JP2017173256A - 車輌用通信システム及び車載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＦ帯よりも高周波の周波数領域の電波を用いた簡易な構成で携帯機の詳細な位置を特定する車輌用通信システム、車載装置、及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置と、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信し、前記応答信号を送信する携帯機とを含む車輌用通信システムにおいて、前記携帯機は、前記応答信号を前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調して送信する応答信号送信部を備え、前記車載装置は、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記携帯機との間の距離を特定する距離特定部を備える。【選択図】図１

Description

本願は、携帯機の位置を推定するために携帯機と車載装置との間で無線信号を送受信する車輌用通信システムに関する。

メカニカルキーを用いずに車輌ドアの施錠及び開錠を行う車輌用通信システムが実用化されている。具体的には、使用者が所持する携帯機からの遠隔操作により車輌ドアの施錠又は開錠を行うキーレスエントリシステム、携帯機を所持した使用者が車輌に近づき、又はドアハンドルに触れるのみで車輌ドアの開錠を行うスマートエントリー（登録商標）システム等が実用化されている。更に、メカニカルキー（イグニッションキー）を用いることなしに、車輌のエンジン又は駆動用バッテリシステムを始動させることを可能とする車輌用通信システムも実用化されている。具体的には、携帯機を所持した使用者がスタートボタンを押すだけで、エンジン又は駆動用バッテリシステムが始動するプッシュスタートシステム等と呼ばれるシステムが実用化されている。なおプッシュスタートシステムでは、車両用通信システムを構成する車載機が、車両に対応する正規の携帯機が車室内に存在するか否かを判定する車室内外判定処理が実行される。正規の携帯機が車室内に存在すると判定された場合にのみエンジン又は駆動用バッテリシステムを始動させることで、利便性及び安全性を高めるようにしてある。

車室内外判定処理には、車載機及び携帯機間の無線信号の送受信による位置推定技術が利用されている。その中でもレンジベース方式は、車室内外判定処理においては、車両の異なる位置に設けられた複数の車載アンテナと携帯機との間で送受信される無線信号に係る特殊な情報、例えばＬＦ（Low Frequency ）帯を用いた無線信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication ）、到来時刻（ＴＯＡ：Time Of Arrival ）、到来方向（ＡＯＡ：Angle Of Arrival）等を車載機又は携帯機にて測定し、測定結果の差異に基づいて携帯機の位置を推定する方法である。ＴＯＡ方式には更に、到来時間差（ＴＤＯＡ：Time Difference Of Arrival）へと改良された方式も存在する。

ＴＯＡ／ＴＤＯＡ方式では、位置を推定される側である携帯機から送信される通信信号を、複数の車載アンテナで各受信し、複数の車載アンテナでの受信時間のずれから車載機が携帯機の位置を推定する。このとき各車載アンテナから通信信号を取り出すには車載アンテナ毎に復調回路を必要とし、この復調回路はタイマに基づいて処理を実行するから、車載アンテナ毎の復調回路間のタイマのばらつきが存在する場合、このばらつきが複数の車載アンテナ間での受信時間のずれに影響する。

そこで特許文献１には、ＴＤＯＡ方式によって携帯機の位置を推定するに際し、復調回路毎の時間のばらつきの影響を排除する方法が開示されている。特許文献１では、各車載アンテナからの信号を夫々、一定の時間Ｔを基準とした時間だけ遅らせる遅延回路を用い、時間Ｔの間隔の基準パルス信号と遅延回路から出力された測定信号との間の時間差から受信時間のずれを特定する方法が採用されている。

特開２０１５−２００５１６号公報

特許文献１に開示されている方法にて、各復調回路のタイマのばらつきが相殺されて精度を向上させることが可能であるが、特許文献１に開示されている方法における受信時間のずれを特定するためのタイマには、精度の高さが必要であることが推測される。アンテナ間の距離が１ｍあった場合、受信時間のずれは３．３ｎｓ（ナノ秒）であり、このずれを特定するには、ＧＨｚ単位のタイマが必要となるからである。携帯機の位置の車内外判定の処理を行なうためのみに高精度のタイマを必要とすることは現実的ではなく、より簡易な構成にて位置を精度よく推定できる方式が望ましい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＬＦ帯よりも高周波の周波数領域の電波を用いた簡易な構成で携帯機の詳細な位置を特定する車輌用通信システム、車載装置、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置と、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信し、前記応答信号を送信する携帯機とを含む車輌用通信システムにおいて、前記携帯機は、前記応答信号を前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調して送信する応答信号送信部を備え、前記車載装置は、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記携帯機との間の距離を特定する距離特定部を備える。

本発明の一態様に係る車載装置は、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置において、前記受信部は、前記送信部から送信される無線信号の搬送波と同一帯域の搬送波で変調された応答信号を受信し、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記応答信号の送信元との間の距離を特定する距離特定部を更に備える。

なお本願は、このような特徴的な各構成部を有した車載装置を含む車輌用通信システムとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的なステップを含む車輌用通信方法又はそれらのステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することができる。また、車輌用通信システムの一部又は全部を含むその他のシステムとして実現することができる。

上記によれば、ＬＦ帯よりも高周波の周波数領域（例えばＲＦ（Radio Frequency ）帯、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯）の電波を用いた簡易な構成で携帯機の詳細な位置を特定することが可能になる。

実施の形態１における車輌用通信システムの構成部の配置を示す模式図である。 実施の形態１における車輌用通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１の車載装置における携帯機の位置推定の処理手順の一例を示すフローチャートである。 携帯機の位置を特定するために送受信される信号のタイムチャートである。 位相差検出部にて特定される位相差を説明するグラフである。 実施の形態２における車輌用通信システムの構成部の配置を示す模式図である。 実施の形態２における車輌用通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態２における携帯機の位置を特定するために送受信される信号のタイムチャートである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置と、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信し、前記応答信号を送信する携帯機とを含む車輌用通信システムにおいて、前記携帯機は、前記応答信号を前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調して送信する応答信号送信部を備え、前記車載装置は、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記携帯機との間の距離を特定する距離特定部を備える。

本発明の一態様では、車輌に設けられた送信アンテナから送信される無線信号の搬送波と、該無線信号に対する応答信号の搬送波とが同一帯域であり、携帯機側ではアンテナを１種類とする簡易な構成とすることが可能となる。同一帯域の搬送波を用いても、車輌側の送信アンテナから送信される無線信号と、該無線信号に対する応答信号とが夫々送信されて受信されるまでの所要時間に基づいて距離が特定可能である。

（２）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、前記所定の周波数帯域としてＲＦ帯（ＵＨＦ帯）が用いられる。

本発明の一態様では、距離による減衰が少なく車輌のボディなど金属が電波経路上に存在しても可及的に長い距離まで到達し得る周波数帯域としてＲＦ帯（ＵＨＦ帯）を用いる。これにより、信号を高出力とせずともよいために送信アンテナの大型化を回避することができる。

（３）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、前記送信アンテナ及び受信アンテナは前記車輌における中央部の略同位置に設けられており、前記携帯機の前記応答信号送信部は、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信した時点から所定時間経過後に前記応答信号を送信し、前記車載装置は、前記送信部から前記無線信号を送信してから所定時間経過後に、前記応答信号を前記受信部にて受信する時点までの経過時間を計測する計時部と、該計時部が計測した経過時間の略半分を、前記携帯機から前記送信アンテナ又は受信アンテナまでの所要時間として特定する所要時間特定部とを備え、前記距離特定部は、前記所要時間特定部が特定した所要時間から前記距離を特定する。

本発明の一態様では、送信アンテナ及び受信アンテナを略同位置に設けることによって無線信号が送信されてから受信されるまでの経過時間が往復の所要時間となり、略半分である片道の所要時間から距離が特定されるなど演算が簡略化される。なお送信アンテナ及び受信アンテナを略同一に設けるために、携帯機にて応答信号が送信されるまでには所定の時間の経過が待機されるようにしてあることが好ましい。

（４）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、前記携帯機から送信される応答信号の搬送波の周波数は、前記送信アンテナから送信される搬送波の周波数と同一又は整数倍であり、前記車載装置は、前記送信部から送信される変調後の無線信号と、前記受信部にて受信した復調前の応答信号との間の位相差を検出する位相差検出部と、該位相差検出部にて検出された位相差に基づいて前記所要時間特定部が特定した所要時間に対する補正時間を特定する補正時間特定部とを更に備える。

本発明の一態様では、携帯機から送信される応答信号の搬送波の周波数を送信アンテナから送信される無線信号の搬送波の周波数と同一又は整数倍とすることで、位相差の検出が可能となり、位相差によって所要時間の計測単位よりも精細な所要時間の補正が可能となる。

（５）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、前記受信アンテナは、前記車輌の異なる箇所に夫々設けられており、少なくとも１つが前記送信アンテナと同位置に設けられている複数の受信アンテナであり、前記車載装置は、前記複数の受信アンテナに対応する複数の受信部を備え、前記距離特定部は、前記送信部から無線信号を送信した時点から複数の前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間夫々に基づき、前記複数の受信アンテナと前記携帯機との間の距離を各特定し、各特定された距離から前記携帯機の位置を特定する位置特定部を備える。

本発明の一態様では、受信アンテナは車輌の異なる位置に複数設けられ、少なくとも１つは送信アンテナと略同一に設けられ、各受信アンテナにて応答信号を受信するまでの所要時間から各受信アンテナと携帯機との距離が各特定され、各特定された距離から位置が特定される。これにより、車輌装置側から送信される無線信号と携帯機から送信される応答信号とでいずれもＲＦ帯を用いる構成としても、携帯機の車輌に対する相対位置の特定が可能となる。

（６）本発明の一態様に係る車載装置は、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置において、前記受信部は、前記送信部から送信される無線信号の搬送波と同一帯域の搬送波で変調された応答信号を受信し、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記応答信号の送信元との間の距離を特定する距離特定部を更に備える。

本発明の一態様にあっては上述の態様（１）同様に、車輌に設けられた送信アンテナから送信される無線信号と、応答信号とで同一の周波数帯域を用い、車輌側の送信アンテナから無線信号が送信されてから応答信号を受信するまでの所要時間に基づいて距離が特定可能である。

（７）本発明の一態様に係る車輌用通信方法は、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置と、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信し、前記応答信号を送信する携帯機との間で前記無線信号及び応答信号を送受信する車輌用通信方法において、記携帯機は、前記応答信号を前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調して送信し、前記車載装置は、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記携帯機との間の距離を特定する。

本発明の一態様にあっては上述の態様（１）同様に、車輌に設けられた送信アンテナから送信される無線信号と、応答信号とで同一の周波数帯域を用い、車輌側の送信アンテナから無線信号が送信されてから応答信号を受信するまでの所要時間に基づいて距離が特定可能である。

（８）本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部と接続されるコンピュータに、前記無線信号の送信及び前記応答信号の受信を制御させるコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータに、前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調された応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記応答信号の送信元との間の距離を特定するステップを実行させる。

本発明の一態様にあっては上述の態様（１）同様に、車輌に設けられた送信アンテナから送信される無線信号と、応答信号とで同一の周波数帯域を用い、車輌側の送信アンテナから無線信号が送信されてから応答信号を受信するまでの所要時間に基づいて距離が特定可能である。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る車載空調システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における車輌用通信システム１００の構成部の配置を示す模式図であり、図２は、実施の形態１における車輌用通信システム１００の構成を示すブロック図である。実施の形態１における車輌用通信システム１００は、車輌Ｖに搭載される車載装置１、送信アンテナ２、及び受信アンテナ３と、車輌Ｖの使用者が携帯所持する携帯機４とを含む。

送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、図１に示すように車輌Ｖの中央部、詳細には床面の中央部に設けられている。送信アンテナ２及び受信アンテナ３は可及的に近付けて設置されるとよい。

送信アンテナ２から送信される信号の搬送波の周波数帯域は、ＬＦ（Low Frequency ）帯ではなくＲＦ（Radio Frequency ）帯（例えば３００ＭＨｚ）である。高出力とすることなしに距離による減衰が少なく車輌Ｖのボディなど金属が電波経路上に存在しても可及的に長い距離まで到達する周波数帯域を用いるとよい。

受信アンテナ３が受信する搬送波の周波数帯域は、送信アンテナ２同様にＲＦ帯（例えばＵＨＦ帯）である。受信アンテナ３で受信する無線信号も距離による減衰が少なく車輌Ｖのボディなど金属が電波経路上に存在しても可及的に長い距離まで到達する周波数帯域が好ましい。なお実施の形態１では、送信アンテナ２及び受信アンテナ３では同一の周波数を用いる。

車載装置１は、携帯機４との間で送受信される無線信号に基づき、車輌Ｖのエンジン若しくは駆動用バッテリシステムの始動、ドアロックの施錠／開錠の制御、及び車内外灯器類等、ボディ系のアクチュエータの制御を統合的に行なう所謂ＢＣＭ（Body Control Module ）ユニットである。車載装置１は制御部１０、記憶部１１、送信部１２、及び受信部１３を備える。

制御部１０は、例えば１若しくは複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はマルチコアＣＰＵを用い、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース、タイマ等を有するマイクロコントローラである。制御部１０が内蔵する動作クロックは後述する処理で１ｍに対応する３．３ｎｓを判別できる最低限の周波数（例えば３００ＭＨｚ）のクロックであればよい。このとき動作クロックは搬送波の周波数と同一であるとよい。制御部１０は、記憶部１１に記憶してある制御プログラム１Ｐに基づき、各構成部を制御する。なお制御プログラム１Ｐは制御部１０の内蔵ＲＯＭに記憶してあってもよい。

記憶部１１は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いる。記憶部１１には、制御部１０が参照する各種情報が記憶されているほか、上述の制御プログラム１Ｐが記憶されている。記憶部１１に記憶されている制御プログラム１Ｐは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体５に記録されている態様でもよい。記憶部１１は、図示しない読出装置によって記録媒体５から読み出された制御プログラム５Ｐを記憶する。記録媒体５はＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray （登録商標） Disc ）等の光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等である。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから実施の形態１に係る制御プログラム５Ｐをダウンロードし、記憶部１１に記憶させてもよい。

送信部１２は、送信アンテナ２と接続されており、該送信アンテナ２にて送信する信号を変調する変調器を含む送信モジュールを用いる。

受信部１３は、受信アンテナ３と接続されており、該受信アンテナ３にて受信した電波に対する増幅器、フィルター回路、及び復調器を含む受信回路１３０と、位相差検出部１３１とを含む受信モジュールを用いる。位相差検出部１３１は、送信部１２の変調器から出力された変調後のＲＦ信号と受信回路１３０にて受信したＲＦ信号とを入力し、両者の信号の位相差を特定して出力する。

携帯機４は、所謂ＦＯＢ型の電子キーであり、車輌ドアの開錠／施錠のための無線信号を送受信する機能を有する。携帯機４は、制御部４０及び通信部４１を備える。

制御部４０は、例えば１若しくは複数のＣＰＵ又はマルチコアＣＰＵを用い、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース、クロック等を有するマイクロコントローラである。制御部４０が内蔵するクロックは、車載装置１の制御部１０のクロックと同様の周波数のクロックであることが望ましい。そして制御部４０は内蔵ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することにより各構成部の動作を制御する。なお内蔵ＲＯＭには、携帯機４自身を識別するための携帯機識別子、対応する車輌Ｖの車両識別子、認証用の固有鍵等の認証情報を記憶している。なおこれらの認証情報は制御部４０に対してフラッシュメモリ等の外部メモリに記憶されてもよい。

通信部４１は、ＲＦ帯（ＵＨＦ帯）を使用するアンテナと、該アンテナから通信信号を取り出す受信回路と、制御部４０から入力する信号を、搬送波を用いて変調してアンテナへ出力する送信回路とを含む回路モジュールである。通信部４１で用いられる搬送波の周波数帯域は、車載装置１がわの送信アンテナ２及び受信アンテナ３と対応する周波数であれば帯域は問われない。

図３は、実施の形態１の車載装置１における携帯機４の位置推定の処理手順の一例を示すフローチャートである。

制御部１０は、送信アンテナ２からＲＦ帯の検知信号を送信部１２から送信し（ステップＳ１０１）、同時に、内部クロックを用いて所定の時間Ｔ１の時間計測を開始する（ステップＳ１０２）。そして制御部１０は、所定の時間Ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。所定の時間Ｔ１が経過していないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ１０３へ戻し、経過したと判断されるまで待機する。

その間に携帯機４では、制御部４０は通信部４２にて車載装置１からの検知信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２０１）。検知信号を受信しないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御部４０は処理をステップＳ２０１へ戻し、受信したと判断されるまで待機する。

ステップＳ２０１で受信したと判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、直ちに制御部４０は所定の時間Ｔ１の時間計測を開始する（ステップＳ２０２）。制御部４０は所定の時間Ｔ１が経過したか否かを判断し（ステップＳ２０３）、経過していないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、処理をステップＳ２０３へ戻して経過したと判断されるまで待機する。ステップＳ２０３にて経過したと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、制御部４０は直ちに応答信号を車載装置１向けに送信し（ステップＳ２０４）、時間計測を終了して（ステップＳ２０５）、処理を終了する。

車載装置１では、ステップＳ１０３にて所定の時間Ｔ１が経過したと判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御部１０は携帯機４からの応答信号を受信部１３の受信回路１３０にて受信したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４にて応答信号を受信しないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ１０４へ戻し、受信したと判断されるまで待機する。

ステップＳ１０４にて応答信号を受信したと判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御部１０は時間計測を終了し（ステップＳ１０５）、受信回路１３０にて受信したタイミングの所定の時間Ｔ１からの経過時間ｄＴ（クロック単位）を特定する（ステップＳ１０６）。制御部１０は、経過時間ｄＴから、携帯機４から応答信号が受信されるまでの所要時間ｄＴ１´（後述）を特定する（ステップＳ１０７）。

更に制御部１０は、応答信号を受信した際の発信信号との位相差を位相差検出部１３１から取得し（ステップＳ１０８）、取得された位相差に基づいて所要時間ｄＴ１´からの補正時間Δｔを算出する（ステップＳ１０９）。

制御部１０は、所要時間ｄＴ１´及び補正時間Δｔに基づき検知信号及び応答信号が進行した距離、即ち携帯機４との距離を特定し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

ステップＳ１０９において制御部１０は、所要時間ｄＴ１´及び補正時間Δｔの和と、ＲＦ信号の速度即ち光速とを乗算することで距離を求める。

図３のフローチャートで示した処理の具体例を、タイムチャートを参照して説明する。図４は、携帯機４の位置を特定するために送受信される信号のタイムチャートである。図４の横軸は経過時間を示し、上部に車載装置１側における信号の送受信タイミング、下部に携帯機４側での信号の送受信タイミングを示している。車載装置１側における経過時間を示す軸には、動作クロックの単位に対応する副目盛が記されている。

車載装置１の送信アンテナ２から検知信号が送信されると（Ｓ１０１）、携帯機４にて時間ｄＴ１経過後に受信される（Ｓ２０１）。時間ｄＴ１は、送信アンテナ２と携帯機４との距離による遅延時間である。

車載装置１では、検知信号送信時点から所定の時間Ｔ１経過後に、応答信号の受信体勢となり（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ほぼ同様の時期に携帯機４では応答信号が送信される。携帯機４から送信された応答信号は、携帯機４と受信アンテナ３との距離による遅延時間ｄＴ´後に、受信アンテナ３にて受信される（Ｓ１０４：ＹＥＳ）。そして制御部１０は、所定の時間Ｔ１経過後の応答信号の受信時点までの経過時間ｄＴを特定する（ステップＳ１０６）。経過時間ｄＴは、図４に示すように送信アンテナ２から携帯機４へ検知信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１と、携帯機４から受信アンテナ３へ応答信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１´との和である。ここで、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は携帯機４からは略同位置に存在するから、往路の所要時間ｄＴ１と復路の所要時間ｄＴ１´はほぼ等しく、経過時間ｄＴは携帯機４との間の信号の往復時間に相当し、したがって所要時間ｄＴ１´が経過時間ｄＴの半分として特定される（Ｓ１０７）。そして携帯機４と送信アンテナ２及び受信アンテナ３との間の距離は第１段階として、検知信号及び応答信号の伝播速度ｃ（光の速度）を用い、ｄＴ１´（ｓ）×ｃ（ｍ／ｓ）から特定できる。

このようにして、ＬＦ信号を送受信するアンテナを用いることなしに、ＲＦ信号の送受信に基づいて、携帯機４と受信アンテナ３との距離を特定することができる。全方位に受信感度を持つ受信アンテナ３を中央部に設けて用いることで、携帯機４が車輌Ｖの内外に存在するか否かを判定することも可能である。

なおここで、ｄＴ，ｄＴ１，ｄＴ１´は、制御部１０及び携帯機４の制御部４０の動作クロック（例えば３００ＭＨｚ）単位で測定される。即ちｄＴ，ｄＴ１，ｄＴ１´はいずれも３．３ｎｓ単位で特定され、したがって携帯機４と送信アンテナ２及び受信アンテナ３との距離は、１ｍ単位で特定される。

図５は、位相差検出部１３１にて特定される位相差を説明するグラフである。図５は、送信アンテナ２及び受信アンテナ３にて受信されるＲＦ帯域の搬送波の波形を示している。図５に示す通り、１周期分が２πの位相差になる。位相差ω（rad ）が取得されると（Ｓ１０７）、その位相の遅れ分から１周期分の時間（３．３ｎｓ＝１／搬送周波数＝１／３００ＭＨｚ）に対する時間の長さが補正時間Δｔとして特定される（Ｓ１０９）。そして、上述の第１段階で特定された距離に対し、所要時間ｄＴ１´を補正時間Δｔで補正して（ｄＴ１´＋Δｔ）（ｓ）×ｃ（ｍ／ｓ）にてより精細な距離が特定される（Ｓ１１０）。

このようにして位相差を検出することにより、上述の往復時間から特定した所要時間ｄＴ１´に対し、１周期分の時間（３．３ｎｓ）に対応する距離１ｍ（＝伝播速度ｃ／搬送波周波数＝３×１０⁸ （ｍ／ｓ）／３００ＭＨｚ）単位未満でも特定することが可能である。

このようにして、実施の形態１の車載装置１では、ＲＦ信号の往復時間に基づいて携帯機４の送信アンテナ２及び受信アンテナ３の位置からの距離を特定することが可能である。金属製のボディが存在していても大きく減衰することがないＲＦ信号の往復時間によって距離が特定される。ＬＦ信号を用いた受信信号強度測定を予めしておき、更に予め測定された受信信号強度との類似度を統計的に計算するなどの処理が不要である。更に位相差の検出を行なうことにより、動作クロック周波数よりも細かい単位時間にて往復時間を特定し、これにより携帯機４と送信アンテナ２及び受信アンテナ３との間の距離を特定することが可能である。

なお実施の形態１では、受信部１３には位相差検出部１３１を備える構成としたが、位相差検出部１３１を備えず、制御部１０はステップＳ１０９において経過時間ｄＴ（クロック単位）のみで携帯機４との距離を特定するようにしてもよい。なお実施の形態１ではクロックの例として３００ＭＨｚのものを用いることとしたから、１クロックは３．３ｎｓであり、これにより１ｍ（メートル）単位で携帯機４との距離を特定することができる。したがって制御部１０の動作クロックを６００ＭＨｚとした場合には１クロックは１．６７ｎｓであるから、これにより０．５ｍ単位で携帯機４との距離を特定することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２における車輌用通信システム１００ｂの構成部の配置を示す模式図であり、図７は、実施の形態２における車輌用通信システム１００ｂの構成を示すブロック図である。実施の形態２における車輌用通信システム１００ｂは、車輌Ｖに搭載される車載装置１、送信アンテナ２、及び、３つの受信アンテナ３１，３２，３３と、車輌Ｖの使用者が携帯所持する携帯機４とを含む。車輌用通信システム１００ｂの内、実施の形態１における車輌用通信システム１００と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

実施の形態２における受信アンテナ３１，３２，３３は、実施の形態１における受信アンテナ３と同様にＲＦ帯（例えば３００ＭＨｚ）を搬送波としたアンテナである。実施の形態２における受信アンテナ３１，３２，３３の内、１つの受信アンテナ３１は、実施の形態１における受信アンテナ３同様に、車輌Ｖの中央部、詳細には床面の中央部に、送信アンテナ２と可及的に近付けて設置される。受信アンテナ３１，３２，３３は相互に１ｍ（動作クロック周波数、搬送波周波数により決まる）以上離隔して設けられているとよい。図６の模式図では、受信アンテナ３２は車輌Ｖの風防窓（前方窓）の下部の左側、受信アンテナ３３は同窓の下部の右側に設置されている。

受信アンテナ３１，３２，３３は夫々、受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃに接続されている。受信アンテナ３１に接続されている受信部１３ａは、受信回路３１０及び位相差検出部３１１を含む受信モジュールを用いる。受信回路３１０及び位相差検出部３１１は、実施の形態１における受信回路１３０及び位相差検出部１３１と同様の構成であるから詳細な説明を省略する。同様にして受信アンテナ３２に接続されている受信部１３ｂは、受信回路３２０及び位相差検出部３２１を含む受信モジュールを用い、受信アンテナ３３に接続されている受信部１３ｃは、受信回路３３０及び移送さ検出部３３１を含む受信モジュールを用いる。

実施の形態２における車載装置１の記憶部１１には、複数の受信アンテナ３１，３２，３３を用いた携帯機４の位置特定を行なうための処理を制御部１０に実行させる制御プログラム１Ｐｂが記憶されている。制御プログラム１Ｐｂは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体５に記録されている態様でもよい。記憶部１１は、図示しない読出装置によって記録媒体５から読み出された制御プログラム５Ｐｂを記憶する。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから実施の形態１に係る制御プログラム５Ｐｂをダウンロードし、記憶部１１に記憶させてもよい。

実施の形態２において車載装置１の制御部１０は、実施の形態１の図３のフローチャートに示した処理手順と同様の処理を各送信アンテナ３１，３２，３３に対して行なう。即ち制御部１０は、送信アンテナ２から検知信号を送信して、所定の時間Ｔ１経過後に応答信号を受信するまでの経過時間ｄＴを、受信アンテナ３１，３２，３３夫々について特定する。更に制御部１０は、各受信アンテナ３１，３２，３３で受信したＲＦ信号と、送信部１２から送信するＲＦ信号との位相差から動作クロック周波数未満の補正時間Δｔを特定する。

図８は、実施の形態２における携帯機４の位置を特定するために送受信される信号のタイムチャートである。図８の横軸は経過時間を示し、上車載装置１側における信号の送信タイミング、携帯機４側での信号の送受信タイミング、更に受信アンテナ３１，３２，３３の夫々における信号の受信タイミングを示している。車載装置１側における経過時間を示す軸には、動作クロックの単位に対応する副目盛が記されている。

車載装置１の送信アンテナ２から検知信号が送信されると（Ｓ１０１）、携帯機４にて時間ｄＴ１経過後に受信される（Ｓ２０１）。時間ｄＴ１は、送信アンテナ２と携帯機４との距離による遅延時間である。更に所定の時間Ｔ１経過後直ちに、携帯機４から応答信号が送信される。

携帯機４から送信された応答信号は、受信アンテナ３１，３２，３３の夫々にて受信され、車載装置１の制御部１０は夫々の応答信号の受信時点までの経過時間ｄＴ´，ｄＴ´´，ｄＴ´´´を特定する（Ｓ１０４：ＹＥＳ）。

受信アンテナ３１で応答信号を受信した時点までの経過時間ｄＴ´は、図８に示すように送信アンテナ２から携帯機４へ検知信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１と、携帯機４から受信アンテナ３１へ応答信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１´との和である。ここで送信アンテナ２及び受信アンテナ３１は携帯機４からは略同位置に存在するようにしてあるから、往路の所要時間ｄＴ１と復路の所要時間ｄＴ１´はほぼ等しく、したがって経過時間ｄＴ´は携帯機４との間の信号の往復時間に相当する。そして携帯機４と受信アンテナ３１との間の距離は第１段階として、検知信号及び応答信号の伝播速度ｃ（光の速度）を用い、ｄＴ１´（ｓ）×ｃ（ｍ／ｓ）から特定される。

受信アンテナ３２で応答信号を受信した時点までの経過時間ｄＴ´´は、図８に示すように送信アンテナ２から携帯機４へ検知信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１と、携帯機４から受信アンテナ３２へ応答信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１´´との和である。ここで、携帯機４までの所要時間ｄＴ１は、送信アンテナ２と同位置に存在する受信アンテナ３１で特定された経過時間ｄＴ´の半分の長さである。これにより、特定されたｄＴ´´及び所要時間ｄＴ１（又は経過時間ｄＴ´）から、携帯機４から受信アンテナ３２までの所要時間ｄＴ１´´がｄＴ１´´＝ｄＴ´´−ｄＴ１（＝ｄＴ´´−ｄＴ´／２）により特定される。そして携帯機４と受信アンテナ３２との間の距離は第１段階として、検知信号及び応答信号の伝播速度ｃ（光の速度）を用い、ｄＴ１´´（ｓ）×ｃ（ｍ／ｓ）から特定される。

同様にして受信アンテナ３３で応答信号を受信した時点までの経過時間ｄＴ´´´は、図８に示すように送信アンテナ２から携帯機４へ検知信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１と、携帯機４から受信アンテナ３３へ応答信号が到達するまでの所要時間ｄＴ１´´´との和である。携帯機４までの所要時間ｄＴ１は、経過時間ｄＴ´の半分の長さとして特定されている。これにより、特定されたｄＴ´´´及び所要時間ｄＴ１（又は経過時間ｄＴ´）から、携帯機４から受信アンテナ３２までの所要時間ｄＴ１´´´がｄＴ１´´´＝ｄＴ´´´−ｄＴ１（＝ｄＴ´´´−ｄＴ´／２）により特定される。そして携帯機４と受信アンテナ３３との間の距離は第１段階として、検知信号及び応答信号の伝播速度ｃ（光の速度）を用い、ｄＴ１´´´（ｓ）×ｃ（ｍ／ｓ）から特定される。

車載装置１の制御部１０は、記憶部１１又は内蔵するメモリに、受信アンテナ３１，３２，３３の位置情報（座標情報）を予め記憶してあるので、各位置情報から特定される位置からの距離に基づき、携帯機４の車輌Ｖに対する相対位置を特定することが可能である。

実施の形態２においても、制御部１０は、受信アンテナ３１，３２，３３からの受信信号夫々と、送信アンテナ２から送信されるＲＦ信号との位相差を位相差検出部３１１，３２１，３３１から取得できる。したがって制御部１０、各受信アンテナ３１，３２，３３までの所要時間ｄＴ１´、ｄＴ１´´、ｄＴ１´´´夫々を取得された位相差に対応する補正時間Δｔで補正し、詳細な距離を特定することができる。したがって、制御部１０は、１／搬送周波数に対する時間の長さに対応する距離（例えば１ｍ＝伝播速度ｃ／搬送波周波数＝３×１０⁸ （ｍ／ｓ）／３００ＭＨｚ）未満の精度で、携帯機４の車輌Ｖからの相対位置を特定することができる。

なお実施の形態２においても、位相差検出部３１１，３２１，３３１は必須ではなく、制御部１０の動作クロックに対応する単位（本実施の形態では１ｍ）にて距離を特定するようにしてもよい。

また実施の形態１及び２においては、送信アンテナ２から検知信号を送信してから、応答信号を受信するまでの１往復に要する時間から携帯機４と送信アンテナ２との間の距離を特定した。しかしながらこれに限らず、送信アンテナ２から検知信号を送信し、応答信号に応じて更に第２の検知信号を送信するなど、２往復、３往復等、複数回の往復の商用時間から距離を特定する構成としてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車載装置
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 送信部
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 受信部
１３０，３１０，３２０，３３０ 受信回路
１３１，３１１，３２１，３３１ 位相差検出部
２ 送信アンテナ
３，３１，３２，３３ 受信アンテナ
４ 携帯機
４０ 制御部
４１ 通信部
５ 記録媒体
１Ｐ，５Ｐ，１Ｐｂ，５Ｐｂ 制御プログラム

Claims (5)

1. 車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置と、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信し、前記応答信号を送信する携帯機とを含む車輌用通信システムにおいて、
   前記携帯機は、前記応答信号を前記所定の周波数帯域と同一帯域の搬送波で変調して送信する応答信号送信部を備え、
   前記車載装置は、
   前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記携帯機との間の距離を特定する距離特定部
   を備える車輌用通信システム。
2. 前記送信アンテナ及び受信アンテナは前記車輌における中央部の略同位置に設けられており、
   前記携帯機の前記応答信号送信部は、前記送信アンテナから送信された無線信号を受信した時点から所定時間経過後に前記応答信号を送信し、
   前記車載装置は、
   前記送信部から前記無線信号を送信してから所定時間経過後に、前記応答信号を前記受信部にて受信する時点までの経過時間を計測する計時部と、
   該計時部が計測した経過時間の略半分を、前記携帯機から前記送信アンテナ又は受信アンテナまでの所要時間として特定する所要時間特定部と
   を備え、
   前記距離特定部は、前記所要時間特定部が特定した所要時間から前記距離を特定する
   請求項１に記載の車輌用通信システム。
3. 前記携帯機から送信される応答信号の搬送波の周波数は、前記送信アンテナから送信される搬送波の周波数と同一又は整数倍であり、
   前記車載装置は、
   前記送信部から送信される変調後の無線信号と、前記受信部にて受信した復調前の応答信号との間の位相差を検出する位相差検出部と、
   該位相差検出部にて検出された位相差に基づいて前記所要時間特定部が特定した所要時間に対する補正時間を特定する補正時間特定部と
   を更に備える請求項２に記載の車輌用通信システム。
4. 前記受信アンテナは、前記車輌の異なる箇所に夫々設けられており、少なくとも１つが前記送信アンテナと同位置に設けられている複数の受信アンテナであり、
   前記車載装置は、前記複数の受信アンテナに対応する複数の受信部を備え、
   前記距離特定部は、前記送信部から無線信号を送信した時点から複数の前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間夫々に基づき、前記複数の受信アンテナと前記携帯機との間の距離を各特定し、
   各特定された距離から前記携帯機の位置を特定する位置特定部を備える
   請求項１から４のいずれか１つに記載の車輌用通信システム。
5. 車輌に設けられた送信アンテナから所定の周波数帯域の搬送波で変調された無線信号を送信する送信部、及び該無線信号に対する応答信号を受信アンテナにより受信して復調する受信部を備える車載装置において、
   前記受信部は、前記送信部から送信される無線信号の搬送波と同一帯域の搬送波で変調された応答信号を受信し、
   前記送信部から無線信号を送信した時点から前記受信部にて応答信号を受信した時点までの経過時間に基づき、前記送信アンテナ又は受信アンテナと前記応答信号の送信元との間の距離を特定する距離特定部
   を更に備える車載装置。

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