CN114270138A - 位置确定系统 - Google Patents

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Abstract

提供能提高确定精度的位置确定系统。位置确定系统包括：第1测定部，测定与电波的到达时刻对应的第1变量以及第1接收强度；第2测定部，与第1测定部分开设置，测定与电波的到达时刻对应的第2变量以及第2接收强度；存储部，存储将多个区域与和从各区域内发送了电波的情况下的第1测定部以及第2测定部中的电波的到达时刻对应的第1基准变量以及第2基准变量建立关联而得的数据、以及将多个区域与和从各区域内发送了电波的情况下的第1测定部以及第2测定部中的第1基准接收强度以及第2基准接收强度建立关联而得的数据；以及位置确定部，基于第1变量、第2变量、第1基准变量、第2基准变量、第1接收强度、第2接收强度、第1基准接收强度以及第2基准接收强度，使用规定的判别理论从上述多个区域中确定包含上述电波的发送位置的准确度最高的区域。

Description

位置确定系统
技术领域
本发明涉及位置确定系统。
背景技术
以往，车辆侧控制部在根据便携机控制部检测出的来自一部分发送天线的强度数据检测出便携机位于在该一部分的发送天线的周围串扰影响以及/或者发生饱和的区域的情况下，当使便携机位于沿着该区域中的车内外边界面的车内侧时，判别在具有便携机接收从发送天线发送的信号而获得的多个强度数据的数据组中是否包含便携机检测出的来自发送天线的强度数据，当判别为包含时，判定为便携机位于车内侧，当判别为不包含时，判定为便携机位于车外侧(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-115648号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，以往的车辆侧控制部基于接收信号的强度数据(接收强度)判定便携机的位置，但接收强度有可能随着便携机的持有方式、蓄电池的电压、多路径等的影响而变动。
因此，其目的在于提供一种能够提高确定精度的位置确定系统。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式的位置确定系统包括：第1测定部，测定与电波的到达时刻对应的第1变量以及上述电波的第1接收强度；第2测定部，与上述第1测定部分开设置，测定与电波的到达时刻对应的第2变量以及上述电波的第2接收强度；存储部，存储第1数据和第2数据，上述第1数据将多个区域与第1基准变量以及第2基准变量建立关联而得，上述第1基准变量以及上述第2基准变量与从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的电波的到达时刻分别对应，上述第2数据将上述多个区域与第1基准接收强度以及第2基准接收强度建立关联而得，上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度是从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的第1基准接收强度以及第2基准接收强度；以及位置确定部，基于上述第1变量、上述第2变量、上述第1基准变量、上述第2基准变量、上述第1接收强度、上述第2接收强度、上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度，使用规定的判别理论从上述多个区域中确定包含上述电波的发送位置的准确度最高的区域。
发明效果
能够提供能提高确定精度的位置确定系统。
附图说明
图1是表示车辆10与智能手机200的图。
图2是表示车辆10的俯视图。
图3是表示利用于马氏距离的计算的数据的图。
图4是表示位置测定部120所执行的处理的流程图。
图5是表示位置确定系统100A的判定结果的图。
具体实施方式
以下，对应用了本发明的位置确定系统的实施方式进行说明。
<实施方式>
图1是表示车辆10与智能手机200的图。车辆10包含位置测定ECU(ElectronicControl Unit：电子控制装置)100以及测定部13。位置测定ECU100与测定部13构筑位置确定系统100A。因此，位置测定ECU100与测定部13通过括号标记符号100A。
车辆10除了包括位置测定ECU100与测定部13之外，还包括自动停车ECU以及其他的ECU、超声波传感器、相机、加速度传感器、速度传感器等，此处进行省略。
位置测定ECU100测定车辆10的周围的智能手机200的位置。智能手机200是从车辆10之外通过无线通信进行使车辆10独立地移动到停车位的操作的远程停车系统用的终端机的一例。
自动停车ECU是基于从智能手机200发送的指令操作车辆10来独立地使其移动、并将车辆10停在通过由相机、超声波传感器等检测出的空闲停车位的ECU。
位置测定ECU100、测定部13、自动停车ECU、超声波传感器、相机、加速度传感器、速度传感器以及智能手机200构筑实现车辆10的自动停车的远程停车系统。远程停车系统所需要的功能作为一例而搭载于位置测定ECU100、自动停车ECU以及智能手机200，但此处省略详细的说明。
测定部13是从智能手机200接收信标信号、测定表示智能手机200相对于测定部13所位于的方向的角度的测定部，包含通信部与ECU。测定部13的通信部作为一例是BLE(Bluetooth Low Energy)(注册商标)标准的近距离无线通信器，包含两个天线(测位用天线)。测定部13的通信部是接收部的一例，可以具有向智能手机200发送数据的功能。
测定部13的ECU以AOA(Angle Of Arrival，到达角)形式根据由两个天线接收的信标信号的相位差测定表示智能手机200相对于测定部13所位于的方向的角度。此外，测定部13测定接收到信标信号时的RSSI(Received Signal Strength Indicator：接收信号强度)。测定部13将表示所求出的角度的数据(角度数据)与RSSI传送到位置测定ECU100。
测定部13在车辆10中设置有多个。另外，测定部13不限于Bluetooth(蓝牙)，也可以是WLAN(Wireless Local Area Network：无线局域网)、其他规格的通信器等。
在远程停车系统中，在从测定部13到智能手机200的距离是规定距离(此处作为一例是6m)以内的情况下，能够通过智能手机200操作车辆10。
位置测定ECU100通过包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及内部总线等的计算机来实现。位置测定ECU100具有主控制部110、位置测定部120、通信部130以及存储器140。主控制部110、位置测定部120、通信部130将位置测定ECU100所执行的位置测定程序的功能(function)作为功能块示出。此外，存储器140是在功能上表示位置测定ECU100的存储器。
主控制部110是统一位置测定ECU100的控制处理的处理部，执行位置测定部120以及通信部130所执行的处理以外的处理。
位置测定部120从测定部13接收角度数据与RSSI，并求出智能手机200的位置。
位置测定部120基于通过相邻的两个测定部13接收的信标信号的RSSI、表示根据信标信号的相位差求出的角度的角度数据，计算处于车辆10的周围的所有子区域的马氏距离，确定为在马氏距离最小的子区域存在智能手机200。关于子区域，使用图2在后面叙述。此外，关于马氏距离的计算方法也在后面叙述。
通信部130经由公众线路网络与智能手机200进行通信，进行车辆10的信息、停车处理的开始以及结束的指令、停车处理中的车辆10的操作指令以及指令数据等的通信。
存储器140是保存(存储)主控制部110、位置测定部120、通信部130执行上述的处理而需要的位置测定程序以及数据等的存储部的一例。保存在存储器140的数据包含在位置测定部120计算马氏距离时使用的数据。
智能手机200是从车辆10外通过无线通信进行使车辆10独立地移动到停车位的操作的远程停车系统用的终端机的一例，此处作为一例，与测定部13以BLE(注册商标)形式进行通信，并经由公众线路网络与通信部130进行通信。智能手机200输出BLE形式的信标信号。信标信号是电波的一例，智能手机200的位置是电波的发送位置的一例。
图2是表示车辆10与子区域的俯视图。图2表示以车辆10的俯视下的中心为原点O的XY坐标系。智能手机200的位置作为这样的XY坐标系的值而求出。
在车辆10的车身的四角设置有多个测定部13。在图2中，作为一例示出8个测定部13。在车辆10的前方的左右端部各设置有一个测定部13，在车辆10的后方的左右端部各设置有一个测定部13，在车辆10的左侧方的前后端部各设置有一个测定部13，在车辆10的右侧方的前后端部各设置有一个测定部13。
此处，对8个测定部13分配1～8的编号来进行说明。第1、4、5、8测定部13设置在车辆10的侧部，第2、3测定部13设置在车辆的前部，第6、7测定部13设置在车辆的后部。
各测定部13具有两个天线13A。第1、4、5、8测定部13的两个天线13A在车辆10的前后方向(长度方向)分离设置，第2、3、6、7测定部13的两个天线13A在车辆10的横向(宽度方向)分离设置。
另外，相邻的两个测定部13中的一个是第1测定部的一例，另一个是第2测定部的一例。此外，相邻的两个测定部13中的一方所包含的两个天线13A是第1天线的一例，另一方所包含的两个天线13A是第2天线的一例。
此外，通过相邻的两个测定部13中的一方的两个天线13A测定的信标信号的相位差是与电波的到达时刻相应的第1变量的一例，通过另一方的测定部13的两个天线13A测定的信标信号的相位差是与电波的到达时刻相应的第2变量的一例。根据通过相邻的两个测定部13中的一方测定的相位差测定的角度是第1到来角度的一例，根据通过另一方测定的相位差测定的角度是第2到来角度的一例。
此外，通过相邻的两个测定部13中的一方测定的信标信号的RSSI是第1接收强度的一例，通过另一方的测定部13测定的信标信号的RSSI是第2接收强度的一例。
在车辆10的周围规定多个子区域20。多个子区域20是多个区域的一例。在图2中，示出车辆的前后与右侧的10个子区域20，省略左侧的子区域。左侧的子区域相对于Y轴与右侧的子区域20线对称。图2所示的子区域20是In_Front(内侧前方)、In_FrontRight(内侧右前方)、In_Right(内侧右方)、In_RearRight(内侧右后方)、In_Rear(内侧后方)、以及Out_Front(外侧前方)、Out_FrontRight(外侧右前方)、Out_Right(外侧右方)、Out_RearRight(外侧右后方)、Out_Rear(外侧后方)，在XY坐标中规定有各子区域20的坐标。子区域20被划分为车辆10的前后、左右、左右斜前方以及左右斜后方的区域。
当根据位置测定ECU100而判定为智能手机200的位置处于In_Front、In_FrontRight、In_Right、In_RearRight、In_Rear的子区域20的内部时，通过智能手机200能够进行车辆10的操作。
当通过位置测定ECU100判定为智能手机200的位置处于Out_Front、Out_FrontRight、Out_Right、Out_RearRight、Out_Rear的子区域20的内部时，无法通过智能手机200进行车辆10的操作。
In_Front、In_FrontRight、In_Right、In_RearRight、In_Rear与Out_Front、Out_FrontRight、Out_Right、Out_RearRight、Out_Rear之间是距最近的测定部13为4m～6m的范围的区域，实际上，即使智能手机200处于该区域内，也判定为智能手机200在某一个子区域20的内部。
接着，对马氏距离的计算方法进行说明。图3是示出利用于马氏距离的计算的数据的图。图3所示的表数据按照每个相邻的两个测定部13的组创建。图3示出针对第4和第5测定部13的组的表数据，但同样的表数据针对第1与第2测定部13的组、第2与第3测定部13的组、第3与第4测定部13的组、第5与第6测定部13的组、第6与第7测定部13的组、第7与第8测定部13的组、第8与第1测定部13的组也存在。
表数据包含相邻的两个测定部13的编号、子区域、特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏。i、j由于是从1到10的整数，因此在图3中作为平均值xi栏、xj栏而示出从x1栏到x10栏。
子区域表示车辆10的周围的所有子区域20(参照图2)的种类，除了图2所示的从In_Front到In_Rear、从Out_Front到Out_Rear之外，还包含在图2中省略图示的车辆10的左侧的子区域。
特征量xi、xj是针对1≤i≤8、1≤j≤8由从第1到第8测定部13测定出的RSSI。将由两个天线13A接收到信标信号时的RSSI的平均的RSSI设为测定部13的RSSI。此外，针对9≤i≤10、9≤j≤10，是由相邻的两个测定部13以AOA形式测定的角度数据。如图3所示，在针对第4与第5测定部13的表数据中，是由第4与第5测定部13测定的角度数据。
此处，特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏中的、表示RSSI的平均值的关于1≤i≤8、1≤j≤8的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏是第1基准接收强度、第2基准接收强度的一例。
此外，特征量xi，xj的平均值xi栏、xj栏中的、表示角度的平均值的关于9≤i≤10、9≤j≤10的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏是第1基准变量、第2基准变量、第1基准到来角度以及第2基准到来角度的一例。
特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏分别是特征量xi、xj的规定的测定次数(Nm)的平均值。即，特征量xi由下式(1)表示。特征量xj也是同样的。
【数学式1】
Figure BDA0003508071510000071
关于各子区域20的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏是确定为在各子区域20内存在智能手机200时的RSSI的平均值、角度数据的规定的测定次数(Nm)的平均值。这样的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏例如只要预先通过实验等求出而保存在表数据中即可。
此外，如果使用特征量xi、xj与平均值xi栏、xj栏，则能够通过下式(2)求出特征量xi、xj的协方差Sij。式(2)的Nd是测定部13的个数(此处是8)。
【数学式2】
Figure BDA0003508071510000072
使用这样的特征量xi、xj、平均值xi栏、xj栏、协方差Sij，马氏距离MD能够使用下式(3)求出。式(3)是求出马氏距离MD的平方MD2的式子。如果取由式(3)求出的MD2的平方根，则能够求出马氏距离MD。马氏距离MD是表示电波的发送位置(智能手机200)与子区域20的分离情况的参数的一例。
【数学式3】
Figure BDA0003508071510000081
马氏距离MD使用由从智能手机200接收到信标信号的相邻的两个测定部13测定的RSSI与角度数据来求出。在由第4与第5测定部13测定出RSSI与角度的情况下，位置测定部120使用图3所示的表数据通过式(2)计算协方差Sij，进而通过式(3)求出马氏距离MD的平方MD2。位置测定部120通过计算MD2的平方根，能够求出马氏距离MD。
这样求出的马氏距离MD是针对第4和第5测定部13与所有子区域20之间的马氏距离MD。
位置测定部120确定为在针对所有子区域20求出的马氏距离MD中的、取得最小的马氏距离MD的子区域20存在智能手机200。
图4是表示位置测定部120所执行的处理的流程图。
当开始处理时(Start)，位置测定部120从两个测定部13获取RSSI与角度数据(步骤S1)。
位置测定部120从存储器140读出与获取RSSI与角度数据的两个测定部13的编号对应的表数据(步骤S2)。
位置测定部120从表数据提取特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏，并使用RSSI与角度数据按照式(2)计算协方差Sij(步骤S3)。
位置测定部120按照式(3)针对所有子区域20求出马氏距离MD的平方MD2，进而求出平方根(马氏距离MD)(步骤S4)。
位置测定部120将所求出的所有马氏距离MD中的、给出最小的马氏距离MD的子区域20确定为智能手机200所在的子区域20(步骤S5)。
以上一系列的处理结束(end)。
图5是表示位置确定系统100A的判定结果的图。在图5中示出智能手机200处于内侧(In)的子区域20的情况下的正解率In、智能手机200处于外侧(Out)的子区域20的情况下的正解率Out、为正解率In以及正解率Out的平均的正解率Ave。此外，用于比较，示出根据两个测定部13以AOA形式测定出的两个角度而使用角边角的关系而测定出的智能手机200的位置的正解率In、正解率Out、正解率Ave。
如图5所示，位置确定系统100A的判定结果与比较例相比可知正解率Ave提高约5％。
如以上那样，根据实施方式，使用由测定部13测定的RSSI、由测定部13以AOA形式测定的角度求出马氏距离MD。这样求出的马氏距离MD除了RSSI还使用由测定部13以AOA形式测定的角度计算。RSSI有可能受到由智能手机200的持有方式等产生的影响，但以AOA形式测定的角度由于几乎不受到智能手机200的持有方式等的影响，因此能够高精度地确定智能手机200所位于的子区域20。
因而，能够提供能提高确定精度的位置确定系统100A。
另外，以上，对使用两个测定部13以AOA形式测定的两个角度求出马氏距离MD的方式进行了说明，但代替两个角度，可以使用两个测定部13接收信标信号的接收时刻(在两个测定部13中信标信号到来的到来时刻)。在该情况下，针对关于9≤i≤10、9≤j≤10的特征量xi、xj，使用TOA(Time Of Arrival，到达时刻)形式的值。
在该情况下，两个测定部13接收信标信号的接收时刻是第1变量、第2变量的一例，作为针对9≤i≤10、9≤j≤10的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏，例如只用将预先通过实验等测定出的接收时刻的平均值保存在表数据即可。针对9≤i≤10、9≤j≤10的特征量xi、xj的平均值xi栏、xj栏是第1基准到来时刻、第2基准到来时刻的一例。
此外，以上，对使用由测定部13测定的RSSI、由测定部13以AOA形式测定的角度求出马氏距离MD方式进行了说明，除了RSSI与角度，还可以使用由测定部13的两个天线13A测定的相位的品质因数以及由测定部13测定的RSSI的偏差的品质因数求出马氏距离MD。使用了品质因数的情况下的正解率Ave是87.2％。
此外，以上，对使用由测定部13测定的RSSI以及由测定部13以AOA形式测定的角度求出马氏距离MD的方式进行了说明，但代替马氏距离MD，也可以使用神经网络、判定树求出电波的发送位置(智能手机200)与子区域20的分离情况。
此外，以上，对测定部13包含ECU、测定角度数据并传送给位置测定ECU100的方式进行了说明，但可以为测定部13仅接收电波，位置测定ECU100测定角度数据。
以上，对本发明的例示的实施方式的位置确定系统进行了说明，但本发明并不限定于具体公开的实施方式，能够不脱离专利技术方案而进行各种变形、变更。
另外，本国际申请主张2019年9月19日申请的日本国专利申请2019-170673号的优先权，其全部内容通过此处的参考而引用到本国际申请中。
符号说明：
10 车辆
13 测定部
100 位置测定ECU
100A 位置确定系统
110 主控制部
120 位置测定部
130 通信部
140 存储器
200 智能手机

Claims (5)

1.一种位置确定系统，包括：
第1测定部，测定与电波的到达时刻对应的第1变量以及上述电波的第1接收强度；
第2测定部，与上述第1测定部分开设置，测定与电波的到达时刻对应的第2变量以及上述电波的第2接收强度；
存储部，存储第1数据和第2数据，上述第1数据将多个区域与第1基准变量以及第2基准变量建立关联而得，上述第1基准变量以及上述第2基准变量与从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的电波的到达时刻分别对应，上述第2数据将上述多个区域与第1基准接收强度以及第2基准接收强度建立关联而得，上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度是从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的第1基准接收强度以及第2基准接收强度；以及
位置确定部，基于上述第1变量、上述第2变量、上述第1基准变量、上述第2基准变量、上述第1接收强度、上述第2接收强度、上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度，使用规定的判别理论从上述多个区域中确定包含上述电波的发送位置的准确度最高的区域。
2.根据权利要求1所述的位置确定系统，其中，
上述第1测定部以及上述第2测定部分别具有多个第1天线以及多个第2天线，分别测定由上述多个第1天线接收的电波的第1相位差以及由上述多个第2天线接收的电波的第2相位差来作为上述第1变量以及上述第2变量，并根据上述第1相位差以及上述第2相位差求出电波的第1到来角度以及第2到来角度，
上述第1数据是将上述多个区域与从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的电波的第1基准到来角度以及第2基准到来角度建立关联而得的数据，
上述位置确定部基于上述第1到来角度、上述第2到来角度、上述第1基准到来角度、上述第2基准到来角度、上述第1接收强度、上述第2接收强度、上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度，确定包含上述电波的发送位置的准确度最高的区域。
3.根据权利要求1所述的位置确定系统，其中，
上述第1测定部以及上述第2测定部分别测定电波的第1到来时刻以及第2到来时刻来作为上述第1变量以及上述第2变量，
上述第1数据是将上述多个区域与从上述多个区域的各区域内发送了电波的情况下的上述第1测定部以及上述第2测定部中的电波的第1基准到来时刻以及第2基准到来时刻建立关联而得的数据，
上述位置确定部基于上述第1到来时刻、上述第2到来时刻、上述第1基准到来时刻、上述第2基准到来时刻、上述第1接收强度、上述第2接收强度、上述第1基准接收强度以及上述第2基准接收强度，确定包含上述电波的发送位置的准确度最高的区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的位置确定系统，其中，
针对上述多个区域的每一个计算表示上述电波的发送位置与上述多个区域的分离情况的参数，将上述参数最小的区域确定为包含上述电波的发送位置的区域。
5.根据权利要求4所述的位置确定系统，其中，
上述参数是马氏距离。
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