CN111886515A - 距离测定系统 - Google Patents

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Abstract

距离测定系统(2)具备：多个通信部(16)，通讯部根据通信器(20)的位置而形成不同的电波传播路径，以即使一个电波传播路径被遮断也能够通过其他的电波传播路径与通信器进行通信的方式设置于通信对象(1)；和测距部(4)，其利用在通信部及通信器之间通过电波传播路径中的任一个收发测距信号的测距通信，测定通信器及通信对象之间的距离。

Description

距离测定系统
技术领域
本发明涉及在通信器与其通信对象之间测定距离的距离测定系统。
背景技术
以往，例如在车辆中已知如下电子钥匙系统：通过用户所携带的电子钥匙与搭载于车辆的车载器之间的无线通信来进行车辆的控制。作为电子钥匙系统，公知如下智能校验系统：电子钥匙自动地应答，通过无线通信进行ID校验。
但是，在这种电子钥匙中，作为在不根据携带正规电子钥匙的用户的意志的地方图谋ID校验成立的行为，有使用中继器的非法行为。使用中继器的非法行为例如是在电子钥匙位于远离车辆的场所的情况下，通过多个中继器对车载器及电子钥匙之间的通信进行中继而使ID校验非法成立的行为。因此，在携带正规电子钥匙的用户没有发觉的地方，有可能ID校验成立。
针对这样的使用中继器的非法行为，专利文献1中公开一种技术：测定车辆和电子钥匙的距离，检测出非法行为。在该情况下，在车载器与电子钥匙之间相互收发UWB频带(UWB：Ultra Wide Band)的测距信号，通过解析该测距信号，从而测定车辆和电子钥匙的距离。因此，在借由中继器的情况下，测距信号的到达时间变长，所测定的距离大于阈值。因此，能够检测出非法行为。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-227647号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在车载器与电子钥匙之间的测距信号的传播路径存在障碍物(例如用户的身体)的情况下，测距信号不从车载器到达电子钥匙，有可能不能进行测距。特别是在使用UWB电波作为测距信号的情况下，UWB电波因为频率高、波长短，所以容易受到人体遮挡的影响，测距通信难以通过相互的位置关系而确立。这样，在测距通信中，通信确立性的确保有问题。
本发明的目的在于提供使测距通信的通信确立性提高的距离测定系统。
用于解决课题的方案
一方式的距离测定系统，在通信器与其通信对象之间测定距离，所述距离测定系统具备：多个通信部，所述通信部根据所述通信器的位置而形成不同的电波传播路径，以即使一个电波传播路径被遮断也能够通过其他的电波传播路径与所述通信器进行通信的方式设置于所述通信对象；和测距部，其利用在所述通信部与所述通信器之间通过所述电波传播路径中的任一个收发测距信号的测距通信，测定所述通信器与所述通信对象之间的距离。
根据该结构，因为由通信器及通信对象设置多个测距信号的电波传播路径，所以即使一个电波传播路径被障碍物遮挡，也能够利用其他的电波传播路径使测距通信确立。这样，能够提高测距通信的通信确立性。
优选的是，在所述距离测定系统中，具备：通信控制部，其使所述多个通信部选择性工作；和通信停止部，其在所述电波传播路径中的任一个中确立所述测距通信的情况下，使得停止所述测距信号的以后的发送或者接收，不实施以后的所述测距通信。
根据该结构，在测距通信在通信部中的任一个与通信器之间确立的时间点不实施以后的测距通信。因此，能够抑制电流消耗。
优选的是，在所述距离测定系统中，具备位置确认部，所述位置确认部确认所述通信器相对于所述通信对象的位置，所述通信控制部根据所述位置确认部的确认结果来设定所述多个通信部的工作顺序。
根据该结构，因为能够使多个通信部中离通信器近的通信部工作，所以测距通信容易确立。因此，能够使测距通信快速确立，有助于电力消耗的抑制。另外，能够提高测距通信的应答速度。
在所述距离测定系统中优选的是，所述通信控制部仅限定所述多个通信部中与被判定为存在所述通信器的区域关联的通信部并该使通信部工作。
根据该结构，因为在测距中仅使需要的通信部工作，所以进一步有助于电流消耗的抑制。
优选的是，所述距离测定系统能进一步包括多个操作部，所述操作部设置于所述通信对象，用于使所述通信对象工作。在该情况下，优选的是，所述通信控制部在所述多个操作部中的一个被操作的情况下，仅限定所述多个通信部中配置于与被操作的该操作部对应的位置上的通信部并使该通信部工作。
根据该结构，因为在测距中以操作部的操作为触发，仅使需要的通信部工作，所以进一步有助于电流消耗的抑制。
在所述距离测定系统中，所述通信控制部也可以使所述多个通信部中与被判定为存在所述通信器的区域关联的一个优先工作，使所述多个通信部的剩余的通信部按预先决定的顺序工作。
发明效果
在本发明的距离测定系统中，容易使测距通信成立。
附图说明
图1是示出实施方式的距离测定系统的构成的框图。
图2是在实施方式的车辆周边形成的LF电波的区域图。
图3是在实施方式的车辆周边形成的UWB电波传播路径图。
图4是实施方式中的测距通信的时间关系图。
图5是实施方式中的测距通信的时间关系图。
图6是其他实施方式中的测距通信的时间关系图。
图7是示出其他实施方式中的距离测定系统的构成的框图。
图8是示出其他实施方式中车外门把手被操作的情况的图。
图9是示出其他实施方式中发动机开关被操作的情况的图。
具体实施方式
以下，使用图1～5对距离测定系统的一实施方式进行说明。
如图1所示，车辆1具备距离测定系统2(在本例中为电子钥匙系统3)，距离测定系统2通过无线通信对电子钥匙20的正确与否进行认证。电子钥匙系统3具备搭载于车辆1的车载器10和由用户携带的电子钥匙20。另外，电子钥匙20相当于通信器，车辆1相当于通信器的通信对象。
车辆1具备：车身ECU31，与门锁装置32电连接，控制门锁的上锁/解锁；和发动机ECU33，进行发动机34的启动操作。车身ECU31及发动机ECU33与车载器10电连接。在电子钥匙系统3中，通过在车载器10与电子钥匙20之间自动地相互通信而进行一系列的ID校验，以该ID校验在车辆1的附近区域内成立为条件，许可或者执行门锁的上锁/解锁及发动机的启动。
车载器10具备校验ECU11，校验ECU11控制车载器10的工作。车载器10具备：LF发送器14，通过短距离通信将LF频带(LF：Low Frequency：低频)的电波发送；UHF接收器15，接收UHF频带(UHF：Ultra High Frequency：超高频)的电波；以及UWB收发器16，收发UWB频带的电波。LF发送器14、UHF接收器15以及UWB收发器16电连接到校验ECU11。校验ECU11进行电波的收发控制。另外，UWB收发器16相当于通信部。
电子钥匙20具备电子钥匙控制部21，电子钥匙控制部21控制电子钥匙20的工作。另外，电子钥匙20具备：LF接收器24，接收LF电波；UHF发送器25，发送UHF电波；以及UWB收发器26，收发UWB电波。LF接收器24、UHF发送器25以及UWB收发器26电连接到电子钥匙控制部21。电子钥匙控制部21进行电波的收发控制。
在车载器10的LF发送器14通过LF发送唤醒信号时，电子钥匙20当接收该唤醒信号时切换到启动，从UHF发送器25发送确认信号。校验ECU11当接收确认信号作为对发送的唤醒信号的应答时，开始ID校验(智能校验)。此时，校验ECU11取得登记于电子钥匙20的电子钥匙ID，进行电子钥匙ID校验，并且执行使用秘钥的质询响应认证等的认证处理。校验ECU11当确认这些校验、认证成立时，将ID校验设为成立。
电子钥匙系统3具备测距部4，测距部4通过基于UWB电波的测距通信来测定车载器10及电子钥匙20之间的距离。本例的测距部4具备：测距部12，设置于车载器10侧；和测距部22，设置于电子钥匙20侧。测距部4例如在车载器10及电子钥匙20之间用UWB电波收发测距信号，根据此时的收发的传播时间，测定两者间的距离。测距部4在两者间的距离为阈值以下的情况下，判定为测距认证已成立。
如图2所示，LF发送器14设置于车辆1的多个部位。在本例的情况下，在车辆1的四个部位设置有LF发送器14，在车辆1的周边形成多个通信区域40。第1LF发送器14a通过配置于例如驾驶席的门的车外门把手，从而在驾驶席的门周边形成第1通信区域40a。第2LF发送器14b通过配置于例如副驾驶席门的车外门把手，从而在副驾驶席的门周边形成第2通信区域40b。第3LF发送器14c通过配置于例如后门，从而在后门的周边形成第3通信区域40c。第4LF发送器14d通过配置于车内，从而形成车内的通信区域(未图示)。
当电子钥匙20进入到通信区域40(40a～40c)的任一个时，电子钥匙20经由LF接收器24接收LF电波。并且，电子钥匙20经由UHF发送器25发送对LF电波的应答信号(UHF电波)。当校验ECU11经由UHF接收器15接收该应答信号时，检测出电子钥匙20进入到通信区域40a～40c的任一个。这样，校验ECU11具备对电子钥匙20的存在区域进行确定的功能。
如图3所示，UWB收发器16设置于车辆1的多个部位。在本例的情况下，在车辆1的五个部位设置UWB收发器16。第1UWB收发器16a通过配置于车辆1的驾驶席前侧的角落，从而向车辆1前方及驾驶席侧发送UWB电波。第2UWB收发器16b通过配置于车辆1的副驾驶席前侧的角落，从而向车辆1前方及副驾驶席侧发送UWB电波。第3UWB收发器16c通过配置于车辆1的驾驶席后侧的角落，从而向车辆1后方及驾驶席侧发送UWB电波。第4UWB收发器16d通过配置于车辆1的副驾驶席后侧的角落，从而向车辆1后方及副驾驶席侧发送UWB电波。第5UWB收发器16e通过配置于车内，从而向车内发送UWB电波。
UWB收发器16具有车外的电子钥匙20和多个电波传播路径L。例如，在电子钥匙20存在于车外的驾驶席侧的预定的点P1的情况下，在电子钥匙20与第1UWB收发器16a之间形成电波传播路径L1，在电子钥匙20与第3UWB收发器16c之间形成电波传播路径L3。
另外，在电子钥匙20存在于副驾驶席侧的预定的点P2的情况下，在电子钥匙20与第2UWB收发器16b之间形成电波传播路径L2，在电子钥匙20与第4UWB收发器16d之间形成电波传播路径L4。
返回图1，距离测定系统2(校验ECU11)具备位置确认部5，位置确认部5对在通过LF电波的短距离通信所形成的通信区域40(40a～40c)中的哪个区域存在电子钥匙20进行确认。位置确认部5将多个通信区域40中与电子钥匙20确立通信的通信区域40识别为电子钥匙20的存在区域。
距离测定系统2(校验ECU11)具备通信控制部6，通信控制部6控制UWB收发器16的电波发送(发送UWB电波的工作)。本例的通信控制部6每当使多个UWB收发器16(16a～16e)选择性工作时，根据位置确认部5的确认结果，设定UWB收发器16的工作顺序。这样，在本例的情况下，通信控制部6根据电子钥匙20进入到通信区域40a～40c中的哪个区域来设定UWB收发器16的工作顺序。
距离测定系统2(电子钥匙控制部21)具备通信停止部7，通信停止部7在测距通信已确立的时间点，使以后的测距通信停止。本例的通信停止部7在测距通信在任一个电波传播路径L中确立的情况下，使得停止测距信号的发送或者接收，不实施以后的测距通信。另外，在本例的情况下，通信停止部7在与UWB收发器16中的任一个之间已确立测距通信的时间点，使电子钥匙20中的测距信号的接收停止。
接着，使用图4说明电子钥匙系统3中的测距通信的步骤。在此假设如下情况：携带正规的电子钥匙20的用户进入到第1通信区域40a，要将驾驶席的门解锁。在该情况下，通过车载器10和电子钥匙20的LF电波及UHF电波的通信，位置确认部5检测出电子钥匙20已进入第1通信区域40a。另外，当车载器10和电子钥匙20的LF-UHF通信的智能校验成立时，转移到测距通信。
如图4所示，在测距通信中，电子钥匙20的测距部22经由UWB收发器26将测距开始信号Sds(UWB频带)发送。车载器10的测距部12当经由UWB收发器16接收测距开始信号Sds时，将测距应答信号Sdr(UWB频带)发送。测距开始信号Sds及测距应答信号Sdr分别相当于测距信号。
另外，通信控制部6将UWB收发器16a～16e的电波发送的工作顺序设定成基于位置确认部5的确认结果的顺序。在本例的情况下，因为在第1通信区域40a存在电子钥匙20，所以使离第1通信区域40a近的第1UWB收发器16a及第3UWB收发器16c的工作优先。因此，测距应答信号Sdr的发送顺序被设定成第1UWB收发器16a、第3UWB收发器16c、第2UWB收发器16b、第4UWB收发器16d、第5UWB收发器16e的顺序。
在此，因为电子钥匙20存在于第1通信区域40a，所以从第1UWB收发器16a发送的测距应答信号Sdr不受遮挡的影响等而到达电子钥匙20。电子钥匙20的测距部22当经由UWB收发器26接收来自第1UWB收发器16a的测距应答信号Sdr时，通过对该测距应答信号Sdr进行解析，从而算出车辆1及电子钥匙20之间的距离。在该情况下，两者的距离充分近，测距认证成立。
在测距通信已确立(本例是测距认证成立)的情况下，电子钥匙20的通信停止部7使UWB收发器26停止以后的电波接收。因此，即使以后车载器10的UWB收发器16发送测距应答信号Sdr，电子钥匙20也不接收这些测距应答信号Sdr。即，从车辆1由第3UWB收发器16c、第2UWB收发器16b、第4UWB收发器16d、第5UWB收发器16e按顺序发送测距应答信号Sdr，但是电子钥匙20不接收这些。
另外，电子钥匙20的测距部22将测距通信已成立的意思的应答信号Sac(UHF带)发送。车载器10的测距部12当经由UHF接收器15接收应答信号Sac时，识别出测距认证成立，使ID校验(智能校验)转移到成立。当ID校验(智能校验)成立时，许可或者执行门锁的解锁。
另外，在本例中，说明了电子钥匙20接收到第1UWB收发器16a的电波的情况，但是，例如在第1UWB收发器16a与电子钥匙20之间存在遮挡物(人体等)、测距通信没有成立的情况下，电子钥匙20使UWB电波的接收继续。在该情况下，因为电子钥匙20位于驾驶席侧(第1通信区域40a)，所以通过第3UWB收发器16c使测距通信成立的可能性高。因此，即使不能接收第1UWB收发器16a的电波，但通过接收第3UWB收发器16c的电波，能够使测距认证转移到成立。
在此假设如下：在进行了由中继器等使远离车辆1的电子钥匙20非法确立通信的行为的情况下，在测距认证中，车辆1及电子钥匙20的距离超过阈值。因此，电子钥匙20的测距部22在对来自第1UWB收发器16a的测距应答信号Sdr进行解析时，判定为车辆1和电子钥匙20的距离超过阈值，在该情况下，测距通信不停止而继续。并且，无论UWB收发器16a～16e中的哪个测距应答信号Sdr，在判定为车辆1和电子钥匙20的距离超过阈值的情况下，电子钥匙20的测距部22都发送测距认证不成立的意思的应答信号Sac。在该情况下，ID校验变为不成立。
接着，使用图5对在电子钥匙系统3中电子钥匙20进入第2通信区域40b的情况下的测距通信进行说明。关于与前述的电子钥匙20进入第1通信区域40a的情况同样的部分，省略说明。
如图5所示，车载器10的通信控制部6使UWB收发器16a～16e按第2UWB收发器16b、第4UWB收发器16d、第1UWB收发器16a、第3UWB收发器16c、第5UWB收发器16e的顺序工作。即，通信控制部6使离第2通信区域40b近的UWB收发器16优先工作。并且，在电子钥匙20的测距部22判定为使测距通信成立的情况下，通信停止部7使UWB收发器26停止以后的电波接收。
此外，在本例中，因为在车载器10及电子钥匙20之间设置有多个测距信号的电波传播路径，所以能够提高测距通信成立的可能性。
另外，电子钥匙20的通信停止部7在测距通信在UWB收发器16中的任一个与电子钥匙20中已成立的情况下，使UWB收发器26停止以后的电波接收。因此，电子钥匙20不必与所有的UWB收发器16通信，能够抑制电力消耗的增加。
另外，车载器10的通信控制部6构成为：基于由校验ECU11检测出的电子钥匙20的存在区域(通信区域40)，决定UWB收发器16的工作顺序。由此，能够使测距通信容易成立的UWB收发器16优先工作，因此能够快速完成测距通信。这有助于电力消耗的抑制和测距通信的速度提高。
另外，本实施方式能够按如下变更而实施。本实施方式及以下变更例能够在技术上不矛盾的范围内组合而实施。
·在本实施方式中也可以为，通信控制部6仅限定于与电子钥匙20存在的通信区域40关联的UWB收发器16并使其工作。关于该情况下的处理步骤，使用图6进行说明。另外，在此假设电子钥匙20进入第1通信区域40a进行说明。
如图6所示，车载器10的通信控制部6因为判定为在第1通信区域40a存在电子钥匙20，所以将离第1通信区域40a近的第1UWB收发器16a及第3UWB收发器16c设为工作对象，剩余的UWB收发器不工作。另外，不管被设为工作对象的UWB收发器16的工作顺序。在本例的情况下，使UWB收发器16按第1UWB收发器16a、第3UWB收发器16c的顺序工作，第2UWB收发器16b、第4UWB收发器16d以及第5UWB收发器16e不工作。即使在该情况下，也因为通过第1UWB收发器16a或者第3UWB收发器16c使测距通信成立的可能性高，所以能够使测距通信容易成立。另外，在车载器10中，因为限定要工作的UWB收发器16，所以有助于电力消耗的抑制。
·在本实施方式中，关于使多个UWB收发器16中的哪个收发器工作的处理，不限定于使与电子钥匙20进入的通信区域40对应的收发器工作的处理。例如，也可以设为如下方式：以设置于车辆1的操作部50的操作为触发，使与被操作的操作部50对应的位置的UWB收发器16工作。关于该情况下的测距通信的处理步骤，使用图7～9进行说明。
如图7所示，对操作部50可举出设置于车辆1的门上的车外门把手51和设置于车内的发动机开关53。车外门把手51具备触摸传感器52，触摸传感器52在门开闭时被操作，并且检测对车外门把手51的接触。发动机开关53例如是按压式的开关，在切换发动机34的状态时被操作。本例的位置确认部5根据设置于车辆1的操作部50的操作，判定电子钥匙20的位置。
如图8所示，例如在设置于车辆1的驾驶席门上的车外门把手51被操作的情况下，触摸传感器52检测出对车外门把手51的接触，并输出检测信号。位置确认部5根据触摸传感器52的检测信号，识别电子钥匙20的位置。即，位置确认部5判定为电子钥匙20位于驾驶席门的附近。在该情况下，通信控制部6将离驾驶席门近的第1UWB收发器16a及第3UWB收发器16c作为工作对象，剩余的收发器不工作。
在图9的例子中，在车内除了第5UWB收发器16e之外进一步设置有第6UWB收发器16f。如图9所示，在发动机开关53被操作的情况下，位置确认部5判定为电子钥匙20位于车内。在该情况下，通信控制部6将设置于车内的第5UWB收发器16e及第6UWB收发器16f设为工作对象，设置于车外的UWB收发器16不工作。
在如上述的构成中，在通过携带电子钥匙20的用户操作了操作部50的情况下，能够使适于电子钥匙20的位置的UWB收发器16选择性工作，因此容易使测距通信成立。这样，当根据位置确认部5的确认结果来设定UWB收发器16(通信部)的工作顺序时，用于确认电子钥匙20(通信器)相对于车辆1(通信对象)的位置的结构不被特别限定，只要是至少能确认电子钥匙20存在的区域的结构即可。
·在本实施方式中，通信停止部7也可以设置于车载器10。例如，也可以为如下：在从车载器10经由UWB收发器16发送测距应答信号Sdr后从电子钥匙20返回应答信号Sac的情况下，停止测距应答信号Sdr的发送。在该情况下也有助于电力消耗的抑制。这样，通信停止部7只要具备在测距通信中停止测距信号的发送或者接收的功能即可。
·在本实施方式中，在测距认证已成立的情况下，判定为测距通信已确立，但是不限于此。例如，也可以在电子钥匙20接收到测距信号的情况下判定为测距通信已确立。另外，也可以将接收到的测距信号的接收强度等参数作为判定基准。
·在本实施方式中，车载器10的UWB收发器16的个数、位置，只要能够形成与车外的电子钥匙20不同的多个传播路径，就不被限定。作为UWB收发器16的搭载位置，例如候选可举出车辆1的立柱、后视镜等不受到车辆1的各部件遮挡的一眼望尽的场所。
·在本实施方式中，测距通信的方式不被限定。能够使用测距信号的接收强度、到达时间、相位等参数来进行距离测定。另外，测距开始信号Sds及测距应答信号Sdr既可以从车载器10及电子钥匙20的某个被发送，也可以进行三个消息、四个消息的交换。
·在本例的距离测定系统2中，在通信区域40中确认电子钥匙20的区域位置并使与该区域位置关联的UWB收发器16选择性工作的功能也可以从构成要件中省略。
·在本实施方式中，用于ID校验的、车载器10及电子钥匙20之间的无线通信的频带不被特别限定。另外，通信方式也可以变更为各种方式。
·在本实施方式中，距离测定(测距)的方式不限定于使用UWB电波。例如，能够在Bluetooth(注册商标)、Wi-Fi(注册商标)等的通信标准中适用ToF(Time of Flight：飞行时间)、RSSI(Received Signal Strength Indication：接收信号强度指示)等的测距方式。
·在本实施方式中，电子钥匙20也可以是例如智能手机等高功能移动电话。
·在本实施方式中，电子钥匙系统3不限定于在电子钥匙20接收到从车辆1定期发送的LF电波的情况下由电子钥匙20将电子钥匙ID通过UHF发送而进行校验的系统。总之，只要是能够通过无线确认电子钥匙20的正确与否的系统即可。
·在本实施方式中，距离测定系统不限定于适用于车辆。例如也可以使用于住宅的门等的上锁/解锁。

Claims (6)

1.一种距离测定系统，在通信器与其通信对象之间测定距离，所述距离测定系统具备：
多个通信部，所述通信部根据所述通信器的位置而形成不同的电波传播路径，以即使一个电波传播路径被遮断也能够通过其他的电波传播路径与所述通信器进行通信的方式设置于所述通信对象；和
测距部，其利用在所述通信部与所述通信器之间通过所述电波传播路径中的任一个收发测距信号的测距通信，测定所述通信器与所述通信对象之间的距离。
2.根据权利要求1所述的距离测定系统，其中，
所述距离测定系统具备：
通信控制部，其使所述多个通信部选择性工作；和
通信停止部，其在所述电波传播路径中的任一个中确立所述测距通信的情况下，使得停止所述测距信号的以后的发送或者接收，不实施以后的所述测距通信。
3.根据权利要求2所述的距离测定系统，其中，
所述距离测定系统具备位置确认部，所述位置确认部确认所述通信器相对于所述通信对象的位置，
所述通信控制部根据所述位置确认部的确认结果来设定所述多个通信部的工作顺序。
4.根据权利要求3所述的距离测定系统，其中，
所述通信控制部仅限定所述多个通信部中与被判定为存在所述通信器的区域关联的通信部并该使通信部工作。
5.根据权利要求3所述的距离测定系统，其中，
所述距离测定系统具备多个操作部，所述操作部设置于所述通信对象，用于使所述通信对象工作，
在所述多个操作部中的一个被操作的情况下，所述通信控制部仅限定所述多个通信部中配置于与被操作的该操作部对应的位置上的通信部并使该通信部工作。
6.根据权利要求3所述的距离测定系统，其中，
所述通信控制部使所述多个通信部中与被判定为存在所述通信器的区域关联的一个通信部优先工作，使所述多个通信部的剩余的通信部按预先决定的顺序工作。
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