JP2009155864A - 車両無線装置、その制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】スマートキー機能に必要な携帯キーの位置判別を小型に構成できるＵＨＦ帯やＧＨｚ帯の電波を用いて実現する。
【解決手段】携帯無線機１６は、第１の周波数の車載無線機８、１０と通信を行って第１の電波強度レベルを計測すると共に、また第２の周波数の車載無線機９、１１、１２と通信を行って第２の電波強度レベルとを計測し、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより、携帯無線機１６が認可領域の内外の何れに存在するかを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のスマートエントリー（登録商標）やスマートキー（登録商標）などの車載用無線キーに関する発明であり、特に携帯機を所持したユーザが車両ドアの近辺に居る場合のみドアロックを開錠するといったセキュリティ機能に関わる発明である。

近年、車両無線装置としてスマートエントリー（登録商標）、スマートキー（登録商標）などと呼ばれるような無線機を内蔵した携帯キーを使った装備が搭載されるようになっている。

これは、キーを鍵穴に差し込んで回す作業をしなくても、登録された携帯キーを所持して車両に接近するだけで認証の無線通信が行われ、ドアのノブを上げたりエントリースイッチに触れるといった操作をするだけでドアを開けて乗り込むことのできるといった利便機能を実現する装置である。

こうした車両無線装置では、車載無線機として、数１０〜数１００ＫＨｚの長波帯の電波（以下、ＬＦ電波）の無線装置をドアのノブやサイドミラー内に設置し、車載無線機側から送信するリクエスト電文の電波強度レベルを携帯キーに一体化した無線機で受信して測定し、この電界強度レベルの値と認証用符号（以下、ＩＤ）を含んだアンサー電文を３１５ＭＨｚ帯の電波により車載無線機に返送する。

車両側では、アンサー電文を受信し、電文に含まれたＩＤを認証できて電波強度レベルが閾値を超えている場合に、正当な携帯キーを所持したユーザが車両の近傍に設定した開錠許可エリアにいるとしてドアを開錠するようになっている。

更に、ユーザが携帯キーを鞄やポケットに入れて携帯するといった所持状態による電界強度レベルの計測ばらつきや、該当車両の周辺の隣接車やブロック塀などの構造物による反射、散乱などによる計測誤差を低減する方法として、車両に複数のアンテナや車載無線機を設置する方法も提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、携帯キーが車両近傍範囲として定めた範囲の内側にあった場合と外側にあった場合において、車両側の複数のアンテナと携帯キーの間の電波強度レベルを予め計測して内側データ群と外側データ群として記憶し、判定時点で計測した複数のアンテナと携帯キーとの電波強度レベルのデータ群が、内側データ群と外側データ群の何れに近いかを演算することにより携帯キーが車両近傍範囲の内外の何れに有るかを特定するようになっている。
特開２００７−３０３１６７号公報

ところが車両無線装置としては、一般的にはＬＦ電波のアンテナ数を増加する構成は望ましくないと考えられる。なぜなら、ＬＦ電波では数百ＭＨｚ帯や数ＧＨｚ帯を用いた無線装置に比べて波長が長いという原理上、アンテナが大きくなるため車体への実装上の制約条件が増えるという課題や、数十ｃｍ以上の距離を計測する場合には大きな出力の電波を送信する必要があるため、ペースメーカなど医療器具や人体への影響が危惧される点などの問題が提起されているといった課題があるためである。

これらのＬＦ電波での問題を解決する方法としては、リクエスト電文およびアンサー電文を、共に数百ＭＨｚ帯の電波（以下、ＵＨＦ電波）や数ＧＨｚ帯の電波（以下、ＧＨｚ帯電波）で行いＬＦ電波を用いない構成が提案されている。これにより、送受信アンテナや回路など共用化が図れる上、構成の簡易化・小型化や装置のコストダウンの面といった効果が期待できうる。

ところが、ＬＦ電波を用いないデメリットとして、ＵＨＦ電波では回折しやすいため、後ろズボンに入った携帯キーまで電波が届きやすい一方、逆に反射波などのマルチパス効果により近くでも電波強度レベルの低い地点や、遠く離れた場所でも電界強度レベルが大きく計測される地点が現れることがある。

また、ＧＨｚ帯電波では、ＵＨＦ電波に比べて直進性が高いため、距離と電界強度レベルの対応関係が設定しやすくアンテンなどもより小型に構成できる一方、ズボンの後ろポケットに携帯キーが入っているような場合には、ユーザの正面から電波は全く届かなくなってしまうといった課題があった。

本発明は、上記する従来の問題を解消するためになされたものであり、直進性や回折性といった点で特性の異なる複数の周波数の電波を組み合わせて電界強度レベルを計測することで、より正確に携帯キーの位置を特定するものである。

これにより、携帯キー装置が人体に遮蔽されて正確に計測できないケースや、マルチパス効果の影響で電界強度レベルの伝播距離特性が距離に対して一様に減衰しないケースを回避して、車両近傍範囲内に携帯キーが存在するかどうかを、より正確に判定可能な車両無線装置を実現できうるものである。

そこで、前記従来の課題を解決するために、ユーザが所持する携帯無線機と、前記携帯無線機との間で無線通信を行う車載無線機とを有する無線装置とを備え、前記携帯無線機と前記車載無線機の間の電波強度レベルにより前記車両の近傍に設定した認可領域の内外何れに前記携帯機が存在するかを判定し、前記判定の結果により車両装備の制御の実行可否を決定する車両制御装置において、前記携帯無線機および前記車載無線機は少なくとも周波数の異なる２つの周波数帯域での通信を行い、第１の周波数での第１の電波強度レベルと、第２の周波数での第２の電波強度レベルとを計測し、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより前記携帯無線機が前記認可領域の内外の何れに存在するかを判定するようにしている。

これにより、直進性や回折性において特性の異なる複数の周波数による電界強度レベルにより、より正確に携帯機の存在位置を判定しうるものである。

このように、キーレスエントリーやスマートキー機能を、伝播特性の異なる複数の周波数により計測した電界強度レベルを用いて携帯キーの位置を特定することにより実現でき、小型化がしやすく、対人安全性の高い車載用の無線装置を提供できる。

第１の発明は、ユーザが所持する携帯無線機と、ユーザが所持する携帯無線機と、前記携帯無線機との間で無線通信を行う車載無線機とを有する無線装置とを備え、前記携帯無線機と前記車載無線機の間の電波強度レベルにより前記車両の近傍に設定した認可領域の内外何れに前記携帯機が存在するかを判定し、前記判定の結果により車両装備の制御の実行可否を決定する車両制御装置において、前記携帯無線機および前記車載無線機は少なく
とも周波数の異なる２つの周波数帯域での通信を行い、第１の周波数での第１の電波強度レベルと、第２の周波数での第２の電波強度レベルとを計測し、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより前記携帯無線機が前記認可領域の内外の何れに存在するかを判定するようにしている。

これにより、人体に遮蔽されたような場合でも、伝播特性の異なる複数の周波数の電界強度レベルを計測することにより、より正確な携帯無線機の位置判定ができるものである。

第２の発明は、第１の発明に加えて、前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方を他方に比して直進性の上回る周波数として２ＧＨｚ〜３ＧＨｚの帯域から選択し、残る一方を他方に比して回折性の上回る周波数として３００ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚの帯域から決定するようにしている。

これにより、商用化されている無線装置の部品などを用いた上で、直進性の高い周波数帯域と、回折性の高い周波数帯域を利用した構成が実現できうるものである。

第３の発明は、第１ないし第２の発明に加えて、前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方の周波数の車載無線装置を前記認可領域の内部に設置し、他方の周波数の車載送信装置を前記認可領域の外部に設置するようにしている。

これにより、携帯無線機がユーザの背部に所持されて認可領域内に備えた直線性の高い第１の周波数の車載無線機から見通しが効かない場合においても、認可領域外に備えた回折性の高い周波数の車載無線機からの電波の到達可能性を高めることが可能となり、より正確に携帯無線機の位置判定ができうるものである。

第４の発明は、第１ないし第２の発明に加えて、前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方が他方の略定倍の関係となるようにしている。

これにより、複数の周波数の無線装置を構成する場合でも、電気回路などの構成部分を共用でき、コスト面や構成の簡易化、小型化のメリットが図れるものである。

第５の発明は、第１ないし第２の発明は、ユーザが所持する携帯無線機と、前記携帯無線機との間で無線通信を行う車載無線機とを有する無線装置とを備え、前記携帯無線機と前記車載無線機の間の電波強度レベルにより前記車両の近傍に設定した認可領域の内外何れに前記携帯機が存在するかを判定し、前記判定の結果により車両装備の制御の実行可否を決定する車両制御装置の制御方法において、前記携帯無線機および前記車載無線機は少なくとも周波数の異なる２つの周波数帯域での通信を行うステップと、第１の周波数での第１の電波強度レベルと、第２の周波数での第２の電波強度レベルとを計測するステップと、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより前記携帯無線機が前記認可領域の内外の何れに存在するかを判定するステップとを備えた無線装置の制御方法としている。

これにより、人体に遮蔽されたような場合でも、伝播特性の異なる複数の周波数の電界強度レベルを計測することにより、より正確な携帯無線機の位置判定ができるもの車両無線機の制御方法となっているものである。

第６の発明は、請求項１〜４記載のいずれか１項に記載の無線装置の少なくとも一部を実行するプログラムである。

そして、プログラムであるので、ナビゲーション装置やＡＶ機器など他の車載製品の電気・情報機器、コンピュータ等のハードリソースを協働させて本発明の車両無線装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両無線装置として、携帯無線機の一例である携帯キーによるキーレスエントリー装置を構成する場合の略構成図を示すものである。

図１は、車両１の上視略図を示したものである。車両上部や側面鋼板や座席などの構造物は除き、タイヤ、車両ドアおよびリアトランクのドアと、車体における各無線装置の配置のみを略式に示しており、図左部が車両フロント側としている。

図１の車両１は、左右前後の４ドア２、３、５、６と、リアトランクドア４を備える。図１のキーレスエントリー装置では、２つの周波数の車載無線機を備えて構成し、ドア２、ドア６、リアトランクのドア４には、ドアのノブ若しくはドア内部に第１の周波数で送受信を行う車載無線機１２、１１、９をそれぞれ設置する。前部ドア２、６の車載無線機１２、１１は、同じ側のサイドミラー内に設置するといった構成も有効である。また、後部ドア３、５には、それぞれ第２の周波数で送受信を行う車載無線機８、１０を設置する。

ここで各車載無線機は、車両全体の電気制御を行う電気制御ユニットである車両制御装置７（以下、ＥＣＵ７）に接続し、ＥＣＵ７より電波の送受信のタイミング制御や送受信データの入出力を行う。

実施の形態１では、第１の周波数は、直進性の高い２．４ＧＨｚ帯域の周波数を用い、第２の周波数は、第１の周波数に比べ回折性の大きい３１５ＭＨｚ帯域の周波数を用いた無線通信を行うよう構成する。

ユーザである運転者１７が所有する携帯無線機の一例である携帯キー１６は、キーホルダなどの形状に小型化に構成し、第１の周波数での電波の送受信部、第２の周波数の電波の送信部を備えて構成する。

また、図１の車両ドアの近傍範囲１３、１４、１５は、本発明での認可領域の一例として、スマートキーなどの機能として一般的なドアのアンロック許可エリアを可視化して図示したものであり、商用車ではドアを中心により７０ｃｍ〜１ｍ程度の距離範囲内に設定するものが多い。すなわち、運転者１７がドアのノブやノブ脇に設置されたエントリースイッチなどをタッチした際に、携帯キー１６が各アンロック許可エリア内に存在する場合のみ各許可エリアに隣接するドアのみ開錠が行われる。これにより、車両の反対側に隠れていた潜み強盗などが運転者１７と同時に反対側のドアの部などにタッチして車両への乗り込んで来る行為を防ぐセキュリティ機能を実現しているものである。

以上の動作を図２の動作フローにより説明する。まず、ＥＣＵ７では、タッチ信号が入力されたかどうかが待ち受け状態にあり（ステップＳ１８）、今仮に、運転者１７が車両１に接近してドア２のドアのノブにタッチすると、タッチ信号がＥＣＵ１７に入力される。ステップＳ１８では、タッチ信号が入力されるとタッチされたドア２に設置された車載
無線機１２により電界強度レベルを計測し、且つ認証のための識別符号を含んだアンサー電文を要求するリクエスト電文が携帯キー１６に対して送信される（ステップＳ１９）。

ここで、リクエスト電文は、車載無線機１２のみから送信する構成以外に、他の車載無線機からも送信する構成や、回折性の高い第２の周波数の車載無線機から送信する構成としても有効である。

続いて携帯キー１６は、リクエスト電文を受信し、各車載無線機で電界強度レベルを計測するためのアンサー電文を第１の周波数、続いて第２の周波数で順次送信する（ステップＳ２０およびステップＳ２３）。

ステップＳ２１の第１の周波数のアンサー電文は、第１の周波数の車載無線機９、１１、１２が受信し、その時の電界強度レベルを計測し（ステップＳ２１）、それぞれが計測した電界強度レベルをＥＣＵ７に入力する（ステップＳ２２）。

この後、携帯キー１６は、ステップＳ２３で、もう一方の第２の周波数でアンサー電文を送信する。第２の周波数の車載無線機８、１０が受信し、その時の電界強度レベルを計測し（ステップＳ２４）、それぞれが計測した電界強度レベルをＥＣＵ７に入力する（ステップＳ２５）。

次にステップＳ２６では、入力された車載無線機からの電界強度レベルの値を元に、携帯キーがアンロック許可エリア１５内か判定し、アンロック許可エリア１５内と判定すれば運転者１７にタッチされた側のドア２をアンロックする。もし、ステップＳ２６でアンロック許可エリア１５外と判定されたり、アンサー電文の一部に含まれる識別符号が一致しない場合は、別車両の携帯キーや無線装置の電波かノイズと判定してドアをロックしたままにし、再びドアのタッチを待ち受けるステップＳ１８に戻る。

最後に、図２のフロー図のステップＳ２６での判定方法の一例について説明する。ここでは説明の簡略化のために、簡単な例をあげて説明する。今、図１で運転者１７が携帯キー１６を見通せる位置に所持している場合には、車載無線機１２は直進性の顕著な周波数を用いる構成であり、車載無線機１２で計測した電界強度レベル（以下、ＲＳＳＩ(１２)と表記）がアンロック許可エリア１５の外周位置で計測される閾値Ｒ１２（ｅｄｇｅ）以上であれば、携帯キー１６がアンロック許可エリア１５内であると判断できる。

また、運転者１７が、ズボンの後ろポケットなど車載無線機１２から見通しの効かない位置に保持している婆には、携帯キー１６はアンロック許可エリア１５内にあるにも関わらず、運転者１７の人体により遮蔽されて小さい値を示すことが考えられる。この場合には車載無線機８で計測した電界強度レベル（以下、ＲＳＳＩ（８）と表記）が、アンロック許可エリア１５の最近境界位置で計測される閾値Ｒ８（ｎｅａｒ）以上であり、かつ最遠境界位置で計測される閾値Ｒ８（ｆａｒ）以下であれば、アンロック許可エリア１５内であると判定できる。

なお、Ｒ（１２）＜Ｒ１２（ｅｄｇｅ）、かつ、Ｒ８（ｆａｒ）＜Ｒ（８）＜Ｒ８（ｎｅａｒ）の場所としては、図１の１点鎖線で囲んだエリア２８付近でも計測されることが考えられる。エリア２８は、本来のアンロック許可エリア１５に比べて、車載無線機９からの距離が近いため、車載無線機９で計測する電界強度レベル（以下、Ｒ（９）と表記）が大きく計測されると考えられる。従って、例えば、更に第３の条件を加えて、アンロック許可エリア１５の最近境界位置で計測される閾値Ｒ９（ｎｅａｒ）以下であることを加えれば、エリア２８を判定から除くことができる。

以上のように、アンロック許可エリア１５の境界に携帯キー１６を保持した場合の各車載無線機でのＲＳＳＩを予め計測して条件テーブルとして記憶しておけば、各車載無線機で計測したＲＳＳＩから携帯キー１６が判定するアンロック許可エリア内に存在するかどうかを判定することができうる。

また、アンロック許可エリア１５の内側と外側の複数の代表点に携帯キー１６をおいて、各車載無線機とのＲＳＳＩ値を計測しておき、判定時点で計測したＲＳＳＩ値と最も誤差の少ない代表点がアンロック許可エリア１５の内外かで判断することも可能である。

具体的には、例えば代表点ｎに携帯キーをおいた場合の車載無線機ｍとの間のＲＳＳＩをＲ（ｎ、ｍ）とし、判定時点でのＲＳＳＩをＲ（ｍ）とすると、各車載無線機について（Ｒ（ｎ、ｍ）−Ｒ（ｍ））の２乗誤差総和が最も小さい代表点を探索し、該当の代表点がアンロック許可エリア１５内であれば判定時点はアンロック許可エリア１５内にあるとし、逆に代表点がアンロック許可エリア１５外であれば判定時点はアンロック許可エリア１５外にあるとする方法などが考えられる。この場合、同じ位置でも運転者１７による携帯キー１６の所持状況の異なるケースを別の代表点データとして加えておく方法も有効なものである。

この他、運転者１７が携帯キー１６を後ろポケットに入れたような状況でも、アンロック許可エリア１５に向った際には、アンロック許可エリア１５外に、回折性の高い周波数の車載無線機を備えるようにしておけば、その回折性の効果で、より距離に応じた電界強度レベルを計測する事が期待され、有効な設置方法となるものである。

なお、各車載無線機は、その各々について偏波ダイバーシティやアンテナを複数備える空間ダイバーシティにより、各設置位置でのフェージングやマルチパスなどに対するＲＳＳＩの計測制度をより高める構成を用いれば有効なものである。

また、本実施の形態１では、車載無線機は５箇所に設置する構成を説明したが、設置箇所や周波数を更に増やす構成も可能である他、携帯キー１６の構成と同様に車載無線装置も複数の周波数を受信可能な構成にしておいても有効なものである。

更に、計測に用いる複数の周波数は、互いに一方が他方の略定数倍であるように設定すれば、回路構成が共用化できる箇所の増加が見込め効果が期待できるものである。

最後に、本実施の形態１では、ＵＨＦ帯の周波数は３１５Ｈｚとしているが、現行関連電波法規において４２０ＭＨｚ帯の特別小電力無線に区分される周波数を用いても構わないものである。

最後に、本実施の形態１は車両のキーレスエントリー（登録商標）、スマートエントリー（登録商標）用の無線装置として説明したが、例えば携帯キーが近辺に無いと決済機能や住所録の表示、通話機能がロックされる携帯電話システムや、玄関ドアの電子錠に携帯キーを携帯して接近した場合に自動的に解錠されるシステムや、携帯キーを所持した管理者が機器の近傍エリアに居ない場合は印刷や入力が受け付けられないプリンタやパソコンのような情報機器への応用など、携帯電話用以外の機器へも広く応用できうるものである。

なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えたカーナビゲーション装置やＡＶ機器およびこれらとネットワークで接続されたサーバ機などのハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒
体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明によれば、キーレスエントリーやスマートキー機能を、伝播特性の異なる複数の周波数により計測した電界強度レベルを用いて携帯キーの位置を特定することにより実現でき、アンテナが小型で対人安全性の影響の少ない車載用の無線装置を提供できる。

また、キーに限らず認証を行う無線認証システムにも利用可能である。

本発明の一例となる実施の形態１における車両無線装置を車両に配置する一例を示した略上透視図 本発明の実施の形態１における車両ドアの開錠の判定を行う際の通信シーケンスの一例を示すフローチャート

符号の説明

１ 車両
８、１０ 第１の周波数の車載無線機
９、１１、１２ 第２の周波数の車載無線機
１３、１４、１５ アンロック許可エリア（認可領域）
１６ 携帯キー（携帯無線機）
１７ 運転者（ユーザ）

Claims (6)

1. ユーザが所持する携帯無線機と、
   前記携帯無線機との間で無線通信を行う車載無線機とを有する無線装置とを備え、
   前記携帯無線機および前記車載無線機は少なくとも周波数の異なる２つの周波数帯域での通信を行い、第１の周波数での第１の電波強度レベルと、第２の周波数での第２の電波強度レベルとを計測し、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより前記携帯無線機が前記認可領域の内外の何れに存在するかを判定する車両無線装置。
2. 前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方を他方に比して直進性の上回る周波数として２ＧＨｚ〜３ＧＨｚの帯域から選択し、残る一方を他方に比して回折性の上回る周波数として３００ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚの帯域から決定する請求項１記載の車両無線装置。
3. 前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方の周波数の車載無線装置を前記認可領域の内部に設置し、他方の周波数の車載送信装置を前記認可領域の外部に設置する請求項１ないし２記載の車両制御装置。
4. 前記第１の周波数および前記第２の周波数として、一方が他方の略定倍の関係となる請求項１ないし２記載の車両無線装置。
5. ユーザが所持する携帯無線機と、
   前記携帯無線機との間で無線通信を行う車載無線機とを有する無線装置とを備え、
   前記携帯無線機と前記車載無線機の間の電波強度レベルにより前記車両の近傍に設定した認可領域の内外何れに前記携帯機が存在するかを判定し、前記判定の結果により車両装備の制御の実行可否を決定する車両制御装置の制御方法において、
   前記携帯無線機および前記車載無線機は少なくとも周波数の異なる２つの周波数帯域での通信を行うステップと、第１の周波数での第１の電波強度レベルと、第２の周波数での第２の電波強度レベルとを計測するステップと、予め前記第１および第２の周波数の電波強度レベルを計測した結果を元に設定した判定条件に当てはめることにより前記携帯無線機が前記認可領域の内外の何れに存在するかを判定するステップとを備えた無線装置の制御方法。
6. 請求項１〜４記載のいずれか１項に記載の車両無線装置の少なくとも一部を実行するプログラム。

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