JP2015190774A - 測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数が変わる無線通信方式を利用してＴＯＡやＴＤＯＡに基づく位置特定を行うシステムにおいて、測定装置側において到来する通信信号の周波数を予め把握した上で、その周波数を用いて受信した通信信号を復調する。【解決手段】測定パルス生成器１０ａは、通信モジュール２０が携帯端末４に通信信号を送信したときに、その通信信号の搬送波の周波数を検知する。それぞれ位置の異なるアンテナＶ１〜Ｖ４に接続された各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄは、送信された前記通信信号に対する応答として携帯端末４から到来する応答信号を、測定パルス生成器１０ａにより検知された周波数を用いて受信し、その受信した応答信号を復調して時間測定用のパルス列を生成する。時間測定部３２は、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄにより生成されたパルス列の到来時間を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、移動端末から受信した無線信号の到来時間に基づいて、当該移動端末の位置を推定する技術に関する。

従来、いわゆるスマートフォン等の携帯通信端末と、車両に搭載された車両制御装置との間で無線通信を行うことで、ドアの施解錠やエンジン始動を行う電子キーシステムが提案されている。この種の電子キーシステムでは、スマートフォン等の携帯通信端末に普及しているBluetoothやBluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）等の近距離無線通信を用いて、携帯通信端末と車両との間で通信を行うものがある。

また、携帯通信端末が車両に対して所定距離まで接近したことを条件にドアの施解錠を許可するといった具合に、携帯通信端末と車両との位置関係に基づいて制御を行うサービスが検討されている。この種のサービスでは、車両と携帯通信端末との位置関係を特定するために、ＴＯＡ（Time Of Arrival）や、ＴＤＯＡ（Time Difference Arrival）等に基づく位置特定方法が利用される。ＴＯＡやＴＤＯＡに基づく位置特定方法は、被測定対象から受信した通信信号の到来時間を測定することにより、被測定対象との相対位置を特定する技術である。

例えば、特許文献１には、ＴＤＯＡ方式による位置特定方法を利用する測位システムが記載されている。特許文献１に記載の測位システムは、移動端末から受信したフレームを復調することにより測距パルスを生成し、測距パルスの受信時刻を測定する。そして、複数のアンテナにおけるフレームの受信時刻の時間差を求め、移動端末の位置を特定する。

特開２００８−２０２９９６号公報

ＴＯＡや、ＴＤＯＡでは、送信元で変調された通信信号を測定装置側の復調回路によって復調することによって、通信信号の到来時間を測定するのに適したパルス信号を生成する必要がある。また、復調回路において通信信号を精度よく復調するためには、受信機の周波数フィルタの帯域幅を到来する通信信号の周波数に合わせる必要があるため、受信する通信信号の周波数が予め分かっていることが肝要である。

例えば、BluetoothやBluetooth Low Energy（ＢＬＥ）では、無線通信に使う周波数を頻繁に変更する周波数ホッピングの技術が使用されている。このBluetoothやＢＬＥでは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を複数のチャンネルに分けて、チャンネルをランダムに変えて通信を行う。このような無線通信方式を利用してＴＯＡやＴＤＯＡに基づく位置特定をするにあたって、到来する通信信号の周波数が予め分からない場合、変更され得る周波数帯に合わせて測定装置側の周波数フィルタの帯域幅を広くする必要がある。その場合、測定装置側の復調回路が他のBluetooth機器や、同じ周波数帯を使用するＷｉ−Ｆｉ機器や電子レンジ等から発生する電波も取得してしまい、正確な到来時間を測定できないおそれがある。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、周波数が変わる無線通信方式を利用してＴＯＡやＴＤＯＡに基づく位置特定を行うシステムにおいて、測定装置側において到来する通信信号の周波数を予め把握した上で、その周波数を用いて受信した通信信号を復調するための技術を提供することである。

本発明の測定システムは、無線通信手段と、検知手段と、測定パルス生成手段とを備える。無線通信手段は、測定対象端末との間で所定の近距離無線通信を行うものである。この近距離無線通信は、通信の周波数が変わるものであり、送信側が通信信号を送信する際に用いた搬送波の周波数と同じ周波数を用いて、受信側が当該通信信号に対する応答信号を送信側に返信する仕組みを有する。検知手段は、通信手段が測定対象端末に対して通信信号を送信したときに、その通信信号の搬送波の周波数を検知する。測定パルス生成手段は、無線通信手段によって測定対象端末に送信された通信信号に対する応答として測定対象端末から到来する応答信号を、検知手段により検知された周波数の情報を用いて受信し、その受信した応答信号を復調して時間測定用のパルス列を生成する。測定手段は、測定パルス生成手段により生成されたパルス列の到来時間を測定する。

本発明によれば、通信の周波数が変化する近距離無線通信において、測定対象端末から到来する応答信号の周波数が予め分かっているので、その周波数に合わせて応答信号の到来を待ち受けることができる。すなわち、受信回路に用いられる周波数フィルタの帯域幅を狭帯域（例えば、Bluetoothでは１ＭＨｚ以内、ＢＬＥでは２ＭＨｚ以内）にすることが可能になる。このようにすることで、他のBluetooth機器や、同じ周波数帯を使用するＷｉ−Ｆｉ機器や電子レンジ等から発生する電波を復調回路が取得し、測定に不適な誤ったパルスを出力するケースを低減できる。また、到来する応答信号の周波数が事前に分かることで、応答信号の変調方式に対応した復調方式を適用できるため、外来ノイズに対して強くなる。また、応答信号を復調した時間測定ようのパルス列において、任意の位置のパルスを基準にして到来時間の測定を行うことができる。

第１実施形態の電子キーシステムの全体構成を表すブロック図。 アンテナの配置状況を表す説明図。 到来時間測定方法の概念を表すシーケンス図。 測位処理（第１実施形態）の手順を表すタイミングチャート図。 第２実施形態の電子キーシステムの全体構成を表すブロック図。 測位処理（第２実施形態）の手順を表すシーケンス図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
［第１実施形態］
（電子キーシステム１ａの構成の説明）
第１実施形態の電子キーシステム１ａの構成について、図１を参照しながら説明する。電子キーシステム１ａは、車両に搭載される車両制御装置であり、認証ＥＣＵ３、通信モジュール２０、測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄ等を備える。この電子キーシステム１ａは、車両のユーザが携帯する携帯端末４との間でBluetooth Low Energyによる近距離無線通信を行う。なお、Bluetooth Low Energyを略して記載するための用語として、「ＢＬＥ」との表記を用いる。

電子キーシステム１ａが搭載される車両には、図２に例示されるとおり、車両を基準とする位置座標が既知の４つのアンテナＶ１〜Ｖ４が設置されている。これらの４つのアンテナＶ１〜Ｖ４は、例えば、車両の前部左側、前部右側、後部左側、後部右側といった具合にそれぞれ異なる位置に設置されており、各アンテナＶ１〜Ｖ４が携帯端末４から発信される電波を受信する。携帯端末４から発信される電波は、携帯端末４と各アンテナＶ１〜Ｖ４との距離差に応じて異なる時刻（図２においてｔ１，ｔ２，ｔ３．ｔ４と表記）に各アンテナＶ１〜Ｖ４に到来する。

図１の説明に戻る。アンテナＶ１には、ＢＬＥ通信機２が接続されている。ＢＬＥ通信機２は、ＢＬＥの通信規格に準拠した無線通信を行う送受信機である通信モジュール２０と、携帯端末４から受信した通信信号を復調して測定パルスを生成する測定パルス生成器１０ａとが１つのモジュールとして構成された通信装置である。

通信モジュール２０は、ＲＦ部２１及び制御部２２を備える。ＲＦ部２１は、外部に送信するデジタル情報を変調したり、外部から受信した無線周波数信号を復調してベースバンド信号に変換する機能を有する高周波回路である。なお、ＢＬＥ通信においては、ＧＦＳＫ（Gaussian Frequency Shift Keying）と呼ばれる連続位相周波数偏移変調方式を用いて、送信する信号の変調が行われる。制御部２２は、周知のマイクロプロセッサ等で構成され、ＲＦ部２１の制御や各種信号処理を行う。制御部２２は、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３と通信可能に接続されており、情報処理部３３からの制御に基づいて、携帯端末４との間の通信を行う。

測定パルス生成器１０ａは、アンテナＶ１により受信された携帯端末４からの通信信号を復調し、電波の到来時間を測定するためのパルス列である測定パルスを生成する。この測定パルス生成器１０ａは、フロントエンド部１１、ＰＬＬ発振器１２、復調部１３、スイッチ１４、及び制御部１５を備える。

フロントエンド部１１は、アンテナＶ１から入力される高周波信号（ＲＦ信号）を中間周波数信号（ＩＦ信号）に変換する電子回路である。このフロントエンド部１１は、混合器やバンドパスフィルタ、増幅器等を備える。フロントエンド部１１は、受信した通信信号とＰＬＬ発振器１２から供給される信号とを混合器で混合したり、バンドパスフィルタにより混信成分を除去したり、増幅器により信号を増幅する等の処理を経てＩＦ信号を得る。

ＰＬＬ発振器１２は、周波数変換のための信号を発生する局部発振器である。このＰＬＬ発振器１２は、制御部１５から制御されることにより、携帯端末４から受信する受信周波数と中間周波数との和又は差となるように調整された周波数の信号を発生する。復調部１３は、フロントエンド部１１において周波数変換されたＩＦ信号を復調し、ベースバンド信号のビット列を表すパルス波形を生成する復調回路である。

この復調部１３は、ＢＬＥ通信で用いられるＧＦＳＫ変調方式に対応したアナログ復調式の復調回路である。仮に、デジタル復調方式を採用する場合、復調後のベースバンド波形の精度はクロック周波数に依存するため、電波到来時間の測定に適した正確なパルス波形を得るためには、数ＧＨｚ程度の高速のクロックが必要となる。これに対し、アナログ変調の場合、そのような高速のクロックに依らずともベースバンド波形を得ることができる。スイッチ１４は、制御部１５からの制御により測定パルスの出力を入切りするスイッチである。制御部１５によって必要なタイミングでスイッチ１４が入れられることにより、復調部１３により生成された測定パルスが認証ＥＣＵ３の時間測定部３２に出力されるようになっている。

制御部１５は、マイクロプロセッサ等で構成され、測定パルス生成器１０ａを制御する。制御部１５は、受信する通信信号の周波数に合わせてＰＬＬ発振器１２の発振周波数を調節したり、通信信号の受信タイミングに合わせてスイッチ１４を入切りする機能を有する。また、制御部１５は、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３と接続されており、情報処理部３３と通信する機能を有する。

また、測定パルス生成器１０ａは、通信モジュール２０が携帯端末４に送信するためにアンテナＶ１に出力した通信信号を直接取込み、取込んだ通信信号から搬送波の周波数を検知する回路構成を備える。測定パルス生成器１０ａの制御部１５は、取込んだ通信信号から搬送波の周波数を検知し、検知した周波数を受信周波数として設定すると共に、その周波数チャンネルを認証ＥＣＵ３の情報処理部３３に通知する。そして、制御部１５は、設定した受信周波数に基づいてＰＬＬ発振器１２の発振周波数を調節し、通信モジュール２０から送信された送信信号に応じて携帯端末４から送信されてくる応答信号の到来を待ち受ける。

一方、アンテナＶ２〜Ｖ４には、測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄがそれぞれ単独に接続されている。これらの測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄは、ＢＬＥ通信機２に組込まれている測定パルス生成器１０ａと同等の構成を有するものである。各測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄは、それぞれに接続されたアンテナＶ２〜Ｖ４により受信された携帯端末４からの通信信号を復調し、電波の到来時間を測定するための測定パルスを生成する。

各測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄの制御部１５は、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３から通知される通信信号の周波数を受信周波数として設定する。そして、制御部１５は、設定した受信周波数に基づいてＰＬＬ発振器１２の発振周波数を調節し、通信モジュール２０から送信された送信信号に応じて携帯端末４から送信されてくる応答信号の到来を待ち受ける。

認証ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。この認証ＥＣＵ３は、通信モジュール２０を介して携帯端末４と間で通信を行うことにより、各種の車両制御を行う。認証ＥＣＵ３は、測定基準パルス発生器３１、時間測定部３２、及び情報処理部３３を備える。測定基準パルス発生器３１は、各アンテナＶ１〜Ｖ４で受信した電波の到来時間を計測するための、測定開始タイミングの基準となる測定基準パルスを発生する。時間測定部３２は、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄからそれぞれ出力される測定パルスと、測定基準パルス発生器３１から出力される測定基準パルスとの時間差を計測することにより、各アンテナＶ１〜Ｖ４で受信した電波の到来時間を計測する。

情報処理部３３は、接続処理、時間測定処理、位置測定処理、認証処理等の各種処理を実行する。接続処理は、通信モジュール２０を用いて携帯端末４との間で、ＢＬＥの通信接続を確立する処理である。この通信接続は、携帯端末４から定期的に送信されるアドバタイジング・パケットを通信モジュール２０が受信し、通信モジュール２０からコネクション・リクエスト・パケット（CONNECT#REQ）を返信することにより確立する。

時間測定処理は、通信モジュール２０から通信信号を送信するタイミングに同期して、測定基準パルス発生器３１に測定基準パルスを発生させ、時間測定部３２において携帯端末４からの電波の到来時間を計測する処理である。位置測定処理は、時間測定処理において測定された各アンテナＶ１〜Ｖ４における電波の到来時間に基づいて、携帯端末４の位置を特定する処理である。本実施形態では、ＴＤＯＡ方式による位置特定方法を利用することを想定している。すなわち、情報処理部３３は、４つのアンテナＶ１〜Ｖ４間における電波の到来時間の時間差を計算し、各アンテナＶ１〜Ｖ４間の時間差の軌跡である双曲面の交点を求めることにより、電波の発信元である携帯端末４の位置を特定する。認証処理は、通信接続が確立した携帯端末４に対して、車両を操作する電子キーとして用いることができるかどうかを認証する処理である。具体的には、情報処理部３３は、通信モジュール２０を介して携帯端末４から認証用のＩＤコードを受信する。そして、受信したＩＤコードと、認証ＥＣＵ３に予め登録されているＩＤコードと照合し、両者が一致することで認証を成立させる。

また、認証ＥＣＵ３は、車両に設けられたタッチセンサ３４に接続されている。情報処理部３３は、タッチセンサ３４による検知結果を取得することにより、ユーザによるドアの施解錠の意思を認知できるようになっている。タッチセンサ３４は、車両のドアの外側のハンドルに設けられた接触検知用のセンサやスイッチにより構成され、人が車両のドアのハンドルに触れる所作を検知する。また、認証ＥＣＵ３は、エンジンスイッチ３５に接続されている。情報処理部３３は、エンジンスイッチ３５の操作入力を取得することにより、ユーザによるエンジン始動の意思を認知できるようになっている。エンジンスイッチ３５は、車両の運転席付近のインストルメントパネル等に設けられたボタンスイッチ等により構成され、エンジンを始動するための操作指示を受付ける。

また、認証ＥＣＵ３は、車内通信ネットワークの通信路であるバス１００に接続されている。これにより、情報処理部３３は、バス１００を介してボデーＥＣＵ３６と通信し、車両に設けられた各種アクチュエータ３７を制御できるようになっている。ボデーＥＣＵ３６は、電気式ドアロックや照明、電源供給システム等の内装品を制御する電子制御装置である。ボデーＥＣＵ３６には、車両の内装品の駆動源である各種アクチュエータ３７が接続されている。また、認証ＥＣＵ３は、エンジン始動に関わる各種ＥＣＵ（図示なし）に接続されている。情報処理部３３は、認証処理によって携帯端末４の認証が成立すると、その携帯端末４と自車両との位置関係に応じて、ウェルカムライトの点灯や、ドアの施解錠、エンジン始動の許可等といった各種車両制御を実行する。

携帯端末４は、電子キーシステム１ａが搭載された車両のドアの施解錠やエンジンの始動を行うための電子キーとして用いられる電子機器であり、いわゆるスマートフォンと呼ばれる高機能携帯電話等により具現化される。携帯端末４は、通信モジュール４１及び制御部４２を備える。

通信モジュール４１は、電子キーシステム１ａの通信モジュール２０との間でＢＬＥの通信規格に準拠した通信方式の近距離無線通信を行う通信装置である。制御部４２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を中心に構成された情報処理装置であり、携帯端末４の各種動作を制御する。制御部４２には、携帯端末４を電子キーとして機能させるための情報として、認証用のＩＤコードが登録されている。制御部４２は、通信モジュール４１を介して、電子キーシステム１ａの通信モジュール２０との間でＢＬＥの通信接続を確立し、通信モジュール２０に認証用のＩＤコードを送信する。

（ＢＬＥの通信シーケンスに基づく到来時間測定方法の説明）
電子キーシステム１ａと携帯端末４との間で行われるＢＬＥ通信では、通信信号の送受信に使う搬送波の周波数を頻繁に変更する周波数ホッピングの技術が適用されている。このＢＬＥでは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を２ＭＨｚ幅のチャンネルに分割して、チャンネルをランダムに変えて通信を行う。

図３に、電子キーシステム１ａと携帯端末４との間で行われる通信シーケンスの一例を示す。Ｓ１０において、携帯端末４側の通信モジュール４１が通信接続を確立するためのアドバタイジング・パケットを送信する。Ｓ１２では、アドバタイジング・パケットの送信が完了してから、約１５０マイクロ秒（T#IFSと表記）後に、電子キーシステム１ａ側の通信モジュール２０が、コネクション・リクエスト・パケット（CONNECT#REQ）を返信する。これにより、電子キーシステム１ａと携帯端末４とが通信接続状態になり、車両側の電子キーシステム１ａがマスタ、携帯端末４がスレーブの役割に移行する。

通信接続後、一定期間ごとにマスタ（電子キーシステム１ａ）とスレーブ（携帯端末４）との間でコネクション・イベントが発生する。このコネクション・イベントでは、まず、マスタが所定のタイミングでスレーブに通信信号を送信する（Ｓ１４）。スレーブは、マスタからの送信が完了してから約１５０マイクロ秒（T#IFSと表記）後に、マスタに返信する形で応答信号を送信する（Ｓ１６）。このとき、スレーブは、マスタが通信信号の送信に用いた周波数のチャンネルと同一のチャンネルを用いて、応答信号を送信する。また、マスタは、コネクション・イベントごとに通信に用いる周波数のチャンネルを切替えて、スレーブに通信信号を送信し（Ｓ１８）、スレーブもこれに従ってチャンネルを切替える。

電子キーシステム１ａでは、コネクション・イベントにおいて通信モジュール２０が携帯端末４に送信信号を送信するタイミングで、ＢＬＥ通信機２内の測定パルス生成器１０ａがその通信信号の周波数を検知する。そして、検知された周波数の情報を用いて、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄが、スレーブから送信されてくる応答信号の到来を待ち受ける。応答信号の受信後、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄにより生成された測定パルスを用いて、電波の到来時間の測定を開始する。

このように、コネクション・イベントにおいてマスタからスレーブに対して通信信号が送信されるタイミングを利用することで、測定を行うべきタイミングを数マイクロ秒の誤差で検知でき、規定の時間後に到来する応答信号の周波数チャンネルを事前に読取ることが可能となる。

（測位処理の説明）
第１実施形態の電子キーシステム１ａにおいて実行される測位処理の手順について、図４のシーケンス図を参照しながら説明する。

Ｓ１００では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、所定の処理タイミングで無線通信実行指令を通信モジュール２０に送信する。Ｓ１０２では、通信モジュール２０の制御部２２が、認証ＥＣＵ３から受信した無線通信実行指令に基づく通信信号を携帯端末４に送信する。このとき、Ｓ１０４では、測定パルス生成器１０ａの制御部１５が、Ｓ１０２において通信モジュール２０から送信された通信信号に用いられた周波数のチャンネルを検知する。次のＳ１０６では、測定パルス生成器１０ａの制御部１５は、検知した周波数のチャンネルを表す周波数情報を認証ＥＣＵ３に通知する。

Ｓ１０８では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、測定パルス生成器１０ａから周波数情報を受信する。次のＳ１１０では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３は、Ｓ１０８で受信した周波数情報を、他の測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄに通知する。Ｓ１１２では、各測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄの制御部１５は、認証ＥＣＵ３から周波数情報を受信する。

Ｓ１１４では、測定パルス生成器１０ａの制御部１５が、Ｓ１０４で検知した周波数のチャンネルに基づき、携帯端末４からの応答信号を受信するための受信周波数を設定する。また、Ｓ１１６では、各測定パルス生成器１０ｂ〜１０ｄの制御部１５が、認証ＥＣＵ３から通知された周波数情報に基づき、携帯端末４からの応答信号を受信するための受信周波数を設定する。一方、Ｓ１１８では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、測定基準パルス発生器３１から測定基準パルスを発生させ、応答信号の到来時間の特定を開始する。

Ｓ１２０では、通信モジュール２０が、携帯端末４から送信されてくる応答信号を受信し、受信した応答信号をデジタル信号処理したデータを認証ＥＣＵ３に出力する。一方、Ｓ１２２及びＳ１２４では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄの制御部１５が、設定した受信周波数に合わせてＰＬＬ発振器１２の発振周波数を調節し、携帯端末４から送信されてくる応答信号を受信する。そして、Ｓ１２６及びＳ１２８では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄが、受信した応答信号を復調して測定パルスを生成する。

Ｓ１３０では、認証ＥＣＵ３の時間測定部３２が、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄから出力された生成された測定パルスと、測定基準パルス発生器３１から発生した測定基準パルスとの時間差に基づいて、各アンテナＶ１〜Ｖ４で受信した電波の到来時間を計測する。次のＳ１３２では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、時間測定部３２により計測された電波の到来時間と、各アンテナＶ１〜Ｖ４の位置座標とに基づいて、携帯端末４の位置を算出する。

［第２実施形態］
（電子キーシステム１ｂの構成の説明）
第２実施形態の電子キーシステム１ｂの構成について、図５を参照しながら説明する。なお、図５では、第１実施形態の電子キーシステム１ａ（図１参照）と同等の構成については同一の符号を付し、詳細な説明については省略する。ここでは、主に第１実施形態の電子キーシステム１ａの構成との差異について説明する。

第２実施形態の電子キーシステム１ｂは、通信モジュール２０と、測定パルス生成器１０ａとが独立した別個のモジュールとして構成されている点において、ＢＬＥ通信機２として一体に構成された第１実施形態と相違する。また、この電子キーシステム１ｂでは、通信モジュール２０と、測定パルス生成器１０ａとが、それぞれ別のアンテナＶ０，Ｖ１に接続されている。

第２実施形態では、通信モジュール２０の制御部２２が、自通信モジュール２０から携帯端末４に通信信号を送信した際に用いた周波数を、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３に通知する。そして、認証ＥＣＵ３情報処理部３３は、通信モジュール２０から通知された周波数情報を各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄに通知する。これにより、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄは、通知された通信信号の周波数を受信周波数として設定して、応答信号を待ち受ける。

（測位処理の説明）
第２実施形態の電子キーシステム１ｂにおいて実行される測位処理の手順について、図６のシーケンス図を参照しながら説明する。

Ｓ２００では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、所定の処理タイミングで無線通信実行指令を通信モジュール２０に送信する。Ｓ２０２では、通信モジュール２０の制御部２２が、認証ＥＣＵ３から受信した無線通信実行指令に基づく通信信号を携帯端末４に送信する。このとき、Ｓ２０４では、通信モジュール２０の制御部２２は、Ｓ２０２で送信した通信信号に用いた周波数のチャンネルを把握する。次のＳ２０６では、通信モジュール２０の制御部２２は、把握した周波数のチャンネルを表す周波数情報を認証ＥＣＵ３に通知する。

Ｓ２０８では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、通信モジュール２０から周波数情報を受信する。次のＳ２１０では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３は、Ｓ２０８で受信した周波数情報を、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄに通知する。Ｓ２１２では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄの制御部１５が、認証ＥＣＵ３から周波数情報を受信する。

Ｓ２１４では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄの制御部１５が、認証ＥＣＵ３から通知された周波数情報に基づき、携帯端末４からの応答信号を受信するための受信周波数を設定する。一方、Ｓ２１６では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、測定基準パルス発生器３１から測定基準パルスを発生させ、応答信号の到来時間の特定を開始する。

Ｓ２１８では、通信モジュール２０が、携帯端末４から送信されてくる応答信号を受信し、受信した応答信号をデジタル信号処理したデータを認証ＥＣＵ３に出力する。一方、Ｓ２２０では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄの制御部１５が、設定した受信周波数に合わせてＰＬＬ発振器１２の発振周波数を調節し、携帯端末４から送信されてくる応答信号を受信する。そして、Ｓ２２２では、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄが、受信した応答信号を復調して測定パルスを生成する。

Ｓ２２４では、認証ＥＣＵ３の時間測定部３２が、各測定パルス生成器１０ａ〜１０ｄから出力された測定パルスと、測定基準パルス発生器３１から発生した測定基準パルスとの時間差に基づいて、各アンテナＶ１〜Ｖ４で受信した電波の到来時間を計測する。次のＳ２２６では、認証ＥＣＵ３の情報処理部３３が、時間測定部３２により計測された電波の到来時間と、各アンテナＶ１〜Ｖ４の位置座標とに基づいて、携帯端末４の位置を算出する。

［効果］
実施形態の電子キーシステム１ａ，１ｂによれば、以下の効果を奏する。
周波数ホッピング方式が適用されるＢＬＥ通信を用いた位置測定方法において、測定対象の携帯端末４から到来する応答信号の周波数を予め把握することで、その周波数に合わせて測定パルス生成器１０が応答信号の到来を待ち受けることができる。

そのため、測定パルス生成器１０に用いられるバンドパスフィルタの帯域幅を、チャンネル幅に合わせて狭帯域（例えば、Bluetoothでは１ＭＨｚ以内、ＢＬＥでは２ＭＨｚ以内）にすることが可能になる。このようにすることで、他のBluetooth機器や、同じ周波数帯を使用するＷｉ−Ｆｉ機器や電子レンジ等から発生する混信電波から誤った測定パルスを生成するケースを低減できる。また、到来する応答信号の周波数が事前に分かることで、応答信号の変調方式に対応した復調方式を適用できるため、外来ノイズに対して強くなる。また、応答信号を復調した測定パルスにおいて、任意の位置のパルスを基準にして到来時間の測定を行うことができる。

［変形例］
上記実施形態では、４つのアンテナにおける電波の到来時間差に基づいて対象物の位置を測定する、ＴＤＯＡ方式による位置測定方法を利用する事例について説明した。これとは別に、例えば、１〜３箇所のアンテナにおける電波の到来時間に基づいて対象物の位置を測定する、ＴＯＡ方式による位置測定方法を利用する構成であってもよい。

ＴＯＡ方式とＴＤＯＡ方式とを比較した場合、ＴＯＡ方式は、電波が伝搬するのに要した絶対時間に基づいて位置を測定するため、通信回路における遅延時間のばらつきが測定結果に影響するというデメリットがある。一方、ＴＤＯＡ方式は、ＴＯＡ方式よりもアンテナが多く必要となるデメリットがある。その反面、アンテナ間の到来時間差による相対時間に基づいて位置を測定するため、ＴＯＡ方式よりも高精度であるというメリットがある。

第１実施形態の電子キーシステム１ａにおいて、各アンテナＶ１〜Ｖ４の回路ごとにそれぞれ通信モジュール２０が設けられる構成であってもよい。このようにすることで、例えば、通信環境の悪化等の要因により、ある位置のアンテナを介して携帯端末４と通信できないときに、別の位置のアンテナを介して携帯端末４と通信を行うことができるといった利点がある。これにより、通信環境が悪化した状況下における電子キーシステムの動作の確実性を向上できる。

上述の実施形態では、図３に例示されるとおり、ＢＬＥ通信におけるアドバタイジング・イベントが完了して通信接続が確立した後に行われる通信から測位を開始する事例について説明した。これは、コネクション時において、車両側（マスタ）からのデータ送信と、車両のデータ送信に対する携帯端末４（スレーブ）からの返信を利用して、携帯端末４の測位を行う構成である。これに限らず、アドバタイジング・イベントの最中に、車両側（スキャナー）から送信されるスキャン・リクエストと、このスキャン・リクエストと同じチャンネルを用いて携帯端末４側（アドバタイザー）から返信されるスキャン・レスポンスの通信を利用して、携帯端末４の測位を行う構成であってもよい。あるいは、車両側がアドバタイザー、携帯端末４側がスキャナーとして機能する場合、次のようにしてもよい。すなわち、車両側から送信されるアドバタイジング・パケットと、このアドバタイジング・パケットと同じチャンネルを用いて携帯端末４から返信されるスキャン・リクエストの通信を利用して、携帯端末４の測位を行う構成であってもよい。

１ａ，１ｂ…電子キーシステム、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…測定パルス生成器、１１…フロントエンド部、１２…ＰＬＬ発振器、１３…復調部、１４…スイッチ、１５…制御部、２…ＢＬＥ通信機、２０…通信モジュール、２１…ＲＦ部、２２…制御部、３…認証ＥＣＵ、３１…測定基準パルス発生器、３２…時間測定部、３３…情報処理部、３４…タッチセンサ、３５…エンジンスイッチ、３６…ボデーＥＣＵ、３７…各種アクチュエータ、４…携帯端末、４１…通信モジュール、４２…制御部、１００…バス、Ｖ０〜Ｖ４…アンテナ。

Claims (4)

1. 通信の周波数が変わる方式の所定の近距離無線通信であって、送信側が通信信号を送信する際に用いた搬送波の周波数と同じ周波数を用いて、受信側が当該通信信号に対する応答信号を前記送信側に返信する仕組みを有する近距離無線通信を用いて、測定対象端末（４）との間で通信を行う無線通信手段（２０）と、
   前記通信手段が前記測定対象端末に対して通信信号を送信したときに、その通信信号の搬送波の周波数を検知する検知手段（Ｓ１０４，Ｓ２０４）と、
   前記無線通信手段によって前記測定対象端末に送信された通信信号に対する応答として前記測定対象端末から到来する応答信号を、前記検知手段により検知された周波数の情報を用いて受信し、その受信した応答信号を復調して時間測定用のパルス列を生成する測定パルス生成手段（１０）と、
   前記測定パルス生成手段により生成されたパルス列の到来時間を測定する測定手段（３２，３３）と、
   を備えることを特徴とする測定システム。
2. 請求項１に記載の測定システムにおいて、
   前記測定パルス生成手段は、受信した応答信号をアナログ復調するものであること、
   を特徴とする測定システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の測定システムにおいて、
   前記所定の近距離無線通信は、送信側が通信信号を送信してから、受信側が当該通信信号に対する応答信号を返信するまでの応答時間が規定されているものであって、
   前記測定パルス生成手段は、前記無線通信手段によって前記測定対象端末に通信信号を送信してから前記応答時間後に到来する応答信号を、前記検知手段により検知された周波数の情報を用いて受信し、その受信した応答信号を復調して時間測定用のパルス列を生成すること、
   を特徴とする測定システム。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の測定システムにおいて、
   それぞれ既知の位置に配置され、前記無線通信手段による通信において前記測定対象端末から送信された応答信号を受信する複数のアンテナ（Ｖ１〜Ｖ４）と、
   前記複数のアンテナにそれぞれ接続され、各アンテナが受信した前記応答信号を復調して各アンテナに対応する時間測定用のパルス列を生成する複数の前記測定パルス生成手段（１０ａ〜１０ｄ）とを備え、
   前記測定手段は、複数の前記測定パルス生成手段により生成された、各アンテナに対応するパルス列について、各アンテナ間の到来時間差を測定すること、
   を特徴とする測定システム。

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