CN102398566A - 无线钥匙系统以及钥匙位置判别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过简单的处理就能准确地判定无线钥匙位于主体的内部还是外部的无线钥匙系统以及钥匙位置检测方法。设置在主体内的通信装置通过内部天线、和设置在主体外侧且指向性与内部天线不同的外部天线发送无线信号；无线钥匙在通过具有相互不同的指向性的多个天线中的任意一个接收到了从通信装置发送的无线信号时，测定无线钥匙的移动方向，并在多个天线中检测出以最高接收电平接收到无线信号的天线来作为第一天线，根据测定出的移动方向和检测出的天线的指向性，从多个天线中选择指向性与内部天线相同的天线来作为第二天线，当由第二天线接收的无线信号的接收电平比由第一天线接收的无线信号的接收电平高时，判断为无线钥匙存在于主体内。

Description

无线钥匙系统以及钥匙位置判别方法
技术领域
本发明涉及在设置于车辆、住宅等主体内的主体通信装置与可移动的无线钥匙之间进行无线通信的无线钥匙系统。
背景技术
作为无线钥匙系统之一，公知有如下的一种技术，即，通过用户携带无线钥匙(电子钥匙)移动，以无线钥匙接近设置在车门的通信装置的方式来自动地进行车门的锁定/解锁(参照专利文献1)。在这样的车辆用无线钥匙系统中，当无线钥匙进入通信装置的周边区域时，在通信装置与无线钥匙之间进行无线通信，并同时通信装置接收包含通过该无线通信从无线钥匙发送来的识别代码(ID代码)的信号。然后，在通信装置中进行包含在所接收的信号中的无线钥匙的识别代码与存储在通信装置内的存储器中的识别代码的对照。当通过对照而判别为识别代码相互一致时，允许车门锁定或者解锁。
在该车辆用的无线钥匙系统中，通常从车辆侧通信装置向无线钥匙的通信使用低频(LF)电波，而在从无线钥匙向车辆侧通信装置的通信中使用超高频(UHF)电波。尤其，考虑到天线的指向性，无线钥匙侧的低频接收天线由在X轴、Y轴、Z轴三个方向分别具有指向性的三轴天线构成。
另外，在该车辆用的无线钥匙系统中，在车辆的内侧以及外侧分别设置有发送天线，并且在无线钥匙中具有接收信号强度测定功能。该接收信号强度测定功能通常基于经由三轴天线分别得到的通过多个发送天线从车辆侧通信装置发送的无线信号的接收信号强度，来判别无线钥匙存在于车辆内还是车辆外，并将该判别结果通过无线信号向车辆侧通信装置发送。进一步，车辆侧通信装置具有如下功能：响应该判别结果的无线信号进行动作，使得例如判别出无线钥匙从车辆内到了车辆外时，自动进行车门的锁定，或者判别出无线钥匙接近车辆时，自动进行车门的解锁。
专利文献1：特开2008-115648号公报。
在现有的无线钥匙系统中，如上所述，由于是基于从主体通信装置发出的无线信号在无线钥匙中的接收信号强度，来判别无线钥匙存在于主体的内部还是外部，因此存在受从主体通信装置发出的无线信号的反射状况、噪声的混入、或者从多个发送天线发送的无线信号所引起的串扰、饱和的影响，从而存在无法准确判别接收信号强度变化的情况。
在专利文献1中所示的系统中，为了应对该情况，事先对车辆周围的信号强度进行测定，并取得到天线的距离与信号强度之间的关系并保存，并利用这些关系进行无线钥匙的位置判别。然而，在这样的钥匙位置判别方法中需要事先取得数据，因此存在处理变得繁琐的问题。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过简单的处理就能够准确地判别无线钥匙在主体的内部还是外部的无线钥匙系统以及钥匙位置检测方法。
本发明的无线钥匙系统，是可独立于主体而移动的无线钥匙与设置在所述主体内的通信装置间进行无线通信的无线钥匙系统，其特征在于，所述通信装置具有通过内部天线和外部天线来发送无线信号的单元，其中所述内部天线设置在所述主体内，所述外部天线设置在所述主体外侧，且指向性与所述内部天线不同，所述无线钥匙具有：判别单元，判别是否通过具有相互不同的指向性的多个天线中的任意一个接收到了所述无线信号；测定单元，当通过所述判别单元判别出已接收到所述无线信号时，测定所述无线钥匙的移动方向；检测单元，检测出所述多个天线中以最高接收电平接收到所述无线信号的天线来作为第一天线；选择手段，根据由所述测定单元测定出的所述移动方向和所述检测出的天线的指向性，从所述多个天线中选择指向性与所述内部天线相同的天线来作为第二天线；以及当由所述第二天线接收的所述无线信号的接收电平比由所述第一天线接收的所述无线信号的接收电平高时，判断为所述无线钥匙存在于所述主体内的单元。
本发明的位置判定方法，是在可独立于主体而移动的无线钥匙与设置在所述主体内的通信装置间进行无线通信的无线钥匙系统的无线钥匙的位置判定方法，其特征在于，该位置判定方法具有：通过内部天线和外部天线来发送无线信号的步骤，其中所述内部天线设置在所述主体内，所述外部天线设置在所述主体外侧，且指向性与所述内部天线不同；判别步骤，判别是否通过具有相互不同指向性的多个天线中的任意一个接收到了所述无线信号；测定步骤，当在所述判别步骤中判别出已接收到上述无线信号时，测定所述无线钥匙的移动方向；检测步骤，检测出所述多个天线中以最高接收电平接收到所述无线信号的天线来作为第一天线；选择步骤，根据在所述测定步骤中测定出的所述移动方向和所述检测出的天线的指向性，从所述多个天线中选择指向性与所述内部天线相同的天线来作为第二天线；以及当由所述第二天线接收的所述无线信号的接收电平比由所述第一天线接收的所述无线信号的接收电平高时，判断为所述无线钥匙存在于所述主体内的步骤。
根据本发明的无线钥匙系统以及钥匙位置检测方法，当无线钥匙位于主体外时，根据以最高接收电平接收到了无线信号的天线(第一天线)的指向性和无线钥匙的移动方向，判别并选择在主体内可对内部天线进行良好地接收的、无线钥匙的多个天线中的一个天线(第二天线)，并当由第二天线接收的无线信号的接收电平比由第一天线接收的无线信号的接收电平高时，则判别为无线钥匙存在于主体内。由此，通过简单的处理就能准确判断出无线钥匙在主体的内部还是外部。
附图说明
图1是显示本发明的车辆用的无线钥匙系统的结构的框图。
图2是显示车辆的天线配置的图。
图3是显示配置在无线钥匙内的基板上的三轴天线以及加速度传感器的图。
图4是显示无线钥匙内的控制部的存在位置判别动作的流程图。
符号说明：
1：车辆内装置；        2：无线钥匙；
11、12、20：发送天线； 21～23：三轴天线；
27：加速度传感器；  30：汽车；
31：门；            32：门把手。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例详细地进行说明。
图1显示作为本发明的实施例的车辆用无线钥匙系统。该车辆用无线钥匙系统由车辆内装置(通信装置)1和无线钥匙2构成。通过车辆内装置1与无线钥匙2之间的双向无线通信，而进行发动机的发动许可、车门的锁定/解锁等车辆的控制。
车辆内装置1具有发送天线11、12、发送部13、接收天线14、接收部15、控制部16以及存储器17。发送天线11、12是低频(LF)用天线。如图2所示，发送天线11是设置在车辆(四轮汽车30)的门把手(door handle)32内的外部天线。发送天线12是设置在汽车30内的顶棚上的内部天线。发送部13响应从控制部16发出的指令，将发送信号向发送天线11、12输出。发送天线11被配置成其天线线圈的两端的方向朝向汽车30的前后方向，即水平方向，将其发送信号作为具有水平方向指向性的电磁波(无线信号)而送出。发送天线12将发送信号作为具有垂直方向指向性的电磁波而送出。其中，具有水平方向指向性是指，与垂直辐射模式相比水平辐射模式的增益较大；具有垂直方向指向性是指，与水平辐射模式相比垂直辐射模式的增益较大。
另外，对汽车30的内部而言，从发送天线11发送的无线信号被由金属板构成的门31电磁屏蔽。
接收天线14为超高频(UHF)用天线，在图2中虽然未图示，但是例如可以形成在后部玻璃内。接收部15从由接收天线14接收的接收信号中提取所需频率的接收信号而进行检波，并将检波信号向控制部16供给。
控制部16与发送部13、接收部15以及存储器17连接，对车辆内装置1的动作进行控制。在存储器17中存储有程序、控制上所需的认证代码等各种数据。
无线钥匙2与汽车30独立存在，其被汽车30的驾驶者所拥有，是能够在汽车30的外部携带并可移动的便携机。无线钥匙2具有发送天线20、三轴天线(X轴天线21、Y轴天线22、Z轴天线23)、发送部24、接收部25、加速度传感器26、控制部27以及存储器28。
X轴天线21、Y轴天线22、Z轴天线23由天线线圈构成，该天线线圈的两端的方向(天线方向)如图3所示，以相互垂直的方式配置在基板29上，而在指向性上相互具有90度差。发送部24响应从控制部27发出的指令，将发送信号向发送天线20输出。接收部25从由三轴天线21～23分别接收的接收信号中抽取所需频率的接收信号来进行检波，并将检波信号向控制部27供给。另外，接收部25检测由三轴天线21～23分别接收的接收信号的电平(信号强度)，并将各个检测电平向控制部27供给。
如图3所示，为了测定无线钥匙2的移动方向而在基板29上安装了加速度传感器26。
控制部27与发送部24、接收部25、加速度传感器26以及存储器28连接，对无线钥匙2的动作进行控制。在存储器28中存储有程序、控制上所需的认证代码等各种数据。
在该结构的车辆用通信系统中，无线钥匙2利用三轴天线21～23中的任意一个来接收由车辆内装置1的发送天线11、12一直或者间歇性地以无线方式发送的位置判别用信号，基于该接收信号的电平来判别无线钥匙2的存在位置是在汽车30的内部还是外部。该判别结果与认证代码一同从无线钥匙2以无线信号发送至车辆内装置1。
在无线钥匙2中，该存在位置的判别动作是由控制部27进行的。在该判别动作中，如图4所示，控制部27根据从接收部25取得的接收信号的电平来判别X轴天线21、Y轴天线22以及Z轴天线23中的任意一个是否接收到了位置判别用信号(步骤S11)，若接收到位置判别用信号，则使该接收天线(第一天线)作为信息而存储在存储器28内(步骤S12)。在步骤S12中，若在多个天线中都接收到了位置判别用信号，则选择该位置判别用信号的接收电平最高的天线，存储确定该天线的信息。
另外，若接收到位置判别用信号，则将该接收位置作为加速度传感器26的基准点而进行存储(步骤S13)。根据从基准点开始的加速度传感器26的输出信号来测定移动方向(步骤S14)。在步骤S14中，进行如下的处理，即控制部27利用预设的计算式而根据加速度传感器26的输出信号计算出无线钥匙2的移动方向。另外，还可以同时计算出无线钥匙2的移动距离，从而在同一方向上连续移动了规定距离时，测定出移动方向。
在未接收到位置判别用信号的情况下，暂且将该判别动作结束，然后，再次重复步骤S11。
在执行了步骤S14之后，根据在步骤S12中存储在存储器28的接收天线的信息和在步骤S14中检测出的无线钥匙2的移动方向，检测三轴天线21～23中将与汽车30的前后方向正交的方向作为当前的天线方向的天线(第二天线)(步骤S15)。即，检测处在适于接收从发送天线12送出的具有垂直方向指向性的无线信号的状态(具有垂直方向指向性的状态)的天线。例如，若在步骤S12中作为信息存储的接收天线为X轴天线21，而在步骤S14中检测出的移动方向与Y轴天线22的天线方向大体上一致，则在步骤S15中，作为在与汽车30的前后方向正交的方向上延伸的天线而检测出Z轴天线23。
接下来，将步骤S12中存储的接收天线的接收电平S1，与步骤S15中检测出的天线的接收电平S2进行比较(步骤S16)。若S1＜S2，则判别为无线钥匙2在汽车30内(步骤S17)，若S1≥S2，则判别为无线钥匙2在汽车30外(步骤S18)。将步骤S17或S18的判别结果与认证代码一同作为无线信号向车辆内装置1发送(步骤S19)。在步骤S19中，发送部24响应控制部27的判别结果发送指令，将无线信号从发送天线20发送。
在车辆内装置1中，若接收部15通过接收天线14接收到步骤S19中发送的无线信号，则控制部16将包含在无线信号中的认证代码与预先保存在存储器17中的认证代码进行对照来确认它们是否相等，然后，根据包含在无线信号中的判别结果，检测出无线钥匙2进入了汽车30内时，例如，使驾驶员对汽车30发动机(未图示)的发动操作能够进行。
如此，根据实施例，根据无线钥匙2位于汽车30外时以最高的接收电平接收到了无线信号的天线(第一天线)的指向性和无线钥匙2的移动方向，判别并选择在汽车30内能够对内部天线12良好地接收的无线钥匙2的三轴天线21～23中的一个天线(第二天线)，当用第二天线接收的无线信号的接收电平变得比用第一天线接收的无线信号的接收电平高时，判别为无线钥匙2存在于汽车30内。由此，通过简单的处理就能够准确地判定无线钥匙2位于汽车30的内部还是外部。
此外，虽然在上述的实施例中，使发送天线11配置成具有水平方向指向性，使发送天线12配置成具有垂直方向指向性，但还可以与此相反，使发送天线11配置成具有垂直方向指向性，使发送天线12被配置成具有水平方向指向性。
另外，在上述的实施例中，无线钥匙2的接收部25可以在各个X轴天线21、Y轴天线22以及Z轴天线23上单独设置接收处理系统，还可以将X轴天线21、Y轴天线22以及Z轴天线23进行切换而连接到由单一的接收处理系统构成的接收部25上。
在上述的实施例中，在汽车30中，发送天线11作为外部天线被设置在右侧前门31的门把手32内。这是由于，对于右舵车而言，驾驶员上汽车30时靠近右侧前门31。另外，还由于如上所述，对于汽车30内部而言，从发送天线11发送的无线信号被由金属板构成的门31所电磁屏蔽。然而，在本发明中，并不局限于将外部天线设置在右侧前门的门把手内，还可以将外部天线设置在未图示的左侧前门等其他的门把手内，尤其，还可以在各个门把手内设置外部天线。另外，还可以在汽车30的前玻璃、后玻璃或者门玻璃的玻璃内或者表面形成外部天线。
并且，在上述实施例中，作为内部天线的发送天线12为埋入到汽车30内的顶棚的状态，或者被设置在顶棚表面。这是由于，通过设置在顶棚，尤其设置在顶棚中心位置，能够使无线钥匙2无论在汽车30内的任何地方，都不会受到车内的座席等搭载物的影响而接收无线发送信号。另外，将内部天线设置在顶棚，是因为不会对驾驶员和同乘者造成妨碍。然而，在本发明中，并不局限于将内部天线设置在顶棚，还可以设置在汽车30内的地面、座席内或者门内侧。
另外，在上述实施例中，以汽车等的车辆作为主体，但本发明并不局限于此，主体还可是住宅等建筑物。例如，在住宅的情况下，外部天线可以设置在住宅外侧的玄关门或者其周围，内部天线可以设置在玄关的顶棚或侧壁。尤其，与车辆时的情况相同，优选进行电磁屏蔽，以使从外部天线发送的无线信号无法进入住宅内，使从内部天线发送的无线信号不泄露到住宅外。
并且，在上述实施例中，从车辆内装置1向无线钥匙2发送的无线发送信号的频带被设定为LF，从无线钥匙2向车辆内装置1发送的无线发送信号的频率带被设定为UHF，但并不局限于此，当然还可以使用其他频带。

Claims (6)

1.一种无线钥匙系统，是可独立于主体而移动的无线钥匙与设置在所述主体内的通信装置间进行无线通信的无线钥匙系统，其特征在于，
所述通信装置具有通过内部天线和外部天线来发送无线信号的单元，其中所述内部天线设置在所述主体内，所述外部天线设置在所述主体外侧，且指向性与所述内部天线不同，
所述无线钥匙具有：
判别单元，判别是否通过具有相互不同的指向性的多个天线中的任意一个接收到了所述无线信号；
测定单元，当通过所述判别单元判别出已接收到所述无线信号时，测定所述无线钥匙的移动方向；
检测单元，检测出所述多个天线中以最高接收电平接收到所述无线信号的天线来作为第一天线；
选择单元，根据由所述测定单元测定出的所述移动方向和所述检测出的天线的指向性，从所述多个天线中选择指向性与所述内部天线相同的天线来作为第二天线；以及
当由所述第二天线接收的所述无线信号的接收电平比由所述第一天线接收的所述无线信号的接收电平高时，判断为所述无线钥匙存在于所述主体内的单元。
2.根据权利要求1所述的无线钥匙系统，其特征在于，
所述内部天线具有垂直方向指向性，所述外部天线具有水平方向指向性，
所述多个天线是在指向性上相互具有90度差的三轴天线。
3.根据权利要求1所述的无线钥匙系统，其特征在于，
所述测定单元通过加速度传感器将由所述判别单元判别出已接收到所述无线信号时的所述无线钥匙的位置作为基准点来测定所述移动方向。
4.根据权利要求2所述的无线钥匙系统，其特征在于，
所述选择单元从所述多个天线中，选择处于具有垂直方向指向性的状态的天线来作为所述第二天线。
5.根据权利要求1所述的无线钥匙系统，其特征在于，
主体为车辆或者建筑物。
6.一种位置判定方法，是可独立于主体而移动的无线钥匙与设置在所述主体内的通信装置间进行无线通信的无线钥匙系统的无线钥匙的位置判定方法，其特征在于，该位置判定方法具有：
通过内部天线和外部天线来发送无线信号的步骤，其中所述内部天线设置在所述主体内，所述外部天线设置在所述主体外侧，且指向性与所述内部天线不同；
判别步骤，判别是否通过具有相互不同指向性的多个天线中的任意一个接收到了所述无线信号；
测定步骤，当在所述判别步骤中判别出已接收到上述无线信号时，测定所述无线钥匙的移动方向；
检测步骤，检测出所述多个天线中以最高接收电平接收到所述无线信号的天线来作为第一天线；
选择步骤，根据在所述测定步骤中测定出的所述移动方向和所述检测出的天线的指向性，从所述多个天线中选择指向性与所述内部天线相同的天线来作为第二天线；以及
当由所述第二天线接收的所述无线信号的接收电平比由所述第一天线接收的所述无线信号的接收电平高时，判断为所述无线钥匙存在于所述主体内的步骤。
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