JP2018194329A - Propagation distance estimating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端末と通信装置との伝搬距離を測定する伝搬距離推定装置に関する。 The present invention relates to a propagation distance estimation apparatus that measures a propagation distance between a terminal and a communication apparatus.
従来、車両等において、電子キーからキーIDを車両に無線送信してID照合を行う電子キーシステムが周知である。ところで、この種の電子キーシステムにおいては、ユーザの意志によらないところでID照合の成立を謀る不正行為として、中継器を使用した不正行為(中継器使用不正行為:特許文献1等参照)というものがある。中継器使用不正行為は、例えば電子キーが車両から遠い場所に位置する際に、この電子キーを複数の中継器によって車両と繋いで電波を中継し、これら2者間の通信を成立させる行為である。よって、ユーザが気付かないところでID照合が成立されてしまうので、第三者によって不正にドアの解錠やエンジンの始動が行われてしまう可能性がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic key system that performs ID verification by wirelessly transmitting a key ID from an electronic key to a vehicle in a vehicle or the like is well known. By the way, in this kind of electronic key system, an illegal act using a repeater (refer to Patent Document 1, etc.) as an illegal act intended to establish ID verification without depending on the user's will. There is. For example, when the electronic key is located at a location far from the vehicle, the repeater use fraudulent act is an act of establishing a communication between these two parties by connecting the electronic key to the vehicle by a plurality of repeaters and relaying radio waves. is there. Therefore, since ID verification is established without the user's knowledge, there is a possibility that the door is unlocked or the engine is illegally operated by a third party.
そこで、基地局から端末に電波を送信し、その電波を受信した端末から電波を基地局に再送信させ、基地局が受信した信号から伝搬時間を推定する伝搬距離推定装置(特許文献2参照)を電子キーシステムに適用することが考えられている。電子キーシステムは、伝搬距離推定装置が測定した伝搬時間に光速を乗じることで車両から電子キーまでの伝搬距離を算出することができ、算出した伝搬距離が例えば閾値を超えた場合に中継使用不正行為があると判定することができるようになる。 Therefore, a propagation distance estimation device that transmits a radio wave from a base station to a terminal, retransmits the radio wave from the terminal that has received the radio wave to the base station, and estimates a propagation time from the signal received by the base station (see Patent Document 2) Is considered to be applied to an electronic key system. The electronic key system can calculate the propagation distance from the vehicle to the electronic key by multiplying the propagation time measured by the propagation distance estimation device with the speed of light. It becomes possible to determine that there is an act.
伝搬距離推定装置では、フィルタ等の回路によって遅延が発生して伝搬距離の推定に影響を及ぼすことがあるため信号の補正が必要となり改善の余地がある。
本発明の目的は、伝搬距離の推定において信号の補正を効果的に行うことのできる伝搬距離推定装置を提供することにある。
In the propagation distance estimation device, a delay may occur due to a circuit such as a filter, which may affect the estimation of the propagation distance, so that signal correction is necessary and there is room for improvement.
An object of the present invention is to provide a propagation distance estimation apparatus capable of effectively correcting a signal in estimating a propagation distance.
上記課題を解決する伝搬距離推定装置は、互いに異なる周波数の複数の連続波を通信装置において合成し、これを測距信号として前記通信装置から端末に送信し、当該測距信号を前記端末から前記通信装置に返信させ、当該測距信号の伝搬距離を推定する伝搬距離推定装置において、
前記端末は、前記測距信号を受信する受信アンテナと、受信した前記測距信号をフィルタリングする受信フィルタと、前記受信フィルタがフィルタリングした信号をフィルタリングする送信フィルタと、前記送信フィルタがフィルタリングした信号を送信する送信アンテナと、信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部が処理した信号をD/A変換するD/Aコンバータと、前記受信アンテナが受信した信号を前記受信フィルタに出力するとともに、前記受信フィルタが出力した信号を前記送信フィルタに入力する第1状態と、前記D/Aコンバータから出力された信号を前記受信フィルタに入力するとともに、前記受信フィルタから出力された信号を前記送信フィルタに入力する第2状態と、前記D/Aコンバータから出力された信号を前記送信フィルタに入力する第3状態と、を切り替える切替部と、を備え、前記信号処理部は、校正を行う際には、前記切替部を前記第2状態と前記第3状態とに切り替えることで、前記受信フィルタを通過した信号と前記受信フィルタを通過していない信号とを前記送信アンテナから送信し、伝搬距離を推定する測距通信を行う際には、前記切替部を前記第1状態に切り替えて、前記通信装置から送信された前記測距信号を返信し、前記通信装置は、前記切替部の前記第2状態において送信された信号と前記第3状態において送信された信号とを比較することで補正値を算出して、前記端末から送信された前記測距信号を補正する。
A propagation distance estimation device that solves the above problem combines a plurality of continuous waves of different frequencies in a communication device, transmits this as a ranging signal from the communication device to the terminal, and transmits the ranging signal from the terminal to the terminal. In the propagation distance estimation device that returns the communication device to estimate the propagation distance of the distance measurement signal,
The terminal includes a reception antenna that receives the ranging signal, a reception filter that filters the received ranging signal, a transmission filter that filters a signal filtered by the reception filter, and a signal that is filtered by the transmission filter. A transmitting antenna for transmitting, a signal processing unit for processing a signal, a D / A converter for D / A converting the signal processed by the signal processing unit, and outputting a signal received by the receiving antenna to the reception filter A first state in which a signal output from the reception filter is input to the transmission filter; a signal output from the D / A converter is input to the reception filter; and a signal output from the reception filter is input to the transmission filter The second state input to the filter and the signal output from the D / A converter A switching unit that switches between a third state that is input to the transmission filter, and the signal processing unit switches the switching unit between the second state and the third state when performing calibration. Then, when performing distance measurement communication in which a signal that has passed through the reception filter and a signal that has not passed through the reception filter are transmitted from the transmission antenna to estimate a propagation distance, the switching unit is in the first state. The distance measurement signal transmitted from the communication device is returned, and the communication device compares the signal transmitted in the second state of the switching unit with the signal transmitted in the third state. Thus, a correction value is calculated, and the distance measurement signal transmitted from the terminal is corrected.
上記構成によれば、端末の切替部を第2状態と第3状態とに切り替えることで端末内の受信フィルタによる信号の遅延を異なる信号として通信装置に送信することができる。そして、通信装置が異なる信号から補正値を算出し、この補正値によって通信装置が測距信号を補正することができ、信号の補正を効果的に行うことができる。 According to the above configuration, by switching the switching unit of the terminal between the second state and the third state, the signal delay due to the reception filter in the terminal can be transmitted to the communication apparatus as a different signal. And a communication apparatus calculates a correction value from a different signal, and a communication apparatus can correct | amend a ranging signal by this correction value, and can correct | amend a signal effectively.
上記伝搬距離推定装置について、前記第1状態は、前記受信アンテナと前記受信フィルタとが接続されるとともに、前記受信フィルタと前記送信フィルタとが接続された状態であって、前記第2状態は、前記D/Aコンバータと前記受信フィルタとが接続されるとともに、前記受信フィルタと前記送信フィルタとが接続された状態であって、前記第3状態は、前記D/Aコンバータと前記送信フィルタとが接続された状態であることが好ましい。 Regarding the propagation distance estimation apparatus, the first state is a state in which the reception antenna and the reception filter are connected, and the reception filter and the transmission filter are connected, and the second state is: The D / A converter and the reception filter are connected, and the reception filter and the transmission filter are connected, and the third state is that the D / A converter and the transmission filter are The connected state is preferable.
上記構成によれば、受信アンテナと受信フィルタとを接続するとともに、送信アンテナと送信フィルタとが接続された第1状態とすることで、通信装置から送信された測距信号を受信アンテナが受信して、受信フィルタ及び送信フィルタを介して送信アンテナから測距信号を送信することができる。また、D/Aコンバータから出力された信号が受信フィルタを通過する第2状態と、D/Aコンバータから出力された信号が受信フィルタを通過しない第3状態と、によって受信フィルタを通過したことによる遅延を含む信号と遅延を含まない信号を送信アンテナから送信することができる。 According to the above configuration, the reception antenna receives the ranging signal transmitted from the communication device by connecting the reception antenna and the reception filter and setting the transmission antenna and the transmission filter in the first state. Thus, the ranging signal can be transmitted from the transmission antenna via the reception filter and the transmission filter. Further, the signal output from the D / A converter passes through the reception filter in the second state in which the signal passes through the reception filter and the third state in which the signal output from the D / A converter does not pass through the reception filter. A signal including a delay and a signal not including a delay can be transmitted from the transmission antenna.
上記伝搬距離推定装置について、前記切替部は、前記受信フィルタに対して接続される前記受信アンテナと前記D/Aコンバータとを切り替える第1スイッチと、前記送信フィルタに対して接続される前記受信フィルタと前記D/Aコンバータとを切り替える第2スイッチと、を備えることが好ましい。 In the propagation distance estimation apparatus, the switching unit includes a first switch that switches between the reception antenna connected to the reception filter and the D / A converter, and the reception filter connected to the transmission filter. And a second switch for switching between the D / A converter.
上記構成によれば、第1スイッチと第2スイッチとを切り替えることで、第1状態と第2状態と第3状態とを切り替えることができる。 According to the above configuration, the first state, the second state, and the third state can be switched by switching the first switch and the second switch.
本発明によれば、伝搬距離の推定において信号の補正を効果的に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to effectively correct a signal in estimating a propagation distance.
以下、図1〜図3を参照して、伝搬距離推定装置の一実施形態について説明する。
図1に示すように、通信装置1及び端末2には、これら2者間の電波送信にかかる距離(伝搬距離d)を推定する伝搬距離推定装置3が設けられている。伝搬距離推定装置3は、例えば電子キーのキー照合を無線によって行う電子キーシステムに搭載されている。この場合、電子キーシステムは、通信装置1及び端末2の間で仮にID照合が成立していても、伝搬距離推定装置3によって求まる伝搬距離dが閾値以上であれば、不正通信の可能性が高いとして、ID照合成立を不許可とする。
Hereinafter, an embodiment of a propagation distance estimation apparatus will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the communication device 1 and the
通信装置1は、各々異なる周波数の無変調連続波(CW波)として複素信号fn(p)を出力する複数の発振器4(例えばN個)を備える。各周波数の複素信号fn(p)は、「n」が「1」〜「N」をとり、信号成分として実部及び虚部を有する。なお、「n」は、何番目の周波数かを表す数であり、「N」は、使用する周波数の総数であり、「p」は離散時間である。 The communication device 1 includes a plurality of oscillators 4 (for example, N) that output complex signals f n (p) as unmodulated continuous waves (CW waves) each having a different frequency. The complex signal f n (p) of each frequency has “n” ranging from “1” to “N”, and has a real part and an imaginary part as signal components. Note that “n” is a number indicating what number frequency, “N” is the total number of frequencies to be used, and “p” is discrete time.
通信装置1は、発振器4から入力する各複素信号fn(p)から実部を取り出す実数取出部5を備える。実数取出部5は、複素信号fn(p)からの実部の取り出しにより、信号real(fn(p))を出力する。なお、real(・)は、複素数から実数を取り出す関数を示す。
The communication device 1 includes a real
通信装置1は、実数取出部5から出力された信号real(fn(p))を加算する加算器6と、加算器6から出力される合成信号real(F(p))をD/A変換するD/Aコンバータ7とを備える。通信装置1は、D/A変換後の合成信号real(F(t))と局部発振器8から入力する発振信号とを乗算するミキサ9と、乗算後の信号をフィルタリングするバンドパスフィルタ10と、バンドパスフィルタ10を通過した合成信号を測距信号real(F(t))cos(ω1t)として送信する送信アンテナ11とを備える。なお、「F(p)」及び「F(t)」は、合成された複素信号であり、「t」は、連続時間である。
The communication device 1 adds the signal real (f n (p)) output from the real
端末2は、通信装置1から送信された測距信号real(F(t))cos(ω1t)を伝搬時間t0分遅れた信号で受信する受信アンテナ12と、この受信信号real(F(t−t0))cos(ω1t)をフィルタリングする受信フィルタとしてのバンドパスフィルタ13とを備える。端末2は、バンドパスフィルタ13を通過した信号と局部発振器14から入力する発振信号とを乗算するミキサ15とを備える。
The
端末2は、通信装置1から受信信号real(F(t−t0))cos(ω1t)を受信したとき、この受信信号real(F(t−t0))cos(ω1t)を通信装置1に返信する動作を実行する。
端末2は、ミキサ15にて乗算後の信号をフィルタリングする送信フィルタとしてのバンドパスフィルタ22と、バンドパスフィルタ22を通過した信号を測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)として送信する送信アンテナ23とを備える。
When the
The
通信装置1は、端末2から送信された測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)を伝搬時間t0遅れた信号で受信する受信アンテナ24を備える。通信装置1は、受信アンテナ24の後段の一方の経路に、バンドパスフィルタ25、局部発振器26、ミキサ27、ローパスフィルタ28及びA/Dコンバータ29を備える。バンドパスフィルタ25は、受信アンテナ24が受信した測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)をフィルタリングする。ミキサ27は、バンドパスフィルタ25を通過した信号と局部発振器26から入力する発振信号とを乗算する。ローパスフィルタ28は、ミキサ27で合成された信号のうち低い周波数のみ通過させる。A/Dコンバータ29は、ローパスフィルタ28を通過した測距信号real(F(t−2t0))をA/D変換して、測距信号real(F(p−2t0))を出力する。
The communication device 1 includes a receiving
通信装置1は、受信アンテナ24の後段の他方の経路に、バンドパスフィルタ30、移送器31、ミキサ32、ローパスフィルタ33及びA/Dコンバータ34を備える。バンドパスフィルタ30は、受信アンテナ24が受信した測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)をフィルタリングする。ミキサ32は、バンドパスフィルタ30を通過した信号と、局部発振器26から出力される発振信号を移送器31によって90°位相を遅らせた信号とを乗算する。ローパスフィルタ33は、ミキサ32で合成された信号のうち、低い周波数のみ通過させる。A/Dコンバータ34は、ローパスフィルタ33を通過した信号をA/D変換して、測距信号img(F(p−2t0))を出力する。なお、img(・)は、複素数から虚部を取り出す関数を示す。
The communication device 1 includes a band-
通信装置1は、実部及び虚部から複素信号を算出する複素化部35を備える。複素化部35は、A/Dコンバータ29から入力する測距信号real(F(p−2t0))とA/Dコンバータ34から入力する測距信号img(F(p−2t0))とを基に、複素信号F(p−2t0)を算出する。
The communication device 1 includes a
通信装置1は、通信装置1及び端末2の間の電波の伝搬距離dを推定する一連の処理を実行する相関演算部40及び距離推定部41を備える。相関演算部40は、通信装置1で受信した測距信号F(p−2t0)と、fn(p)の複素共役とを乗算し、その平均をとる相関演算を行って、F(p−2t0)の各周波数成分を抽出する。距離推定部41は、相関演算部40が抽出した周波数成分の位相から伝搬距離dを推定する。
The communication device 1 includes a
次に、図1〜図3を用いて、伝搬距離推定装置3の作用及び効果を説明する。なお、本例は、端末2側での信号処理は何も行われていないものとして定式化している。
図1に示すように、各発振器4(総数N個)は、各々異なる周波数の複素信号f1(p)〜fN(p)を実数取出部5に出力する(n=1〜N)。実数取出部5は、各複素信号f1(p)〜fN(p)において実部を取り出し、実数のみから構築される信号real(f1(p))〜real(fN(p))を加算器6に出力する。加算器6は、これら信号real(f1(p))〜real(fN(p))を足し合わせて合成信号real(F(p))とし、これをD/Aコンバータ7に出力する。合成信号real(F(p))は、次式(1)により表される。
Next, the operation and effect of the propagation distance estimation apparatus 3 will be described with reference to FIGS. Note that this example is formulated assuming that no signal processing is performed on the
As shown in FIG. 1, each oscillator 4 (total number N) outputs complex signals f 1 (p) to f N (p) having different frequencies to the real number extraction unit 5 (n = 1 to N). The real
通信装置1の送信アンテナ11から送信された測距信号real(F(t))cos(ω1t)は、伝搬時間t0後、端末2に到達する。なお、測距信号real(F(t))cos(ω1t)は、複素信号f1(p)〜fN(p)を合成することにより生成された所定波形が繰り返し出現する繰り返し信号である。また、送信信号real(F(t))cos(ω1t)は、広帯域信号である。
The ranging signal real (F (t)) cos (ω 1 t) transmitted from the transmission antenna 11 of the communication device 1 reaches the
端末2は、通信装置1から送信された測距信号real(F(t))cos(ω1t)を、伝搬時間t0遅れた信号、すなわちreal(F(t−t0))cos(ω1t)として受信アンテナ12で受信する。この受信信号real(F(t−t0))cos(ω1t)は、バンドパスフィルタ13を通過後、ミキサ15に出力される。ミキサ15に入力された受信信号real(F(t−t0))cos(ω1t)は、局部発振器14から入力する発振信号と乗算され、バンドパスフィルタ22により所定帯域のみ通過される。そして、バンドパスフィルタ22を通過した信号が測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)として送信アンテナ23から通信装置1に向けて無線送信される。
The
端末2の送信アンテナ23から送信された測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)は、伝搬時間t0後、通信装置1に到達する。なお、ここで端末2から送信される測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)は、通信装置1から端末2に送信された測距信号real(F(t))cos(ω1t)と波形は同じであるものの、位相が所定時間遅れた中心周波数の異なる信号となっている。
The ranging signal real (F (t−t 0 )) cos (ω 2 t) transmitted from the
端末2から送信された測距信号real(F(t−t0))cos(ω2t)は、伝搬時間t0遅れた信号、すなわちreal(F(t−2t0))cos(ω2t)として通信装置1に到達する。この測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)は、バンドパスフィルタ25,30の各々に入力される。バンドパスフィルタ25に入力された測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)は、所定帯域のみ通過され、ミキサ27に出力される。ミキサ27に入力された測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)は、局部発振器26から入力した発振信号と乗算され、ローパスフィルタ28により低帯域のみ通過される。ローパスフィルタ28を通過した測距信号real(F(t−2t0))は、A/Dコンバータ29によってA/D変換され、測距信号real(F(p−2t0))として複素化部35に入力される。
The ranging signal real (F (t−t 0 )) cos (ω 2 t) transmitted from the
バンドパスフィルタ30に入力された測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)は、所定帯域のみ通過され、ミキサ32に出力される。ミキサ32に入力された測距信号real(F(t−2t0))cos(ω2t)は、局部発振器26から入力した90°位相遅れの発振信号と乗算され、ローパスフィルタ33により低帯域のみ通過される。ローパスフィルタ33を通過した信号は、A/Dコンバータ34によってA/D変換され、測距信号img(F(p−2t0))として複素化部35に入力される。
The ranging signal real (F (t−2t 0 )) cos (ω 2 t) input to the
複素化部35は、A/Dコンバータ29から測距信号real(F(p−2t0))を入力し、A/Dコンバータ34から測距信号img(F(p−2t0))を入力すると、これらを複素化することにより、複素信号F(p−2t0)を算出する。複素化部35は、算出した複素信号F(p−2t0)を、相関演算部40に出力する。
The
相関演算部40は、通信装置1が送信する測距信号F(p)と、端末2から受信した測距信号F(p−2t0)との間に生じている位相回転量を周波数fn(p)ごとに求め、さらに隣り合う周波数fn(p)における位相回転量の差を求める。そして、距離推定部41は、相関演算部40が求めた位相回転量から、通信装置1及び端末2の間の伝搬距離dを算出する。
The
なお、伝搬距離推定装置は、端末2内のフィルタによって遅延が発生して伝搬距離の推定に影響を及ぼすことがあるため信号の補正が必要である。特に、バンドパスフィルタ13として表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ:Surface Acoustic Wave フィルタ)を用いた場合には帯域幅が狭いため温度によって特性が変わり帯域幅がずれて遅延が発生し易い。なお、表面弾性波フィルタに限らず、他のフィルタにおいても多少の遅延が発生する。
Note that the propagation distance estimation apparatus needs to correct a signal because a delay may be generated by a filter in the
そこで、図1〜図3に示すように、端末2は、端末2に設けられた受信側のバンドパスフィルタ13を通過することによる信号の遅延を算出するために、受信側のバンドパスフィルタ13を通過する回路と受信側のバンドパスフィルタ13を通過しない回路とを備えている。すなわち、端末2は、信号を出力する信号処理部18と、信号処理部18から出力された信号をD/A変換するD/Aコンバータ19と、D/Aコンバータ19から入力する信号と局部発振器20から入力する発振信号とを乗算するミキサ21とを備えている。ミキサ21から出力された信号は、受信側のバンドパスフィルタ13を通過する回路と、受信側のバンドパスフィルタ13を通過しない回路とに接続線53を介してそれぞれ入力される。端末2は、受信アンテナ12が受信した信号を受信側のバンドパスフィルタ13に出力するとともに、受信側のバンドパスフィルタ13から出力された信号をミキサ15を介して送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第1状態と、D/Aコンバータ19から出力された信号をミキサ21を介して受信側のバンドパスフィルタ13に入力するとともに、受信側のバンドパスフィルタ13から出力された信号をミキサ15を介して送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第2状態と、D/Aコンバータ19から出力された信号をミキサ21を介して送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第3状態とを切り替える切替部50とを備えている。第1状態は、受信アンテナ12と受信側のバンドパスフィルタ13とが接続されるとともに、受信側のバンドパスフィルタ13と送信側のバンドパスフィルタ22とがミキサ15を介して接続された状態である。第2状態は、D/Aコンバータ19と受信側のバンドパスフィルタ13とがミキサ21を介して接続されるとともに、受信側のバンドパスフィルタ13と送信側のバンドパスフィルタ22とが接続された状態である。第3状態は、D/Aコンバータ19と送信側のバンドパスフィルタ22とがミキサ21とミキサ15とを介して接続された状態である。
Accordingly, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the
切替部50は、受信側のバンドパスフィルタ13に対して接続される受信アンテナ12とD/Aコンバータ19とを切り替える第1スイッチ51と、送信アンテナ23に対して接続される受信アンテナ12とD/Aコンバータ19とを切り替える第2スイッチ52とを備えている。接続線53は、ミキサ21から分岐して第1スイッチ51と第2スイッチ52とに接続されている。信号処理部18には第1スイッチ51及び第2スイッチ52の状態を切り替える指示線54の一端が接続されている。また指示線54の他端が第1スイッチ51及び第2スイッチ52にそれぞれ接続されている。
The switching
信号処理部18は、校正を行う際には、切替部50を第2状態と第3状態とに切り替えることで、受信側のバンドパスフィルタ13を通過した信号と受信側のバンドパスフィルタ13を通過していない信号とを送信アンテナ23から送信する。信号処理部18は、伝搬距離を推定する測距通信を行う際には、切替部50を第1状態に切り替えて、通信装置1から送信された測距信号を返信する。
When calibrating, the
通信装置1は、切替部50の第2状態において送信された信号と第3状態において送信された信号とを比較することで補正値を算出し、端末2から送信された測距信号を補正した上で、測距信号の伝搬距離dを推定する。
The communication device 1 calculates the correction value by comparing the signal transmitted in the second state of the switching
具体的には、D/Aコンバータ19の出力をF(t−t1)とし、ミキサ21の出力をreal{F(t−t1)}cos(ω1t)とする。ここで、t1は通信装置1と端末2との基準時間のずれを表す時間である。D/Aコンバータ19はIQ信号(複素信号)を出力するものとし、ミキサ21はIQミキサとする。
Specifically, the output of the D /
図3に示すように、バンドパスフィルタ13を信号が通過しない場合、ミキサ15からバンドパスフィルタ22を通過した信号はreal{F(t−t1)}cos(ω2t)となり、通信装置1の受信信号はreal{F(t−t0−t1)}cos(ω2t)となり、A/D変換されて複素化された信号は、F(p−t0−t1)となる。そして、上記信号を用いて測距すると、遅れ時間(t0+t1)に応じた距離d1が算出される。
As shown in FIG. 3, when the signal does not pass through the
図2に示すように、バンドパスフィルタ13を信号が通過する場合、バンドパスフィルタ13を通過した信号はreal{F(t−t1−t2)}cos(ω1t)となり、ミキサ15からバンドパスフィルタ22を通過した信号はreal{F(t−t1−t2)}cos(ω2t)となり、通信装置1の受信信号はreal{F(t−t0−t1−t2)}cos(ω2t)となり、A/D変換されて複素化された信号は、F(p−t0−t1−t2)となる。ここで、t2はバンドパスフィルタ13による遅延時間である。そして、上記信号を用いて測距すると、遅れ時間(t0+t1+t2)に応じた距離d2が算出される。
As shown in FIG. 2, when the signal passes through the
(d1-d2)は、バンドパスフィルタ13による遅延時間t2に応じた距離である。よって、測距の際に(d1-d2)を差し引けばバンドパスフィルタ13の遅延の影響なく測距が可能となる。
(d 1 -d 2 ) is a distance according to the delay time t 2 by the
上記のような構成によって、端末2の切替部50を第2状態と第3状態とに切り替えることで端末2内の受信側のバンドパスフィルタ13による信号の遅延を異なる信号として通信装置1に送信することができる。そして、通信装置1が異なる信号から補正値を算出し、この補正値によって通信装置1が測距信号を補正することができ、信号の補正を効果的に行うことができる。また、端末2においては、異なる信号を送信するのみで、測距信号の補正を行う必要がないので高性能な演算処理部を必要としない。
With the configuration as described above, the switching
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)端末2の切替部50を第2状態と第3状態とに切り替えることで端末2内の受信側のバンドパスフィルタ13による信号の遅延を異なる信号として通信装置1に送信することができる。そして、通信装置1が異なる信号から補正値を算出し、この補正値によって通信装置1が測距信号を補正することができ、信号の補正を効果的に行うことができる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By switching the switching
(2)受信アンテナ12と受信側のバンドパスフィルタ13とを接続するとともに、送信アンテナ23と送信側のバンドパスフィルタ22とが接続された第1状態とすることで、通信装置1から送信された測距信号を受信アンテナ12が受信して、受信側のバンドパスフィルタ13及び送信側のバンドパスフィルタ22を介して送信アンテナ23から測距信号を送信することができる。また、D/Aコンバータ19から出力された信号が受信側のバンドパスフィルタ13を通過する第2状態と、D/Aコンバータ19から出力された信号が受信側のバンドパスフィルタ13を通過しない第3状態とによって受信側のバンドパスフィルタ13を通過したことによる遅延を含む信号と遅延を含まない信号を送信アンテナ23から送信することができる。
(2) By connecting the receiving
(3)第1スイッチ51と第2スイッチ52とを切り替えることで、第1状態と第2状態と第3状態とを切り替えることができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
(3) By switching the first switch 51 and the
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
・上記実施形態では、切替部50が受信側のバンドパスフィルタ13に対して接続される受信アンテナ12とD/Aコンバータ19とを切り替える第1スイッチ51と、送信側のバンドパスフィルタ22に対して接続される受信側のバンドパスフィルタ13とD/Aコンバータ19とを切り替える第2スイッチ52とを備えた。しかしながら、受信アンテナ12が受信した信号を受信側のバンドパスフィルタ13に出力するとともに、受信側のバンドパスフィルタ13が出力した信号を送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第1状態と、D/Aコンバータ19から出力された信号を受信側のバンドパスフィルタ13に入力するとともに、受信側のバンドパスフィルタ13から出力された信号を送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第2状態と、D/Aコンバータ19から出力された信号を送信側のバンドパスフィルタ22に入力する第3状態と、を切り替えることができる切替部50であれば第1スイッチ51と第2スイッチ52との構成に限らない。
In the above embodiment, the switching
・上記実施形態では、通信装置1が算出した補正値によって端末2から送信された測距信号を補正した上で測距信号の伝搬距離を推定したが、通信装置1が測距信号の伝搬距離を推定した上で、算出した補正値によって伝搬距離を補正してもよい。
In the above embodiment, the propagation distance of the distance measurement signal is estimated after correcting the distance measurement signal transmitted from the
・上記実施形態の伝搬距離推定装置3の回路構成、すなわち通信装置1や端末2の回路構成は、実施形態に述べた構成に限らず、他に変更可能である。また、通信装置1は基地局であってもよい。
The circuit configuration of the propagation distance estimation device 3 of the above embodiment, that is, the circuit configuration of the communication device 1 and the
・上記実施形態において、伝搬距離d(伝搬時間t0)を電波の位相から推定する演算は、例えばMUSIC法など、種々の方式が採用可能である。
・上記実施形態において、伝搬距離推定装置3は、電子キーシステムに搭載されることに限定されず、他のシステムや機器に適用可能である。
In the above-described embodiment, various methods such as the MUSIC method can be used for the calculation for estimating the propagation distance d (propagation time t 0 ) from the phase of the radio wave.
In the above embodiment, the propagation distance estimation device 3 is not limited to being mounted on the electronic key system, and can be applied to other systems and devices.
・上記実施形態の連続波は、複素信号として取り扱われることに限定されず、種々の方式が採用可能である。
・上記実施形態の連続波は、それぞれのfk(p)の周波数帯域が重なり合わなければ、無変調波に限らず、種々の変調が施された信号としてもよい。
-The continuous wave of the said embodiment is not limited to being handled as a complex signal, A various system is employable.
The continuous wave of the above embodiment is not limited to a non-modulated wave but may be a signal subjected to various modulations as long as the frequency bands of the respective f k (p) do not overlap.
・上記実施形態の連続波は、送信の開始から終了まで全て連続する信号である必要はなく、適宜中断される信号でもよい。
・上記実施形態の端末2の信号処理部18は、通信装置1と既知の方法で信号処理を実施してもよい。これにより、例えば中継器が伝搬距離測定用の信号を通信装置1へ直接送信することで伝搬距離d(伝搬時間t0)を偽装するという手法を防止することができる。
-The continuous wave of the said embodiment does not need to be a continuous signal from the start to the end of transmission, and may be a signal interrupted suitably.
-The
・上記実施形態の伝搬距離推定装置3は、伝搬距離dを推定する装置に限定されず、例えば伝搬時間t0を推定する装置でもよい。 And Propagation distance estimation apparatus 3 in the embodiment above is not limited to the apparatus for estimating the propagation distance d, for example, it may be an apparatus for estimating the propagation time t 0.
1…通信装置、2…端末、3…伝搬距離推定装置、4…発振器、5…実数取出部、6…加算器、7…D/Aコンバータ、8…局部発振器、9…ミキサ、10…バンドパスフィルタ、11…送信アンテナ、12…受信アンテナ、13…バンドパスフィルタ、14…局部発振器、15…ミキサ、18…信号処理部、19…D/Aコンバータ、20…局部発振器、21…ミキサ、22…バンドパスフィルタ、23…送信アンテナ、24…受信アンテナ、25,30…バンドパスフィルタ、26…局部発振器、27,32…ミキサ、28,33…ローパスフィルタ、29,34…A/Dコンバータ、35…複素化部、40…相関演算部、41…距離推定部、50…切替部、51…第1スイッチ、52…第2スイッチ、53…接続線、54…指示線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Communication apparatus, 2 ... Terminal, 3 ... Propagation distance estimation apparatus, 4 ... Oscillator, 5 ... Real number extraction part, 6 ... Adder, 7 ... D / A converter, 8 ... Local oscillator, 9 ... Mixer, 10 ... Band Path filter, 11 ... Transmit antenna, 12 ... Receive antenna, 13 ... Band pass filter, 14 ... Local oscillator, 15 ... Mixer, 18 ... Signal processor, 19 ... D / A converter, 20 ... Local oscillator, 21 ... Mixer, 22 ... band pass filter, 23 ... transmitting antenna, 24 ... receiving antenna, 25, 30 ... band pass filter, 26 ... local oscillator, 27, 32 ... mixer, 28, 33 ... low pass filter, 29, 34 ... A /
Claims (3)
前記端末は、前記測距信号を受信する受信アンテナと、受信した前記測距信号をフィルタリングする受信フィルタと、前記受信フィルタがフィルタリングした信号をフィルタリングする送信フィルタと、前記送信フィルタがフィルタリングした信号を送信する送信アンテナと、信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部が処理した信号をD/A変換するD/Aコンバータと、前記受信アンテナが受信した信号を前記受信フィルタに出力するとともに、前記受信フィルタが出力した信号を前記送信フィルタに入力する第1状態と、前記D/Aコンバータから出力された信号を前記受信フィルタに入力するとともに、前記受信フィルタから出力された信号を前記送信フィルタに入力する第2状態と、前記D/Aコンバータから出力された信号を前記送信フィルタに入力する第3状態と、を切り替える切替部と、を備え、
前記信号処理部は、校正を行う際には、前記切替部を前記第2状態と前記第3状態とに切り替えることで、前記受信フィルタを通過した信号と前記受信フィルタを通過していない信号とを前記送信アンテナから送信し、伝搬距離を推定する測距通信を行う際には、前記切替部を前記第1状態に切り替えて、前記通信装置から送信された前記測距信号を返信し、
前記通信装置は、前記切替部の前記第2状態において送信された信号と前記第3状態において送信された信号とを比較することで補正値を算出して、前記端末から送信された前記測距信号を補正する
伝搬距離推定装置。 A plurality of continuous waves having different frequencies are synthesized in the communication device, and this is transmitted as a ranging signal from the communication device to the terminal, the ranging signal is returned from the terminal to the communication device, and the ranging signal In the propagation distance estimation device for estimating the propagation distance,
The terminal includes a reception antenna that receives the ranging signal, a reception filter that filters the received ranging signal, a transmission filter that filters a signal filtered by the reception filter, and a signal that is filtered by the transmission filter. A transmitting antenna for transmitting, a signal processing unit for processing a signal, a D / A converter for D / A converting the signal processed by the signal processing unit, and outputting a signal received by the receiving antenna to the reception filter A first state in which a signal output from the reception filter is input to the transmission filter; a signal output from the D / A converter is input to the reception filter; and a signal output from the reception filter is input to the transmission filter The second state input to the filter and the signal output from the D / A converter And a switching unit for switching, and a third state to be input to the transmission filter,
When the calibration is performed, the signal processing unit switches the switching unit between the second state and the third state, so that a signal that has passed through the reception filter and a signal that has not passed through the reception filter Is transmitted from the transmitting antenna, and when performing ranging communication to estimate the propagation distance, the switching unit is switched to the first state, the ranging signal transmitted from the communication device is returned,
The communication device calculates a correction value by comparing the signal transmitted in the second state of the switching unit with the signal transmitted in the third state, and the distance measurement transmitted from the terminal Propagation distance estimation device that corrects signals.
前記第2状態は、前記D/Aコンバータと前記受信フィルタとが接続されるとともに、前記受信フィルタと前記送信フィルタとが接続された状態であって、
前記第3状態は、前記D/Aコンバータと前記送信フィルタとが接続された状態である
請求項1に記載の伝搬距離推定装置。 The first state is a state in which the reception antenna and the reception filter are connected, and the reception filter and the transmission filter are connected,
The second state is a state in which the D / A converter and the reception filter are connected, and the reception filter and the transmission filter are connected,
The propagation distance estimation apparatus according to claim 1, wherein the third state is a state in which the D / A converter and the transmission filter are connected.
請求項2に記載の伝搬距離推定装置。 The switching unit includes a first switch that switches between the reception antenna connected to the reception filter and the D / A converter, and the reception filter and D / A converter connected to the transmission filter. The propagation distance estimation apparatus according to claim 2, further comprising: a second switch that switches between the two.
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