JP2015212137A

JP2015212137A - 磁界測定の補償

Info

Publication number: JP2015212137A
Application number: JP2015061241A
Authority: JP
Inventors: ノヴォートニックユルゲン; Nowottnick Juergen; クラウスルドルフトーマス; Klaus Rudolph Thomas; ピルサクトビアス; Pilsak Tobias
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2015-11-26
Also published as: US20150321643A1; CN105093171A; EP2942760A1; US9643571B2

Abstract

【課題】受信信号強度の測定によりキーが所定のエリア内に位置するかどうかを特定する方法を提供する。【解決手段】キー１０８の位置を検出するシステム及び方法を開示する。キー１０８は、基地局１０６に結合された複数のアンテナ１０２，１０４を介して基地局１０６と通信するように構成される。本方法は、複数のアンテナ１０２，１０４の各々をターンオフするステップ、複数のアンテナ１０２，１０４の１つをターンオンするステップ、第１の受信信号強度を測定するステップ、複数のアンテナ１０２，１０４の１つをターンオフするステップ、及び第２の受信信号強度を測定するステップを含む。第１の受信信号強度と第２の受信信号強度との差がプリセット閾値より高い場合に、キー１０８は、所定のエリア内に位置すると決定される。【選択図】図１

Description

無線通信技術は自動車電子技術応用及びシステムなどの多種多様のシステム及び応用において急増している。無線通信をサポートするデバイスは無線受信機及びアンテナを含む。一般に、無線受信機において、アンテナからの高周波数無線信号は最初に中間周波数の信号（ＩＦ信号）に変換され、その後そのＩＦ信号は増幅され、検波器に入力される。検波器において、無線信号に含まれる情報を取り出す所望の信号処理、即ち検波処理が実行される。この検波処理において、無線信号及びＩＦ信号の利得は、検波処理を所望の如く実行し得る範囲内に入るように、無線受信機で受信される電波の信号強度に応じて設定される。電波又は磁気波の信号強度は一般に受信信号強度（ＲＳＳＩ）と呼ばれ、ＲＳＳＩ回路システムで測定される。

キーレスエントリシステムが少なくとも自動車工業において益々普及している。キーレスエントリシステムは主として基地局とキーホブを含む。基地局はキーホブと無線で通信する。不正通信を防止するためにセキュリティコードが使用され、例えば基地局は当該基地局と関連するようにプログラムされたキーレスエントリキーからの要求のみに応答する。キーレスエントリシステムによれば、例えばドアを開ける機械的なキーは不要になる。キーは典型的には、基地局に特定の動作を実行させるために予めプログラムされた命令のセットを基地局に送るように予めプログラムされた又はプログラムすることができる数個のボタンを含む。例えば、各ボタンは自動車のドアを開錠又は施錠するように、又はエンジンを始動するようにプログラムすることができる。

キーレスエントリシステムは典型的にはキーホブと通信する基地局を含む。キーホブは、自動車内に位置する基地局への／からの通信信号を送受する電子回路を含む。自動車という語が一般に使用される。本明細書で与えられる記述は他の種類の機械にも等しく適用することができる。基地局は、キーホブから受信される要求の実行を達成するために自動車の制御システムと通信するようにプログラムされる。

キーレスシステム又はパッシブキーシステムベースの自動車において、自動車のユーザが自動車を動作させるためには、典型的にはキーが自動車の中にある必要があるだけである。自動車客室内のキーの検出はＲＳＳＩ測定により実行される。従って、ＲＳＳＩ測定は正確に実行する必要がある。

この概要は、発明を実施するための形態において更に説明される発明の概念を簡略化した形で紹介するために記載されている。この概要は請求の範囲に記載する本発明の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図するものでなく、また請求の範囲に記載する本発明の範囲を限定することを意図するものでもない。

一実施形態において、キーの位置を検出する方法を開示する。キーは、基地局に結合された複数のアンテナを介して基地局と通信するように構成される。本方法は、前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、前記複数のアンテナの１つをターンオンするステップ、第１の受信信号強度を測定するステップ、前記複数のアンテナの前記１つをターンオフするステップ、及び第２の受信信号強度を測定するステップを含む。前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差がプリセット閾値より高い場合に、前記キーは、所定のエリア内に位置すると決定される。

別の実施形態において、システムが開示される。本システムは、電子キーと、基地局と、前記基地局に電気的に結合されたアンテナとを備える。前記基地局は、前記電子キーに前記アンテナから受信される信号の受信信号強度を測定するよう命令するステップ、前記アンテナをターンオフするステップ、及び前記電子キーに前記アンテナ以外のソースから受信される信号の受信信号強度を測定するように命令するステップを含む受信信号強度測定シーケンスを実行するように構成されている。

さらに別の実施形態において、キーの位置を検出する動作を実行する、車両内で実行可能なプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体が開示される。前記キーは、基地局に結合された複数のアンテナを介して基地局と通信するように構成されている。前記動作は、前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、前記複数のアンテナの１つをターンオンするステップ、第１の受信信号強度を測定するステップ、前記複数のアンテナの前記１つをターンオフするステップ、第２の受信信号強度を測定するステップ、及び前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差がプリセット閾値より高い場合に、操作を実行可能にするステップを含む。

上述した本発明の特徴は、本発明のより具体的な説明、上記の簡単な概要から、添付図面にその一部が示されている様々な実施形態を参照することにより、詳細に理解できる。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、本発明の範囲を限定することを意図しておらず、本発明は他の同等に有効な実施形態を受け入れる。請求の範囲に記載する本発明の利点は、本明細書を添付図面と関連して読めば当業者に明らかになる。図面において、同等の要素を示すために同等の参照番号が使用されている。

基地局と複数のアンテナを含むシステムの概略図である。模範的なＲＳＳＩ測定シーケンスを示す図である。本発明の一以上の実施形態による模範的なＲＳＳＩ測定方法を示す図である。

キーの位置検出はキーレス始動システム、例えば受動キーエントリ（ＰＫＥ）及び受動キー始動（ＰＫＧ）、の重要な機能である。例えば、キーレス始動システムを使用する車両は、車両を始動するためにキーを鍵穴に物理的に挿入する必要はない。代わりに、車両の操作を可能にするために、キーが自動車室内にあるかどうかを決定する検出シーケンスが実行される。

図１は車両１００の客室内部に取り付けられた基地局１０６と複数のアンテナ１０２を含む車両１００の概略図である。１以上のアンテナ１０４を車両１００の客室外部に取り付けてもよい。内部アンテナ１０２及び外部アンテナ１０４（もしあれば）は基地局１０６に結合され、基地局１０６は次に車両制御システム（図示せず）に結合してもよい。車両１００は単なる一例に過ぎない点に留意されたい。本明細書に記載する実施形態は非自動車応用においても使用でき、所定の操作を実行させるためにリモートキーを使用できる。

キーホブ１０８は、ユーザが車両１００を始動できるように構成される。キーホブ１０８はトランスポンダ（図示せず）を含む。しかしながら、一例では、車両１００は、キーホブ１０８が客室内に物理的に存在するときのみユーザが車両を始動できるように構成される。キーホブ１０８が客室内に存在するかどうかを決定するために、キーホブ１０８及び基地局１０６は複数の内部アンテナ１０２を用いて受信信号強度（ＲＳＳＩ）の測定を実行するように構成される。典型的には、キーホブ１０８の位置は測定されたＲＳＳＩ値に基づいて決定される。キーホブ１０８及び基地局１０６は、予め選択した値より大きいＲＳＳＩ値が車両１００の客室内にキーホブ１０８が物理的に存在することを示すように、予め較正される。第２のＲＳＳＩ閾値は、第１のＲＳＳＩ閾値より低いが第１の予め選択した閾値より高いＲＳＳＩ値を含むことができる。この第２の閾値は、キーは客室の外にあるが客室のすぐ近くにあるかどうかを決定するために用いることができる。一例では、測定されたＲＳＳＩ値が第２の閾値より高いが第１の予め選択した閾値より低い場合には、車両１００のドアを開くことが許されるが、測定されたＲＳＳＩ値が第１の予め選択された閾値より高い場合には、車両１００のエンジンを始動することが許される。

ＲＳＳＩ測定は典型的にはキーホブ１０８において測定シーケンスに従って実行される。キーホブ１０８の近似的位置を検出するために、内部アンテナ１０２の各々及び外部アンテナ１０４の各々（もしあれば）が基地局１０６に設定された測定シーケンスに従って順次に使用される。いくつかの実施形態では、アンテナ１０２、１０４の各々はキーホブ１０８のｘ、ｙ及びｚ軸を決定するために３Ｄコイルを含む。３Ｄコイル（図示せず）はキーホブ１０８の空間方位を決定するのに役立つ。キーホブ１０８はＲＳＳＩ測定中ランダムな方位を有し得る。従って、あらゆる電磁場成分を測定するには３ＤＬＦアンテナが必要とされ得る。図１に示す３つの内部アンテナ１０２及び１つの外部アンテナ１０４は単なる一例である。一実施形態では、アンテナ１０２は車両１００の客室内に、シート、グローブボックス等のキーホブ１０８の最も一般的な置き場所をカバーするように配置される。典型的には、キーホブ１０８の位置を検出するためには３つのアンテナ１０２で十分である。

標準のＲＳＳＩ測定シーケンス中に、基地局１０６は一定の搬送波をアンテナ１０２、１０４（もしあれば）を通して送信する。アンテナのこの定搬送波の電磁界強度がＲＳＳＩシーケンスにより測定される。キーホブ１０８の位置は測定された信号強度に基づいて決定することができる。しかしながら、これらのＲＳＳＩ測定結果は妨害成分（所定の周波数、振幅及び帯域幅）の存在によって影響され得る。いくつかのシナリオにおいては、妨害成分の存在は妨害成分の周波数及び位相に依存して、無妨害の測定より高い又はより低い結果をもたらし得る。このような測定の不正確さは、キーホブ１０８が車両１００の客室内に存在しないときに第３者が車両１００を始動することができるという不所望な結果をもたらし得る。

図２は模範的なＲＳＳＩ測定シーケンス１５０を示す。一実施形態では、基地局１０６はこのＲＳＳＩ測定シーケンス１５０を実行するように構成される。他の実施形態では、ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０は車両１００の中央制御装置により制御され、実行されるようにしてもよい。ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０の開始時に、すべてのアンテナ１０２、１０４はターンオフされる。車両１００はキーホブ１０８との通信に使用されない他のタイプのアンテナを含むことができる点に留意されたい。これらの他のアンテナはＲＳＳＩ測定シーケンス１５０を実行する前にターンオフされない。ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０は予め選択したインターバルで繰り返し実行することができる。しかし、いくつかの実施形態では、ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０は、車両１００のエンジンがオフのときにのみ実行される。

ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０の開始時に、複数のアンテナ１０２、１０４の中のアンテナ１がターンオンされる（その間他のすべてのアンテナはターンオフされる。基地局１０６はＲＳＳＩを測定するためにキーホブ１０８に信号を送る（測定値１）。次に、アンテナ１はターンオフされ、キーホブ１０８は再びＲＳＳＩを測定するように要求される（測定値２）。このプロセスが複数のアンテナ１０２、１０４の他のアンテナに対して一つのアンテナずつ繰り返される。一実施形態では、測定値２はＲＳＳＩ測定シーケンス１５０中に１度だけ実行される。

一実施形態では、キーホブ１０８は測定値１及び測定値２を基地局１０６に返送するように構成される。別の実施形態では、キーホブ１０８が各アンテナに対して測定値１から測定値２を減算し、その減算結果を基地局１０６に返送するように構成される。

明らかなように、測定値２が測定されるときアンテナ１０２、１０４のどれもオンではないため、測定値２は外部雑音に起因するＲＳＳＩを取得する。それゆえ、測定値１と測定値２の減算結果はキーホブ１０８に対する正確なＲＳＳＩ測定値を提供する。

一実施形態では、ＲＳＳＩ測定シーケンス１５０の終了時に、基地局１０６は各アンテナに対して正味のＲＳＳＩ測定値（測定値１−測定値２）を比較する。キーホブ１０８は最も高い正味のＲＳＳＩ測定値をもたらしたアンテナに最も近いと決定される。アンテナは車両１００の客室及び車両１００の客室外の近傍の両方をカバーする磁界を発生する。最も高い正味のＲＳＳＩ測定値をもたらしたアンテナに対して、プリセット閾ＲＳＳＩ値に基づいて、キーホブ１０８が車両１００の客室内にあるのか客室外にあるのかを決定することができる。プリセット閾ＲＳＳＩ値は典型的にはキーホブ１０８の較正ステップにより決定され、基地局１０６に設定されることに注意されたい。典型的には、この閾ＲＳＳＩ値は、キーホブ１０８が車両１００の客室の外周の近くに位置するときのＲＳＳＩの測定値である。

図３は、本明細書に記載された１以上の実施形態による模範的なＲＳＳＩ測定方法２００である。よって、ステップ２０２において、１つのアンテナ１０２のみがオンであるとき、ＲＳＳＩ測定がキーホブ１０８により実行される。次にこのアンテナがターンオフされ、ステップ２０４において別のＲＳＳＩ測定がキーホブ１０８により実行される。ステップ２０６において、キーホブ１０８が両測定値を基地局１０６に送る。代案では、キーホブ１０８はアンテナオンで測定されたＲＳＳＩ値からアンテナオフで測定されたＲＳＳＩ値を減算し、その減算結果を基地局１０６に送る。キーホブ１０８が両ＲＳＳＩ値を基地局１０６に送る場合、ステップ２０において、受信したＲＳＳＩ値の減算によって補償されたＲＳＳＩ値が基地局１０６により計算される。

ハードウェア構成、測定技術、誤較正等により導入される測定誤差が個々のＲＳＳＩ測定値に存在することに注意すべきである。しかしながら、ここに記載する実施形態は、連続的な測定値の減算、即ちアンテナオンでの測定値と外部雑音に起因するＲＳＳＩ値だけを測定する他の測定値との減算を用いるため、これらの誤差はキーホブの位置の決定の最終結果にあまり大きな影響を与えない。

本発明を記述する文脈において（特に後記の請求の範囲の文脈において）、“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”及び同様の指示語の使用は、特に断りのない限り又は明確に否定されない限り、単数及び複数の両方を含むものと解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記述は、特に断りのない限り、その範囲内に入る各値を個々に言及する省略表現法として役立つことを意図しているだけであり、各値はあたかも個々に列挙されているかのように本明細書中に組み込まれる。更に、以上の記載は説明のためだけであり、限定のためでなく、請求する保護範囲は後述の請求の範囲によって、その等価物とともに規定される。本明細書で提供される任意の及びすべての例又は例示的な語（例えば、“などの”）の使用は、単に本発明をより明らかにすることを意図しており、別段の主張がない限り、本発明の範囲に限定を与えるものではない。請求の範囲において及び明細書において、ある結果をもたらす条件を示す“〜に基づいて”などの語句の使用は、その結果をもたらす任意の他の条件を除外することを意図しない。本明細書の如何なる言も、本発明の実施に必須なものとして請求されていないいかなる要素を示すものとして解釈されるべきではない。

本発明者に知られている請求の範囲に記載の本発明を実施するための最良の形態を含む、本発明の好適な実施形態が本明細書に記載されている。上記説明を読むと、それらの好適な実施形態の変形が当業者に明らかになる。本発明者は、当業者が適宜このような変形を利用することを予期し、本発明者は、請求の範囲に記載の本発明が、本明細書に具体的に記載されたものとは異なるように実施されることを意図する。それ故、請求の範囲に記載の本発明は、適用法によって許されるように、本明細書に添付された請求の範囲に記載の本発明の全ての変更例及び均等例を含むものである。更に、特に別の指示がない限り、又は文脈により特に明確に否定されていない限り、その全ての可能な変形例における上記要素の任意の組合せも本発明に包含される。

キーホブ１０８は、ユーザが車両１００を始動できるように構成される。キーホブ１０８はトランスポンダ（図示せず）を含む。しかしながら、一例では、車両１００は、キーホブ１０８が客室内に物理的に存在するときのみユーザが車両を始動できるように構成される。キーホブ１０８が客室内に存在するかどうかを決定するために、キーホブ１０８及び基地局１０６は複数の内部アンテナ１０２を用いて受信信号強度（ＲＳＳＩ）の測定を実行するように構成される。典型的には、キーホブ１０８の位置は測定されたＲＳＳＩ値に基づいて決定される。キーホブ１０８及び基地局１０６は、予め選択した値より大きいＲＳＳＩ値が車両１００の客室内にキーホブ１０８が物理的に存在することを示すように、予め較正される。第２のＲＳＳＩ閾値は、第１の予め選択したＲＳＳＩ閾値より低いが第２の予め選択した閾値より高いＲＳＳＩ値を含むことができる。この第２の閾値は、キーは客室の外にあるが客室のすぐ近くにあるかどうかを決定するために用いることができる。一例では、測定されたＲＳＳＩ値が第２の閾値より高いが第１の予め選択した閾値より低い場合には、車両１００のドアを開くことが許されるが、測定されたＲＳＳＩ値が第１の予め選択された閾値より高い場合には、車両１００のエンジンを始動することが許される。

Claims

基地局に結合された複数のアンテナを介して基地局と通信するように構成されたキーの位置を検出する方法であって、
前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、
前記複数のアンテナの１つをターンオンするステップ、
第１の受信信号強度を測定するステップ、
前記複数のアンテナの前記１つをターンオフするステップ、
第２の受信信号強度を測定するステップ、及び
前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差がプリセット閾値より高い場合に、操作を実行可能にするステップ、
を含むことを特徴とする方法。
前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、
前記複数のアンテナの第２のアンテナをターンオンするステップ、
第３の受信信号強度を測定するステップ、
前記第３の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差より高いかどうかを決定するステップ、
を更に含む、請求項１記載の方法。
前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が第２のプリセット閾値より高いが前記プリセット閾値より低い場合に、前記操作と異なる第２の操作を実行可能にするステップを更に含む、請求項１記載の方法。
前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が前記第３の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差より高い場合に、前記キーは前記第２のアンテナに近いと結論するステップを含む、請求項２記載の方法。
前記プリセット閾値はキー較正ステップにより決定され、前記基地局に格納される、請求項１記載の方法。
電子キーと、
基地局と、
前記基地局に電気的に結合されたアンテナと
を備えるシステムであって、
前記基地局は、前記電子キーに前記アンテナから受信される信号の受信信号強度を測定するよう命令するステップ、前記アンテナをターンオフするステップ、及び前記電子キーに前記アンテナ以外のソースから受信される信号の受信信号強度を測定するように命令するステップを含む受信信号強度測定シーケンスを実行するように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
前記電子キーは前記２つの受信信号強度値を減算するように構成されている、請求項６記載のシステム。
前記電子キーは前記減算の結果を前記基地局に送るように構成されている、請求項７記載のシステム。
基地局に結合された複数のアンテナを介して基地局と通信するように構成されたキーの位置を検出する動作を実行する、車両内で実行可能なプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記動作は、
前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、
前記複数のアンテナの１つをターンオンするステップ、
第１の受信信号強度を測定するステップ、
前記複数のアンテナの前記１つをターンオフするステップ、
第２の受信信号強度を測定するステップ、及び
前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差がプリセット閾値より高い場合に、操作を実行可能にするステップ、
を含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能媒体。
前記動作は、
前記複数のアンテナの各々をターンオフするステップ、
前記複数のアンテナの第２のアンテナをターンオンするステップ、
第３の受信信号強度を測定するステップ、
前記第３の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差より高いかどうかを決定するステップ、
を更に含む、請求項９記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
前記動作は、前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が第２のプリセット閾値より高いが前記プリセット閾値より低い場合に、前記操作と異なる第２の操作を実行可能にするステップを更に含む、請求項１０記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
前記第１の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差が前記第３の受信信号強度と前記第２の受信信号強度との差より高い場合に、前記キーは前記第２のアンテナに近いと結論するステップを含む、請求項１０記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
前記プリセット閾値はキー較正ステップにより決定され、前記基地局に格納される、請求項９記載のコンピュータ読み取り可能媒体。