JP2018115948A - 携帯端末検出装置、携帯端末検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、携帯端末から送信された電波は、アンテナに届くまでの間に障害物(例えば人体)に遭遇すると電波が減衰するため、アンテナでの電波の受信強度が小さくなる。その結果、そのアンテナから携帯端末までの距離を、実際よりも長めに見積もってしまうことになり、携帯端末の位置を誤って検出してしまう。これを避けようとすると、アンテナの数を増やしておき、他のアンテナで見積もられた距離と辻褄の合わない距離については、携帯端末の位置を検出する際の考慮から外したり、考慮する際の重みを軽くしたりするなどの対策が必要となる。更に、アンテナの数を多くした方が、精度の確保が容易となる。このため、原理的にはアンテナの数は3個でよいにも拘わらず、精度を確保するためにはアンテナの数を増やす必要が生じて、実際には、より多数(例えば8個)のアンテナが必要となってしまう。
こうすれば、携帯端末の存在位置を、(受信強度ではなく)時間差に基づいて決定することができる。しかも、存在位置を検出する範囲も、必要に応じて漏洩ケーブルを敷設しておいた経路上で決定することができる。このため、アンテナの数を増加させることなく、携帯端末の存在位置を精度良く決定することが可能となる。
A.装置構成 :
図1には、本実施例の無線通信装置100を備えた車両1の大まかな構造が示されている。図1(a)に示されるように、車両1の車室内には室内アンテナ20が搭載されており、車両1の左側部には室外アンテナ21Lが搭載され、車両1の右側部には室外アンテナ21Rが搭載されている。これら室内アンテナ20や室外アンテナ21L,21Rは、図示しないケーブルで無線通信装置100に接続されている。このため、無線通信装置100は、室内アンテナ20を用いて車室内の無線機器(例えば、携帯端末)と無線通信することができ、室外アンテナ21Lあるいは室外アンテナ21Rを用いて、車両1の左右の車室外に存在する無線機器と無線通信することができる。
尚、本実施例では、室内アンテナ20は車室内の中央に1つ設けられ、室外アンテナ21L,21Rも車両1の左右の側部の中央に、1つずつ設けられているものとしているが、これは説明が煩雑となることを避けるためであり、より多くの室内アンテナ20および室外アンテナ21L,21Rを設けることとしても良い。例えば、室内アンテナ20については車室内の3箇所に設け、室外アンテナ21L,21Rについては、車両1の左右の側部に2つずつ設けることとしても良い。
図1(a)に示すように、本実施例の漏洩ケーブル10は、車両1の左座席3Lの下を通って、3人掛けの後部座席3Bの下を右方向に進んだ後、右座席3Rの下を通る経路で、車両1の車室内を一周するように敷設されている。尚、漏洩ケーブル10の始端および終端は、何れも無線通信装置100に接続されている。
このように、漏洩ケーブル11は車両1の車室外に敷設されているのに対し、前述した漏洩ケーブル10は車両1の車室内に敷設されている。そこで、以下では、車室内に敷設された漏洩ケーブル10を「室内ケーブル10」と称し、車室外に敷設された漏洩ケーブル11を「室外ケーブル11」と称して区別することにする。また、室内ケーブル10と室外ケーブル11とを区別する必要がないときは、単に漏洩ケーブル10,11と称することにする。
尚、本実施例では、室内ケーブル10も室外ケーブル11も、1本ずつ敷設されているものとしているが、これは説明が煩雑となることを避けるためであり、より多くの室内ケーブル10あるいは室外ケーブル11を敷設することとしても良い。
尚、これらの「部」は、無線通信装置100が携帯端末2などと通信したり、携帯端末2の存在位置を検出したりするために備える機能に着目して、無線通信装置100の内部を便宜的に分類した抽象的な概念である。従って、無線通信装置100がこれらの「部」に物理的に区分されていることを表すものではない。これらの「部」は、CPUで実行されるコンピュータープログラムとして実現することもできるし、LSIやメモリーを含む電子回路として実現することもできるし、更にはこれらを組合せることによって実現することもできる。本実施例では、無線通信装置100は、CPUやROMやRAMなどを備えたマイクロコンピューターによって主に形成されており、従って上記の「部」はCPUが実行するコンピュータープログラムによって主に実現されている。
漏洩ケーブル受信部102は、通信ドライバー16を介して漏洩ケーブル10,11の始端側に接続されている。漏洩ケーブル10,11が電波を拾うと、通信ドライバー16を介して漏洩ケーブル受信部102で受信される。また、漏洩ケーブル10,11の終端には、ケーブル内を伝わってきた電波の反射を抑制するための終端抵抗17が取り付けられている。
携帯端末検出部104は、時間差検出部103から受け取った時間差に基づいて、携帯端末2の存在位置を検出する。時間差に基づいて携帯端末2の存在位置を検出することが可能な理由や、存在位置を検出する方法については、後ほど詳しく説明する。
図3には、本実施例の無線通信装置100が、室内アンテナ20や、室外アンテナ21L,21Rを用いて携帯端末2と無線通信する処理のフローチャートが示されている。無線通信装置100は、この処理の中で、携帯端末2の存在位置を検出する。
図3に示されるように、無線通信処理を開始すると、無線通信装置100は先ず始めに、携帯端末2の存在位置を検出するか否かを判断する(S100)。本実施例では、一定時間(例えば、3〜5秒)が経過する度に、携帯端末2の存在位置を検出するものとして説明するが、これに限らず、例えば、他の車載機器などからの要求が有った場合に、携帯端末2の存在位置を検出するようにしてもよい。
これに対して、室内アンテナ20または室外アンテナ21L,21Rで電波を検出していない場合は(S101:no)、データを受信することなく、今度は、送信するデータが存在するか否かを判断する(S103)。その結果、送信するデータが存在していた場合は(S103:yes)、室内アンテナ20または室外アンテナ21L,21Rから電波を送信する(S104)。これに対して、送信するデータが存在していない場合は(S103:no)、データを送信することなく、処理の先頭に戻って、再び、携帯端末2の存在位置を検出するか否かを判断する(S100)。
このような処理を繰り返しているうちに、やがて一定時間が経過すると、携帯端末2の存在位置を検出すると判断されるので(S100:yes)、携帯端末2の存在位置を検出するべく、以下に説明する携帯端末位置検出処理を開始する(S200)。
C−1.携帯端末の存在位置を検出する原理 :
先ず始めに、本実施例の無線通信装置100が携帯端末2の存在位置を検出する原理について説明する。図1を用いて前述したように、本実施例の無線通信装置100を搭載した車両1には、室内アンテナ20や、室外アンテナ21L,21R、室内ケーブル10、室外ケーブル11が搭載されている。このため、携帯端末2が車室内に存在する場合は、室内アンテナ20と室内ケーブル10とで重複して電波を受信することになる。また、携帯端末2が車室外にある場合は、左右の室外アンテナ21L,21Rの何れかと室外ケーブル11とで重複して電波を受信することになる。本実施例の無線通信装置100は、このことを利用して携帯端末2の存在位置を検出する。
例えば、携帯端末2が左座席3Lの付近に存在する場合(図4(a)参照)は、電波が室内ケーブル10を伝わる距離が短いので、図5(a)に示すように、室内アンテナ20で探査信号を受信してから、室内ケーブル10で探査信号を受信するまでの時間差dtは小さくなる。
これに対して、携帯端末2が後部座席3Bの左側席付近に存在する場合(図4(b)参照)は、電波が室内ケーブル10を伝わる距離が長くなる。このため、図5(b)に示すように、室内ケーブル10で探査信号を受信するタイミングが遅くなり、その結果、室内アンテナ20で探査信号を受信してから、室内ケーブル10で探査信号を受信するまでの時間差dtは大きくなる。
最後に、携帯端末2が右座席3Rの付近に存在する場合(図4(d)参照)は、電波が室内ケーブル10を伝わる距離がより一層長くなるので、図5(d)に示すように、室内アンテナ20で探査信号を受信してから、室内ケーブル10で探査信号を受信するまでの時間差dtもより一層大きくなる。
このことから、室内アンテナ20で探査信号を受信してから、室内ケーブル10で受信するまでの時間差dtを検出すれば、室内ケーブル10の経路上で携帯端末2が存在する位置を求めることができる。
図6には、携帯端末2が車室外にある場合に、携帯端末2の存在位置を検出する原理が示されている。例えば、図6(a)に示すように、携帯端末2が車両1の左側前方から電波(ここでは探査信号)を送信したとすると、この探査信号は車両1の左側の室外アンテナ21Lで受信されると共に、室外ケーブル11を伝わって、室外ケーブル11の通信ドライバー16でも受信される。このとき、室外アンテナ21Lで受信されるタイミングtaと、室外ケーブル11の通信ドライバー16で受信されるタイミングtcとでは時間差が生じることになる。
逆に、携帯端末2が車両1の右側に存在する場合(すなわち、図6(c)や図6(d)のような場合)には、図7(c)および図7(d)に示されるように、右側の室外アンテナ21Rと、室外ケーブル11とが探査信号を受信する。この場合も、携帯端末2が存在する位置が違うと、探査信号が室外ケーブル11を伝わる距離が変わるので、右側の室外アンテナ21Rで探査信号を受信してから、室外ケーブル11で受信するまでの時間差dtも変化する。
このことから、携帯端末2が車室外に存在する場合も、左右の室外アンテナ21L,21Rの何れかで探査信号を受信してから、室外ケーブル11で受信するまでの時間差dtを検出すれば、室外ケーブル11に沿った経路上で携帯端末2が存在する位置を決定することができる。
図8および図9には、本実施例の無線通信装置100が携帯端末2の存在位置を検出する携帯端末位置検出処理のフローチャートが示されている。この処理は、図3を用いて前述した無線通信処理の中で、携帯端末2の存在位置を検出すると判断した場合に(S100:yes)開始される処理である。
図示されるように、携帯端末位置検出処理(S200)では、先ず始めに、漏洩ケーブル10,11(すなわち、室内ケーブル10および室外ケーブル11)に接続された通信ドライバー16を起動する(S201)。すなわち、本実施例の無線通信装置100は、携帯端末2の存在位置を検出しない場合は、室内アンテナ20や左右の室外アンテナ21L,21Rを用いて通信しており、漏洩ケーブル10,11は使用していない。このため、携帯端末2の存在位置を検出しない間は、電力消費を抑制する目的で、漏洩ケーブル10,11に接続された通信ドライバー16を停止している。そこで、携帯端末位置検出処理(S200)を開始すると、先ず始めに、漏洩ケーブル10,11に接続された通信ドライバー16を起動するのである。
そして、携帯端末2からの探査信号を受信したか否かを判断する(S203)。前述したように探査信号とは、携帯端末2などの無線通信機器が、通信相手となる機器を探査して接続を確立する目的で、一定周期(例えば100msec間隔)で送信する信号である。例えば、2.4GHzの通信周波数帯を使用する通信規格では、アドバタイズ信号と呼ばれる信号を、探査信号として用いることができる。
しかし、携帯端末2の位置と、室内アンテナ20や室外アンテナ21L,21Rが搭載されている位置との関係によっては、室内ケーブル10や室外ケーブル11の方が、室内アンテナ20や室外アンテナ21L,21Rよりも前に受信することも起こり得る。そこで、S203では、室内アンテナ20、左側の室外アンテナ21L、右側の室外アンテナ21R、室内ケーブル10、室外ケーブル11の何れかで、携帯端末2からの探査信号を受信したか否かを判断する。
車両1の周辺あるいは車室内に携帯端末2が存在していれば、このような処理を繰り返しているうちに、やがては、携帯端末2からの探査信号を受信することになる。これに対して、探査信号を受信しないまま、最大検出時間が経過した場合は(S204:yes)、携帯端末2が存在しないと考えて良い。そこで、S201で起動させた通信ドライバー16を停止させ(S205)、S202で起動させた計時用タイマーを停止させた後(S205)、図8の携帯端末位置検出処理を終了して、図3の無線通信処理に復帰する。
そして、携帯端末2からの探査信号を受信したのは、漏洩ケーブル10,11(すなわち、室内ケーブル10または室外ケーブル11の何れか)であるか否かを判断する(S208)。
未だ受信していない場合は(S209:no)、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となるが、やがては、漏洩ケーブル10または漏洩ケーブル11の何れかで探査信号を受信したと判断されるので(S209:yes)、室内アンテナ20または室外アンテナ21L,21Rで探査信号を受信してから、漏洩ケーブル10,11で受信するまでの時間差を取得する(S210)。すなわち、この場合は、室内アンテナ20または室外アンテナ21L,21Rで探査信号を受信した時のタイマー値が、S207で既に取得されているので、漏洩ケーブル10または漏洩ケーブル11の何れかで探査信号を受信した時のタイマー値との時間差を取得する。
その結果、未だ受信していない場合は(S211:no)、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となるが、やがては、室内アンテナ20あるいは室外アンテナ21L,21Rで探査信号を受信したと判断される(S211:yes)。そこで、今度は、漏洩ケーブル10,11で探査信号を受信してから、室内アンテナ20あるいは室外アンテナ21L,21Rで受信するまでの時間差を取得する(S210)。すなわち、この場合は、漏洩ケーブル10,11で受信した時のタイマー値が、S207で既に取得されているので、室内アンテナ20あるいは室外アンテナ21L,21Rで探査信号を受信した時のタイマー値との時間差を取得する。
続いて、探査信号は、車室内から送信されたか否かを判断する(S214)。携帯端末2が車室内から探査信号を送信していれば、室内ケーブル10では探査信号が受信されるが、携帯端末2に対して鉄板で隔てられた室外ケーブル11で探査信号が受信されることはない。逆に、携帯端末2が車室外から探査信号を送信していれば、室外ケーブル11では探査信号が受信されるが、携帯端末2に対して鉄板で隔てられた室内ケーブル10で探査信号が受信されることはない。このため、室内ケーブル10あるいは室外ケーブル11の何れが探査信号を受信しているかに基づいて、探査信号が車室内から送信されたか否かを判断することができる。
これに対して、例えば、図4(a)に示した状態で、携帯端末2が通信ドライバー16に近い位置に存在していた場合には、室内ケーブル10の方が室内アンテナ20よりも早いタイミングで探査信号を受信する場合も起こり得る。そこで、このような場合には、S215で「no」と判断されることになる。
尚、ここでは、室内ケーブル10の経路上が9つの区間に区切られているものとして説明するが、より多くの区間に区切って、それぞれの区間に対応する時間差を設定しておいても良い。
図10(c)には、このようなテーブルBが概念的に示されている。尚、室内ケーブル10の方が室内アンテナ20よりも早く探査信号を受信するのは、携帯端末2が通信ドライバー16の近くの狭い範囲に存在する場合に限られる。このことに対応して、テーブルBに設定されている区間の数は、テーブルAに設定されている区間の数よりも少なくなっている。
これに対して、探査信号が車室外から送信されていると判断された場合は(S214:no)、以下のようにして、車室外での携帯端末2の存在位置を決定する。
これに対して、例えば、図6(a)に示した状態で、携帯端末2が通信ドライバー16に近い位置(例えば、車両1の左前方)に存在していた場合には、室外ケーブル11の方が室外アンテナ21Lよりも早いタイミングで探査信号を受信する場合も起こり得る。そこで、このような場合には、S219で「no」と判断されることになる。
図11(a)には、このようなテーブルCが概念的に示されている。尚、図11(a)では、室外ケーブル11の経路上で車両1の左側の範囲を6つの区間に区切って、それぞれの区間に対応する時間差が設定されているが、より多くの区間に区切って、それぞれの区間に対応する時間差を設定しておいても良い。
図11(b)には、このようなテーブルDが概念的に示されている。尚、室外ケーブル11の方が室外アンテナ21Lよりも早く探査信号を受信するのは、携帯端末2が車両1の左前方の狭い範囲に存在する場合に限られる。このことに対応して、テーブルDに設定されている区間の数は、テーブルCに設定されている区間の数よりも少なくなっている。
これに対して、右側の室外アンテナ21Rで探査信号を受信していた場合は(S218:no)、携帯端末2が車両1の右側の車室外に存在していることになる。そして、この場合は、図6および図7を用いて前述したように、室外ケーブル11の方が室外アンテナ21Rよりも早く探査信号を受信することはない。そこで、室外ケーブル11または室外アンテナ21Rの何れが早く探査信号を受信したかを判断することなく、テーブルEを参照することによって、携帯端末2の存在位置を検出する(S222)。テーブルEには、車両1の右側の室外ケーブル11の経路上での携帯端末2の存在位置が、室外アンテナ21Rで受信してから室外ケーブル11で受信するまでの時間差に対応付けられた状態で設定されている。
図11(c)には、このようなテーブルEが概念的に示されている。尚、図11(c)でも、室外ケーブル11の経路上で車両1の右側の範囲を6つの区間に区切って、それぞれの区間に対応する時間差が設定されているが、より多くの区間に区切って、それぞれの区間に対応する時間差を設定しておいても良い。
そこで、携帯端末2を検出する必要がある箇所に漏洩ケーブル10,11を配線すると共に、携帯端末2を検出する必要がない箇所からの電波は拾わないように、漏洩ケーブル10,11の感度範囲を狭めに設定しておく。こうすれば、検出するべき携帯端末2の存在位置は確実に検出しながらも、検出する必要が無い範囲に存在する携帯端末2を誤検出することがない。その結果、携帯端末2の存在位置の検出精度を高めることも可能となる。
上述した本実施例の無線通信装置100には変形例が存在する。以下では、この変形例の無線通信装置150について、上述した本実施例の無線通信装置100との相違点を中心として簡単に説明する。
しかし、漏洩ケーブル10,11で受信した電波が伝わる方向を、必要に応じて切り換えられるようにしても良い。
このため、図13(a)に示した状態では、図中に破線の矢印で示したように、漏洩ケーブル10,11で受信した電波はb端側からa端側に向かって伝わることになる。逆に、図13(b)に示した状態では、図中に破線の矢印で示したように、電波はa端側からb端側に向かって伝わることになる。
また、図13(a)の状態あるいは図13(b)の状態の何れにするかは、漏洩ケーブル受信部102によって制御されている。
すると、図13を用いて上述したように電波が伝わる方向が反転するので、携帯端末2からの電波が室内ケーブル10に伝わってから、通信ドライバー16に達するまでの距離が長くなる。その結果、図14(b)に示したように、室内アンテナ20で電波を受信してから、室内ケーブル10で電波を受信するまでに十分な時間差が生じるので、時間差を精度良く計測することができ、携帯端末2の存在位置を精度良く検出することが可能となる。
11…漏洩ケーブル,室外ケーブル、 16…通信ドライバー、
18…切換スイッチ、 20…室内アンテナ、 21L,R…室外アンテナ、
100…無線通信装置、 101…アンテナ通信部、
102…漏洩ケーブル受信部、 103…時間差検出部、
104…携帯端末検出部、 105…制御部、 150…無線通信装置。
Claims (5)
- 無線で電波を送信可能な携帯端末(2)の車室内での存在位置を検出する携帯端末検出装置(100,150)であって、
前記車室内に設置された室内アンテナ(20)を介して前記電波を受信するアンテナ受信部(101)と、
前記車室内に敷設された漏洩ケーブル(10)を介して前記電波を受信する漏洩ケーブル受信部(102)と、
前記携帯端末からの電波を、前記室内アンテナを介して受信した時期と、該電波を、前記漏洩ケーブルを介して受信した時期との時間差を検出する時間差検出部(103)と、
前記時間差に基づいて、前記漏洩ケーブルの敷設経路上での前記携帯端末の存在位置を検出する携帯端末検出部(104)と
を備える携帯端末検出装置。 - 請求項1に記載の携帯端末検出装置であって、
前記漏洩ケーブルは、前記車室内に設けられた各座席(3L,3R,3B)の下を通して配線されている
ことを特徴とする携帯端末検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の携帯端末検出装置であって、
前記アンテナ受信部は、前記車室外に向けて設置された室外アンテナ(21L,21R)を介しても前記電波を受信可能であり、
前記漏洩ケーブル受信部は、前記車室外に敷設された漏洩ケーブル(11)を介しても前記電波を受信可能であり、
前記時間差検出部は、携帯端末からの電波を、前記室外アンテナを介して受信した時期と、該電波を、前記漏洩ケーブルを介して受信した時期との時間差も検出可能である
ことを特徴とする携帯端末検出装置。 - 請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の携帯端末検出装置(150)であって、
前記漏洩ケーブル受信部は、前記漏洩ケーブルの一端側には接続されているが、該漏洩ケーブルの他端側には接続されていない状態と、該漏洩ケーブルの一端側には接続されていないが、該漏洩ケーブルの他端側には接続されている状態とを切り換える切換部(18)を備える
ことを特徴とする携帯端末検出装置。 - 無線で電波を送信可能な携帯端末(2)の車室内での存在位置を検出する携帯端末検出方法(S200)であって、
前記車室内に設置された室内アンテナ(20)を介して前記電波を受信する工程(S203)と、
前記車室内に敷設された漏洩ケーブル(10)を介して前記電波を受信する工程(S209)と、
前記携帯端末からの電波を、前記室内アンテナを介して受信した時期と、該電波を、前記漏洩ケーブルを介して受信した時期との時間差を検出する工程(S210)と、
前記時間差に基づいて、前記漏洩ケーブルの敷設経路上での前記携帯端末の存在位置を検出する工程(S216)と
を備える携帯端末検出方法。
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