CN113904697B - 便携终端装置及认证系统 - Google Patents

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Abstract

认证系统的便携终端装置包括：第一通信单元，其通过使用第一频带与车载装置进行无线通信；第二通信单元，其使用第二频带进行超宽带无线通信；通信单元，其配置为进行预定的通知操作；以及第一控制器，其控制第一通信单元、第二通信单元和通知单元。第一控制器控制第一通信单元与车载装置进行用于认证的无线通信，以及控制第二通信单元进行无线通信，用于测量从便携终端装置到车载装置的距离。当第一通信单元从车载装置接收到指示距离测量失败的无线电信号时，第一控制器使得通知单元进行预定的通知操作。

Description

便携终端装置及认证系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的便携终端装置及使用用于车辆的便携终端装置的认证系统。
背景技术
人们知道，智能钥匙系统可作为车辆的认证系统。在智能钥匙系统中，通过短程无线通信与车载装置通信来对用户携带的便携终端装置(例如电子钥匙)进行认证，从而允许针对车辆的动作，例如用于解锁车门或锁定车门的动作、或者用于启动车辆发动机的动作(参见日本未经审查的专利申请公开第2010-7457号(JP-2010-7457A))。
同时，利用超宽带(ultra-wideband,UWB)无线通信(在下文称UWB通信)能够进行高精度的距离测量，超宽带无线通信已被建议作为短程无线通信技术中的一种。例如，通过UWB通信可以基于脉冲波的传送时间测量距离。
发明内容
在智能钥匙系统中，进行便携终端装置和车辆之间的认证，以及在使用UWB通信的距离测量中精确地检测便携终端装置的存在范围。当智能钥匙系统基于精确的检测确定是否允许车辆操作时，能够进一步提高安全性或服务质量。然而，UWB通信采用包括了难以被折射的高频带的无线电波。在口袋的特定位置或存储便携终端装置的包内的特定空间中，便携终端装置被人体或金属将其与车载装置屏蔽，从而可能使得通信不可用。因此，便携终端装置难以应用于智能钥匙系统。
本发明提供一种认证系统，该认证系统在便携终端装置和车载装置之间容易地建立使用高频波的通信。
本发明的第一方面涉及便携终端装置。便携终端装置包括：第一通信单元，其配置为通过使用第一频带与安装在车辆上的车载装置进行无线通信；第二通信单元，其配置为使用第二频带进行超宽带无线通信，该第二频带包含高于第一频带的频率的频率；通知单元，其配置为进行预定的通知操作；以及第一控制器，其配置为控制第一通信单元、第二通信单元和通知单元。第一控制器配置为控制第一通信单元与车载装置进行用于认证的无线通信。第一控制器配置为控制第二通信单元进行无线通信，用于测量从便携终端装置到车载装置的距离。第一控制器配置为当第一通信单元从车载装置接收到指示距离测量失败的无线电信号时，控制通知单元进行预定的通知操作。
根据本发明的第一方面，当便携终端装置和车载装置之间用于距离测量的高频波被屏蔽且便携终端装置和车载装置之间的通信不可用时，便携终端装置能够通知用户通信不可用，并且能够提示用户解决屏蔽问题。因此，能够容易地建立用于距离测量的通信。
在根据第一方面的便携终端装置中，通知单元可以具有振动器和扬声器，并且第一控制器可以控制通知单元，以通过从振动器生成振动或从扬声器生成声音来进行通知操作。
本发明的第二方面涉及认证系统，该认证系统包括便携终端装置和安装在车辆上的车载装置。车载装置包括：第三通信单元，其配置为与第一通信单元进行通信；第四通信单元，其配置为与第二通信单元进行通信；以及第二控制器，其配置为控制由第三通信单元和第四通信单元进行的无线通信，以及确定是否允许基于针对车辆的预定动作的车辆操作。第二控制器配置为控制第三通信单元与便携终端装置进行用于认证的无线通信。第二控制器配置为控制第四通信单元进行无线通信，用于在认证成功时测量从车载装置到便携终端装置的距离。第二控制器配置为，当距离测量成功时，在第二控制器检测到便携终端装置存在于预定距离内时，允许基于针对车辆的预定动作的车辆操作。
根据本发明的第二方面，通过距离测量，能够将便携终端装置的存在范围(在该存在范围中允许由预定动作进行的车辆操作)精确地限制在较窄的范围。因此，在进一步提高安全性的同时，能够进一步提高服务质量。
在根据第二方面的认证系统中，车载装置的第二控制器可以配置为，当距离测量失败时，控制第三通信单元发送指示距离测量失败的无线电信号。
根据本发明的第二方面，当车载装置和便携终端装置之间用于距离测量的高频波被屏蔽且车载装置和便携终端装置之间的通信不可用时，车载装置能够通知便携终端装置通信不可用。
在根据第二方面的认证系统中，第二控制器可以配置为，当距离测量连续不成功达预定次数时，控制第三通信单元发送指示距离测量失败的无线电信号。
本发明的第三方面涉及认证系统。该认证系统包括便携终端装置和安装在车辆上的车载装置。车载装置包括：第五通信单元，其配置为与第一通信单元进行通信；第六通信单元，其配置为第二通信单元进行通信；以及第三控制器，其配置为控制由第五通信单元和第六通信单元进行的无线通信，检测针对车辆的预定动作，以及控制基于预定动作的车辆操作的进行。第三控制器配置为控制第五通信单元与便携终端装置进行用于认证的无线通信。第三控制器配置为控制第六通信单元进行无线通信，用于在认证成功时定期测量从车载装置到便携终端装置的距离，并且第三控制器配置为，在检测到预定动作的情况下，当在检测到预定动作的时间点前后预定时间段内由第六通信单元进行的无线通信中距离测量成功了、且检测到便携终端装置存在于预定距离内时，使得车辆进行基于预定动作的车辆操作。
根据本发明的第三方面，由于通过距离测量，能够将便携终端装置的存在范围(在该存在范围中进行由预定动作进行的车辆操作)精确地限制在较窄的范围，因此，在进一步提高安全性的同时，能够进一步提高服务质量。
在根据第三方面的认证系统中，车载装置的第三控制器可以配置为，在检测到预定动作的情况下，当在从检测到预定动作的时间点开始的预定时间段内由第六通信单元进行的无线通信中距离测量失败了时，控制第五通信单元发送指示距离测量失败的无线电信号。
根据本发明的第三方面，当车载装置和便携终端装置之间用于距离测量的高频波被屏蔽且车载装置和便携终端装置之间的通信不可用时，车载装置能够通知便携终端装置通信不可用。由于直到检测到预定动作才进行通知，所以能够进一步抑制由便携终端装置进行的不必要的通知。
在根据第三方面的认证系统中，预定动作可以是针对门把手的触摸动作。
在第一方面至第三方面中，第一频带的范围为从300MHz至400MHz。
在第一方面至第三方面中，第二频带的范围为从3GHz至10GHz。
根据本发明的各方面，当便携终端装置和车载装置之间高频波被屏蔽且便携终端装置和车载装置之间的通信不可用时，由于便携终端装置能够通知用户通信不可用，并提示用户解决屏蔽问题，因此能够提供容易建立使用高频波的通信的认证系统。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的第一实施例和第二实施例的认证系统的功能模块示意图；
图2是示出根据本发明的第一实施例和第二实施例的在用于距离测量的通信的结果判定中使用的可用通信范围和预定距离范围的示例的示意图；
图3是示出根据本发明的第一实施例的处理过程的流程图；以及
图4是示出根据本发明的第二实施例的处理过程的流程图。
具体实施方式
概要
在根据本发明各方面的认证系统中，除了认证之外，还通过距离测量指定便携终端装置的精确的存在范围，能够进一步提高安全性和质量。当便携终端装置和车载装置之间用于距离测量的高频波被屏蔽且二者之间的通信不可用时，由于便携终端装置能够通知用户该通信不可用，并提示用户解决屏蔽问题，因此能够容易地建立用于距离测量的通信。
第一实施例
下文将参照附图详细地描述本发明的实施例。
配置
图1是根据本发明实施例的认证系统10的功能模块示意图。认证系统10包括便携终端装置100和安装在车辆400上的车载装置200。
便携终端装置100包括用作第一通信单元的超高频(ultra-high frequency，UHF)通信单元102、用作第二通信单元的超宽带(ultra-wideband，UWB)通信单元103、用作第一控制器的控制器101、以及通知单元104。车载装置200包括用作第三通信单元的UHF通信单元202、用作第四通信单元的UWB通信单元203和用作第二控制器的控制器201。
便携终端装置100和车载装置200主要通过分别使用UHF通信单元102、202来进行用于认证的通信。尽管在本实施例中，在上述通信中采用具有例如300MHz至400MHz的频带的无线电波，但是也可以采用具有其他频带的无线电波。例如，可以部分地采用具有LF(LowFrequency，低频)频带的无线电波。
便携终端装置100和车载装置200主要通过分别使用UWB通信单元103，203来进行用于距离测量的通信。在上述通信中采用的无线电波包括的频带的频率高于UHF通信单元102、202所采用的无线电波的频带。例如，在本实施例中进行采用频带为3GHz至10GHz的UWB通信。
便携终端装置100的通知单元104具有振动器或扬声器，并且能够通过生成振动或声音来提醒携带便携终端装置100的用户。
分别由控制器101，201控制便携终端装置100和车载装置200的各单元的功能。
无线通信
图2示出可用通信范围的示例。UHF通信单元102、202的可用通信范围501是距离设置在车辆400中的天线约10米或少于10米的范围。即，只要便携终端装置100在可用通信范围501内，就能够进行认证。
处理过程
图3是示出当便携终端装置100进入UHF通信单元102、202的可用通信范围501时，由车载装置200进行的处理过程的流程图。参考图3描述该处理过程。
步骤S101：通过使用UHF通信单元202，车载装置200的控制器201与由便携终端装置100的控制器101控制的UHF通信单元102进行用于认证的通信。
步骤S102：车载装置200的控制器201基于通信结果确定认证是否成功。例如，通过加密通信获取便携终端装置100的标识符并核对所获取的标识符来进行认证。当认证成功时，处理过程进行至步骤S103，而当认证不成功时，处理过程返回至步骤S101。当与便携终端装置100的通信丢失时，由于便携终端装置100处于UHF通信单元102、202的可用通信范围501之外的可能性相对较高，因此本流程图的处理过程停止。即使认证成功，UHF通信单元202，102之间的通信也与后续的处理过程并行地定期进行，并且当与便携终端装置100的通信丢失时，本流程图的处理过程停止。
步骤S103：通过初始化计数器将值设置为零，该计数器用于计算后续用于距离测量的通信的连续失败次数。
步骤S104：通过使用UWB通信单元203，车载装置200的控制器201与由便携终端装置100的控制器101控制的UWB通信单元103进行用于距离测量的通信。
步骤S105：车载设备200的控制器201基于通信结果确定距离测量是否成功。当距离测量成功时，处理过程进行至步骤S106，而当距离测量不成功时，处理过程进行至步骤S107。当距离测量不成功时，便携终端装置100将处于UHF通信单元102、202的可用通信范围501内、但将被人体或金属(例如包内的笔记本电脑)将其与天线屏蔽的可能性相对较高。
步骤S106：车载装置200的控制器201确定UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离是否在预定距离内，其中由距离测量的结果指示UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离。优选地，预定距离为例如小于UHF通信单元102、202的可用通信距离的值，并且可等于或小于例如2米。图2示出在上述预定距离内的范围502的示例。根据确定结果，当UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离在预定距离内时，处理过程进行至步骤S110，而当UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离不在预定距离内时，处理过程进行至步骤S103。
步骤S107：车载装置200的控制器201将计数值增加1。
步骤S108：车载装置200的控制器201确定计数值是否超出预定值。当计数值超出预定值时，处理过程进行至步骤S109，而当计数值没有超出预定值时，处理过程返回至步骤S104。例如，预定值可设定为3。
步骤S109：由于距离测量连续不成功达预定次数，车载装置200的控制器201通过UHF通信单元202发送指示距离测量失败的无线电信号。当UHF通信单元102接收到指示距离测量失败的无线电信号时，便携终端装置100的控制器101激活通知单元104。因此，便携终端装置100的控制器101通知用户测量失败。之后，处理过程进行至步骤S103。通过该通知提醒了用户，然后用户通过改变他们的姿势或方向或移动他们的包来移动便携终端装置100。因此解决了屏蔽问题，从而后续的距离测量成功的可能性较高。
步骤S110：车载装置200的控制器201允许基于预定动作的车辆操作。例如，当UWB通信单元203的天线设置在车辆400的门把手附近时，在门把手上进行触摸动作，从而进行车辆400的解锁操作。尽管在允许预定操作之前所进行的处理过程在此结束，但是将重复距离测量，并且当距离测量不成功或者UWB通信的天线和便携终端装置之间的距离不在预定距离内时，可取消对预定操作的允许。
效果
通过进行上述的处理过程，由于通过使用UWB通信的距离测量，能够将便携终端装置100的存在范围(在该存在范围中允许由预定动作进行的车辆操作)精确地限制在较窄的范围，因此在进一步提高安全性的同时，能够进一步提高服务质量。例如，当UWB通信单元203的天线设置在驾驶员座椅附近时，认证系统能够以较高的精度确定便携终端装置100存在于车辆内的驾驶员座椅上。因此，认证系统能够通过发动机启动按钮的按压来确定是否允许发动机启动操作。当便携终端装置100与UWB通信单元203的天线屏蔽时，便携终端装置能够提示用户解决屏蔽问题。
第二实施例
下文将参照附图详细地描述本发明的实施例。
配置
根据本实施例的认证系统20的功能模块和图1所示的根据第一实施例的认证系统10的功能模块相同，从而其中的单元将分配相同的附图标记。认证系统20包括便携终端装置100和安装在车辆400上的车载装置200。便携终端装置100包括用作第一通信单元的UHF通信单元102、用作第二通信单元的UWB通信单元103、用作第一控制器的控制器101、以及通知单元104。车载装置200包括用作第五通信单元的UHF通信单元202、用作第六通信单元的UWB通信单元203、以及用作第三控制器的控制器201。
处理过程
本实施例的处理过程与在第一实施例中进行的处理过程不同。图4是示出当根据本实施例的便携终端装置100进入UHF通信单元102、202的可用通信范围501时，由车载装置200进行的处理过程。将参照图4描述该处理过程。
步骤S201：通过使用UHF通信单元202，车载装置200的控制器201与便携终端装置100的UHF通信单元102进行用于认证的通信。
步骤S202：车载装置200的控制器201基于通信结果确定认证是否成功。例如，通过加密通信获取便携终端装置的标识符并核对所获取的标识符来进行认证。当认证成功时，处理过程进行至步骤S203，而当认证不成功时，处理过程返回至步骤S201。当与便携终端装置100的通信丢失时，由于便携终端装置100将处于UHF通信单元102、202的可用通信范围501之外的可能性相对较高，因此本流程图的处理过程停止。即使认证成功，UHF通信单元102、202之间的通信也与后续的处理过程并行地定期进行，并且当与便携终端装置100的通信丢失时，本流程图的处理过程停止。
步骤S203：通过使用UWB通信单元203，车载装置200的控制器201与便携终端装置100的UWB通信单元103进行用于距离测量的通信。
步骤S204：车载装置200的控制器201确定是否检测到针对车辆的预定动作，例如针对门把手的触摸动作。当检测到针对车辆的预定动作时，处理过程进行至步骤S205，而当未检测到针对车辆的预定动作时，处理过程进行至步骤S207。
步骤S205：车载装置200的控制器201基于通信结果确定距离测量是否成功。当距离测量成功时，处理过程进行至步骤S206，而当距离测量不成功时，处理过程进行至步骤S208。当距离测量不成功时，便携终端装置100将处于UHF通信单元102、202的可用通信范围501内、但将被人体或金属(例如包内的笔记本电脑)将其与UWB通信单元203的天线屏蔽的可能性相对较高。
步骤S206：车载装置200的控制器201确定UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离是否在预定距离内，其中由距离测量的结果指示UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离。优选地，预定距离为例如小于UHF通信单元102、202的可用通信距离的值，并且可等于或小于例如2米。根据确定结果，当UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离在预定距离内时，处理过程进行至步骤S209，而当UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离不在预定距离内时，处理过程进行至步骤S207。尽管以预定时间间隔多次进行用于距离测量的通信，但是优选地，在确定时，采用在最接近于检测到预定动作的时间点的时间点的距离测量结果。当UWB通信单元203的天线和便携终端装置100之间的距离不在预定距离内时，认证系统能够确定检测到的预定动作不是由用户进行的。
步骤S207：车载装置200的控制器201等待预定时间。例如，预定时间可以是0.5秒。然后，处理过程进行至步骤S203。
步骤S208：由于距离测量不成功，车载装置200的控制器201通过使用UHF通信单元202发送指示距离测量失败的无线电信号。当UHF通信单元102接收到指示距离测量失败的无线电信号时，便携终端装置100的控制器101激活通知单元104。因此，便携终端装置100的控制器101通知用户距离测量失败。之后，处理过程进行至步骤S203。由于通过通知提醒了用户，然后用户通过改变他们的姿势或方向或移动他们的包来移动便携终端装置100，因此解决了屏蔽问题，从而后续的距离测量成功的可能性较高。
步骤S209：车载装置200的控制器201基于检测到的预定动作进行车辆操作。例如，当UWB通信单元203的天线设置在车辆400的门把手附近，且车载装置的控制器检测到在步骤S204中进行的针对门把手的触摸操作时，实际上进行了车辆400的解锁操作。尽管在进行预定操作之前所进行的处理过程在此结束，但是为了检测另一预定动作，可重复步骤S203及后续的处理过程。
效果
通过进行上述的处理过程，由于通过使用UWB通信的距离测量，能够将便携终端装置100的存在范围(在该存在范围中进行由预定动作进行的车辆操作)精确地限制在较窄的范围，因此在进一步提高安全性的同时，能够进一步提高服务质量。当便携终端装置100与UWB通信单元203的天线屏蔽时，便携终端装置能够提示用户解决屏蔽问题。在本实施例中，由于即使距离测量失败，也要直到进行了针对车辆的预定动作，通知单元104才进行通知操作，因此能够进一步降低进行不必要的通知的可能性。在检测到预定动作之后，在预定时间段内将进行用于距离测量的通信，并且当用于距离测量的通信成功且便携终端装置在预定距离内时，可进行车辆操作。
在两个实施例中，当设置了车载装置200的UWB通信单元203的多个天线时，可以更精确地指定便携终端装置的位置，并且可以进行更精准地符合于用户的位置的服务。
本发明的各方面可以理解为由多个计算机进行的方法。除了包括车载装置和便携终端装置的系统之外，该多个计算机中的每个计算机还具有处理器。本发明也可以理解为构成系统的车载装置和便携终端装置。
本发明的各方面适用于车辆的认证系统。

Claims (8)

1.一种安装在车辆上的车载装置，其特征在于，包括：
第一通信单元，其配置为通过使用第一频带与便携终端装置进行无线通信；
第二通信单元，其配置为当基于通过所述第一通信单元与所述便携终端装置的无线通信的认证成功时，使用第二频带进行超宽带无线通信，以测量从所述车载装置到所述便携终端装置的距离，所述第二频带包含高于所述第一频带的频率的频率；以及
控制器，其配置为检测针对车辆的预定动作，并允许基于所述预定动作的车辆操作，
其中，当检测到所述预定动作时，在通过所述超宽带无线通信进行的距离测量失败的情形下，所述第一通信单元将指示距离测量失败的射频信号发送至所述便携终端装置，并使所述便携终端装置进行预定的通知操作。
2.根据权利要求1所述的车载装置，其特征在于，在所述第一通信单元发送指示距离测量失败的射频信号之后，所述第二通信单元再次进行所述超宽带无线通信，以测量从所述车载装置到所述便携终端装置的距离。
3.根据权利要求1所述的车载装置，其特征在于，在所述第一通信单元发送指示距离测量失败的射频信号之后，当所述第二通信单元再次进行所述超宽带无线通信时，所述第一通信单元不进行与所述便携终端装置的无线通信。
4.根据权利要求1所述的车载装置，其特征在于，当距离测量成功时，在所述控制器检测到所述便携终端装置存在于预定距离内时，所述控制器允许基于所述针对车辆的预定动作的所述车辆操作。
5.根据权利要求1所述的车载装置，其特征在于，当距离测量成功时，在所述控制器未检测到所述便携终端装置存在于预定距离内时，所述控制器不允许基于所述针对车辆的预定动作的所述车辆操作。
6.根据权利要求1所述的车载装置，其特征在于，在所述距离测量失败且所述控制器未检测到所述便携终端装置存在于预定距离内的情形下，所述第一通信单元不将指示距离测量失败的射频信号发送至所述便携终端装置。
7.一种通信方法，其由安装在车辆上的车载装置执行，所述车载装置包括第一通信单元、第二通信单元和控制器，其特征在于，所述通信方法包括：
由所述第一通信单元通过使用第一频带与便携终端装置进行无线通信；
当基于通过所述第一通信单元与所述便携终端装置的无线通信的认证成功时，由所述第二通信单元使用第二频带进行超宽带无线通信，以测量从所述车载装置到所述便携终端装置的距离，所述第二频带包含高于所述第一频带的频率的频率；以及
由所述控制器检测针对车辆的预定动作，并允许基于所述预定动作的车辆操作，
其中，当检测到所述预定动作时，在通过所述超宽带无线通信进行的距离测量失败的情形下，由所述第一通信单元将指示距离测量失败的射频信号发送至所述便携终端装置，并使所述便携终端装置进行预定通知操作。
8.一种非暂态性存储介质，其存储通信程序，该通信程序使安装在车辆上的车载装置的计算机执行功能，所述车载装置包括第一通信单元、第二通信单元和控制器，其特征在于，所述功能包括：
由所述第一通信单元通过使用第一频带与便携终端装置进行无线通信；
当基于通过所述第一通信单元与所述便携终端装置的无线通信的认证成功时，由所述第二通信单元使用第二频带进行超宽带无线通信以测量从所述车载装置到所述便携终端装置的距离，所述第二频带包含高于所述第一频带的频率的频率；以及
由所述控制器检测针对车辆的预定动作，并允许基于所述预定动作的车辆操作，
其中，当检测到所述预定动作时，在通过所述超宽带无线通信进行的距离测量失败的情形下，由所述第一通信单元将指示距离测量失败的射频信号发送至所述便携终端装置，并使所述便携终端装置进行预定通知操作。
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