室内通信機１２αから取得したチャンネル情報及び端末ＩＤを、各強度観測機に参照情報として配信する。参照情報に示されるチャンネル情報によって、各強度観測機は、Bluetooth規格が備える多数のチャンネルのうち、何れのチャンネルを受信すれば、携帯端末２からの信号を受信できるのかを認識可能となる。また、強度観測機は、参照情報に示される端末ＩＤによって、複数のデバイスからの信号を受信している場合であっても、何れのデバイスからの信号の受信強度をスマートＥＣＵ１１に報告すべきかを特定可能となる。

認証処理部Ｆ３は、車室内通信機１２αと連携して、通信相手がユーザの携帯端末２であることを確認（換言すれば認証）する処理を実施する。認証のための通信は、車室内通信機１２αを介して暗号化されて実施される。つまり、認証処理は暗号通信によって実施される。認証処理自体は、チャレンジ－レスポンス方式など多様な方式を用いて実施されればよい。ここではその詳細な説明は省略する。認証処理に必要なデータ（例えば暗号鍵）などは携帯端末２とスマートＥＣＵ１１のそれぞれに保存されているものとする。認証処理部Ｆ３が認証処理を実施するタイミングは、例えば車室内通信機１２αと携帯端末２との通信接続が確立したタイミングとすればよい。認証処理部Ｆ３は、車室内通信機１２αと携帯端末２とが通信接続している間、所定の周期で認証処理を実施するように構成されていても良い。また、ユーザによってスタートボタン１４が押下された場合など、車両Ｈｖに対する所定のユーザ操作をトリガとして認証処理のための暗号通信を実施するように構成されていても良い。

ところで、Bluetooth規格において車室内通信機１２αと携帯端末２との通信接続が確立したということは車室内通信機１２αの通信相手が予め登録されている携帯端末２であることを意味する。故に、スマートＥＣＵ１１は、車室内通信機１２αと携帯端末２との通信接続が確立したことに基づいて、携帯端末２の認証が成功したと判定するように構成されていても良い。

位置判定部Ｆ４は、各車載通信機１２と携帯端末２との通信状況に基づいて携帯端末２の位置を推定する処理を実行する構成である。本実施形態の位置判定部Ｆ４は一例として、複数の車載通信機１２のそれぞれから提供される、携帯端末２からの信号の受信状況及び受信強度に基づいて、車室内、室外作動エリアＲｘ内、及び、エリア外の何れのエリアに携帯端末２が存在するかを判定する。ここでのエリア外とは、車室外のうち、室外作動エリアＲｘの外側となる領域を指す。また、エリア外のうち、特に外側ドアハンドルから所定の禁止距離以上となる領域を禁止エリアと称する。禁止距離は後述する盗難防止の観点から２ｍに設定されている。なお、携帯端末２は基本的にはユーザに携帯されるものであるため、携帯端末２の位置を判定することはユーザの位置を判定することに相当する。禁止距離は１．６ｍや３ｍなどであってもよい。禁止エリアの大きさを規定する禁止距離は、車両が使用される地域等に応じて適宜変更されれば良い。

このような位置判定部Ｆ４は、携帯端末２の位置を判定するための準備処理として、強度観測機としての複数の車載通信機１２から、携帯端末２からの信号の受信強度を逐次取得するとともに、取得した受信強度を取得元毎に区別してＲＡＭ１１３に保存していく。そして、位置判定部Ｆ４は、ＲＡＭ１１３に保存されている強度観測機毎の受信強度と、フラッシュメモリ１１２に登録されている種々の判定用閾値に基づいて携帯端末２が車室内に存在するのか否かを判定する。位置判定部Ｆ４が強度観測機毎の受信強度に基づいて携帯端末２の位置を判定する方法の詳細については別途後述する。なお、位置判定部Ｆ４の判定結果は、車両制御部Ｆ５によって参照される。

車両制御部Ｆ５は、認証処理部Ｆ３による携帯端末２の認証が成功している場合に、携帯端末２（換言すればユーザ）の位置及び車両Ｈｖの状態に応じた車両制御を、ボディＥＣＵ１６等と協働して実行する構成である。車両Ｈｖの状態は車両情報取得部Ｆ１によって判定される。携帯端末２の位置は位置判定部Ｆ４によって判定される。

例えば車両制御部Ｆ５は、車両Ｈｖが駐車されている状況下で、携帯端末２が車室外に存在し、ユーザによってドアボタン１３が押下された場合には、ボディＥＣＵ１６と連携してドアのロック機構を開錠する。また、例えば位置判定部Ｆ４によって携帯端末２は車室内に存在すると判定されており、かつ、スタートボタン１４がユーザによって押下されたことを検出した場合には、エンジンＥＣＵ１５と連携してエンジンを始動させる。このように車両制御部Ｆ５は、基本的には車両Ｈｖへのユーザ操作をトリガとしてユーザの位置及び車両Ｈｖの状態に応じた車両制御を実行するように構成されている。ただし、車両制御部Ｆ５が実施可能な車両制御の中には、車両Ｈｖへのユーザ操作を必要とせずに、ユーザの位置に応じて自動的に実行するものがあってもよい。

＜接続関連処理＞
次に図２３に示すフローチャートを用いて車載システム１が実施する接続関連処理について説明する。接続関連処理は、車載システム１が携帯端末２との通信接続の確立に係る処理である。図２３に示す接続関連処理は、例えばデータ通信機としての車室内通信機１２αが携帯端末２からのアドバタイズパケットを受信した場合に開始されれば良い。

まずステップＳ１０１では車室内通信機１２αが携帯端末２との通信接続（換言すればコネクション）を確立してステップＳ１０２に移る。なお、車室内通信機１２αは携帯端末２との通信接続が確立すると、車室内通信機１２αと通信接続している携帯端末２の端末ＩＤをスマートＥＣＵ１１に提供する。また、スマートＥＣＵ１１は、車室内通信機１２αは携帯端末２との通信接続が確立した時点において、強度観測機が休止モードとなっている場合には、強度観測機に対して所定の制御信号を出力し、待受状態に移行させる。休止モードは、例えば信号の受信機能を停止している状態である。休止モードは電源がオフになっている状態も含まれる。

ステップＳ１０２では車室内通信機１２αがスマートＥＣＵ１１からの指示に基づいて定期的に暗号通信を実施する。この際にやり取りされるデータの内容は、携帯端末２に対して応答信号の返送を要求するものであれば何でもよい。チャレンジコードなど、携帯端末２を認証するためのデータであってもよい。定期的に携帯端末２と無線通信を実施することで、スマートＥＣＵ１１は、車室内又は車両周辺に携帯端末２が存在することを確認することができる。

ステップＳ１０３では車室内通信機１２α及びスマートＥＣＵ１１が協働して、参照情報の共有を開始する。具体的には、車室内通信機１２αが、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤ、及び、チャンネル情報をスマートＥＣＵ１１に逐次提供する。また、スマートＥＣＵ１１は車室内通信機１２αから提供されたチャンネル情報及び端末ＩＤを参照情報として各強度観測機に逐次配信する。

ステップＳ１０４では各強度観測機が、スマートＥＣＵ１１から提供される参照情報を用いて、携帯端末２からの信号の受信強度を観測し始める。すなわち、強度観測機は、Bluetooth規格が備える多数のチャンネルのうち、チャンネル情報に示されている番号のチャンネルを受信対象に設定する。また、強度観測機は、受信対象とするチャンネルを、スマートＥＣＵ１１から提供されるチャンネル情報に応じて順次変更する。

このような構成によれば、携帯端末２と車室内通信機１２αとが周波数ホッピング方式の無線通信を実施する場合であっても、携帯端末２からの信号の受信強度を取得して、スマートＥＣＵ１１に逐次報告される。つまり、車載システム１と携帯端末２との通信の秘匿性（換言すればセキュリティ）を確保している状態で、車載システム１が備える種々の車載通信機１２が携帯端末２からの信号の受信強度を検出可能となる。

ステップＳ１０５では強度観測機が、参照情報に示される端末ＩＤを含む信号を受信したか否かを判定する。参照情報に示される端末ＩＤを含む信号を受信した場合には、ステップＳ１０６に移る。ステップＳ１０６では当該受信信号の受信強度をスマートＥＣＵ１１に報告する。つまり、ステップＳ１０５～Ｓ１０６では各強度観測機が、参照情報に示される端末ＩＤを含む信号の受信強度を、当該信号を受信した周波数を示すチャンネル番号と対応付けてスマートＥＣＵ１１に報告する。なお、ステップＳ１０５において一定時間、携帯端末２からの信号を受信しなかった場合にはステップＳ１０８が実行されればよい。

ステップＳ１０７ではスマートＥＣＵ１１が、各強度観測機から提供される受信強度を、提供元としての強度観測機毎に区別してＲＡＭ１１３に保存する。なお、強度観測機から提供された受信強度は、受信に使用したチャンネル番号毎（換言すれば周波数毎）に区別して保存する。特に本実施形態のスマートＥＣＵ１１は、各強度観測機から提供される周波数毎の受信強度を、第１周波数帯の受信強度と、第２周波数帯の受信強度に大別して保存する。

第１周波数帯とは、車室外通信機１２βが主として０次共振モードとして動作する領域であって、第１周波数の前後一定範囲内の周波数を指す。第２周波数帯とは、車室外通信機１２βが主として地板共振モードとして動作する領域であって、第２周波数の前後一定範囲内の周波数を指す。システム使用周波数帯において、第１周波数帯と第２周波数帯は互いに重ならないように設定されている。例えば車室外アンテナ１２１βが図１６に示す放射特性を有する場合、２４００ＭＨｚから２４４０ＭＨｚまでを第１周波数帯として採用することができる。ここでは一例として、２４０２ＭＨｚから２４３８ＭＨｚまでが第１周波数帯に設定されている。また、車室外アンテナ１２１βが図１６に示す放射特性を有する場合、２４６０ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでを第２周波数帯として採用することができる。ここでは一例として、２４６０ＭＨｚから２４８０ＭＨｚまでが第２周波数帯に設定されている。その他、シミュレーションにおいて第１周波数との利得差が±３ｄＢ以内となる範囲を第１周波数帯と定義しても良い。同様に、シミュレーションにおいて第２周波数との利得差が±３ｄＢ以内となる範囲を第２周波数帯と定義しても良い。第１周波数帯及び第２周波数帯の範囲は、アンテナ１２１の動作特性に応じて適宜変更されれば良い。

ステップＳ１０８ではスマートＥＣＵ１１及び車室内通信機１２αが協働して、携帯端末２との通信接続が終了したか否かを判定する。携帯端末２との通信接続が終了した場合とは、例えば車室内通信機１２αが携帯端末２からの信号を受信できなくなった場合である。携帯端末２との通信接続が終了した場合にはステップＳ１０８が肯定判定されてステップＳ１０９を実行する。一方、携帯端末２との通信接続がまだ維持されている場合には、ステップＳ１０５に戻る。

ステップＳ１０９ではスマートＥＣＵ１１が、強度観測機に対して所定の制御信号を出力し、携帯端末２からの信号の受信強度を観測する処理を終了させる。例えばスマートＥＣＵ１１は、例えば強度観測機を休止モードに移行させる。ステップＳ１０９での処理が完了すると本フローを終了する。

＜位置判定処理＞
次に、図２４に示すフローチャートを用いてスマートＥＣＵ１１が実施する位置判定処理について説明する。位置判定処理は、携帯端末２の位置を判定するための処理である。この位置判定処理は、車室内通信機１２αと携帯端末２との通信接続が確立されている状態において、例えば所定の位置判定周期で実施される。位置判定周期は、例えば２００ミリ秒である。もちろん、位置判定周期は１００ミリ秒や３００ミリ秒であってもよい。

まずステップＳ２０１では認証処理部Ｆ３が、車室内通信機１２αと協働して、携帯端末２を認証する処理を実行してステップＳ２０２に移る。なお、ステップＳ２０１は省略可能である。また、携帯端末２の認証を実施するタイミングで適宜変更可能である。ステップＳ２０２では位置判定部Ｆ４が、ＲＡＭ１１３に保存されている強度観測機毎の受信強度に基づいて、強度観測機ごとに、第１周波数帯の信号の受信強度の代表値と、第２周波数帯の信号の受信強度の代表値を算出する。つまり、周波数帯別に、各強度観測機での受信強度の代表値を算出する。

或る強度観測機での第１周波数帯の信号の受信強度の代表値とは、当該強度観測機での直近所定時間以内における第１周波数帯の信号の受信強度を代表的に示す値である。以降では、各強度観測機での第１周波数帯の信号の受信強度の代表値のことを個別第１強度と称する。なお、車室外通信機１２βにとって第１周波数帯とは、主として０次共振モードで動作する（換言すれば０次共振モードが支配的となる）周波数帯に相当する。故に、個別第１強度とは、車室外通信機１２βにとっては０次共振モードでの受信強度に相当する。

ここでは一例として個別第１強度は、直近Ｎ個分の第１周波数帯の信号の受信強度の平均値である。このような個別第１強度は、第１周波数帯の信号の受信強度の移動平均値に相当する。Ｎは２以上の自然数であればよく、本実施形態ではＮ＝５とする。この場合、位置判定部Ｆ４は直近５つの時点で取得（換言すればサンプリング）された携帯端末２から送信された第１周波数帯の信号の受信強度を用いて移動平均値を算出することとなる。もちろん、Ｎは１０や２０などであってもよい。なお、他の態様としてＮは１であってもよい。Ｎ＝１とする構成は、最新の受信強度をそのまま代表値として採用する構成に相当する。

或る強度観測機での第２周波数帯の信号の受信強度の代表値とは、当該強度観測機での直近所定時間以内における第２周波数帯の信号の受信強度を代表的に示す値である。以降では、第２周波数帯の信号の受信強度の代表値のことを個別第２強度と称する。なお、第２周波数帯とは、車室外通信機１２βにとっては主として地板励振モードで動作する（換言すれば地板励振モードが支配的となる）周波数帯に相当する。故に、個別第２強度とは、車室外通信機１２βにとっては地板励振モードでの受信強度に相当する。個別第２強度も個別第１強度と同様の方法で算出されればよい。つまり、或る強度観測機についての個別第２強度とは、当該強度観測機での直近Ｎ個分の第２周波数帯の信号の受信強度の平均値に相当する。

以降では便宜上、携帯端末２から送信された第１周波数帯の信号の受信強度のことを第１周波数受信強度とも記載する。同様に、携帯端末２から送信された第２周波数帯の信号の受信強度のことを第２周波数受信強度とも記載する。

ステップＳ２０２において位置判定部Ｆ４は、車室内通信機１２αでの個別第１強度として、車室内通信機１２αから提供された直近５つの第１周波数受信強度を母集団とする平均値を算出する。また、車室内通信機１２αでの個別第２強度として、車室内通信機１２αから提供された直近５つの第２周波数受信強度を母集団とする平均値を算出する。なお、仮に車室内通信機１２αを複数備える場合には、複数の車室内通信機１２αのそれぞれについて、その車室内通信機１２αから提供された直近５つの第１周波数受信強度を用いて個別第１強度を算出する。個別第２強度も同様である。また、ステップＳ２０２において位置判定部Ｆ４は、各車室外通信機１２βについても、車室内通信機１２αと同様に、その車室外通信機１２βから提供された直近５つの第１、第２周波数受信強度を用いて個別第１、第２強度を算出する。

なお、ＲＡＭ１１３に保存されている第１受信強度の数がＮ個未満である強度観測機の個別第１強度については、データ欠落分の受信強度として、車載通信機１２が検出可能な受信強度の下限値に相当する値を代用して算出されれば良い。車載通信機１２が検出可能な受信強度の下限値は、車載通信機１２の構成によって決定されればよく、例えば－６０ｄＢｍなどである。個別第２強度についても同様である。

上記態様によれば、例えば、携帯端末２に位置に起因して車載システム１が備える複数の強度観測機の一部しか携帯端末２からの信号を受信できていない場合であっても、後続の処理を実施することができる。例えば、携帯端末２が車両Ｈｖの車室外右側に存在することによって室外右側通信機１２Ｍが携帯端末２からの信号を受信できていない場合であっても、それぞれの強度観測機についての個別第１、第２強度を算出することができる。

なお、本実施形態では直近Ｎ個の第１周波数受信強度の平均値を個別第１強度として用いるが、これに限らない。個別第１強度は、直近Ｎ個の第１周波数受信強度の中央値や最大値であってもよい。また、個別第１強度は、直近Ｎ個の受信強度から、最大値と最小値を除去した受信強度の平均値であってもよい。個別第１強度は、瞬間的な受信強度の変動成分が除去された値であることが好ましい。個別第２強度についても同様である。ステップＳ２０２での処理が完了するとステップＳ２０３に移る。

ステップＳ２０３では位置判定部Ｆ４が、１つ又は複数の車室内通信機１２αについての個別第１強度に基づいて、室内機代表第１強度Ｐａ１を決定する。ここでは一例として車室内通信機１２αが１つだけであるため、当該１つの車室内通信機１２αについての個別第１強度をそのまま室内機代表第１強度Ｐａ１として採用する。また、ステップＳ２０３では位置判定部Ｆ４が、室内機代表第１強度Ｐａ１と同様に、１つ又は複数の車室内通信機１２αについての個別第２強度に基づいて、室内機代表第２強度Ｐａ２を決定する。なお、他の態様として、車室内通信機１２αを複数備える場合には、各車室内通信機１２αでの個別第１強度の最大値を室内機代表第１強度Ｐａ１として採用すればよい。車室内通信機１２αを複数備える場合の室内機代表第１強度Ｐａ１は、各車室内通信機１２αでの個別第１強度の平均値、又は中央値であってもよい。室内機代表第２強度Ｐａ２についても同様である。室内機代表第１強度Ｐａ１及び室内機代表第２強度Ｐａ２とを区別しない場合には室内機代表強度と記載する。

ステップＳ２０４では位置判定部Ｆ４が、各車室外通信機１２βについての個別第１強度に基づいて、室外機代表第１強度Ｐｂ１を決定する。本実施形態の位置判定部Ｆ４は、各車室外通信機１２βについての個別第１強度の最大値を室外機代表第１強度Ｐｂ１として採用する。また、各車室外通信機１２βについての個別第２強度の最大値を室外機代表第２強度Ｐｂ２として採用する。ステップＳ２０４での処理が完了するとステップＳ２０５に移る。なお、室外機代表第１強度Ｐｂ１は、各車室外通信機１２βでの個別第１強度の平均値、又は中央値であってもよい。室外機代表第２強度Ｐｂ２も同様である。室外機代表第１強度Ｐｂ１及び室外機代表第２強度Ｐｂ２とを区別しない場合には室外機代表強度と記載する。

ステップＳ２０５では位置判定部Ｆ４が、室外機代表第１強度Ｐｂ１が作動閾値Ｐｒｘ以上であるか否かを判定する。作動閾値Ｐｒｘは、前述の通り、携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在すると判定するための閾値である。作動閾値Ｐｒｘは、室外作動エリアＲｘ内に携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第１強度Ｐｂ１の最小値を基準として設計されればよい。室外作動エリアＲｘ内に携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第１強度Ｐｂ１の最小値は、例えば、室外作動エリアＲｘ内の各地点に携帯端末２を配置したときの室外機代表第１強度Ｐｂ１を測定する試験の結果に基づいて決定されればよい。

なお、作動閾値Ｐｒｘは、禁止エリアに携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第１強度Ｐｂ１の最大値に所定の裕度を与えた値に設定されていることが好ましい。そのような技術思想によって作動閾値Ｐｒｘを設定した構成によれば、室外機代表第１強度Ｐｂ１が作動閾値Ｐｒｘ以上であるということは、携帯端末２は室外作動エリアＲｘ又は車室内に存在することを意味する。換言すれば、少なくとも禁止エリアには携帯端末２は存在しないことを意味する。

ステップＳ２０５の判定処理において、室外機代表第１強度Ｐｂ１が作動閾値Ｐｒｘ以上である場合にはステップＳ２０５を肯定判定してステップＳ２０６に移る。一方、室外機代表第１強度Ｐｂ１が作動閾値Ｐｒｘ未満である場合にはステップＳ２０５を否定判定してステップＳ２０８を実行する。

ステップＳ２０６では、室内機代表第２強度Ｐａ２から室外機代表第２強度Ｐｂ２を差し引いた値である第２強度差ΔＰ２が所定の閾値（以降、強度差閾値Ｐｇ）以上であるか否かを判定する。仮に携帯端末２が車室内に存在する場合には、室内機代表第２強度Ｐａ２は高レベルとなり、室外機代表第２強度Ｐｂ２は低レベルと成る。故に、第２強度差ΔＰ２は相対的に大きい値となる。また、仮に携帯端末２が室外作動エリアＲｘの下方に存在する場合には、室内機代表第２強度Ｐａ２及び室外機代表第２強度Ｐｂ２はともに低レベルとなり、第２強度差ΔＰ２は相対的に小さい値となる。さらに、仮に携帯端末２が室外作動エリアＲｘの上方に存在する場合には、室内機代表第２強度Ｐａ２よりも室外機代表第２強度Ｐｂ２が高レベルとなり、第２強度差ΔＰ２は負の値となることが期待される。故に、第２強度差ΔＰ２が所定の強度差閾値Ｐｇ以上であるか否かによって携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在するか車室内に存在するのかを切り分けることができる。第２強度差ΔＰ２は携帯端末２が車室内に存在するのか、室外作動エリアＲｘに存在するのかを切り分けるための閾値であって、適宜シミュレーション／試験の結果に基づいて設定されればよい。強度差閾値Ｐｇは０であってもよい。なお、第２強度差ΔＰ２が所定の強度差閾値Ｐｇ以上である場合に携帯端末２が車室内に存在すると判定する態様は、室内機代表第２強度が室外機代表第２強度以上であることに基づいて携帯端末２は車室内に存在する態様の一例に相当する。

第２強度差ΔＰ２が強度差閾値Ｐｇ以上である場合にはステップＳ２０６を肯定判定してＳ２０９を実行する。一方、第２強度差ΔＰ２が強度差閾値Ｐｇ未満である場合にはステップＳ２０６を否定判定してＳ２０７を実行する。ステップＳ２０７では位置判定部Ｆ４が、携帯端末２は室外作動エリアＲｘ内に存在すると判定して本フローを終了する。

ステップＳ２０８では位置判定部Ｆ４が、室内機代表第１強度Ｐａ１及び室内機代表第２強度Ｐａ２の少なくとも何れか一方が車室内相当値Ｐｉｎ以上であるか否かを判定する。車室内相当値Ｐｉｎは、前述の通り、携帯端末２が車室内に存在すると判定するための閾値である。車室内相当値Ｐｉｎは適宜試験等によって設計されている。車室内相当値Ｐｉｎは、例えば空車状態の車室内に携帯端末２のみが存在する場合に観測されうる室内機代表強度の最小値を基準として設計されている。車室内相当値Ｐｉｎは、例えば空車状態に設定された車室内の各観測地点での室内機代表強度を測定する試験の結果に基づいて決定されればよい。なお、ここでの空車状態とは、ユーザによって持ち込まれた荷物や、乗員が存在しない状態を指す。つまり、車室内に予め備え付けられている構成以外の物が存在しない状態を指す。車室内相当値Ｐｉｎは、運転席に平均的な体格を有する人物が着座している状態に観測されうる室内機代表強度の最小値を基準として設計されていてもよい。このような技術思想によって車室内相当値Ｐｉｎを設定した構成によれば、室内機代表強度が車室内相当値Ｐｉｎ以上であるということは、携帯端末２が車室内に存在することを意味する。

ステップＳ２０８の判定処理において、室内機代表第１強度Ｐａ１及び室内機代表第２強度Ｐａ２の少なくとも何れか一方が車室内相当値Ｐｉｎ以上である場合にはステップＳ２０８を肯定判定してステップＳ２０９に移る。一方、室内機代表第１強度Ｐａ１及び室内機代表第２強度Ｐａ２の両方が車室内相当値Ｐｉｎ未満である場合にはステップＳ２０８を否定判定してステップＳ２１０を実行する。ステップＳ２０９では位置判定部Ｆ４が、携帯端末２は車室内に存在すると判定して本フローを終了する。ステップＳ２１０では位置判定部Ｆ４が、携帯端末２はエリア外に存在すると判定して本フローを終了する。

ステップＳ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１０での判定結果は、携帯端末２の位置情報としてＲＡＭ１１３に保存され、車両制御部Ｆ５などによって参照される。

＜車両用電子キーシステムの要件について＞
ここでは実施形態の効果を説明するための前置きとして、車両用電子キーシステムとして要求される要件について説明する。車両用電子キーシステムでは、盗難防止の観点から、図２５に示すように車両の外面部（例えば外側ドアハンドル）から２ｍ以上離れている場合には無線通信による自動的なドアの開錠を禁止することが求められることがある。当該要件は、英国保険協会（Association of British Insurers）が設立した団体であるThe Motor Insurance Repair Research Centreの規定に基づくものである。故に、車載システム１は、携帯端末２が車両Ｈｖから２ｍ以内に存在するのか否かを精度良く判別可能に構成されていることが好ましい。前述の禁止エリアは、当該要件に応じて設定されている。

また、上記の車両の外面部から２ｍ以内という範囲は１つの指標である。車両メーカーが設定する室外作動エリアＲｘは、セキュリティ向上の観点から、より狭い範囲に限定されていることが多い。例えば室外作動エリアＲｘは、車両Ｈｖから０．７ｍ以内とする事が多い。つまり、車両用電子キーシステムとしては、少なくとも携帯端末２が車両Ｈｖから２ｍ以内に存在するのか否かを精度良く判別可能であることを前提として、さらに、携帯端末２が室外作動エリアＲｘ内に存在するのか否かも精度良く判別することが求められている。加えて、携帯端末２が車室内に存在するのか否かの判定精度もまた車両用電子キーシステムとしては重要な要件である。

上記要件を鑑みると、車両用電子キーシステムにおいては、車室外通信機１２βは、携帯端末２が室外作動エリアＲｘ内に存在する場合と禁止エリアに存在する場合とで、携帯端末２からの信号の受信強度に有意な差が生じるように構成されていることが好ましい。加えて、車両用電子キーシステムにおいては、車室外通信機１２βは、携帯端末２が車室内に存在するか否かに応じて携帯端末２からの信号の受信強度が顕著に異なるように構成されていることが好ましい。なお、室外作動エリアや禁止エリアの概略的な基準面は、車両側面部である。位置判定精度を評価する上での室外作動エリアや禁止エリアの基準面（換言すれば側面部と見なす平面）は、例えば外側ドアハンドルを通って、車幅方向に直交する平面とすればよい。室外作動エリアＲｘと禁止エリアの間の領域は緩衝領域（換言すればグレーゾーン）に相当する。

＜実施形態の効果について＞
上記の要件に対し、本実施形態にて開示の車室外通信機１２βの構造及び取付姿勢によれば、０次共振モードで動作時には、室外方向にはメインビームは向かない。０次共振モード時には、電界振動方向が車両側面部に垂直となる直線偏波を、車両側面部に双方向に放射する。このような放射特性によれば、図２０に示すように、Ｂピラー４２Ｂから０．７ｍ以内となる３次元空間を概ね全体を強電界エリアにできるとともに、禁止エリアが強電界エリアとなることを抑制できる。その結果、携帯端末２が室外作動エリアＲｘ内に存在する場合と禁止エリアに存在する場合とで、車室外通信機１２βでの携帯端末２からの信号の受信強度に有意な差が生じる。また、前部座席用のドア付近から後部座席用のドア付近にかけて、車両前後方向に沿うように強電界エリアを形成することもできる（図示略）。故に、スマートＥＣＵ１１は車室外通信機１２βでの携帯端末２からの信号の受信強度を用いて携帯端末２の位置を精度良く判定することができる。なお、路面から０．１ｍ以内となる路面付近領域や、路面からの高さが２ｍ以上となる領域には、携帯端末２が存在する可能性は低いため、室外作動エリアＲｘからは除外することができる。

また、本実施形態の車室外通信機１２βは、地板励振モードで動作時には、電界振動方向が車両側面部に平行な直線偏波を、側面部に垂直な方向（つまり室外方向）放射する。このような構成によれば、地板励振モード時には指向性及び偏波の関係から、車室内は弱電界エリアとなる。そのため、地板励振モードで動作している車室外通信機１２βでの受信強度と、車室内代表強度とに基づいて、携帯端末２が車室内に存在するか否かを精度良く判定することができる。

さらに、本実施形態の構成によれば、ダイポールアンテナやモノポールアンテナなどのポール型アンテナに比べてアンテナ１２１の高さ（換言すれば厚さ）を抑制できる。具体的にはモノポールアンテナではλ／４程度の高さが必要であるのに対し、本実施形態のアンテナ１２１はλ／１００～λ／４０程度の高さ（換言すれば厚み）で実現可能である。これに伴い、車室外通信機１２βを薄型化可能であるため、車両の側面部に搭載しやすいといった利点を有する。本実施形態の車室外通信機１２βが備えるアンテナ１２１は、厚さ数ミリ程度の板状に構成されている。故に、アンテナ１２１が側面部から突出する恐れを低減できる。

以上、本開示の車両用通信装置の実施形態の一例を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の変形例は、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。また、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

［変形例１］
上述した車室外通信機１２βによれば、携帯端末２が室外作動エリアの下方／車室内に存在する場合、０次共振モードでの動作時と、地板励振モードでの動作時とで、携帯端末２からの信号の受信強度に有意な差が生じる。携帯端末２が室外作動エリアの下方／車室内に存在する場合、地板励振モード時の受信強度は、０次共振モード時の受信強度よりも大幅（例えば５ｄＢ以上）に劣化する。よって、０次共振モードでの受信強度と、地板励振モードでの受信強度とを比較することで、室外作動エリアＲｘの上半分に存在することを検出可能となる。ひいては、車室内に存在しないことを識別可能となる。例えば、０次共振モードでの受信強度と、地板励振モードでの受信強度がともに閾値以上である場合には、携帯端末２は室外作動エリアの上方に存在する（＝車室内には存在しない）と判定する。なお、０次共振モードでの受信強度が所定の閾値以上であって、且つ、地板励振モードでの受信強度が所定の閾値以下である場合には、携帯端末２は室外作動エリアの下方／車室内に存在すると判定してもよい。０次共振モードでの受信強度としては前述の個別第１強度や室外機代表第１強度を採用できる。また、地板励振モードでの受信強度としては前述の個別第２強度や室外機代表第２強度を用いることができる。

［変形例２（位置の判定アルゴリズムの変形例）］
上述した実施形態では位置判定部Ｆ４は、室内機代表強度が車室内相当値Ｐｉｎ以上である場合に、携帯端末２は車室内に存在すると判定する態様を開示したが、携帯端末２が車室内に存在するか否かの判定アルゴリズムはこれに限らない。携帯端末２が車室内に存在するか否かを判定するアルゴリズムとしては多様なアルゴリズムを採用可能である。

例えば位置判定部Ｆ４は、室内機代表強度が車室内相当値Ｐｉｎ以上であって、かつ、室外機代表第２強度Ｐｂ２が所定の車室外相当値Ｐｏｕｔ未満であることに基づいて、携帯端末２は車室内に存在すると判定するように構成されていてもよい。ここで導入される車室外相当値Ｐｏｕｔは、携帯端末２は車室外に存在すると判定するための閾値であって、作動閾値Ｐｒｘとは異なるパラメータである。車室外相当値Ｐｏｕｔは、車室内に携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第２強度Ｐｂ２の最大値に所定の裕度（例えば－３ｄＢｍ）を与えた値に設定されればよい。車室内に携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第２強度Ｐｂ２の最大値は、シミュレーション／試験に基づいて特定されればよい。車室外相当値Ｐｏｕｔは車室内に携帯端末２が存在する場合に観測されうる室外機代表第２強度Ｐｂ２の最大値以上に設定されているため、室外機代表第２強度Ｐｂ２が車室外相当値Ｐｏｕｔ以上であることは、携帯端末２が車室外に存在することを示唆する。

位置判定部Ｆ４は、室内機代表強度が車室内相当値Ｐｉｎ以上であっても室外機代表第１強度Ｐｂ１が車室外相当値Ｐｏｕｔ以上である場合には、携帯端末２は車室外に存在すると判定するように構成されていてもよい。なお、車室外相当値Ｐｏｕｔは、車室内通信機１２αが車室外に形成する漏れ領域内に携帯端末２が存在する場合に観測される室外機代表第２強度Ｐｂ２の最小値に設定されていても良い。漏れ領域は、車室外において室内機代表第２強度Ｐａ２が車室内相当値Ｐｉｎ以上となる領域である。漏れ領域となりうる領域は、主として窓部４３付近である。ここでの窓部４３付近とは窓枠から数ｃｍ～数１０ｃｍ以内となる範囲を指す。

さらに、位置判定部Ｆ４は、室内機代表強度と、ハイレベル閾値と、ローレベル閾値と、を用いて、携帯端末２が車室内に存在するか否かを判定するように構成されていても良い。ハイレベル閾値は、携帯端末２は車室内に存在すると判定するための閾値である。ハイレベル閾値は、ローレベル閾値よりも相対的に高い値に設定されている。例えばハイレベル閾値は、試験等によって特定される、携帯端末２が車室内（特に運転席周辺）に存在する場合の室内機代表強度を基準として設計されればよい。ハイレベル閾値は、上述した試験結果に基づいて、携帯端末２が禁止エリアに存在する場合に観測される室内機代表強度よりも十分に大きい値に設定されていればよい。例えばハイレベル閾値は、携帯端末２が車室内に存在する場合に観測される室内機代表強度の最低値に設定されていればよい。ローレベル閾値は、携帯端末２は車室外に存在すると判定するための閾値である。ローレベル閾値は、ハイレベル閾値よりも１０ｄＢｍ以上低い値に設定されていることが好ましい。上記構成において、位置判定部Ｆ４は、室内機代表強度がいったんハイレベル閾値以上となった場合には、室内機代表強度がローレベル閾値未満となるまで、携帯端末２は車室内に存在すると判定する。また、室内機代表強度がいったんローレベル閾値未満となった場合には、室内機代表強度がハイレベル閾値以上となるまで、携帯端末２は車室外に存在すると判定するように構成されていても良い。携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在するか否かについても、携帯端末２が車室内に存在するのか否かの判定と同様に、多様な判定アルゴリズムを適用可能である。

なお、携帯端末２の位置判定はいくつかのフェーズに分けて実行されても良い。例えば、まずは携帯端末２が車室内に存在するか否かを判定する。そして、携帯端末２は車室外に存在すると判定している場合にのみ、携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在するか否かを判定するように構成されていてもよい。つまり、携帯端末２が車室内に存在しないことを所定の判定アルゴリズムで確定させてから、別の判定アルゴリズムにて携帯端末が室外作動エリアに存在するか否かを判定する。当該構成によれば、車室外通信機１２βの電波が車室内に入り込みやすいことに由来して、携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在するにも関わらず、車室内に存在すると誤判定する恐れを低減できる。

［変形例３（車室外通信機の構成について）］
車室外通信機１２βは、図２６に示すように、樹脂製のケース６の内側底面部に、地板５１よりも大きい金属板である親地板５８が配置されていてもよい。なお、親地板５８は、図２６の（Ｂ）に示すように、車室外通信機１２βのケース６の外側底面部に配置されていてもよい。ケース６と親地板５８とは一体的に形成されていても良い。また、ケース６の底部は金属にて実現されていても良い。その場合には、金属製のケース底部６１が親地板５８に相当する。その他、親地板５８としては、車体金属部４を援用することもできる。シール材７が想定使用温度内にて固体を維持するものであれば、ケース天井部６３及びケース底部６１の何れか一方は省略可能である。つまり、ケース６は、上面又は底面が開口部として形成された扁平な箱型に形成されていても良い。なお、ケース６の開口面は、Ｂピラー４２Ｂや、インナードアパネルなど、取付先の部材と当接されればよい。

以上では車載通信機１２は、アンテナ１２１と送受信回路１２２等の電子部品とを一体的に備えるもの（いわゆる回路一体型アンテナ）としたがこれに限らない。送受信回路１２２や通信マイコン１２３は、アンテナ１２１とは別の筐体に収容されていてもよい。車室内通信機１２αと車室外通信機１２βとは同一構成であってもよいし、異なる構成が採用されていても良い。また、車室外通信機１２βのなかでも、室外後方通信機１２Ｎに関しては、室外左側通信機１２Ｌ等の側方通信機とは異なる構成が採用されていても良い。

その他、ケース天井部６３は、図２７に示すように省略されていても良い。また、ケース６は、ケース底部６１が省略されていても良い。ケース６においてケース天井部６３及びケース底部６１の何れか一方が省略される場合、シール材７は車室外通信機１２βが使用される環境の温度として想定される範囲（以降、使用温度範囲）において固形を維持する樹脂を用いて実現されていることが好ましい。使用温度範囲は例えば－３０℃～１００℃とすることができる。

［変形例４（車室外通信機の取付位置について）］
側方通信機としての車室外通信機１２βの取付位置及び取付姿勢は上記の例に限定されない。車室外通信機１２βは、Ａピラー４２Ａや、Ｃピラー、ドアパネルの上端部、外側ドアハンドル４４の内部／付近など、車両外面部の任意の位置に取り付けることができる。例えば、車室外通信機１２βは、外側ドアハンドル４４の内部に、Ｘ軸方向がハンドルの長手方向に沿い、かつ、Ｙ軸が車両高さ方向に沿う姿勢で収容されていても良い。その他、側方通信機としての車室外通信機１２βは、ドアモジュール４５において、サイドウインドウの窓枠として作用する部分（以降、窓枠部）に、地板５１が車両側面に沿う姿勢で取り付けられていてもよい。ただし、車室外通信機１２βは、車両が備える平坦な金属製ボディ部分（以降、車体金属部４）と地板５１とが対向する姿勢で取り付けられることが好ましい。車体金属部４の外側面に車室外通信機１２βを取り付けた態様によれば、車体金属部４が地板５１にとっての親地板５８として作用し、車室外通信機１２βの動作が安定する。例えば室外左側通信機１２Ｌをインナードアパネルとアウタードアパネルとが組み合わさって成るドアモジュール４５内に搭載する場合には、アウタードアパネルは樹脂製であって、インナードアパネルは金属製であることが好ましい。金属製のインナードアパネルは、車室外通信機１２βにとっての親地板５８として機能しうるためである。なお、インナードアパネルが樹脂製である場合には、室外左側通信機１２Ｌはドアモジュール４５内において、Ｂピラー４２Ｂなどの金属フレームと重なる部分に搭載されていれば良い。室外右側通信機１２Ｍについても同様である。室外後方通信機１２Ｎについても、取付位置は適宜変更可能である。室外後方通信機１２Ｎもまた平坦な車体金属部４と近接／当接されていることが好ましい。

［変形例５（アンテナ構造の変形例）］
車室外通信機１２βのアンテナ１２１（つまり車室外アンテナ１２１β）の構成は上述した構成に限定されない。車室外アンテナ１２１βが備える短絡部５４は、図２８に示すように、対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量（以降、短絡部オフセット量ΔＳｂ）だけずれた位置に配置されていてもよい。当該構成によれば、対向導体板５３上での電流分布の対称性が崩れ、対向導体板５３からＹ軸方向に平行な直線偏波が放射されるようになる。具体的には次の通りである。

仮に短絡部５４が対向導体板５３の中心に配置されている構成においては、対向導体板５３に流れる電流は、図２９に示すように短絡部５４を中心として対称となる。そのため、対向導体板５３において短絡部５４と対向導体板５３との接続点（以降、短絡箇所）から見て或る方向に流れる電流が発する電波は、逆向きに流れる電流が発する電波によって相殺される。

対して、短絡部５４が対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量ずれた位置に配置されている構成においては、図３０の（Ａ）に示すように対向導体板５３に流れる電流分布の対称性が崩れる。そのため、同図（Ｂ）に示すようにＹ軸方向の電流成分が放射する電波が打ち消されずに残る。つまり、短絡部５４が対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量ずれた位置に配置されている構成においては、電界の振動方向がＹ軸に平行な直線偏波（以降、Ｙ軸平行偏波）が、対向導体板５３から上方に向けて放射される。なお、Ｘ軸方向の電流成分は対称性が維持されるため、Ｘ軸方向に電界が振動する直線偏波は打ち消し合う。つまり、Ｘ軸方向に電界が振動する直線偏波は対向導体板５３からは放射されない。

もちろん、上記の構成によれば、対向導体板５３と地板５１との間に形成される静電容量と短絡部５４が提供するインダクタンスとの並列共振によって、地板平行方向への地板垂直偏波は放射される。つまり、上記の構成によれば、地板平行方向への地板垂直偏波、地板垂直方向へのＸ軸平行偏波、及び地板垂直方向へのＹ軸平行偏波それぞれ同時に放射可能となる。なお、地板垂直方向へのＸ軸平行偏波の放射は、地板５１の非対称部５１１によって提供される。地板垂直方向へのＹ軸平行偏波の放射は、短絡部５４のＹ軸方向へのオフセット配置によって提供される。

上記構成によれば、車室外アンテナ１２１βが０次共振モードで動作する際、短絡部５４のオフセット配置によって提供されるＹ軸平行偏波は地板垂直方向（車両Ｈｖにとっては室外方向）に放射される。つまり、対向導体板５３の縁部から放射される地板垂直偏波だけではカバーできない領域が、Ｙ軸平行偏波によってカバーされる。その結果、図３１に示すように、室外作動エリアＲｘ全体をより一層満遍なく強電界エリアに設定することができる。なお、図３１において破線で示す等高線は、室外作動エリアＲｘ内での電界強度の最小値と等しい地点を表している。前述の作動閾値Ｐｒｘは、当該等高線の電界強度に設定されている。そのような設定によれば、携帯端末２が禁止エリアに存在するにも関わらず、室外作動エリアＲｘ内に携帯端末２が存在すると誤判定する恐れを低減できる。

なお、対向導体板５３の中心に対して短絡部５４をずらす方向（以降、短絡部オフセット）は、導体板オフセット方向と直交する方向となっていればよい。当該構成によれば、地板垂直方向に放射される直線偏波として、電界振動方向が互いに直交する二種類の直線偏波を放射可能となる。

短絡部５４は、対向導体板５３の中央領域内に形成されていればよい。短絡部オフセット量ΔＳｂは、地板平行方向への全指向性（換言すれば無指向性）を維持するため０．０４λ以下に設定されていることが好ましい。また、短絡部オフセット量ΔＳｂは例えば０．００４λ（＝０．５ｍｍ）や、０．００８λ（＝１．０ｍｍ）、０．０１２λ（＝１．５ｍｍ）など、０．０２λ（＝２．５ｍｍ）以下の値に設定されている好ましい。短絡部オフセット量ΔＳｂを変更することにより、地板垂直方向へのＹ軸平行偏波の放射利得を調整することができる。また、短絡部オフセット量ΔＳｂを変更しても動作周波数が変化しない。なお、給電点５３１の位置を一定とする場合には、短絡部オフセット量ΔＳｂに応じて電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）は変動しうる。ただし、給電点５３１は任意の位置とすることができるため、短絡部オフセット量ΔＳｂに応じた位置に給電点５３１を設けることにより、第１周波数帯におけるＶＳＷＲは実用レベル（例えば３以下）に抑制することができる。つまり、短絡部５４の位置に応じて給電点５３１の位置を調整することにより、リターンロスを所望の許容レベルに抑制できる。

［変形例６（アンテナ構造の変形例）］
車室外アンテナ１２１βは、特開２０１６－１５６８８号公報に開示されている構成であってもよい。つまり、アンテナ１２１は図３２に示すように、対向導体板５３のＸ軸方向の長さを０．５λ_２に設定されているとともに、給電点５３１をＸ軸に平行な対称軸上に設けられていることで、第２周波数ではパッチアンテナとして動作するように構成されていてもよい。そのような０次共振アンテナを本明細書では半波長型０次共振アンテナと記載する。半波長型０次共振アンテナにおいて給電点５３１は０次共振モードの給電点としても機能しうる。

本変形例の対向導体板５３には、縮退分離素子として１組の対角に切り取り部が形成されていても良い。当該構成によれば円偏波を放射可能となり、携帯端末２の姿勢の影響を緩和することができる。上記の例ではＸ軸が第１対称軸に相当する。なお、対向導体板５３において電気長さを０．５λ_２に設定する方向は、Ｙ軸方向であっても良い。つまり第１対称軸はＹ軸であってもよい。

上記構成によれば、アンテナ１２１は、０次共振アンテナとして動作するモード（つまり０次共振モード）と、パッチアンテナとして動作するモード（以降、パッチアンテナモード）とを備える。パッチアンテナは地板垂直方向（つまりＺ軸方向）にメインビームを形成する。また、その電界振動方向は地板５１（ここではＸ軸）に平行となる。故に、パッチアンテナモードが第２モードに相当する。給電点５３１から入力される０次共振モードの受信信号（換言すれば第１周波数帯の信号）と、パッチアンテナモードの受信信号（換言すれば第２周波数帯の信号）は、フィルタ等を用いて分離して処理されればよい。

［変形例７］
地板延伸型０次共振アンテナにおいて、対称性維持部５１２と非対称部５１１とは、図３３に示すように物理的に分断されてあって、スイッチ５１３を用いて両者の電気的な接続状態が切替可能に構成されていても良い。対称性維持部５１２と非対称部５１１との離隔は、シミュレーションに基づき、第１周波数において両者が電磁結合しない程度の値に設定されていれば良い。スイッチ５１３は地板５１の縁部に配置されている。対称性維持部５１２は、矩形状であって対向導体板５３と同心配置されている板状導体部材に相当する。非対称部５１１は、対称性維持部５１２の側方に配置されている板状導体部材に相当する。スイッチ５１３がオフに設定されている場合、非対称部５１１は電気的に分離されるため、車室外アンテナ１２１βは０次共振モードでのみ動作する。スイッチ５１３がオンに設定されている場合、車室外アンテナ１２１βは０次共振モードと地板励振モードの両方で動作しうる。

なお、非対称部幅Ｗ、及び、背面金属（ここではＢピラー４２Ｂ）と地板５１との離隔を調整することにより、スイッチ５１３がオンに設定されている際の、０次共振モードと地板励振モードの利得比は変更可能である。換言すれば、上記パラメータを調整することにより、スイッチ５１３がオンに設定されている場合には、実質的に地板励振モードでのみ動作するように構成することもできる。ここでは一例として、アンテナ１２１は、スイッチ５１３がオンに設定されている場合には、０次共振モードとしての利得は地板励振モードとしての利得に比べて十分に小さく、実質的に地板励振モードでのみ動作するように構成するものとする。例えば、非対称部幅Ｗはλ／４や、λ／２など、λ／４の整数倍に設定されていることが好ましい。そのような設定によれば、地板励振モードとしての利得を高めることができる。上記構成によれば、スイッチ５１３のオンオフによって、車室外通信機１２βの動作モード、すなわち０次共振モードと地板励振モードのどちらで動作させるかを制御可能となる。

本変形例のスマートＥＣＵ１１は、車室外通信機１２βの動作モードを意図的に切り替えるための構成として、図３４に示すように、動作モード指示部Ｆ６を備える。また、各車室外通信機１２βは動作モード切替部１２５を備える。なお、図３４では前述の実施形態にて説明済みの構成の図示は省略している。

動作モード指示部Ｆ６は、各車室外通信機１２βの動作モード（実体的には車室外アンテナ１２１βの動作モード）を統括制御する構成である。例えば動作モード指示部Ｆ６は、携帯端末２が車室内に存在するか否かを判定する場合には、地板励振モードで動作するように各車室外通信機１２βに指示する。また、動作モード指示部Ｆ６は、携帯端末２が室外作動エリアＲｘに存在するか否かを判定する場合には、０次共振モードで動作するように各車室外通信機１２βに指示する。

動作モード切替部１２５は、スマートＥＣＵ１１からの指示に基づいて、車室外アンテナ１２１βの動作モードを切り替える構成である。例えば動作モード切替部１２５は、スマートＥＣＵ１１から地板励振モードで動作するように指示されている場合には、スイッチ５１３をオンに設定する。また、動作モード切替部１２５は、スマートＥＣＵ１１から０次共振モードで動作するように指示されている場合には、スイッチ５１３をオフに設定する。

このような構成によれば位置判定部Ｆ４の判定対象に応じた動作モードで車室外通信機１２βを動作させることができる。なお、車室外通信機１２βの動作モードを切り替えることは、実体的には、車室外アンテナ１２１βの動作モードを切り替えることに相当する。また、車室外アンテナ１２１βの動作モードを切り替えることは、車室外アンテナ１２１βの指向性及び偏波面を切り替えることに相当する。換言すれば、車室外アンテナ１２１βの動作モードを切り替えることは、車室外通信機１２βが受信対象とする偏波や、受信方向を切り替えることに相当する。

ところで、本変形例にて開示の上記技術思想は、車室外アンテナ１２１βが変形例６にて開示の半波長型０次共振アンテナとして構成されている場合にも適用可能である。例えば、半波長型０次共振アンテナの対向導体板５３には、図３５に示すように０次共振用の給電点５３１ａとパッチアンテナとして動作するための給電点５３１ｂとが別々設けられていても良い。２つの給電点５３１ａ、５３１ｂを使い分けることで、アンテナ１２１の動作モードを使い分けることができる。どちらの給電点５３１を使用するかは、動作モード切替部１２５を介して、動作モード指示部Ｆ６によって統括的に制御される。給電点５３１ａが第１給電点に相当し、給電点５３１ｂが第２給電点に相当する。

また、半波長型０次共振アンテナにおいては、図３６に示すように、アンテナ１２１と送受信回路１２２とは内部インダクタンス又は静電容量を調整可能に構成された整合回路５９を介して接続されていてもよい。当該構成においては、当該整合回路５９の内部インダクタンス又は静電容量を調整することで動作モードを切り替えることができる。図３６に示す例では、可変コンデンサ５９１の静電容量を調整することで、アンテナ１２１の共振周波数を変える構成を示している。可変コンデンサ５９１としては例えば所定の入力端子に印加する電圧レベルを変更することで静電容量が変化する素子（いわゆるバリアブルキャパシタ）を採用することができる。もちろん、内部インダクタンス又は静電容量を変更可能な整合回路５９の具体的構成は適宜変更可能であって図３６に示す構成に限定されない。例えば整合回路５９が可変コイルを備える構成においては、当該可変コイルのインダクタンスを調整することでアンテナ１２１の共振周波数を変えてもよい。整合回路５９のインダクタンス／静電容量は前述の動作モード指示部Ｆ６によって統括的に制御されれば良い。可変コンデンサ５９１や可変コイルがインピーダンス可変素子に相当する。

［変形例８（携帯端末２と車載通信機１２との距離の指標について）］
上述した実施形態では、各車載通信機１２から携帯端末２までの距離の指標として、携帯端末２からの信号の受信強度を用いて、携帯端末２の所在を判定する態様を開示したが、これに限らない。各車載通信機１２から携帯端末２までの距離の指標としては、車載通信機１２から携帯端末２までの無線信号の片道／往復分の伝搬時間を用いることもできる。つまり、位置判定部Ｆ４は、車載通信機１２から携帯端末２までの無線信号の片道／往復分の伝搬時間を用いて携帯端末２の位置を判定するように構成されていても良い。無線信号の伝搬時間は、携帯端末２からの信号を受信することによって計測可能である。つまり、車載通信機１２から携帯端末２までの無線信号の片道／往復分の伝搬時間を用いて携帯端末２の位置を判定する構成もまた、携帯端末２からの信号の受信状況に基づいて携帯端末２の位置を判定する構成に相当する。

［変形例９（携帯端末２との通信方式について）］
上述した実施形態では、携帯端末２と車載通信機１２とがBluetooth規格で双方向に無線通信を実施する態様を開示したが、携帯端末２と車載通信機１２との通信方式はこれに限定されない。携帯端末２と車載システム１は超広帯域（ＵＷＢ：Ultra-Wide Band）通信で使用されるインパルス信号を用いて無線通信を実施するように構成されていても良い。換言すれば車載通信機１２は、ＵＷＢ通信を行う通信モジュールであってもよい。ＵＷＢ通信で用いられるインパルス信号とは、パルス幅が極短時間（例えば２ｎｓ）であって、かつ、５００ＭＨｚ以上の帯域幅（つまり超広帯域幅）を有する信号である。ＵＷＢ通信に利用できる周波数帯（以降、ＵＷＢ帯）としては、３．１ＧＨｚ～１６ＧＨｚや、３．４ＧＨｚ～４．８ＧＨｚ、７．２５ＧＨｚ～１６ＧＨｚ、２２ＧＨｚ～２９ＧＨｚ等がある。 携帯端末２と車載システム１とが無線通信を実施するための規格や、無線通信に使用される電波（以降、システム使用電波）の周波数は適宜選定されればよい。

［変形例１０（車両ボディの材料について）］
上述した実施形態では、金属製のボディを備える車両Ｈｖに本開示に係る位置判定システムを適用した態様を開示したが、位置判定システムの適用先として好適な車両は、金属製のボディを備える車両に限らない。例えば車両Ｈｖのボディを構成する種々のボディパネルは、電波の伝搬を５ｄＢ以上減衰させるほど十分な量のカーボンが充填されているカーボン系樹脂を用いて形成されていてもよい。このようなボディを備える車両もまた、位置判定システムの適用対象として好適である。もちろん、車両Ｈｖのボディは、カーボンを含まない汎用樹脂を用いて形成されていてもよい。車室外通信機１２βは、背面側に電波を遮断する構成が存在し、かつ、その側方及び上方には電波を遮断しない位置に取り付けられていることが好ましい。

＜付言＞
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。さらに、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

なお、ここでの制御部とは、例えばスマートＥＣＵ１１である。スマートＥＣＵ１１が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。スマートＥＣＵ１１が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。上述した実施形態ではスマートＥＣＵ１１はＣＰＵを用いて実現されているものとしたが、スマートＥＣＵ１１の構成はこれに限定されない。スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１の代わりに、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、データフロープロセッサ（ＤＦＰ：Data Flow Processor）を用いて実現されていてもよい。また、スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１や、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰなど、複数種類のプロセッサを組み合せて実現されていてもよい。さらに、スマートＥＣＵ１１が提供すべき機能の一部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて実現されていても良い。

１ 車載システム、２ 携帯端末、１１ スマートＥＣＵ、１２ 車載通信機、１２α 車室内通信機、１２β 車室外通信機、１２Ｌ 室外左側通信機（車室外通信機）、１２Ｍ 室外右側通信機（車室外通信機）、１２Ｎ 室外後方通信機（車室外通信機）、１２１ アンテナ、１２１β 車室外アンテナ、１２２ 送受信回路、１２４ 受信強度検出部、１２５ 動作モード切替部、４２Ｂ Ｂピラー、４３ 窓部、４４ 外側ドアハンドル、５ 回路基板、５１ 地板、５１１ 非対称部、５１２ 対称性維持部、５１３ スイッチ、５２ 支持板、５３ 対向導体板、５３１ 給電点、５４ 短絡部、５５ 回路部、５５１ マイクロストリップ線路、５８ 親地板、５９ 整合回路、５９１ 可変コンデンサ（インピーダンス可変素子）、６ ケース、６１ ケース底部、６２ 側壁部、６３ ケース天井部、６１１ 下側リブ、６３１ 上側リブ、７ シール材、Ｆ１ 車両情報取得部、Ｆ２ 通信処理部、Ｆ３ 認証処理部、Ｆ４ 位置判定部、Ｆ５ 車両制御部、Ｆ６ 動作モード指示部

Claims (12)

1. 車両のユーザによって携帯される携帯端末と１ＧＨｚ以上の電波を用いて互いに無線通信することで前記車両に対する前記携帯端末の位置を判定する車両用の位置判定システムであって、
   前記車両の側面部又は背面部としての外面部に設置されてあって、前記携帯端末から送信される無線信号を受信するためのアンテナ（１２１）を備える車室外通信機（１２β、１２Ｌ、１２Ｍ、１２Ｎ）と、
   前記車室外通信機での前記携帯端末からの無線信号の受信状況に基づいて前記携帯端末の位置を判定する位置判定部（Ｆ４）と、を備え、
   前記車室外通信機は、動作モードとして、
   当該車室外通信機が取り付けられている前記外面部に平行な方向に向けて、電界振動方向が前記外面部に垂直な直線偏波を放射する第１モードと、
   電界振動方向が前記外面部に平行な直線偏波を放射する第２モードと、を備えており、
   前記位置判定部は、
   車室外において前記車両から所定の作動距離以内となる領域である室外作動エリアに前記携帯端末が存在するか否かについては、前記車室外通信機が前記第１モードで動作している際の前記携帯端末からの無線信号の受信状況に基づいて判定する一方、
   前記携帯端末が車室内に存在するか否かについては、前記車室外通信機が前記第２モードで動作している際の前記携帯端末からの無線信号の受信状況を用いて判定するように構成されている位置判定システム。
2. 請求項１に記載の位置判定システムであって、
   前記車室外通信機の前記アンテナは、前記第２モードでは、当該車室外通信機が取り付けられている前記外面部に垂直な方向に向けて、電界振動方向が前記外面部に平行な直線偏波を放射するように構成されている位置判定システム。
3. 請求項１又は２に記載の位置判定システムであって、
   前記車室外通信機は、
   前記携帯端末との無線通信に使用される周波数帯に属する所定の第１周波数では前記第１モードで動作する一方、
   前記携帯端末との無線通信に使用される周波数帯に属する周波数であって、前記第１周波数とは異なる、所定の第２周波数では前記第２モードで動作するように構成されている位置判定システム。
4. 請求項３に記載の位置判定システムであって、
   前記アンテナは、
   平板状の導体部材である地板（５１）と、
   前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、
   前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、
   前記地板は、前記対向導体板に対して非対称に配置されており、
   前記対向導体板と前記地板とが形成する静電容量と、前記短絡部が備えるインダクタンスとを用いて、前記第１周波数において並列共振するように構成されているアンテナであって、
   前記車室外通信機は、前記地板が前記外面部と対向する姿勢で前記外面部に搭載されている位置判定システム。
5. 請求項４に記載の位置判定システムであって、
   前記アンテナの前記地板は、矩形状であって前記対向導体板と同心配置されている対称性維持部（５１２）と、前記対称性維持部の側方に配置されている非対称部（５１１）と、を備え、
   前記対称性維持部と前記非対称部とはスイッチ（５１３）を介して接続されており、
   前記車室外通信機は、前記スイッチがオフに設定されている場合には前記第１モードで動作する一方、前記スイッチがオフに設定されている場合には前記第２モードで動作するように構成されている位置判定システム。
6. 請求項４又は５に記載の位置判定システムであって、
   前記アンテナにおいて前記短絡部は、前記対向導体板の中心から所定量ずれた位置に形成されていることを特徴とする位置判定システム。
7. 請求項３に記載の位置判定システムであって、
   前記アンテナは、
   平板状の導体部材である地板（５１）と、
   前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、
   前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、
   前記対向導体板は、互いに直交する２つの直線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されており、
   前記対向導体板が備える２つの対称軸のうちの何れか一方である第１対称軸に沿う方向における前記対向導体板の電気的な長さは、前記第２周波数の電波の波長の半分となっており、
   前記給電点は、前記対向導体板の中心を通って前記第１対称軸に平行な直線上に配置されており、
   前記対向導体板と前記地板とが形成する静電容量と、前記短絡部が備えるインダクタンスとを用いて、前記第１周波数において並列共振するように構成されているアンテナであって、
   前記車室外通信機は、前記地板が前記外面部と対向する姿勢で前記外面部に搭載されている位置判定システム。
8. 請求項７に記載の位置判定システムであって、
   前記車室外通信機において、前記アンテナは、静電容量またはインダクタンスを可変に構成されているインピーダンス可変素子（５９１）を介して送受信回路（１２２）と接続されており、
   前記インピーダンス可変素子の静電容量又はインダクタンスを変更することによって、前記車室外通信機の動作モードを切り替える動作モード切替部（１２５）を備え、
   前記位置判定部は、
   前記室外作動エリアに前記携帯端末が存在するか否かを判定する場合には、前記動作モード切替部と連携して、前記車室外通信機を前記第１モードで動作させるとともに、
   車室内に前記携帯端末が存在するか否かを判定する場合には、前記動作モード切替部と連携して、前記車室外通信機を前記第２モードで動作させるように構成されている位置判定システム。
9. 請求項７に記載の位置判定システムであって、
   前記対向導体板には、前記第１周波数の信号を送受信するための第１給電点と、前記第２周波数の信号を送受信するための前記給電点である第２給電点と、を備え、
   前記第２給電点は、前記対向導体板の中心を通って前記第１対称軸に平行な直線上に配置されており、
   前記位置判定部は、
   前記室外作動エリアに前記携帯端末が存在するか否かは、前記第１給電点を介して取得した前記携帯端末からの信号の受信強度を用いて判定するとともに、
   車室内に前記携帯端末が存在するか否かは、前記第２給電点を介して取得した前記携帯端末からの信号の受信強度を用いて判定するように構成されている位置判定システム。
10. 請求項３から９の何れか１項に記載の位置判定システムであって、
    前記車室外通信機は、前記アンテナにて受信した無線信号の受信強度を検出する強度検出部（１２４）を備え、
    前記車両の車室内に設置されており、前記携帯端末から送信される無線信号を受信するとともに、受信した無線信号の受信強度を検出する車室内通信機（１２α）を備え、
    前記位置判定部は、
    前記車室外通信機で検出された前記第１周波数の信号の前記受信強度が所定の作動閾値以上であることに基づいて、前記携帯端末は前記室外作動エリアに存在すると判定するとともに、
    前記車室内通信機で検出された前記第２周波数の信号の前記受信強度が、前記車室外通信機で検出された前記第２周波数の信号の前記受信強度よりも所定の閾値以上大きいことに基づいて前記携帯端末は車室内に存在すると判定するように構成されている位置判定システム。
11. 請求項３から１０の何れか１項に記載の位置判定システムであって、
    前記車室外通信機は、前記アンテナにて受信した無線信号の受信強度を検出する強度検出部（１２４）を備え、
    前記車両の車室内に設置されており、前記携帯端末から送信される無線信号を受信するとともに、受信した無線信号の受信強度を検出する車室内通信機（１２α）を備え、
    前記位置判定部は、
    前記車室外通信機で検出された前記第１周波数の信号の前記受信強度が所定の作動閾値以上であることに基づいて前記携帯端末は前記室外作動エリアに存在すると判定するとともに、
    前記車室内通信機で検出された前記第２周波数の信号の前記受信強度が所定の車室内相当値以上であることに基づいて前記携帯端末は車室内に存在すると判定するように構成されている位置判定システム。
12. 請求項１から１１の何れか１項に記載の位置判定システムであって、
    前記車室外通信機は、前記車両のサイドウインドウの窓枠部に配置されていることを特徴とする位置判定システム。

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