JP2008256640A - 方向探索システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な操作で目的の自動車が存在する方向を示すことができる方向探索システムを提供する。
【解決手段】第１回目のスキャンで、スイッチ３１を押しながらスマートキー等の鍵金属部を指向性のあるアンテナ１０として利用した端末装置２を回転させ、探索対象の自動車に搭載された車載装置１からの無線信号を受信し、その最大受信レベルをピーク検出保持部２７に保持する。第２回目のスキャンでは、スイッチ３１を離し、再び端末装置２を回転させ、探索対象の自動車に搭載された車載装置１からの無線信号を受信する。このとき、レベル検出部２５で検出した受信レベルを比較部２８に与え、第１回目のスキャン結果で保持された最大受信レベルと比較する。そして、受信レベルが最大受信レベルにほぼ等しくなったときに、探索が達成したことを表示部４０に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線ネットワーク技術を利用して移動体の方向を探索する方向探索システム、特に駐車場におかれた自動車の探索を行うシステムに関するものである。

米国では大手小売業が大規模な駐車場を設置することが普通であるが、近年、日本でもショッピングモールや大規模な小売店舗に大きな駐車場が併設されることが多くなった。ところが、消費者がショッピングに夢中になって、自分が乗車してきた自動車の駐車位置を忘れてしまうことがよくある。また、オペラ等の観劇に来たが、帰りが遅くなって暗くなり、乗ってきた自動車の駐車位置を確認できない場合がある。

従来から、赤外線や電波でドアの施錠開錠を制御するスマートキーと呼ばれる電子鍵システムがある。この電子鍵システムでは、スマートキーの押しボタンによってドアの開錠等の操作を行うと、識別番号によって該当する自動車がハザードランプの点滅や警笛の鳴動等によって応答すると共に、ドアの開錠等を行うようになっている。しかし、自分の自動車が視界内にあるときは良いが、遠距離や視界外にある場合には、ドアの開錠はされたものの、その自動車を見つけることができず、積載した荷物の盗難等の危険がある。

下記特許文献１には、ＦＭ―ＣＷ（周波数変調した連続波）を使用して、自動車からスマートキーまでの距離を高精度に導出するドアロック制御システムが記載されている。このドアロック制御システムでは、有視界範囲に自動車が存在しなくても、自動車からスマートキーまでの距離を測定できるという利点がある。しかし、たとえ自動車側でスマートキーまでの距離が判明しても、スマートキーを持って自動車を捜している本人には、その自動車の存在場所は分からない。

下記特許文献２には、被探索者が携帯する発信器が発射する電波を受信して、被探索者の存在位置を測定表示する徘徊老人探索装置が記載されている。この探索装置は、発信器からの電波を受信する方位測定用アンテナ、受信した信号の方向とレベルを測定する受信処理装置、及び測定結果を表示する表示器で構成され、「被探索者が携帯する発信器」をスマートキーに対応させることができる。しかし、自動車に対応したスマートキーシステムではなく、ネットワークで個別の認証を行うものでもない。また、方位測定用アンテナ等の構成が固定し、かつ大規模な装置になっており、移動体である自動車に適用することには無理がある。

特開２００６−１０４８５９号公報 特開平１０−１９８８７９号公報

前記特許文献１，２に記載されたものは、何れも駐車中の自動車や探索装置等の固定した装置側で、スマートキーや発信器等の移動体の位置を把握するものであり、移動体側で特定の自動車等の駐車位置を探索することはできないという課題があった。

本発明は、例えばスマートキーのような簡便な端末装置を用いて、大規模な駐車場等に置かれた自動車の探索を視界の範囲外で行い、簡易な操作でその方向を探索者に知らせることができる方向探索システムを提供することを目的としている。

本発明は、被探索物に搭載された無線装置と携帯型の端末装置との間で無線による通信を行い、該無線装置が存在する方向を該端末装置側に表示する方向探索システムであって、前記端末装置は、指向性のあるアンテナと、探索動作を制御するスイッチと、前記スイッチが押されている間、前記無線装置から受信した無線信号の受信レベルを検出し、該スイッチが離されたあとは該検出した受信レベルの中で一番大きい最大受信レベルを保持して出力するレベル検出保持手段と、前記スイッチが離された後の一定の期間、前記無線装置から受信した無線信号の受信レベルと前記最大受信レベルを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に従って表示を行う表示手段とを、備えたことを特徴としている。

本発明では、被探索物を探索するための端末装置が、制御用のスイッチが押されている間、被探索物に搭載された無線装置から受信した無線信号の受信レベルを検出し、そのスイッチが離されたあとは検出した最大受信レベルを保持して出力するレベル検出保持手段を備えている。これにより、探索者は端末装置のスイッチを押しながら端末装置を回転させ、その位置における無線装置からの電波の最大受信レベルを調べることができる。更に、この端末装置は、スイッチが離された後の一定の期間、無線装置から受信した無線信号の受信レベルと最大受信レベルを比較する比較手段と、その比較結果に従って表示を行う表示手段を有している。従って、探索者は端末装置のスイッチを話した後、端末装置を持って回転しながら表示手段の表示を監視することにより、最大受信レベルの信号が到来する方角を知ることができる。これにより、簡易な操作でその被探索物の存在する方向を探索者に知らせることができるという効果がある。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例を示す方向探索システムの構成図である。
この方向探索システムは、大規模な駐車場等に置かれた被探索物である自動車の方向を探索するもので、等方向性のアンテナ１ａを備えた車載装置１と、指向性のあるアンテナを備えた端末装置２で構成されている。車載装置１と端末装置２の間は、２．４ＧＨｚ帯の電波を用いるＺｉｇＢｅｅ無線ネットワークで接続され、車載装置１がＺｉｇＢｅｅコーディネータ、端末装置２がＺｉｇＢｅｅ端末として動作するようになっている。

端末装置２は、指向性のあるアンテナ１０、制御チップ２０、操作用のスイッチ（ＳＷ）３１，３２、及び探索結果を表示するための表示部４０を有している。

制御チップ２０は、アンテナ１０に対する送信信号とこのアンテナ１０で受信した受信信号を切り替えるアンテナ切替部２１を有し、このアンテナ切替部２１に送信部２２と受信部２３が接続されている。送信部２２は、制御部２４からの制御に従って車載装置１に対する無線信号を送信するもので、受信部２３は、車載装置１から送られてくる無線信号を受信するものである。受信部２３で受信された受信信号は制御部２４へ与えられ、その信号レベルはレベル検出部２５へ与えられるようになっている。

レベル検出部２５は受信部２３で受信した信号レベルを検出するもので、その検出結果は制御部２４からの制御に従異、切替スイッチ２６を介してピーク検出保持部２７または比較部２８に与えられるようになっている。ピーク検出保持部２７は、切替スイッチ２６を介して与えられる信号レベルのピークを検出してそのピーク値を保持するものである。また、比較部２８は、切替スイッチ２６を介して与えられる信号レベルと、ピーク検出保持部２７に保持されたピーク値を比較し、その比較結果を制御部２４に与えるものである。

なお、制御部２４は、制御プログラムに従って動作するマイクロプロセッサで構成され、操作用のスイッチ３１，３２から与えられる信号に基づいて、車載装置１との間でＺｉｇＢｅｅ無線ネットワークで規定された所定のプロトコルに従った通信を行うと共に、制御チップ２０内部の全体的な動作制御を行うものである。この制御部２４には、比較部２８から与えられる比較結果に基づいて、表示部４０に対する表示の駆動を行う駆動部２９が接続されている。

図２は、図１中の端末装置２の一例を示す構成図である。
この端末装置２は、スマートキーと一体化したもので、指向性のあるアンテナ１０として、スマートキーの鍵金属部１１を使用するようにしている。また、電子回路を１チップ化した制御チップ２０や、操作用のスイッチ３１，３２、及び表示部４０は、電源の電池５０と共に、プラスチック等の誘電体で形成されたハウジング６０に収められ、スマートキーの柄の部分に取り付けられている。

図２に示すように、スマートキーの外観には、鍵金属部１１、この鍵金属部１１と内部の電子回路等を覆う誘電体のハウジング６０、表示部４０の小型ＬＥＤ（発光ダイオード）、及び操作用のスイッチ３１，３２の押しボタンが現れている。また、ハウジング６０の内部に収容された制御チップ２０や電池５０等には、必要な配線が行われている。

鍵金属部１１は、物理的な鍵構造を反映したキー溝１２、鍵山１３、ストッパー１４、及び内部支持金属部１５等で構成されるが、この内部支持金属部１５をアンテナの一部とする工夫が施されている。即ち、内部支持金属部１５は、ハウジング６０と鍵金属部１１とを物理的に強固に結合させると共に、アンテナ１０の共振部となっている。

共振部の長さ（共振長）Ｌは、ハウジング６０を構成する誘電体内部での高周波信号の波長をλｇとした場合、Ｌ＝λｇ／４である。但し、波長λｇは、真空中での波長λ０に対し、λｇ＝λ０／√（εｒ）の関係がある。ここで、εｒは、共振部を取り巻く誘電体の比誘電率であり、例えば封止樹脂の場合は、２．４ＧＨｚで４〜５の値となる。従って、共振長Ｌは１５ｍｍ程度である。但し、鍵金属部１１の形状は複雑であり、電気信号が往復する経路により複数の反射端を有しているので、理想的な共振特性を得ることは難しい。このため、共振部の形状寸法は、試作品による試験結果に基づいて定める必要がある。また、制御チップ２０のアンテナ切替部２１に接続する給電点１６についても、同様に試作品によって反射係数の小さな箇所を選択する必要がある。

スイッチ３１は、自動車の位置探索用である。このスイッチ３１を押すことで、制御チップ２０の制御部２４により、後述する第１回目のスキャンと第２回目以降のスキャンが行われる。スイッチ３２は、自動車のドアの施錠開錠用である。このスイッチ３２を押すことで、制御チップ２０の制御部２４により、スマートキー本来の機能である自動車のドアの施錠若しくは開錠が行われる。

表示部４０は、３個の小型ＬＥＤを並べたもので、自動車の位置探索における第２回目以降のスキャン時に、制御チップ２０から点灯、非点灯の制御が行われるようになっている。

図３は、図２の端末装置のアンテナ指向性を示す概念図である。
アンテナ１０である鍵金属部１１は板状であるので、その共振部１５に平行な電界に対して感度が最も高くなる。従って、スマートキーを指でつまんで使用すると、キーが垂直に立った状態となるので、垂直偏波に対する感度が最高になる。但し、鍵金属部１１の形状は複雑であるので、必ずしも図３のような理想的な指向性を得ることができるとは限らないが、車載装置１に接続されるアンテナ１ａも、垂直偏波となるように配置することが望ましい。

図４は、図１の方向探索システムによる方向探索動作の説明図である。以下、この図４を参照しつつ、方向探索の方法を説明する。

（１） 第１回目のスキャン
自分の自動車を探索する探索者は、端末装置（スマートキー）２の鍵の部分が垂直になるように立て、その状態でスイッチ３１を押しながら、少なくとも１８０度以上回転させる。

スイッチ３１が押された（オンになる）ことにより、制御部２４は切替スイッチ２６をピーク検出保持部２７側に切り替えると共に、車載装置１との間で所定のプロトコルに従った通信を行う。車載装置１から送信された無線信号は、スマートキー２のアンテナ１０で受信され、受信部２３を介してレベル検出部２５に与えられ、その受信レベルが検出される。レベル検出部２５で検出された受信レベルは、切替スイッチ２６を介してピーク検出保持部２７へ与えられる。

このとき、スマートキー２は、回転させられながら車載装置１からの無線信号を受信するので、アンテナ１０の指向性のため、方角によって受信レベルが変化する。

図４のグラフは、第１回目のスキャンで得られたスマートキー２の方角に対する受信電界強度の関係を示している。例えば、送信アンテナ電力を１ｄＢｍ（０ｄＢｍ＝１ｍＷ）とし、１００ｍ程度離れた屋外で測定した場合、そのピーク値は−４０〜−８０ｄＢｍが期待できる。この−８０ｄＢｍ程度の受信レベルでも符号誤り率は低く、十分な通信が可能であることが知られている。

スイッチ３１が押されている間、車載装置１との間の通信は継続され、ピーク検出保持部２７では順次与えられる受信レベルに応じて、そのピーク値を更新する。即ち、与えられた受信レベルが保持している受信レベルよりも高くなれば、その受信レベルを改めて保持し、与えられた受信レベルが保持している受信レベルよりも低ければ、その受信レベルは無視する。

スイッチ３１が離されてオフになると、第１回目のスキャンは終了する。これにより、ピーク検出保持部２７にその場所での最大受信レベルＰＫが保持される。ここで、スマートキー２を、少なくとも１８０度以上回転させるようにした理由は、このスマートキー２のアンテナ指向性が図３に示すように２方向にピークを有する左右対称の特性を有しているので、１８０度回転させれば最大受信レベルＰＫを測定することができるからである。なお、ピークが１方向だけの指向性を有するアンテナの場合は、３６０度以上回転する必要があることはいうまでもない。

この第１回目のスキャンで得られた最大受信レベルＰＫは、次の第２回目のスキャン時に探索する自動車の方位を決定するための基準値となる。

（２） 第２回目のスキャン
スイッチ３１が離された後、一定時間（例えば、１０秒間）、第２回目のスキャン動作が行われる。

制御部２４は、スイッチ３１が離された（オフになった）ことを検出すると、切替スイッチ２６を比較部２８側に切り替えると共に、この比較部２８の比較結果を監視する。なお、この第２回目のスキャン動作実行中も、車載装置１との間で所定のプロトコルに従った通信を継続する。

一方、探索者は、スマートキー２の鍵の部分が垂直になるように立て、表示部４０のＬＥＤを監視しながら、その場で少なくとも１８０度以上回転する。これにより、車載装置１から送信された無線信号は、スマートキー２のアンテナ１０で受信され、受信部２３を介してレベル検出部２５に与えられ、その受信レベルが検出される。レベル検出部２５で検出された受信レベルは、切替スイッチ２６を介して比較部２８へ与えられる。

このとき、スマートキー２は、回転させられながら車載装置１からの無線信号を受信するので、アンテナ１０の指向性のため、方角によって受信レベルＬＶＬが変化する。

比較部２８では、レベル検出部２５で検出された受信レベルＬＶＬとピーク検出保持部２７で保持されている第１回目のスキャンで得られた最大受信レベルＰＫに基づいて、３レベルの出力を行う。例えば、受信レベルＬＶＬが閾値レベルＴＨ（例えば、−９０ｄＢｍ）未満のときはレベル１、閾値レベルＴＨ以上で最大受信レベルＰＫよりも若干（例えば、１ｄＢ）低いときはレベル２、それ以上のときはレベル３である。

制御部２４は、比較部２８の比較結果に基づいて、駆動部２９を介して表示部４０による表示を行う。例えば、図４中のグラフの下側に示したように、比較部２８の比較結果の出力がレベル１のときは、表示部４０の３つのＬＥＤをすべて消灯する。比較結果がレベル２であれば、右側の１つのＬＥＤを点灯する。比較結果がレベル３になると、３つのＬＥＤをすべて点灯する。そして、比較結果がレベル３からレベル２に変わると、左側の１つのＬＥＤを点灯する。

探索者は、全ＬＥＤが点灯したときのスマートキー２の方角により、自分の自動車が存在する方角を推定することができる。この場合、スマートキー２のアンテナ指向性は、図３に示すように左右対称であるので、実際に自動車が存在する方角は、右または左のいずれかである。

以上のように、本実施例の方向探索システムは、車載装置１との間で無線通信を行い、第１回目のスキャン動作でこの車載装置１から受信した信号の最大受信レベルＰＫを保持し、第２回目のスキャン動作で車載装置１から受信した信号がほぼ最大受信レベルＰＫになったことを表示するスマートキー２を有しているので、簡易な操作で目的の自動車が存在する方向を示すことができるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（ａ） 車載装置１とスマートキー２による無線ネットワークの例としてＺｉｇＢｅｅを用いているが、これは電池で長時間維持できる無線ネットワークを構成でき、スマートキーの応用に適していると考えられたからである。従って、電池に余裕のある場合には、Bluetooth，UltraWideBand（何れも登録商標）等の近距離無線システムを使用することができる。
（ｂ） 夜間の使用や表示装置の小型化を考慮してＬＥＤによる表示部を使用しているが、バックライト付きの液晶表示器や、音や音声による表示方法を使用することもできる。
（ｃ） 端末装置としてスマートキーを用い、鍵金属部１１を指向性アンテナ１０として利用しているが、単一指向性を有する高性能のアンテナを用いた専用の端末装置を使用することもできる。
（ｄ） 第２回目のスキャン動作でのＬＥＤによる受信レベルの表示は、説明した方法に限定されない。例えば、受信レベルに応じて０，１，２，３個のＬＥＤを点灯させるようにしても良い。

本発明の実施例を示す方向探索システムの構成図である。 図１中の端末装置２の一例を示す構成図である。 図２の端末装置のアンテナ指向性を示す概念図である。 図１の方向探索システムによる方向探索動作の説明図である。

符号の説明

１ 車載装置
１ａ，１０ アンテナ
２ 端末装置
２０ 制御チップ
２２ 送信部
２３ 受信部
２４ 制御部
２５ レベル検出部
２６ 切替スイッチ
２７ ピーク検出保持部
２８ 比較部
２９ 駆動部
３１，３２ スイッチ
４０ 表示部

Claims (5)

1. 被探索物に搭載された無線装置と携帯型の端末装置との間で無線による通信を行い、該無線装置が存在する方向を該端末装置側に表示する方向探索システムであって、
   前記端末装置は、
   指向性のあるアンテナと、
   探索動作を制御するスイッチと、
   前記スイッチが押されている間、前記無線装置から受信した無線信号の受信レベルを検出し、該スイッチが離されたあとは該検出した受信レベルの中で一番大きい最大受信レベルを保持して出力するレベル検出保持手段と、
   前記スイッチが離された後の一定の期間、前記無線装置から受信した無線信号の受信レベルと前記最大受信レベルを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に従って表示を行う表示手段とを、
   備えたことを特徴とする方向探索システム。
2. 前記表示手段は、前記無線装置から受信した無線信号の受信レベルと前記最大受信レベルとの差が一定値以内または該受信レベルが該最大受信レベルよりも大きいときに、方向探索が達成した旨の表示を行うことを特徴とする請求項１記載の方向探索システム。
3. 前記被索物は駐車中の自動車であり、前記端末装置は該自動車のキーと一体化して構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の方向探索システム。
4. 前記アンテナは、前記自動車のキーの鍵金属部を利用していることを特徴とする請求項３記載の方向探索システム。
5. 前記無線装置と前記端末装置との間の無線による通信は、該無線装置をコーディネータとするＺｉｇＢｅｅ無線ネットワーク方式で行うことを特徴とする請求項４記載の方向探索システム。

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