JP2015223981A - Vehicular authentication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザの携帯する携帯機と、携帯機の電子認証を行う車両用認証装置とを備える車両用認証システムに関する。 The present invention relates to a vehicle authentication system including a portable device carried by a user and a vehicle authentication device that performs electronic authentication of the portable device.
ユーザが所有する携帯機と車載通信装置との間で無線通信を行うシステムとして、メカニカルキーを用いることなく車両のドアの施解錠を行うシステムが既に知られている。
例えば、特許文献1には、音波を用いて車載機と携帯機との距離を算出するシステムが提案されている。このシステムは、車載機から電波を放射するとともに、電波送信後の所定時間後に音波を放射する。携帯機では、電波を受信してから音波を受信するまでの時間を測定する。また携帯機は、測定した時間を車載機に送信し、車載機は、携帯機で測定された時間や音波の速度等に基づき、携帯機までの距離を算出する。
As a system for performing wireless communication between a portable device owned by a user and an in-vehicle communication device, a system for locking and unlocking a door of a vehicle without using a mechanical key is already known.
For example,
しかし、図8に示すように、音波を測距に用いるシステムにおいては、車載機111と携帯機112との間に、ユーザ100等の遮蔽物が存在し、且つ携帯機112の近傍に壁101等の反射物がある場合、反射することなく携帯機112に受信される直接波Dは、遮蔽物により減衰された状態で受信される。また、反射物により反射された反射波Rも携帯機112によって受信される。このような場合に、減衰された直接波Dではなく、反射波Rに基づき測距が行われると、車載機111と携帯機112との相対距離が、実際の距離よりも長く算出される。このため、例えば車両の近傍に携帯機112が存在する場合でも、車両10の近傍に携帯機112が存在しないと判断される可能性がある。
However, as shown in FIG. 8, in the system that uses sound waves for ranging, there is a shield such as the
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、音波を用いて測距を行う際に携帯機が車両近傍に存在するか否かを適切に判断することができる車両用認証システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to appropriately determine whether or not the portable device exists in the vicinity of the vehicle when performing distance measurement using sound waves. The object is to provide a vehicle authentication system.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する車両用認証システムは、車両に搭載される車両用認証装置と携帯機との間の通信に基づき電子認証を行う車両用認証システムであって、音波信号を出力する信号出力部と、前記音波信号を受信する信号受信部と、前記音波信号が出力されてから受信されるまでの時間に基づき、前記車両用認証装置及び前記携帯機の相対距離を算出する測距部と、前記相対距離が予め設定された判定距離以内であれば前記携帯機が前記車両用認証装置の近傍に存在すると判断する判定部と、を備え、前記判定部は、前記信号受信部が測距可能な音波信号を受信するよりも前に測距不可能な音波信号を受信している場合には、前記判定距離を大きく設定する。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A vehicle authentication system that solves the above problem is a vehicle authentication system that performs electronic authentication based on communication between a vehicle authentication device mounted on a vehicle and a portable device, and a signal output unit that outputs a sound wave signal A signal receiving unit that receives the sound wave signal, and a distance measuring unit that calculates a relative distance between the vehicle authentication device and the portable device based on a time from when the sound wave signal is output until it is received; A determination unit that determines that the portable device is present in the vicinity of the vehicular authentication device if the relative distance is within a predetermined determination distance, and the determination unit can measure the distance by the signal reception unit. If a sound wave signal that cannot be measured is received before receiving a sound wave signal, the determination distance is set to be large.
上記構成によれば、信号受信部が測距可能な音波信号を受信するよりも前に、測距不可能な音波信号を受信している場合、その測距不可能な音波信号が、遮蔽物により減衰された信号であると推定するとともに、測距可能な音波信号が、反射物に反射した信号であると推定する。また、測距可能な音波信号に基づいて測距を行う際、携帯機が車両用認証装置の近傍に存在するか否かを判定するための判定距離を、信号受信部が測距可能な音波信号のみを受信している場合に比べ大きく設定するので、実際には携帯機が近傍に存在するにも関わらず、携帯機が近傍に存在しないと判断されることが抑制される。 According to the above configuration, when a sound wave signal that cannot be measured is received before the signal receiving unit receives a sound wave signal that can be measured, the sound wave signal that cannot be measured is And the sound wave signal that can be measured is estimated to be a signal reflected by a reflector. In addition, when performing distance measurement based on a sound wave signal that can be measured, a sound wave that can be measured by the signal receiving unit is used as a determination distance for determining whether the portable device is present in the vicinity of the vehicle authentication device. Since it is set larger than the case where only the signal is received, it is suppressed that the portable device is not present in the vicinity even though the portable device is actually present in the vicinity.
上記車両用認証システムについて、前記信号受信部が測距可能な音波信号を受信するよりも前に測距不可能な音波信号を受信した場合、前記判定部は、前記測距不可能な音波信号の受信時刻と前記測距可能な音波信号の受信時刻との時間差の偏移に基づき前記車両に対する前記携帯機の移動方向を判断し、前記携帯機が前記車両に接近していると判断したときに前記判定距離を大きく設定することが好ましい。 In the vehicular authentication system, when the signal receiving unit receives a sound wave signal that cannot be measured before the signal receiving unit receives a sound wave signal that can be measured, the determination unit receives the sound wave signal that cannot be measured. When the mobile device is determined to move in relation to the vehicle based on a shift in time difference between the reception time of the sound wave signal and the reception time of the sound wave signal that can be measured, and the mobile device is determined to be approaching the vehicle Preferably, the determination distance is set large.
携帯機が車両に接近するとき、測距不可能な音波信号の受信時刻と測距可能な音波信号の受信時刻との時間差は大きくなり、携帯機が車両から遠ざかるとき、測距不可能な音波信号の受信時刻と測距可能な音波信号の受信時刻との時間差は徐々に小さくなる。上記構成によれば、時間差に基づき携帯機の移動方向が判断され、携帯機が車両に接近していると判断されるときのみ判定距離を大きくするので、携帯機が車両の近傍に存在するか否かを適切に判断できる。 When the portable device approaches the vehicle, the time difference between the reception time of the sound wave signal that cannot be measured and the reception time of the sound wave signal that can be measured increases, and the sound wave that cannot be measured when the portable device moves away from the vehicle. The time difference between the reception time of the signal and the reception time of the sound wave signal that can be measured is gradually reduced. According to the above configuration, since the moving direction of the portable device is determined based on the time difference and the determination distance is increased only when it is determined that the portable device is approaching the vehicle, is the portable device present in the vicinity of the vehicle? It can be judged appropriately whether or not.
上記車両用認証システムについて、前記信号受信部が測距可能な音波信号を受信するよりも前に測距不可能な音波信号を受信した場合、前記判定部は、前記測距不可能な音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間の偏移、又は前記測距可能な音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間の偏移に基づき前記車両に対する前記携帯機の移動方向を判断し、前記携帯機が前記車両に接近していると判断したときに前記判定距離を大きく設定することが好ましい。 In the vehicular authentication system, when the signal receiving unit receives a sound wave signal that cannot be measured before the signal receiving unit receives a sound wave signal that can be measured, the determination unit receives the sound wave signal that cannot be measured. The movement direction of the portable device relative to the vehicle based on the deviation of the arrival time from when the sound is output until it is received or the deviation of the arrival time from when the sound wave signal that can be measured is output to when it is received It is preferable to set the determination distance large when it is determined that the portable device is approaching the vehicle.
携帯機が車両に接近するとき、測距不可能な音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間は徐々に長くなる。また、携帯機が車両に接近するとき、測距可能な音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間は徐々に短くなる。上記構成によれば、到達時間に基づき携帯機の移動方向が判断され、携帯機が車両に接近していると判断されるときのみ判定距離を大きくするので、携帯機が車両の近傍に存在するか否かを適切に判断できる。 When the portable device approaches the vehicle, the arrival time from when a sound wave signal that cannot be measured is output until it is received gradually increases. Also, when the portable device approaches the vehicle, the arrival time from when a sound wave signal that can be measured is output until it is received gradually decreases. According to the above configuration, since the moving direction of the portable device is determined based on the arrival time and the determination distance is increased only when the portable device is determined to be approaching the vehicle, the portable device exists in the vicinity of the vehicle. It is possible to appropriately determine whether or not.
上記車両用認証システムについて、前記判定部は、前記判定距離を初期値よりも大きく設定した後、前記車両に対する前記携帯機の移動方向の判断を行い、前記携帯機が前記車両に接近している間は前記携帯機が前記車両用認証装置の近傍に存在すると判断することが好ましい。 About the said vehicle authentication system, after the said determination part sets the said determination distance larger than an initial value, it judges the moving direction of the said portable device with respect to the said vehicle, and the said portable device is approaching the said vehicle It is preferable to determine that the portable device is in the vicinity of the vehicular authentication device.
上記構成によれば、携帯機が車両の近傍に存在するにも関わらず、測距可能な音波信号に基づき算出される相対距離が判定距離を超える場合における誤判定を抑制することができる。 According to the above configuration, it is possible to suppress erroneous determination when the relative distance calculated based on the sound wave signal that can be measured exceeds the determination distance even though the portable device exists in the vicinity of the vehicle.
上記車両用認証システムについて、前記信号受信部は、受信した音波信号と、前記信号出力部が出力する波形を有する参照信号との相関性を判断し、前記受信した音波信号と前記参照信号との相関性が高いピーク位置が存在する場合には、該ピーク位置の信号の強度が閾値以上であるか否かを判断し、前記ピーク位置の強度が閾値以上である音波信号を測距可能な音波信号とすることが好ましい。 About the said vehicle authentication system, the said signal receiving part judges the correlation with the received sound wave signal and the reference signal which has the waveform which the said signal output part outputs, The said received sound wave signal and the said reference signal When a peak position with high correlation exists, it is determined whether or not the intensity of the signal at the peak position is greater than or equal to a threshold value, and a sound wave capable of measuring a sound wave signal whose intensity at the peak position is equal to or greater than the threshold value Preferably it is a signal.
上記構成によれば、受信した音波信号と参照信号との相関性が判断された上で、受信した音波信号が測距可能であるか否かが判断されるので、誤判断が抑制されて、携帯機が車両の近傍に存在するか否かを適切に判断することができる。 According to the above configuration, after the correlation between the received sound wave signal and the reference signal is determined, it is determined whether or not the received sound wave signal can be measured. It is possible to appropriately determine whether or not the portable device exists in the vicinity of the vehicle.
以下、車両用認証システムを具体化した一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。本実施形態の車両用認証システムは、ユーザに所持される携帯機、及び携帯機の電子認証を行う車両用認証装置を備える。 Hereinafter, an embodiment embodying a vehicle authentication system will be described with reference to FIGS. The vehicle authentication system according to the present embodiment includes a portable device possessed by a user and a vehicle authentication device that performs electronic authentication of the portable device.
図1を参照して車両用認証装置の構成について説明する。車両10に設けられた車両用認証装置20は、測距部及び判定部としての制御部22、信号出力部としての第1の送受信部26、第2の送受信部27を備えている。制御部22は、電子認証のための演算を行う機能、携帯機40に対する測距を行う機能、及び携帯機40が車両用認証装置20の近傍に存在するか否かを判定する機能を搭載している。制御部22は、例えば中央処理装置(CPU)とメモリとを備え、メモリに記憶されたプログラムを実行することでそれらの演算機能を実現する。もっとも、CPUによるソフトウェア処理をするものに限らず、例えば、電子認証のための演算を行うASIC等の専用のハードウェアであってもよい。
The configuration of the vehicular authentication device will be described with reference to FIG. The
第1の送受信部26は、超音波信号を送信する機能と受信する機能とを有するハードウェアであって、例えばマイクとスピーカー等を備えている。ここで、超音波信号とは、可聴周波数帯域よりも高周波の音波信号のことである。第1の送受信部26は、車外の送受信機との間で超音波信号を送受信可能に設けられている。例えば車両のドアに第1の送受信部26が設けられている場合、車両10の左側部のドアと、右側部のドアとに設けられることが好ましい。
The first transmission /
制御部22は、第1の送受信部26を介して、携帯機40との間の超音波信号を用いた通信の制御を司る。制御部22は、パルス信号からなる超音波信号を生成し、第1の送受信部26からこの超音波信号を送信する。携帯機40は、正当なユーザの所持する情報を記憶しており、車両用認証装置20から超音波信号を受信したとき、この情報を含む超音波信号を車両用認証装置20に送信する。制御部22は、受信した識別信号が妥当なものであると判断したとき、携帯機40を所持するユーザが、車両10の正当なユーザであると認証する。
The
また、第2の送受信部27は、車外で送信された所定の周波数域の電波を受信する機能、及び車外へ周波数域の電波を送信する機能を有する。
制御部22は、第2の送受信部27を介して、携帯機40との間の電波信号を用いた通信の制御を司る。携帯機40から送信される電波信号には、車両用認証装置20から送信された超音波信号の受信時刻に関する情報が含まれる。制御部22は、超音波信号の送信時刻から受信時刻までの時間に基づいて、第1の送受信部26と、携帯機40の第1の送受信部41との相対距離を算出する。
The second transmitter /
The
また、車両用認証装置20は、車両10のドアロックシステム32と通信可能に接続されている。ドアロックシステム32は、車両10のドアの施錠及び解除の自動制御を行うものである。車両用認証装置20は、測距により算出した相対距離が、携帯機40が車両近傍に存在することを判断するための判定距離以下であるとき、携帯機40が有効範囲内に存在すると判断して、所定の条件の下でドアロックを解除する。なお、有効範囲は、例えば判定距離を半径とする円状の範囲である。
The
次に、携帯機40の構成について説明する。携帯機40は、認証のための専用の装置でもよいし、他の用途を有する装置でもよい。本実施形態では、携帯機40は、スマートフォン等、電話機能を有する装置からなり、電話回線通信部44を備える。この携帯機40は、中央処理装置(CPU)46と、不揮発性メモリ48と、RAM50とを備え、これらが入出力ポート52を介して互いに接続されている。
Next, the configuration of the
また携帯機40は、信号受信部としての第1の送受信部41を備える。第1の送受信部41は、超音波信号を送信する機能と受信する機能とを有する。具体的には、第1の送受信部41は、超音波信号を送信する装置としてのスピーカーと、超音波信号を受信する装置としてのマイクとを各別の部材として備えたものであってもよい。さらに携帯機40は、電波信号を送受信する第2の送受信部42を備える。
The
CPU46は、不揮発性メモリ48に格納されている各種プログラムを実行する機能を有するハードウェアである。不揮発性メモリ48は、給電の有無にかかわらずデータを保持する書き換え可能なメモリである。特に、本実施形態においては、不揮発性メモリ48に、認証用プログラム48aが格納されている。認証用プログラム48aは、携帯機40と車両用認証装置20との通信によって電子認証等をする際に携帯機40側で実行される処理を規定するアプリケーションプログラムである。
The
また、携帯機40のCPU46は、第1の送受信部41で超音波信号が受信されると、受信された超音波信号をデジタル化して録音する。また、携帯機40の不揮発性メモリ48には、デジタル化された超音波信号に対して相関処理を行うための参照信号が登録されている。参照信号は、車両用認証装置20から送信されるリクエスト信号等の波形と同じ波形を有する。相関処理では、受信した超音波信号と参照信号との波形の相関性が判断される。そして、受信した超音波信号のうち参照信号との相関性が最も高いところがピーク位置とされる。
In addition, when the first transmission /
携帯機40のCPU46は、第1の送受信部41で、参照信号と相関性の高い超音波信号が受信されると、第1の送受信部41から、車両用認証装置20から送信された超音波信号に応答するための応答信号を送信する。このときCPU46は、応答信号を送信した送信時刻TS2を取得する。
When the first transmission /
また、携帯機40のCPU46は、ピーク位置における波形の強度が、予め設定した閾値以上である場合に、この超音波信号を測距可能な信号とみなし、ピーク位置の時刻を受信時刻TR2として検出する。なお、ここでいう「強度」は、超音波信号の減衰の度合いを判断可能なパラメータであって、例えば、振幅、音圧、エネルギー密度等を含む。ピーク位置における波形の強度が、予め設定した閾値未満である場合には、この超音波信号を測距不可能な信号とみなすが、携帯機40の移動方向を推定するため、ピーク位置等の時刻を受信時刻TR3として検出する。
Further, when the waveform intensity at the peak position is equal to or higher than a preset threshold, the
次に図2を参照して、携帯機40による超音波信号の受信態様の例について説明する。例えば、携帯機40と、車両用認証装置20の第1の送受信部26との間に遮蔽物がなく、携帯機40が車両10の近傍に存在する場合には、携帯機40は、車両用認証装置20から、強度が閾値以上である直接波を受信する。このときCPU46は、直接波を測距可能な信号としてみなし、受信時刻TR2を算出する。
Next, with reference to FIG. 2, an example of an ultrasonic signal reception mode by the
ところが、図2(a)に示すように、携帯機40と第1の送受信部26との間にユーザ100等の遮蔽物が存在すると、携帯機40が車両10の近傍に存在しても、直接波Dが遮蔽物によって遮られ、回折や吸収等によって減衰された状態で携帯機40によって受信される。また、この携帯機40の近傍に、壁101等の固定物からなる反射物が存在すると、第1の送受信部26から送信され反射物に反射した反射波Rが、直接波Dに比べて減衰されない状態、即ち大きい強度で携帯機40によって受信される。なお、図2に模式的に示す反射波Rは、携帯機40によって受信される反射波Rの経路を例示するものである。
However, as shown in FIG. 2A, if there is a shielding object such as the
また、図2(b)及び図2(c)に示すように、携帯機40を所持するユーザ100が車両10に近づいていくと、直接波Dが送信されてから携帯機40に受信されるまでの時間は次第に短くなる。一方、ユーザ100は壁101等の反射物から遠ざかるので、反射波Rが送信されてから携帯機40に受信されるまでの時間は次第に長くなる。
Further, as shown in FIGS. 2B and 2C, when the
図3(a)〜(c)に示す波形は、図2(a)〜(c)のように、遮蔽物であるユーザ100が、車両10に接近し且つ壁101等の反射物から遠ざかる方向に移動するときに、携帯機40の第1の送受信部41で受信される直接波D及び反射波Rの波形を例示したものである。図3(a)〜(c)は、車両用認証装置20からの超音波信号の送信時刻TSa,TSb,TScを起点としている。
The waveforms shown in FIGS. 3A to 3C are directions in which the
図3(a)に示すように、携帯機40では、まず減衰された直接波Dが受信され、次に直接波Dよりも強度が大きい反射波Rが受信される。このような場合でも、直接波Dの強度が上記閾値以上であれば、直接波Dが測距可能な信号とみなされ、反射波Rは測距対象から除外されるが、直接波Dの強度が上記閾値未満の場合には、直接波Dは測距不可能な信号とみなされ、反射波Rが測距可能な信号とみなされる。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)及び図3(c)に示すように、ユーザ100が車両10に接近し、壁101等の反射物から遠ざかるにつれ、直接波Dの送信時刻から受信時刻までの直接波到達時間TDは短くなる。また、反射波Rの送信時刻から受信時刻までの反射波到達時間TRは長くなる。さらに、直接波Dの受信時刻TR2と反射波Rの受信時刻TR3との受信時間差ΔTは長くなる。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the direct wave arrival time from the transmission time of the direct wave D to the reception time as the
即ち、直接波D及び反射波Rが検出された際に、直接波到達時間TDが短くなること、反射波到達時間TRが長くなること、受信時間差ΔTが長くなることの少なくとも一つが満たされれば、ユーザ100が車両10に接近する方向に移動している可能性が高い。逆に、直接波D及び反射波Rが検出された際に、直接波到達時間TDが長くなること、反射波到達時間TRが短くなること、受信時間差ΔTが短くなることの少なくとも一つが満たされれば、ユーザ100が車両10から遠ざかる方向に移動している可能性が高い。本実施形態では、車両用認証装置20が携帯機40と通信することによって、直接波Dの受信時刻TR2と反射波Rの受信時刻TR3との受信時間差ΔTが長くなっていると判断されたとき、ユーザ100が車両10に接近する方向に移動していると推定されるものとする。なお、上記した条件のうち複数を用いて、ユーザ100の移動する方向を推定してもよい。
That is, when the direct wave D and the reflected wave R are detected, if at least one of the direct wave arrival time TD is shortened, the reflected wave arrival time TR is long, and the reception time difference ΔT is long is satisfied. There is a high possibility that the
そして、本実施形態では、車両用認証装置20によって、携帯機40において測距不可能な超音波信号と測距可能な超音波信号とが受信されたことが認識され、しかもユーザ100が車両10に接近する方向に移動していると判断されたとき、携帯機40が車両近傍に存在すると判断するための上記判定距離を大きく設定する。通常において、この判定距離は、例えば車両10を中心とした円形状の有効範囲の半径(例えば2m)とされているが、通常であれば直接波Dで測距を行うところを、上述した状況では経路長が長い反射波Rにより測距を行うために、判定距離を初期値よりも大きく設定する。
In this embodiment, it is recognized by the
また図4に示すように、携帯機40にて、壁101に反射した後にユーザ100等に遮蔽されて減衰された反射波R1と、壁101と車両10との間で反射を繰り返した反射波R2が受信される場合も想定される。このような場合には、第1の送受信部41においては、例えば測距不可能な直接波Dと、測距不可能な反射波R1と、測距可能な反射波R2が受信される。このような場合であっても、車両用認証装置20は、携帯機40から送信された電波信号に基づいて、携帯機40が、遮蔽物によって減衰された直接波Dと反射波Rとを受信していると推定して判定距離を大きく設定する。
As shown in FIG. 4, the reflected wave R <b> 1 that is reflected by the
次に図5を参照して、車両用認証装置20及び携帯機40による測距の手順について説明する。
測距にあたって、車両用認証装置20の制御部22は、第1の送受信部41を介して、携帯機40からの超音波信号の出力を要求するリクエスト信号を出力する(ステップS11)。このリクエスト信号は、超音波信号であって、例えば、同期コード、IDコード、チャレンジコード、及び測距コードを含む。同期コードは、プリアンブルであって、IDコードは、車両10を特定するためのものである。チャレンジコードは、携帯機40を識別する識別情報を送信するように携帯機40に要求する信号であり且つ、識別情報を含む識別信号を生成するために利用されるものである。測距コードは、第1の送受信部26と携帯機40との間の距離を測定するために用いるコードである。
Next, with reference to FIG. 5, the procedure of ranging by the
In ranging, the
携帯機40は、車両用認証装置20が送信した超音波信号を受信すると、この超音波信号に対する応答信号として、測距コード、レスポンスコードを含む超音波信号を生成して送信する(ステップS12)。ここで、測距コードは、車両用認証装置20の第1の送受信部26から送信された測距コードの各ビットを論理反転させたコードとする。レスポンスコードは、チャレンジコードに、携帯機40を識別する識別情報を有するコード(暗号鍵)を論理合成することで生成される。このレスポンスコードは、携帯機40を識別する情報を含むものとなっており、車両用認証装置20において携帯機40が正当なものである旨の認証を行う際の入力信号となるものである。
When receiving the ultrasonic signal transmitted by the
車両用認証装置20は、相関処理等を通じて携帯機40から応答信号を受信したと判断すると、応答信号に含まれるレスポンスコードが正当なものであるか否かの判断を行う。
また、携帯機40のCPU46は、上述した相関処理を行い、測距可能な信号について、ピーク位置の時刻である受信時刻TR2を算出する。また、受信時刻TR2から、上記応答信号を送信した送信時刻TS2までに要した時間差分Ti2を算出する。なお、相関処理を行うタイミングは、超音波信号の送信の前でもよく、特に限定されない。
When determining that the response signal is received from the
In addition, the
さらに携帯機40のCPU46は、相関処理の結果、相関性が高いが測距不可能な波形、即ち強度が上記閾値未満の波形が検出されている場合には、受信時刻TR3を算出する。
Further, as a result of the correlation processing, the
超音波信号を出力した後、携帯機40のCPU46は、時間差分Ti2を含む電波信号を送信する(ステップS13)。このとき、受信時刻TR3が算出されている場合には、直接波Dの受信時刻TR2と反射波Rの受信時刻TR3の差を受信時間差ΔTとして算出し、この受信時間差ΔTを電波信号に含める。
After outputting the ultrasonic signal, the
車両用認証装置20の制御部22は、電波信号を受信すると、電波信号に含まれるこの時間差分Ti2を用いて、車両用認証装置20の第1の送受信部26と、携帯機40の第1の送受信部41との相対距離を算出する。このとき、車両10の第1の送受信部26と、携帯機40の第1の送受信部41との相対距離Lは、以下の数式に基づき算出される。なお、Ti1は、車両用認証装置20の第1の送受信部26からリクエスト信号を送信した送信時刻TS1と、携帯機40から応答信号を受信した受信時刻TR1との時間差であって、「C」は音速である。なお、音速は温度に応じて可変としてもよい。
L={(Ti1−Ti2)/2}・C
次に図6を参照して、携帯機40がリクエスト信号を受信してから電波信号を送信するまでの動作について詳述する。
When receiving the radio signal, the
L = {(Ti1-Ti2) / 2} .C
Next, with reference to FIG. 6, the operation from when the
携帯機40のCPU46は、リクエスト信号である超音波信号の受信を待機し(ステップS21)、超音波信号を受信したと判断すると(ステップS21:YES)、受信した超音波信号と参照信号とを時間軸上でずらしながらそれらの相関性を確認する相関処理を行う(ステップS22)。
The
そして、携帯機40のCPU46は、相関処理の結果に基づき、その超音波信号が、車両用認証装置20から送信された超音波信号であるか否かを判断する(ステップS23)。車両用認証装置20から送信された超音波信号ではないと判断すると(ステップS23:NO)、ステップS21に戻る。
Then, the
その超音波信号が、車両用認証装置20から送信された超音波信号であると判断すると(ステップS23:YES)、携帯機40は、応答信号を送信する(ステップS24)。そして、携帯機40のCPU46は、相関処理で検出されたピーク位置の波形の強度に基づき、受信した超音波信号が測距可能な信号であるか否かを判断する(ステップS25)。ここでは、上述したように、ピーク位置の波形の強度が閾値以上であるか否かを判断する。
When it is determined that the ultrasonic signal is an ultrasonic signal transmitted from the vehicular authentication device 20 (step S23: YES), the
ユーザ100によって遮蔽された直接波Dを受信した場合等、受信した超音波信号が測距可能な信号ではないと判断すると(ステップS25:NO)、携帯機40のCPU46は、そのピーク位置の時刻を受信時刻TR3とし(ステップS30)、受信時刻TR3をRAM50等に記憶して、ステップS21に戻る。本実施形態では、測距可能な超音波信号が検出されるまでステップS21〜ステップS25、ステップS30を繰り返すので、相関性が高く測距不可能な波形が複数検出された場合には、複数の受信時刻TR3がRAM50等に記憶される。
When it is determined that the received ultrasonic signal is not a signal that can be measured, such as when the direct wave D shielded by the
一方、遮蔽物によって減衰しない直接波D又は反射波Rを受信した場合等、受信した超音波信号が測距可能な信号であると判断すると(ステップS25:YES)、携帯機40のCPU46は、ピーク位置の時刻を、測距に用いる受信時刻TR2とする(ステップS26)。
On the other hand, when it is determined that the received ultrasonic signal is a signal that can be measured, such as when the direct wave D or the reflected wave R that is not attenuated by the shield is received (step S25: YES), the
そして、携帯機40のCPU46は、その受信時刻TR2と、応答信号を送信した送信時刻TS2との時間差分Ti2を算出し(ステップS27)、時間差分Ti2を含む電波信号を送信する(ステップS28)。時間差分Ti2は、車両用認証装置20の内蔵する時計と携帯機40の内蔵する時計との時刻ずれ、携帯機40の送受信部42が実際に超音波信号を受信してからCPU46が検知するまでの遅延時間が含まれる。このとき、受信時刻TR2のほか、受信時刻TR3が検出されている場合には、受信時刻TR2及び受信時刻TR3の受信時間差ΔTも電波信号に含めて送信する。電波信号を送信すると、ステップS21に戻り、超音波信号の受信を待機する。
Then, the
次に図7を参照して、車両用認証装置20が電波信号を受信した後の動作について詳述する。
車両用認証装置20の制御部22は、電波信号の受信を待機し(ステップS40)、電波信号を受信すると(ステップS40:YES)、電波信号に含まれる情報を自身の記憶部に格納する。また、制御部22は、電波信号に含まれる時間差分Ti2に基づき、上述した手順(図5参照)で相対距離Lを算出する(ステップS41)。
Next, with reference to FIG. 7, the operation after the
The
また、制御部22は、電波信号に受信時間差ΔTが含まれているか否かを判断することによって、携帯機40が測距不可能な信号を受信した後に、測距可能な信号を受信しているか否かを判断する(ステップS42)。
Further, the
例えば遮蔽物によって減衰されていない直接波Dのみを受信したとき等、制御部22が、携帯機40が測距不可能な信号と測距可能な信号との両方をその順番に受信していないと判断すると(ステップS42:NO)、制御部22は、判定距離を初期値(例えば2m)とする(ステップS50)。そして、ステップS41で算出した相対距離が判定距離以下であるか否かを判断する(ステップS51)。相対距離が判定距離以下の場合には(ステップS51:YES)、携帯機40が初期値の判定距離を半径とする有効範囲内に存在すると判断し(ステップS52)、相対距離が判定距離よりも大きい場合には(ステップS51:NO)、携帯機40が有効範囲外に存在すると判断する(ステップS53)。
For example, when only the direct wave D that is not attenuated by the shield is received, the
制御部22が、携帯機40が測距不可能な信号を受信した後に、測距可能な信号を受信したと判断すると(ステップS42:YES)、複数の受信時刻TR3に基づき、携帯機40が車両10に接近しているか否かを判断する(ステップS43)。このとき、制御部22は自身の記憶部に格納された受信時間差ΔTを読み出し、2以上である所定数の受信時間差ΔTが格納されている場合には、それらの受信時間差ΔTが増大する傾向にあるか否かを判断する。それらの受信時間差ΔTが増大する傾向にある場合には、携帯機40が接近していると判断する。格納された受信時間差ΔTの数が所定数未満の場合や、受信時間差ΔTが減少している場合、受信時間差ΔTが変化しない場合には、携帯機40が、少なくとも車両10に接近する方向には移動していないと判断する。
If the
携帯機40が車両10に接近していると判断すると(ステップS43:YES)、制御部22は自身の記憶部から判定距離を読み出し、判定距離が初期値であるか否かを判断する(ステップS44)。判定距離が初期値である場合には(ステップS44:YES)、制御部22は、判定距離を、例えば5mなど、初期値よりも大きく設定する(ステップS45)。
If it is determined that the
判定距離を大きく設定した後、制御部22は、ステップS41で算出した相対距離Lが判定距離以内であるか否かを判断する(ステップS46)。判定距離以内であると判断すると(ステップS46:YES)、携帯機40、即ちユーザ100が有効範囲内に存在すると判断する(ステップS47)。判定距離よりも大きい判断すると(ステップS46:NO)、携帯機40、即ちユーザ100が有効範囲外に存在すると判断する(ステップS49)。また、ステップS43において、携帯機40が車両10に接近していないと判断した場合(ステップS43:NO)も、携帯機40、即ちユーザ100が有効範囲外に存在すると判断する(ステップS49)。
After setting the determination distance to be large, the
このように携帯機40が有効範囲内に存在するか否かを判定すると、制御部22は測距終了であるか否かを判断する(ステップS48)。測距の終了条件は、ドアの解錠、エンジンの始動、又は携帯機40での所定の操作が行われたこと等である。測距を終了しない場合には(ステップS48:NO)、ステップS40に戻る。制御部22が測距を終了すると判断すると(ステップS48:YES)、当該処理を終了する。
As described above, when it is determined whether or not the
このように、判定距離が初期値よりも大きく設定され、且つ携帯機40が有効範囲内に存在すると判定された後、ユーザ100が車両10に接近すると、反射波Rの経路が長くなることによって、反射波Rに基づき算出された相対距離Lが判定距離を超えることがある。このため、判定距離が大きく設定された後、ユーザ100が車両10に接近し続けている場合には、携帯機40が有効範囲内に存在すると判断する。具体的には、ステップS44において判定距離が初期値ではないと判断すると(ステップS44:NO)、制御部22は、携帯機40が有効範囲内と判断する(ステップS47)。このため、実際には携帯機40が車両10の近傍に存在しているにも関わらず、携帯機40が有効範囲外であると判定することが抑制される。
As described above, when the
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)上記構成によれば、携帯機40が、測距可能な超音波信号を受信するよりも前に、測距不可能な超音波信号を受信している場合、その測距不可能な超音波信号が、遮蔽物により減衰された直接波Dであると推定するとともに、測距可能な超音波信号が、反射波Rであると推定する。また、測距可能な音波信号に基づいて測距を行う際、携帯機40が車両用認証装置の近傍に存在するか否かを判定するための判定距離を初期値よりも大きく設定するので、実際には携帯機40が有効範囲内に存在するにも関わらず、携帯機40が有効範囲外に存在すると判断されることが抑制される。従って、例えばユーザ100が車両10のドア近傍に存在する際に、ドアロックが解除されないといった事態を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) According to the above configuration, if the
(2)車両用認証装置20は、測距可能な超音波信号を受信するよりも前に測距不可能な超音波信号を受信したとき、測距不可能な超音波信号の受信時刻と測距可能な超音波信号の受信時刻との時間差の偏移に基づき、携帯機40の移動方向を判断する。そして、車両用認証装置20は、携帯機40が車両10に接近していると判断したときのみ、判定距離を大きく設定し、携帯機40が車両10から遠ざかっていると判断したときは、判定距離を小さく設定する。このため、携帯機が車両の近傍に存在するか否かを適切に判断できる。
(2) When the
(3)車両用認証装置20は、判定距離を初期値よりも大きく設定した後、携帯機40が車両10に接近し続けていると判断した場合には、携帯機40が車両用認証装置20の近傍に存在すると判断する。このため、携帯機40が車両10の近傍に存在するにも関わらず、測距可能な音波信号に基づき算出される相対距離が判定距離を超える場合における誤判定を抑制することができる。
(3) If the
(4)携帯機40は、受信した超音波信号と参照信号との相関性を判断する相関処理を行い、受信した超音波信号と参照信号との相関性が高いピーク位置が存在する場合には、該ピーク位置の信号の強度が閾値以上であるか否かを判断する。そしてピーク位置の強度が閾値以上である超音波信号を、測距可能な超音波信号とする。従って、受信した超音波信号と参照信号との相関性が判断された上で、受信した超音波信号が測距可能であるか否かが判断されるので、誤判断が抑制されて、携帯機40が車両10の近傍に存在するか否かを適切に判断することができる。
(4) The
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記実施形態では、車両用認証装置20が、携帯機40から受信した受信時間差ΔTに基づき、ユーザ100が車両10に接近しているか否かを判断したが、携帯機40が、送信時刻TS1、受信時刻TR2,TR3等に基づき判断してもよい。この際、携帯機40から、ユーザ100が車両10に接近しているか否かを示す情報が車両用認証装置20に送信される。
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following forms.
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、携帯機40から受信した受信時間差ΔTに基づき、ユーザ100が車両10に接近しているか否かを判断した。これ以外に、測距不可能な超音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間の偏移、又は測距可能な超音波信号が出力されてから受信されるまでの到達時間の偏移に基づき、携帯機40が車両10に接近しているか否かを判断してもよい。
In the above embodiment, whether or not the
・上記実施形態では、両方向(車両用認証装置20及び携帯機40)から超音波を送信して測距を行うようにしたが、片方向から超音波を送信することで測距を行ってもよい。この場合、車両用認証装置20から超音波信号が送信され、携帯機40は、超音波信号を受信した時刻である受信時刻を検出し、その受信時刻を電波信号に含めて送信する。車両用認証装置20は、基本的に、受信時刻と、超音波信号の送信時刻との差に音速Cを乗算して、距離を算出する。
In the above embodiment, the distance is measured by transmitting the ultrasonic wave from both directions (the
・上記実施形態では、携帯機40は、測距可能な信号を受信したときのみ、応答信号及び電波信号を送信した。これ以外に、波形が測距可能であるか否かに関わらず、相関性の高い超音波信号を受信するたび、応答信号及び電波信号の少なくとも一方を送信してもよい。この場合、電波信号には、その信号の受信時刻と強度等が含まれる。そして、車両用認証装置20は、電波信号に基づき、携帯機40の受信状況を判断し、携帯機40が減衰された直接波D及び反射波Rを受信し、且つ携帯機40が車両用認証装置20に接近していると判断した際に、判定距離を初期値よりも大きく設定する。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、第1の送受信部41で受信した超音波信号の強度と閾値とを比較することによって、超音波信号が測距可能であるか否かを判断したが、振幅等、その他のパラメータにより判断してもよい。
In the above embodiment, whether or not the ultrasonic signal can be measured is determined by comparing the intensity of the ultrasonic signal received by the first transmission /
・上記実施形態では、超音波信号によって携帯機40の認証及び測距を行うようにしたが、携帯機40の認証を電波信号で行い、測距を超音波信号で行うようにしてもよい。
・上記実施形態では、車両用認証装置20が、認証、測距及び有効範囲の変更を行うようにしたが、携帯機40において、認証、測距及び判定距離の変更の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
In the above embodiment, authentication and distance measurement of the
In the above embodiment, the
・車両用認証装置20は、同期コード、IDコード、チャレンジコード、及び測距コードを含む信号以外の超音波信号を送信するものであってもよい。また携帯機40は、測距コード、レスポンスコードを含む信号以外の超音波信号を送信するものであってもよい。
The
・上記実施形態では、車両用認証装置20に電波信号を送受信する第2の送受信部27を設け、携帯機40に電波信号を送受信する第2の送受信部42を設けたが、時間差分Ti2等の送信を超音波で行う場合には、これを省略してもよい。
In the above embodiment, the
・車両用認証装置20は、ドアロックシステム32の他、エンジン制御部等に接続されていてもよい。
・上記実施形態では、音波信号として可聴周波数帯域(20Hz以上20kHz未満)よりも高周波の超音波信号を用いたが、可聴周波数帯域の音波信号であってもよい。
The
In the above embodiment, an ultrasonic signal having a frequency higher than that of the audible frequency band (20 Hz or more and less than 20 kHz) is used as the sound wave signal.
・車両用認証装置20は、少なくとも測距を行う制御部22を備えていればよく、第1の送受信部26、及び第2の送受信部27は、車両10に設けられた共用の装置を用いてもよい。
The
・車両用認証装置20と携帯機40との相対距離を計測する際、携帯機40が送信する超音波信号に対して、車両用認証装置20がそれに応答するかたちで超音波信号を出力し、携帯機40側で相対距離を演算してもよい。又は、携帯機40の超音波信号の送信時刻と、車両用認証装置20からの超音波信号の受信時刻とを、電波信号等によって車両用認証装置20に送信してもよい。
-When measuring the relative distance between the
・車両用認証装置20は、携帯機40が測距不可能な音波信号及び測距可能な音波信号の両方をその順番で受信していると判断したとき、携帯機40が車両10に対して接近しているか否かを判断することなく、判定距離を初期値よりも大きくしてもよい。
When the
10…車両、20…車両用認証装置、22…制御部、26…第1の送受信部、27…第2の送受信部、32…ドアロックシステム、40…携帯機、41…第1の送受信部、42…第2の送受信部、44…電話回線通信部、46…CPU、48…不揮発性メモリ、48a…認証用プログラム、50…RAM、52…入出力ポート、100…ユーザ、101…壁、D…直接波、R,R1,R2…反射波。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
音波信号を出力する信号出力部と、
前記音波信号を受信する信号受信部と、
前記音波信号が出力されてから受信されるまでの時間に基づき、前記車両用認証装置及び前記携帯機の相対距離を算出する測距部と、
前記相対距離が予め設定された判定距離以内であれば前記携帯機が前記車両用認証装置の近傍に存在すると判断する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記信号受信部が測距可能な音波信号を受信するよりも前に測距不可能な音波信号を受信している場合には、前記判定距離を大きく設定することを特徴とする車両用認証システム。 In a vehicle authentication system that performs electronic authentication based on communication between a vehicle authentication device mounted on a vehicle and a portable device,
A signal output unit for outputting a sound wave signal;
A signal receiving unit for receiving the sound wave signal;
A distance measuring unit that calculates a relative distance between the vehicle authentication device and the portable device based on a time from when the sound wave signal is output until it is received;
A determination unit that determines that the portable device is present in the vicinity of the vehicular authentication device if the relative distance is within a predetermined determination distance;
The determination unit is configured to set the determination distance large when the signal reception unit receives a sound wave signal that cannot be measured before receiving a sound wave signal that can be measured. Vehicle authentication system.
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2014
- 2014-05-29 JP JP2014110933A patent/JP2015223981A/en active Pending
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