JP2008177652A - 車載用の遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】受信ユニットを共通とし、１つの受信ユニットで複数の操作ユニットからの操作信号を受信できるようにする。
【解決手段】離れた位置に搭載されると共に夫々操作用のスイッチ２１を備えている複数の操作ユニット２０と、前記複数の操作ユニットと離れた位置に搭載され、前記各操作ユニットと信号の送受信を無線で行う１つの受信ユニット３０とを備え、前記受信ユニットは、前記操作ユニットの信号を送受信する指向性のあるアンテナ３１と、前記操作用のスイッチが動作可能状態となった操作ユニットの配置方向を特定して、前記アンテナの指向性を該操作ユニットの配置方向に変化させる通信領域可変用の処理部３２とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用の遠隔操作システムに関し、詳しくは、自動車に搭載された電装品を運転席や助手席の近傍に配置された操作スイッチで遠隔操作する際に、複数の前記電装品と接続した１つの受信ユニットが複数の前記操作スイッチからスイッチ信号を無線で受信できるようにするものである。

従来より、自動車のエアコン、オーディオ、カーナビ、照明等の電装品は、運転者や同乗者の近傍に配置された操作スイッチと電線を介して接続されている。
しかし、多数の電装品を夫々操作スイッチと電線を介して接続すると、電装品の増加に伴い、電線本数が増加し、車両重量の増加を招くと共に、電線の配索スペースも余裕がなくなってきている。

前記問題に対して、特開２００２−２４６９４７号公報（特許文献１）では、電子タグを用いたリモコン装置が提供されている。該リモコン装置は、家電装置など外部機器の受信ユニットに信号を送信するものであり、電子タグと端末装置から構成されている。電子タグは外部機器から発生する電磁波を受信して自らを駆動するための電力を取得することができると共に無線通信により受信ユニットに信号を送信することができるものである。
リモコン装置は、ユーザがリモコン装置を操作すると、端末装置は操作命令を電子タグのメモリにデータを書き込み、該データを電子タグを通じて受信ユニットに送信している。電子タグは受信ユニットと無線通信するため、受信ユニットとリモコン装置を接続する電線が不要となる。

特開２００２−２４６９４７号公報

しかし、特許文献１のリモコン装置は、受信ユニットとリモコン装置を一対一で用いるものであり、電装品がエアコンやオーディオなど複数ある場合には、受信ユニットも複数設けなればならない問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、受信ユニットを共用化し、１つの受信ユニットで複数の操作ユニットからの信号を受信できるようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、離れた位置に搭載されると共に夫々操作用のスイッチを備えている複数の操作ユニットと、
前記複数の操作ユニットと離れた位置に搭載され、前記各操作ユニットと信号の送受信を無線で行う１つの受信ユニットとを備え、
前記受信ユニットは、
前記操作ユニットの信号を受信する指向性のあるアンテナと、
前記操作用のスイッチが動作可能状態となった操作ユニットの配置方向を特定して、前記アンテナの指向性を該操作ユニットの配置方向に変化させる通信領域可変用の処理部と、 を備えていることを特徴とする車載用の遠隔操作システムを提供している。

前記のように、本発明では、１つの受信ユニットは操作ユニットの操作対象であるオーディオやエアコンなどの複数の電装品と接続され、これら電装品の各操作ユニットが互いに離れた位置にあっても、これら操作ユニットからのスイッチ信号を前記１つの受信ユニットで受信できるようにしている。
即ち、複数の操作ユニットのうち、ある操作ユニットのスイッチが動作可能状態となると、受信ユニットのアンテナの指向性を該操作ユニットの配置方向に変化させ、該操作ユニットと受信ユニットとの通信を可能としている。受信ユニットが操作ユニットからの信号を受信すると、受信ユニットの処理部は操作ユニットの操作対象である電装品に、信号に応じた動作を行うよう指令を出し、電装品を動作させている。
また、他の操作ユニットが動作可能状態となった場合には、受信ユニットはアンテナの指向性を他の操作ユニットの配置方向に変化させている。

このように、受信ユニットのアンテナの指向性を動作可能状態となった操作ユニットの配置方向に変化させることで、受信ユニットを共用化し、１つの受信ユニットで複数の操作ユニットと通信を行うことができ、受信ユニットの設置個数を削減することができる。
さらに、受信ユニットのアンテナを指向性アンテナとしていることで、受信ユニットから操作ユニットへの送信の際に、周囲に無駄な電磁波を放射しないため周囲の機器に与えるノイズを少なくすることができる。また、受信ユニットが信号を受信する際に、あらゆる方向からノイズを受信することがないため、受信信号に入るノイズを少なくすることができる。

具体的には、前記受信ユニットに設ける指向性のあるアンテナとして、電気的に指向性を変えるアレーアンテナを用いていると共に、前記操作ユニットを操作用のスイッチを動作可能状態とするスイッチを別に設け、該スイッチの操作で動作可能状態とした特定の操作ユニットの配置方向に前記アレーアンテナのアンテナ素子の出力に重み付けを行っていることが好ましい。
前記アレーアンテナは、複数のアンテナ素子が配列され、各アンテナ素子の出力に重み付けを行い、電気的に指向性を変えるものである。
操作ユニットを操作用のスイッチを動作可能状態とする前記別のスイッチは、例えば、運転席近傍のインストルメントパネルに配置し、あるいは該インストルメントパネルに設ける前記受信ユニットに設けておき、運転者が該スイッチを操作できるようにしている。
該スイッチの操作で操作ユニットの操作用のスイッチが動作可能状態となったことを受信ユニットが検知すると、受信ユニットの処理部は検知した操作ユニットの配置方向にアンテナの指向性を有するようアンテナ素子の出力に重み付けを行なって電気的に指向性を変えている。重み付けが行われたアンテナ素子の出力を合成してアンテナ出力とし、スイッチ動作がなされた操作ユニットからスイッチ操作信号の受信を行うことができる。
同様に、別の操作ユニットの操作用のスイッチが動作可能状態になった場合は、処理部は、各アンテナ素子の出力への重み付けを変化させてアレーアンテナの指向性を操作ユニットの配置方向に変化させている。
このように、アレーアンテナを用いることで、アンテナの指向性を電気的に簡単に変化させることができる。

前記操作ユニットの構成は、詳細には、前記受信ユニットへ信号を送信するコイル状アンテナと、該アンテナに接続した整合回路と、該整合回路に接続されると共に前記受信ユニットへ送信する信号を発生する電子タグと、前記整合回路と並列に前記アンテナと前記電子タグとを接続した前記操作用のスイッチを備え、
前記スイッチの短絡・開放に応じて前記整合回路を非動作と動作に切り替え、該整合回路が動作状態となる前記スイッチの動作時には、該操作ユニットの通信可能領域と前記受信ユニットのアンテナ通信領域が重なり、前記電子タグの信号を整合回路およびアンテナを介して前記受信ユニットへ送信できる構成としていることが好ましい。

前記したように、操作ユニットはスイッチの短絡・開放に応じて整合回路を非動作と動作に切り替える構成としている。
スイッチを開放とした場合、該整合回路が動作状態となるのでアンテナと電子タグとのインピーダンスを整合させることができ、操作ユニットの通信可能領域が大きくなる。前記受信ユニットのアンテナ通信領域は該操作ユニットに対して一定の大きさであるため、スイッチが開放され該操作ユニットの通信可能領域が大きくなり前記受信ユニットのアンテナ通信領域と重なることで、前記電子タグの信号を整合回路およびアンテナを介して前記受信ユニットへ送信することができる。
スイッチを短絡とした場合、整合回路を介さず電子タグとアンテナが直接接続されるので、インピーダンスが整合されず、操作ユニットの通信可能領域は小さくなる。該操作ユニットの通信可能領域と前記受信ユニットのアンテナ通信領域が重ならないため、前記電子タグの信号の前記受信ユニットへの送信を停止することができる。
すなわち、スイッチの開放・短絡を切り替えるだけで、操作ユニットから信号の送信をオン・オフできるため、操作ユニットを簡単な構成とすることができる。

前記受信ユニットは操作ユニットの操作用のスイッチが動作可能状態になったことを検知すると、受信ユニットは該操作ユニットに向けて電磁波を発生する。この電磁波を操作ユニットのコイル状アンテナで受信させ、該アンテナに電磁誘導により起電力を発生させ、電子タグを動作させる電力としている。該構成とすることで、電子タグを動作させるための電源を不要とすることができる。

前記操作ユニットに設ける電子タグはＲＦＩＤタグであることが好ましい。
ＲＦＩＤタグは受信ユニットと非接触でデータの読み書きが可能であり、かつ、前記のように、受信ユニットからの電磁波によりＲＦＩＤタグを動作させる電力を得るため、ＲＦＩＤタグを動作させるための電源が不要となる。

前記操作ユニットと前記受信ユニットの距離に応じて前記受信ユニットが送信する電力を調整していることが好ましい。
受信ユニットが送信する電力により、受信ユニットのアンテナ通信領域が定まる。一方、操作ユニットは互いに離れた場所に配置されており、受信ユニットと操作ユニットとの間の距離はそれぞれ異なる。
このため、受信ユニットから各操作ユニットに電磁波を送信する際に、操作ユニットごとに受信ユニットの送信電力の大きさを変え、操作ユニットのスイッチオン時の通信可能領域と前記受信ユニットのアンテナ通信領域が重なると共に、操作ユニットのスイッチオフ時の通信可能領域と前記受信ユニットのアンテナ通信領域が重ならないようにして、操作ユニットと受信ユニットの通信のオン・オフを可能としている。

前記操作ユニットは、オーディオスイッチ、エアコンスイッチ、インスツルメントパネルの輝度調整スイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチの少なくとも１つに設けられている。
即ち、遠隔操作システムにより無線通信を行う電装品は、エアバックなど安全に関わる電装品や、エンジン・ハンドル制御等走行に関わる電装品ではないことが好ましい。
安全や走行に関わる電装品は信号線を用いて接続し制御することにより、確実に信号の送受信を行うことが好ましい。一方、安全や走行に関わる電装品以外の電装品に接続される操作用スイッチに設けた操作ユニットが受信ユニットと無線通信を行うことで、信号線の本数を削減することができる。

前述したように、本発明の遠隔操作システムでは、複数の操作ユニットのうち操作用のスイッチが動作可能状態となった操作ユニットがあると、受信ユニットの指向性アンテナの指向方向を該操作ユニットの配置方向に電気的あるいは物理的に変化させ、該操作ユニットからの信号を受信ユニットが受信できる構成としている。よって、複数の操作ユニットに対して１つの受信ユニットを設けるだけでよく、受信ユニットの設置個数を大幅に削減できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に、本発明の第１実施形態を示す。
自動車に搭載される遠隔操作システム１０は、複数の操作ユニット２０と１つの受信ユニット３０を備えており、本実施形態では２つの操作ユニット２０Ａ、２０Ｂを備えている。
受信ユニット３０はインスツルメントパネル１１の車体の幅方向の中央部に配置されており、ステアリング１２に配置された操作ユニット２０Ａ及びアームレスト１３に配置された操作ユニット２０Ｂと無線通信を行う構成としている。

受信ユニット３０は、図２に示すように、操作ユニット２０と識別情報信号Ｓを送受信するアンテナ３１と、アンテナ３１に接続される送受信部３２と、送受信部３２と接続する処理部３３と、処理部３３と接続した記憶部３４と、処理部３３と接続したＣＡＮ通信部３５とを備えている。
該受信ユニット３０の近傍の運転者の手が届く範囲に、前記操作ユニット２０の操作用のスイッチを動作可能状態となるスイッチ５０を設けている。なお、該スイッチ５０は受信ユニット３０に付設してもよい。

前記アンテナ３１は複数のアンテナ素子４１を備えたアレーアンテナからなり、本実施形態では図４に示すように４つのアンテナ素子４１Ａ〜４１Ｄを備えている。
該アレーアンテナからなるアンテナ３１は、アンテナ素子の重み付けを制御して電気的に指向性を変えることができるものであり、該アンテナ３１を用いることで、アンテナ３１の指向性を電気的に変化させ、通信領域ＷＣを変えている。

前記処理部３３は、前記スイッチ５０の操作で操作ユニット２０のスイッチが動作可能状態となったことを検知すると、操作ユニット２０の配置方向を特定し、前記アンテナ３１の指向性を該操作ユニット２０の配置方向に電気的に変化させて前記操作ユニット２０との通信を可能としている。
前記記憶部３４はオーディオまたはエアコンの動作のオン・オフなどのスイッチの操作と操作ユニット２０から送信される識別情報信号Ｓとの対応を記憶させている。
また、アンテナ３１が識別情報信号Ｓを受信すると、記憶部３４に記憶した情報に基づいて受信した識別情報信号Ｓからスイッチの操作を判別し、オーディオ用ＥＣＵ１５Ａまたはエアコン用ＥＣＵ１５Ｂにスイッチ操作の指令を出す設定としている。
さらに、アンテナ３１から特定の操作ユニット（２０Ａあるいは２０Ｂ）へ電磁波を送信する場合に、当該操作ユニット２０Ａあるいは２０Ｂと受信ユニット３０との距離によって送信する電磁波の大きさを調整して、アンテナ通信領域ＷＣを変化させるよう送受信部３２に指令を出す設定としている。

前記ＣＡＮ通信部３５は、ＣＡＮプロトコルで通信する通信線ｗを介してオーディオ用ＥＣＵ（電子制御ユニット）１５Ａとエアコン用ＥＣＵ１５Ｂと接続している。

操作ユニット２０Ａはオーディオ装置（図示せず）の操作ユニットであり、図１に示すように操作ユニット２０Ａは運転席正面に位置するステアリング１２のスポーク１２ａの裏面側に取り付け、ステアリング１２の表面に設置する操作用スイッチ２１Ａと接続している。
操作ユニット２０Ｂはエアコン（図示せず）の操作ユニットであり、運転座席に形成されたアームレスト１３の前端部内に取り付け、アームレスト１３の表面に設置するエアコン操作用スイッチ２１Ｂと接続している。
なお、操作ユニット２０Ａ、２０Ｂはオーディオ装置、エアコンの操作用に限定されず、インスツルメントパネルの輝度調整スイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチなどでもよい。

操作ユニット２０は、図２に示すように、コイル状アンテナ２２と、該コイル状アンテナ２２に接続した整合回路２３と、整合回路２３に並列に接続したスイッチ２４と、整合回路２３に接続された電子タグであるＲＦＩＤタグ２５を備えている。

前記コイル状アンテナ２２は、受信ユニット３０からの電磁波を受信すると該電磁波により起電力を発生させ、この起電力を操作ユニット２０内の整合回路２３、ＲＦＩＤタグ２５、およびスイッチ２４に供給すると共に、ＲＦＩＤタグ２５に記録された固有の識別情報信号Ｓを受信ユニット３０に送信している。
整合回路２３はアンテナ３１とＲＦＩＤタグ２５とのインピーダンスを整合させる回路である。
ＲＦＩＤタグ２５は、操作ユニット２０が接続されたオーディオやエアコンの操作用スイッチ２１毎に固有の識別情報信号Ｓを記録しており、図示していないが、アンテナ２２で発生した起電力から電力を取得する電力取得部や、該電力取得部で取得した電力を用いて識別情報信号Ｓを受信ユニット３０に無線送信する識別情報送信部、メモリ、クロック再生部、高周波回路等を備えている。
スイッチ２４は操作用スイッチ２１と接続しており、操作用スイッチ２１のオン・オフに基づいてスイッチが短絡・開放される。

操作ユニット２０はスイッチ２４の短絡・開放により整合回路２３を非動作と動作に切り替え、スイッチ２４が開放状態の場合は通信可能領域が大きくなり図２に示すＷＢとなり、該操作ユニット２０の通信可能領域ＷＢと前記受信ユニット３０のアンテナ通信領域ＷＣが重なり、ＲＦＩＤタグ２５の識別情報信号Ｓを整合回路２３およびアンテナ３１を介して前記受信ユニット３０へ送信すると共に、スイッチが短絡状態の場合は通信可能領域が小さくなり通信可能領域ＷＡとなり、ＲＦＩＤタグ２５の識別情報信号Ｓを受信ユニット３０へ送信しない構成としている。

次に、遠隔操作システム１０の動作を図３を用いて説明する。
まず、乗員が、例えば、オーディオ装置用の操作用ユニット２０Ａの操作用のスイッチ２４を前記スイッチ５０を操作して動作可能状態にする。
受信ユニット３０の処理部３３は前記スイッチ５０が操作されて操作用ユニット２０Ａの操作用スイッチ２４が動作可能状態であることを検知すると（Ｓ１）、アンテナ３１の指向性をオーディオの操作用スイッチ２１Ａと接続した操作ユニット２０Ａが取り付けられた方向に向ける（Ｓ２）。
さらに、処理部３３は送受信部３２を介してアンテナ３１から操作ユニット２０Ａへ電磁波の送信を開始する（Ｓ３）。

操作ユニット２０Ａは前記電磁波を受信する（Ｓ４）。
該電磁波は操作ユニット２０Ａを動作させる電力となり、電磁波は所定の時間間隔で間欠的に継続して操作ユニット２０Ａに向けて送信される。送信される電磁波の大きさは、操作ユニット２０Ａの通信可能領域ＷＡには届かないが通信可能領域ＷＢには届くアンテナ通信領域ＷＣとなる大きさとしている。

次に、乗員が操作用ユニット２０Ａのオーディオの再生ボタンを押すと（Ｓ５）、操作ユニット２０Ａのスイッチ２４が開放状態となり、操作ユニット２０の通信可能領域がＷＢとなる。操作ユニット２０Ａの通信可能領域ＷＢが受信ユニット３０のアンテナ３１のアンテナ通信領域ＷＣと重なるため、操作ユニット２０Ａは再生ボタンに対応したＲＦＩＤタグ２５の識別情報信号Ｓを受信ユニット３０に送信する（Ｓ６）。

受信ユニット３０では該識別情報信号Ｓを受信し（Ｓ７）、処理部３３は記憶部３４を参照して識別情報信号Ｓが再生を示すスイッチ操作であることを特定し（Ｓ８）、受信ユニット３０に接続されたＥＣＵ１５ＡにＣＡＮ通信部３５を介して指令を出す（Ｓ９）。
なお、乗員がオーディオの再生ボタンから手を離すと、操作ユニット２０Ａのスイッチ２４が短絡状態となり、操作ユニット２０Ａの通信可能領域がＷＡと小さくなるので、操作ユニット２０Ａの通信可能領域ＷＡが受信ユニット３０のアンテナ通信領域ＷＣと重ならず、操作ユニット２０Ａと受信ユニット３０の通信は行われない。

また、乗員がアームレスト１３に配置されたエアコン用のスイッチ５０を操作して、操作ユニット２０Ｂのスイッチ２４を動作可能状態にすると、図３の動作と同様に、受信ユニット３０のアンテナ３１の指向性をエアコンの操作ユニット２０Ｂが取り付けられたアームレスト１３の方向に向けると共に、操作ユニット２０Ｂに向けて電磁波の送信を開始する。 電磁波の大きさは操作ユニット２０Ａに電磁波を送信する場合とは異なり、操作ユニット２０Ｂとの距離に合わせて調整されている。

前記アンテナ３１の指向性を電気的に変化させる原理について図４を用いて詳述する。
アンテナ３１の４つのアンテナ素子４１Ａ〜４１Ｄは、操作ユニット２０からの信号を受信して処理部３３に出力ｘ１〜ｘ４を送信している。
処理部３３が操作用のスイッチ２４が動作可能状態となった特定の操作ユニット２０の配置方向を検知すると、処理部３３は、各アンテナ素子４１Ａ〜４１Ｄの出力に重み係数Ｗ１〜Ｗ４を掛け合わせて重み付けを行っており、重み係数Ｗ１〜Ｗ４はアンテナ３１の指向性が該操作ユニットの配置方向となるように調整する。
重み付けを行ったアンテナの出力を合成すると、指向性を備えたアンテナ３１の出力ｙとなり、ｙは式（１）で表される。なお、ｎはアンテナ素子の数を示す。
ｙ＝Σ（Ｗｎ・ｘｎ） ・・・式（１）

前記構成によれば、受信ユニット３０のアンテナ３１の指向性を動作状態となった操作ユニット２０の配置方向に変化させることで、受信ユニット３０を共有化し、１つの受信ユニット３０で複数の操作ユニット２０と通信を行うことができる。
さらに、受信ユニット３０のアンテナ３１が指向性を備えることで、受信ユニット３０から電磁波を送信する際に、無指向性アンテナを用いた場合と比べて周囲に無駄な電磁波を放射しないため周囲の機器に与えるノイズを少なくすることができる。また、受信ユニット３０が信号を受信する際に、あらゆる方向からノイズを受信することがないため、受信信号に入るノイズを少なくすることができる。

本発明である車載用の遠隔操作システムの第１実施形態を示し、自動車に遠隔操作システムを搭載した図である。 遠隔操作システムの構成を示すブロック図である。 遠隔操作システムの動作を示すフローチャートである。 アレーアンテナの原理説明図である。

符号の説明

１０ 遠隔操作システム
２０（２０Ａ、２０Ｂ） 操作ユニット
２２ コイル状アンテナ
２３ 整合回路
２４ スイッチ
２５ ＲＦＩＤタグ
２６ 電源信号送信部
３０ 受信ユニット
３１ アンテナ
３２ 送受信部
３３ 処理部
３４ 記憶部
３５ ＣＡＮ通信部
３６ 電源信号受信部
５０ 操作ユニットのスイッチを動作可能とするスイッチ
ＷＡ、ＷＢ 通信可能領域
ＷＣ アンテナ通信領域

Claims (5)

1. 離れた位置に搭載されると共に夫々操作用のスイッチを備えている複数の操作ユニットと、
   前記複数の操作ユニットと離れた位置に搭載され、前記各操作ユニットと信号の送受信を無線で行う１つの受信ユニットとを備え、
   前記受信ユニットは、
   前記操作ユニットの信号を送受信する指向性のあるアンテナと、
   前記操作用のスイッチが動作可能状態となった操作ユニットの配置方向を特定して、前記アンテナの指向性を該操作ユニットの配置方向に変化させる通信領域可変用の処理部と、 を備えていることを特徴とする車載用の遠隔操作システム。
2. 前記受信ユニットに設ける指向性のあるアンテナとして、電気的に指向性を変えるアレーアンテナを用いていると共に、前記操作ユニットを操作用のスイッチを動作可能状態とするスイッチを別に設け、該スイッチの操作で動作可能状態とした特定の操作ユニットの配置方向に前記アレーアンテナのアンテナ素子の出力に重み付けを行って前記電気的に指向性を変える構成としている請求項１に記載の車載用の遠隔操作システム。
3. 前記操作ユニットは前記受信ユニットへ信号を送信するコイル状アンテナと、該アンテナに接続した整合回路と、該整合回路に接続されると共に前記受信ユニットへ送信する信号を発生する電子タグと、前記整合回路と並列に前記アンテナと前記電子タグとを接続した前記操作用のスイッチを備え、
   前記スイッチの短絡・開放に応じて前記整合回路を非動作と動作に切り替え、該整合回路が動作状態となる前記スイッチの動作時には、該操作ユニットの通信可能領域と前記受信ユニットのアンテナ通信領域が重なり、前記電子タグの信号を整合回路およびアンテナを介して前記受信ユニットへ送信できる構成としている請求項１または請求項２に記載の車載用の遠隔操作システム。
4. 前記操作ユニットと前記受信ユニットの距離に応じて前記受信ユニットが送信する電力を調整している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載用の遠隔操作システム。
5. 前記操作ユニットは、オーディオスイッチ、エアコンスイッチ、インスツルメントパネルの輝度調整スイッチ、警報音量あるいは／および音色の調整スイッチ、交通情報選択スイッチの少なくとも１つに設けられている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載用の遠隔操作システム。

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