CN101798888A - 车辆用便携机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用便携机，在计算到车辆侧装置的发送天线的距离时排除噪声成分的影响并得到高可靠性的距离数据。具备：接收部(20)，接收车辆侧装置(2)的多个发送天线(ANT1)～(ANT3)所发送的各发送信号；控制部(22)，根据所接收的各发送信号的信号强度求出到各发送天线的距离；以及发送部(21)，把到各发送天线的距离数据无线发送给车辆侧装置(2)。在不与车辆侧装置(2)之间进行通信的期间，测定接收信号的信号强度并将该测定值作为噪声成分保存在存储器(24)内。在与车辆侧装置(2)进行通信时，对各发送天线所发送的各发送信号的信号强度进行噪声校正，求出距离。

Description

车辆用便携机
技术领域
本发明涉及一种通过车辆侧装置和便携机之间的无线通信进行门的上锁和开锁等的无匙进入装置，尤其涉及到在车辆侧装置能够准确判断便携机位于车内还是车外的车辆用便携机。
背景技术
以往所公知的无匙进入装置通过在设于车辆上的车辆侧装置和用户所携带的便携机之间实施无线通信，进行车门的上锁和开锁。另外还公知一种被动式无匙进入装置，当便携机靠近车辆时，车辆侧装置和便携机之间就自动进行通信，认证便携机的固有ID，进行车门的上锁和开锁动作。
上述被动式无匙进入装置要求能够判断便携机在车辆的外侧或内侧。为此，车辆侧装置在车辆各处设置多个发送天线，便携机分别检测各发送天线所接收信号的强度，并根据这些强度信息计算出便携机的位置，从而判断便携机位于车内或车外(例如，参照专利文献1)。
上述专利文献1所述的无匙进入装置在车辆侧装置内具备车辆侧发送部和车辆侧接收部，该车辆侧发送部通过信号线与发送请求信号的多个发送天线相连接，该车辆侧接收部接收应答信号。而且，便携机具备：便携机接收部，接收请求信号；便携机发送部，发送应答信号；以及便携机控制部，检测车辆侧装置的多个发送天线所发送信号的各强度。当根据便携机控制部检测到的来自多个发送天线的强度数据当中的两个数据中算出的各距离的合计小于指定阈值时，车辆侧控制部或者便携机控制部就判断为上述便携机位于车内侧。
专利文献1：(日本)特开2008-266955号公报
但是，上述专利文献1所述的无匙进入装置存在如下问题。即，因便携机位于在车内布线的信号线附近从而由信号线所发送的信号作为噪声被便携机接收时，上述无匙进入装置能够防止错误地做出判断便携机位于车内或车外，但是便携机位于车外时就不能解决由噪声引起的错误判断问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种车辆用便携机，在计算到车辆侧装置发送天线的距离时能够排除噪声成分的影响，得到高可靠性的距离数据，从而能够减少车辆侧装置错误地做出判断便携机位于车内或车外。
本发明的车辆用便携机的特征在于，具备：接收部，接收由车辆侧装置的多个发送天线发送的各发送信号；控制部，根据上述接收部所接收的各发送信号的信号强度求出到上述各发送天线的距离；以及发送部，把上述控制部所求出的到各发送天线的距离数据发送到上述车辆侧装置，上述控制部在不与上述车辆侧装置进行通信的期间测定上述接收部所接收信号的信号强度并将该测定值作为噪声成分来保存，而与上述车辆侧装置进行通信时，对上述各发送天线所发送的各发送信号的信号强度进行噪声校正，求出与上述各发送天线之间的距离。
根据该结构，先只测定车辆用便携机所处环境中的噪声成分。对随后被测定的、来自车辆侧装置的各发送天线的发送信号的信号强度进行噪声校正，求出到上述各发送天线的距离。能够在计算到车辆侧装置的发送天线的距离时排除噪声成分的影响，能够得到高可靠性的距离数据，从而能够减少车辆侧装置错误地做出判断便携机位于车内或车外。
在上述车辆侧便携机中，通过从上述各发送天线所发送的各发送信号的信号强度中减去上述噪声成分来进行校正，使各发送信号的信号强度所含有的噪声成分被消除。
上述车辆用便携机的特征还在于，上述控制部比较根据包括噪声成分在内的发送信号的信号强度中被计算出的距离Lsn和只根据噪声成分中被计算出的距离Ln。当上述距离Ln与上述距离Lsn之比大于指定值时，发送抑制上述车辆侧装置错误动作的代替数据，作为到该发送天线的距离。
通过上述方式，当因输入到车辆用便携机中的噪声大而无法算出高可靠性的距离数据时，就发送抑制车辆侧装置错误动作的代替数据，因此即使只靠噪声校正不能得到充分精度，也能够抑制低可靠性的距离数据所引起的车辆侧装置的错误动作。
而且，作为抑制车辆侧装置错误动作的代替数据，最理想的是最大距离。当只靠噪声校正不能得到充分的精度时，使车辆侧装置做出便携机位于车外的判断，从而能够实现更稳定的动作。
根据本发明，就能够在计算到车辆侧装置的发送天线的距离时排除噪声成分的影响，能够得到高可靠性的距离数据，从而能够减少车辆侧装置错误地做出便携机位于车内或车外的判断。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式所涉及到的无匙进入装置的功能框图。
图2为上述一个实施方式的无匙进入装置的概要图。
图3为有关噪声测定时机和RSSI测定时机的时机图。
图4为用于在便携机中进行噪声测定的流程图。
图5为用于计算到各发送天线的距离的流程图。
符号说明
1车辆，1a  门，2车辆侧装置，2a  电子控制单元，3便携机，10车辆侧接收部，11车辆侧发送部，12车辆侧控制部，13、24存储器，14接收天线，20便携机接收部，21便携机发送部，22便携机控制部，23三轴天线，ANT1～ANT3发送天线
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1为本实施方式所涉及到的无匙进入装置的功能框图，图2为本实施方式的无匙进入装置的概要图。本实施方式的无匙进入装置为，在车辆1侧设有车辆侧装置2，用户携带便携机3，并通过车辆侧装置2和便携机3之间的无线通信进行认证、上锁、开锁以及其他指令等的装置。车辆侧装置2在车辆1内搭载集中处理各种开关的输入处理、LAN(局域网，LocalArea Network)通信以及便携机3的认证处理等的电子控制单元2a。而且，在车辆1的各处设有多个发送天线ANT1～ANT3，从各发送天线ANT1～ANT3向便携机3发送第1频率(低频率)的发送信号。
在本实施方式中，在车辆侧装置2和便携机3之间进行认证等通信，认证通过并且被判断为便携机3位于车外时，车辆侧控制部12进行对车门1a开锁的控制。
接着将说明车辆侧装置2和便携机3的结构。
车辆侧装置2具备：车辆侧接收部10，接收来自便携机3的应答信号；车辆测发送部11，向便携机3发送发送信号(包含启动信号、各种命令、ID等)；以及车辆侧控制部12，解析应答信号进行各种控制。而且，在车辆侧控制部12上设有存储器13，该存储器13存储控制所需的信息，如汽车固有的ID和可操作1台车辆的多个便携机的ID等。另外，在车辆侧接收部10上连接用于接收应答信号的接收天线14，在车辆侧发送部11上连接用于发送发送信号的多个发送天线ANT1～ANT3。
便携机3具备：便携机接收部20，接收来自车辆侧装置2的发送信号；便携机发送部21，向车辆侧装置2发送包含距离信息在内的应答信号；便携机控制部22，具有后述的距离计算功能并在接收了发送信号时进行各种控制；以及存储器24，存储被设定在本机中的ID和车辆侧ID等并存储后述的测定噪声数据。而且，在便携机接收部20和便携机发送部21上连接三轴天线23，该三轴天线23发送并接收发送信号和应答信号而且具有指向互相正交方向的定向特性。
便携机控制部22通过周期性启动，测定车辆1侧的发送天线ANT1～ANT3在不输出发送信号的状态下所接收信号的信号强度，取得仅为噪声成分的RSSI(接收信号强度指示器，Received Signal Strength Indicator)值。而且，便携机控制部22通过在便携机接收部20接收的、来自车辆侧装置2的发送信号所包含的启动信号，从作为功耗大致为零的状态的睡眠状态切换到通常状态。按顺序接收来自各发送天线ANT1～ANT3的发送信号，测定RSSI，并计算到各发送天线ANT1～ANT3的距离。此时，如后所述，还进行从各发送信号的RSSI值当中消除噪声成分的处理。发送根据噪声校正被计算出来的距离数据作为应答信号。另外，在本实施方式中，可通过三轴天线23检测接收的信号的强度。
接着，将说明本实施方式的无匙进入装置中用于计算到各发送天线ANT1～ANT3的距离的动作。
图3为表示在便携机3实施的噪声测定时机和发送信号的RSSI测定时机的时机图。车辆侧装置2以指定周期从任意一个发送天线(在本例子中为发送天线ANT1)发送启动信号，启动便携机3。发送启动信号之后，从多个发送天线ANT1～ANT3错开时机发送RSSI测定用发送信号。
在这里，各发送天线ANT1～ANT3发送的RSSI测定用发送信号为具有指定强度并持续指定时间的脉冲状的信号，用于在便携机3侧测定接收强度。接收来自便携机3的具有第2频率(高频)的应答信号即RF信号后经过指定时间，之后通过车辆侧发送部11以指定顺序、且指定时间间隔从各发送天线ANT1～ANT3发送RSSI测定用发送信号。
在便携机3中，在不与车辆侧装置2进行通信的期间，通过三轴天线23检测接收信号强度。不与车辆侧装置2进行通信的期间还可以换言为，不从车辆侧装置2接收发送信号(启动信号以及其他发送信号)的期间。根据在不接收发送信号(启动信号以及其他发送信号)的期间的接收信号强度被计算出来的RSSI值可当作对RSSI测定用发送信号的噪声成分，因此只检测该噪声成分并作为噪声数据在存储器24内存储。把噪声数据存储到存储器24内之后转移到睡眠状态。
如上所述，便携机3通过从车辆侧装置2接收的启动信号而启动，但是必须根据其后所接收的发送信号的RSSI值进行距离计算并迅速回复应答信号(距离信息)。因此，便携机3事先完成噪声测定。
另一方面，当便携机3从车辆侧装置2接收启动信号时，就从睡眠状态进入通常状态，并按照顺序接收各发送天线ANT1～ANT3发送的RSSI测定用发送信号实施RSSI测定。
由各发送天线ANT1～ANT3发送的RSSI测定用发送信号可按照以下顺序特定。首先在便携机3中判断启动信号所包含的ID是否与本机所持有的ID一致。如果ID一致，便携机控制部22就让便携机发送部21发送应答信号RF1。便携机3存有在车辆侧接收RF1信号之后将以什么时机、从哪个天线发送信号的信息，而且从接收RF1信号的时间起启动定时器测定接收时间。然后，可通过比较两者来识别是来自哪一个发送天线ANT1～ANT3的RSSI测定用发送信号。另外，信号的强度测定并不只受限于从车辆1侧发送RSSI测定用发送信号并在便携机3侧测定其强度，也可以测定从车辆1侧发送的其他信号的强度。
如图3所示，通过RSSI测定用发送信号的接收强度被计算出来的各RSSI值包含依赖于周边环境的量的噪声成分。在本实施方式中，从存储器24读取事先已测定的噪声成分，然后进行从各RSSI值当中消除噪声成分的校正，以此计算到各发送天线ANT1～ANT3的距离。将被计算出来的距离数据包含在应答信号内发送。
图4为用于在便携机3上进行噪声测定的流程图。事先在便携机3上设定噪声测定周期，当到了噪声测定周期时，如果处在睡眠状态就进入通常状态(步骤S1)。此时，如果正在从车辆侧装置2接收发送信号(启动信号或RSSI测定用发送信号)(步骤S2)，就不能正确地测定噪声成分，所以结束处理。另一方面，当判断为不处在接收发送信号的状态时(步骤S2)，就从对于固定的发送天线ANT1的接收强度测定RSSI值(步骤S3)。此时测定的RSSI值不包含从车辆侧发送的信号成分，所以视为只根据噪声成分计算出来的RSSI值，把该RSSI值作为噪声成分存储到存储器24内(步骤S4)。以上述方式，事先在便携机3的存储器24内存储现有电波环境中的噪声数据。
图5为用于在便携机3根据RSSI测定用发送信号的RSSI值计算到各发送天线ANT1～ANT3的距离的流程图。
便携机3接收启动信号并从睡眠状态转移到通常状态(步骤S10)。便携机3若转移到通常状态，就通过便携机接收部20接收从各发送天线ANT1～ANT3发送的RSSI测定用发送信号(步骤S11)。便携机控制部22如上所述地用三轴天线23测定各RSSI测定用发送信号的强度，并计算从该三轴天线23求出的每个发送天线的强度数据即RSSI值(步骤S12)。
在测定RSSI测定用发送信号的RSSI值之后，读取在上述步骤S4中被存储于存储器24内的噪声数据(步骤S13)，并根据消除了噪声成分的RSSI值分别计算便携机3与各发送天线ANT1～ANT3之间的距离(步骤S14)。便携机控制部22根据下式(1)计算到发送天线的距离Ls。
Ls＝K/[(kx·Xsn2+ky·Ysn2+kz·Zsn2)
-(kx·Xn2+ky·Yn2+kz·Zn2)]1/6           (1)式
在这里，Ls为噪声校正之后的距离计算值；K、kx、ky、kz为便携机的校正值；Xsn、Ysn、Zsn为根据包含各轴X、Y、Z方向的噪声成分在内的接收信号强度计算出来的RSSI值；Xn、Yn、Zn为只根据各轴X、Y、Z方向的噪声成分计算出来的RSSI值。
如上式那样，通过从包含噪声成分在内的RSSI值(Xsn、Ysn、Zsn)减去只为噪声成分的RSSI值(Xn、Yn、Zn)，能计算出噪声校正之后的正确距离。
另外，只要本发明包含利用仅为噪声成分的RSSI值(Xn、Yn、Zn)进行噪声校正的工序，就不只受限于上述(1)式。
例如，也可以根据下式(2)计算到发送天线的距离Ls。
Ls＝K/[(kx(Xsn-Xn)2+ky(Ysn-Yn)2
+kz(Zsn-Zn)2]1/6               (2)式
如果根据上式(1)或(2)，对于所有发送天线ANT1～ANT3计算距离Ls(步骤S14)，就向车辆侧装置2发送包含距离Ls的应答信号(步骤S15)。此时，在应答信号中还包含被设定在每个便携机3内的ID进行发送。
车辆侧装置2的车辆侧发送部11接收来自便携机3的应答信号，车辆侧控制部12辨别应答信号所包含的ID是否与被注册在车辆上的ID一致，当一致时就解析该应答信号所包含的、从各发送天线ANT1～ANT3的距离Ls从而辨别便携机3的位置。
而且，因输入到便携机3中的噪声大，所以即使进行了校正也得不到高可靠性的距离数据时，可采用不发送通过上式(1)或(2)计算出来的距离Ls数据而发送能够抑制车辆侧装置2的错误动作的代替数据的结构。
通过上式(1)或(2)计算到发送天线的距离Ls，而且组合以下的判断处理确定最终回复的距离数据。
即，例如用下式(3)、(4)分别求出根据包含噪声成分在内的RSSI值计算出来的距离Lsn和仅根据噪声成分计算出来的距离Ln。
Lsn＝K/[(kx·Xsn2+ky·Ysn2+kz·Zsn2)-kn]1/6
(3)式
Ln＝K/[(kx·Xn2+ky·Yn2+kz·Zn2-kn)]1/6(4)式
在这里，kn为任意的校正项。
使用根据上式(3)、(4)被计算出来的Ln、Lsn求出Ln/Lsn，评价噪声对原来的信号成分的影响程度。例如，对于Ln/Lsn＞指定值Q判断。如果设定指定值Q＝0.5，就能评价被包含在RSSI测定用发送信号内的噪声成分是否比原来的信号成分大。当Ln/Lsn＞Q时，到发送天线的距离不采用通过上式(1)或(2)计算出来的值，而是替换为最大距离＝Lmax。即，以能够从便携机3向车辆侧装置2通知的最大距离数据(例如，Ls＝255)作为代替数据进行替换。
因为被包含在RSSI测定用发送信号中的噪声成分比原来的信号成分大，所以即使消除噪声成分也得不到所需精度时(Ln/Lsn＞Q)，便携机控制部22以最大距离＝Lmax代替在上述(1)式或(2)式求出的距离数据，作为从发送天线的距离进行回信。
作为从便携机3发送的应答信号所包含的距离数据接收了最大距离(＝Lmax)的车辆侧装置2，判断为便携机3位于车辆1的外部。
如上所述，因噪声大所以便携机3的位置判断的可靠性低时，积极引导做出便携机3处在车辆1外的判断，因此，与错误判断成便携机3处在车辆1内并进行之后的处理时相比，能够实现更稳定的动作。
如上所述，根据本实施方式所涉及到的便携机3，在车辆1侧的发送天线ANT1～ANT3不输出发送信号的状态下测定接收信号的强度，取得仅为噪声成分的RSSI值。在包含噪声成分的状态下接收从各发送天线ANT1～ANT3发送的发送信号，计算RSSI值。用仅为噪声成分的RSSI值校正包含噪声成分在内的RSSI值，所以能够计算出消除了噪声成分的高可靠性距离数据，能够改善车辆侧装置2判断便携机3处在车辆1内外部时的精确度。
而且，根据本实施方式所涉及到的便携机3，当因输入到便携机3中的噪声大而无法计算出可靠性高的距离数据时，就不发送通过上述计算方式(1)或(2)计算的距离Ls数据，而是以最大距离＝Lmax作为从发送天线的距离作出回信，因此能够以更稳定的动作控制车辆侧装置2。
另外，本发明并不受限于上述实施方式，在不超出本发明要点的情况下，可进行多种变形实施。
本发明可适用于无匙进入装置用便携机。

Claims (4)

1.一种车辆用便携机，其特征在于，具备：接收部，接收由车辆侧装置的多个发送天线发送的各发送信号；控制部，根据上述接收部所接收的各发送信号的信号强度，求出到上述各发送天线的距离；以及发送部，把上述控制部求出的到各发送天线的距离数据发送给上述车辆侧装置，
上述控制部在不与上述车辆侧装置之间进行通信的期间，测定上述接收部所接收的信号的信号强度并将该测定值作为噪声成分来保存，当与上述车辆侧装置进行通信时，对上述各发送天线所发送的各发送信号的信号强度进行噪声校正，求出与上述各发送天线之间的距离。
2.根据权利要求1所述的车辆用便携机，其特征在于，上述控制部通过从上述各发送天线所发送的各发送信号的信号强度中减去上述噪声成分来进行校正。
3.根据权利要求1所述的车辆用便携机，其特征在于，上述控制部比较根据包含噪声成分在内的发送信号的信号强度被计算出的距离Lsn和只根据噪声成分被计算出的距离Ln，当上述距离Ln与上述距离Lsn之比大于指定值时，发送抑制上述车辆侧装置错误动作的代替数据，作为到该发送天线的距离。
4.根据权利要求3所述的车辆用便携机，其特征在于，上述控制部发送最大距离，作为抑制上述车辆侧装置错误动作的代替数据。
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