JP2020051970A - 車載装置及び車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両側のアンテナと携帯機との距離が長くなる場合であっても、車両側のアンテナと携帯機との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機の位置の判定の精度をより向上させることを可能にする。【解決手段】車両に配置されるＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌから電波にのせて信号を送信させる送信処理部３０２と、ユーザに携帯される携帯機２から、車両に配置されるＲＦ受信アンテナ３２で受信する応答信号を取得する応答取得部３０３と、応答信号のＲＳＳＩを特定する信号強度特定部３０４と、特定するＲＳＳＩを用いて携帯機２の位置を判定する位置判定部３０７と、ＲＦ受信アンテナ３２の指向性を制御する指向性制御部３０９とを備え、指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。【選択図】図５

Description

本開示は、車両に設けられるアンテナで携帯機から受信する電波の強度を用いて携帯機の位置を判定する車載装置及びこの車載装置を含む車両システムに関するものである。

従来、車両側のアンテナと携帯機との間で送受信する電波の強度を利用して、携帯機の位置を判定する技術が知られている。例えば特許文献１には、車両の複数箇所に配置されたアンテナからＬＦ帯の電波で１〜２ｍ程度のエリア内に送信されたリクエスト信号のＲＳＳＩに基づいて携帯機の位置を判定する技術が開示されている。

特開２０１６−１２４４７７号公報

特許文献１の技術では、ＬＦ帯の電波で送信されるリクエスト信号は１〜２ｍ程度しか届かないので、携帯機の位置を判定した結果をもとに車両の制御を行わせる場合、携帯機が車両から１〜２ｍ程度の距離にまで接近しなければ、車両の制御を行わせることはできない。よって、より遠方から車両の制御を行わせたい場合に、その要求に応えることができない。

これに対して、携帯機の位置の判定に用いる信号を送信する電波として、ＬＦ帯よりも通信範囲の広い電波を用いることで、より遠方から車両の制御を行わせることが考えられる。しかしながら、携帯機の位置の判定に用いる信号を送信する電波として、ＬＦ帯よりも通信範囲の広い電波を用いる場合、電波の送受信時の携帯機と車両側のアンテナとの距離が長くなり、電波が大地に反射されることによるマルチパスの影響を受け易くなる。詳しくは、マルチパスの影響を受ける場合には、携帯機の位置の判定に用いる信号のＲＳＳＩ（つまり、受信電波強度）がばらつくことで、携帯機の位置の判定精度が低下してしまう。

この開示のひとつの目的は、車両側のアンテナと携帯機との距離が長くなる場合であっても、車両側のアンテナと携帯機との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機の位置の判定の精度をより向上させることを可能にする車載装置及び車両システムを提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、開示の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本開示の車載装置は、車両で用いられ、車両に配置される送信アンテナ（３１）から電波にのせて信号を送信させる送信処理部（３０２）と、送信アンテナから送信される信号を受信したことをもとに応答信号を送信する、ユーザに携帯される携帯機から、車両に配置されて指向性を制御可能な受信アンテナ（３２）で受信するその応答信号を取得する応答取得部（３０３）と、受信アンテナで受信する応答信号の受信信号強度を特定する信号強度特定部（３０４）と、信号強度特定部で特定する受信信号強度を用いて携帯機の位置を判定する位置判定部（３０７）と、受信アンテナの指向性を制御する指向性制御部（３０９，３０９ａ）とを備え、指向性制御部は、受信アンテナの垂直方向の指向性を、応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。

また、上記目的を達成するために、本開示の車両システムは、車両で用いられ、車両に配置される送信アンテナ（３１）と、車両に配置されて指向性を制御可能な受信アンテナ（３２）と、車載装置（３０，３０ａ）とを含み、車載装置は、送信アンテナから電波にのせて信号を送信させる送信処理部（３０２）と、送信アンテナから送信される信号を受信したことをもとに応答信号を送信する、ユーザに携帯される携帯機から、受信アンテナで受信するその応答信号を取得する応答取得部（３０３）と、受信アンテナで受信する応答信号の受信信号強度を特定する信号強度特定部（３０４）と、信号強度特定部で特定する受信信号強度を用いて携帯機の位置を判定する位置判定部（３０７）と、受信アンテナの指向性を制御する指向性制御部（３０９，３０９ａ）とを備え、指向性制御部は、受信アンテナの垂直方向の指向性を、応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。

これらによれば、携帯機からの応答信号を受信する受信アンテナの垂直方向の指向性を、指向性制御部が、その応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせることになる。よって、車両に配置される受信アンテナと携帯機との距離が長くなる場合であっても、信号強度特定部で特定する応答信号の受信信号強度がこのマルチパスによってばらつくのを防ぐことが可能になる。従って、この受信信号強度を用いる位置判定部での携帯機の位置の判定精度が低下するのを防ぐことが可能になる。

また、車両に配置される送信アンテナから送信される信号を携帯機で受信する際の受信信号強度を、携帯機の位置を判定するのに用いる構成の場合には、大地反射によるマルチパスを抑えるためには、携帯機側でこのマルチパスを抑える工夫が必要となる。しかしながら、携帯機がユーザに携帯される際の向きが一定と限らないため、携帯機で信号を受信する指向性を狭めても、指向性の方向が一定に定まらず、大地反射によるマルチパスを抑えることは難しい。これに対して、携帯機からの応答信号を車両に配置される受信アンテナで受信する際の受信信号強度を、携帯機の位置を判定するのに用いる構成の場合には、受信アンテナが車両に配置されるものであるので、指向性の方向を一定に定めさせることが可能になる。よって、応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせることで、大地反射によるマルチパスを抑えることが可能になる。

その結果、車両側のアンテナと携帯機との距離が長くなる場合であっても、車両側のアンテナと携帯機との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機の位置の判定の精度をより向上させることが可能になる。

認証システム１の概略的な構成の一例を示す図である。 携帯機２の概略的な構成の一例を示す図である。 車両側ユニット３の概略的な構成の一例を示す図である。 ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌの水平方向の通信範囲の一例を示す図である。 ＢＣＭ３０の概略的な構成の一例を示す図である。 ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を狭めることで携帯機２からの応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えることを説明するための模式図である。 携帯機２からの応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えるのに効果的な一例を説明するための模式図である。 ＢＣＭ３０での車両制御許可関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ＲＦ送信アンテナ３１Ｆ，３１Ｂの水平方向の通信範囲の一例を示す図である。 ＢＣＭ３０ａの概略的な構成の一例を示す図である。 指向性制御部３０９ａでのＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性制御の一例を示す図である。 ＢＣＭ３０ａでの車両制御許可関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態における説明を参照することができる。

（実施形態１）
＜認証システム１の概略構成＞
図１に示すように、認証システム１は、ユーザに携帯される携帯機２と、車両で用いられる車両側ユニット３とを含む。携帯機２と車両側ユニット３とは、それぞれが無線通信によって、電波にのせて信号を送受信可能となっている。また、携帯機２と車両側ユニット３とは、お互いの通信範囲内に存在する場合、無線通信によって一方が送信した信号をもう一方が受信する。認証システム１は、携帯機２と車両側ユニット３との間で無線通信を介したコード照合をもとに認証を行い、認証が成立した場合に、認証対象としての車両の制御を許可する機能を有している。認証によって許可される車両の制御の一例としては、ドアの開錠等が挙げられる。

＜携帯機２の概略構成＞
次に、図２を用いて携帯機２についての説明を行う。図２に示すように、携帯機２は、制御装置２０、ＲＦ受信アンテナ２１、ＲＦ受信部２２、ＲＦ送信部２３、及びＲＦ送信アンテナ２４を備えている。携帯機２は、電子キーの機能を有するものであって、所謂Ｆｏｂであってもよいし、電子キーの機能を有する多機能携帯電話機等であってもよい。

ＲＦ受信アンテナ２１は、後述するＲＦ送信アンテナ３１からＲＦ（Radio Frequency）帯の電波にのせて送信されてくるリクエスト信号を受信する。ＲＦ受信アンテナ２１が受信するリクエスト信号としては、例えばコード照合のためのコードの送信を要求するチャレンジ信号等がある。チャレンジ信号は、暗号通信のための信号であって、乱数からなるコードの信号である。ＲＦ帯とは、例えば３００Ｈｚ〜３ＴＨｚの周波数帯である。本実施形態では、ＲＦ帯のうちのＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波にのせて送信されてくる信号を受信するものとして以降の説明を行う。ＵＨＦ帯とは、例えば３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの極超短波の周波数帯である。ＲＦ受信部２２は、ＲＦ受信アンテナ２１で受信した信号を電気的に処理しつつ受信信号を生成し、生成した受信信号を制御装置２０に出力する。

ＲＦ送信部２３は、制御装置２０から入力される原信号を電気的に処理しつつ、ＲＦ受信アンテナ２１で受信した信号に対する応答信号を生成し、この応答信号をＲＦ送信アンテナ２４から送信する。ＲＦ送信アンテナ２４は、ＲＦ帯の電波にのせて応答信号を送信する。本実施形態では、ＲＦ帯のうちのＵＨＦ帯の電波にのせて応答信号を送信するものとして以降の説明を行う。

制御装置２０は、ＩＣ若しくはマイクロコンピュータ等であって、ＲＦ受信部２２からリクエスト信号の受信信号が入力された場合に、このリクエスト信号に応じた応答信号の原信号を生成し、この原信号をＲＦ送信部２３に出力する。制御装置２０は、チャレンジ信号のコードを、共通鍵暗号方式で用いる秘密鍵及び暗号化アルゴリズムで暗号化した暗号化コードを生成する。この暗号化コードが照合情報に相当する。また、制御装置２０は、応答信号に、受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）測定用のバースト信号も含ませる。これにより、ＲＦ送信部２３によってバースト信号を含む応答信号が送信されることになる。

＜車両側ユニット３の概略構成＞
続いて、図３を用いて、車両側ユニット３の概略的な構成について説明を行う。図３に示すように車両側ユニット３は、ＢＣＭ（Body Control Module）３０、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，ＲＦ送信アンテナ３１Ｌ、及びＲＦ受信アンテナ３２を備えている。

ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌは、ＲＦ帯の電波にて信号を送信する送信アンテナであって、車両に配置される。なお、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌの個々を区別せずに説明を行う場合、以降ではＲＦ送信アンテナ３１と呼ぶ。このＲＦ送信アンテナ３１が送信アンテナに相当する。本実施形態では、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌは、ＲＦ帯のうちのＵＨＦ帯の電波にのせて信号を送信するものとして以降の説明を行う。ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌは、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波にて信号（つまり、ＬＦ信号）を送信するアンテナ（以下、ＬＦアンテナ）に比べて、用いる電波の周波数が高く波長が短いため、ＬＦアンテナよりも小型であるものとする。これにより、ＬＦアンテナを用いる場合に比べて、アンテナの車両への搭載スペースを小さくすることが可能になる。ＬＦ帯とは、例えば３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの長波の周波数帯である。

本実施形態では、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌは、車両の車室外に配置されるものとする。具体例としては、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒが車両右側のドアのアウタードアハンドルに設けられ、ＲＦ送信アンテナ３１Ｌが車両左側のドアのアウタードアハンドルに設けられるものとする。ＲＦ送信アンテナ３１から送信される信号の到達距離は、例えば数１０ｍ程度とする。また、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒの水平及び垂直方向の通信範囲は、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒを基点とした、車両の右側の略半球状の範囲とする。一方、ＲＦ送信アンテナ３１Ｌの水平及び垂直方向の通信範囲は、ＲＦ送信アンテナ３１Ｌを基点とした、車両の左側の略半球状の範囲とする。

ＲＦ受信アンテナ３２は、ＵＨＦ帯の電波にて携帯機２側から送信されてくる応答信号を受信する。ＲＦ受信アンテナ３２は、指向性を制御可能なアンテナであって、車両に配置される。このＲＦ受信アンテナ３２が受信アンテナに相当する。本実施形態では、ＲＦ受信アンテナ３２は、ＢＣＭ３０によって指向性を制御可能なアレイアンテナであるものとして以降の説明を行う。

ＲＦ受信アンテナ３２は、車両の側面に配置すればよい。ＲＦ受信アンテナ３２を車両の側面に配置する場合には、携帯機２を検知したい方向に応じて複数のＲＦ受信アンテナ３２を各側面に配置すればよい。携帯機２を検知したい方向が車両の左右のいずれか一方のみの場合は、携帯機２を検知したい方向の側面にＲＦ受信アンテナ３２を配置すればよく、ＲＦ送信アンテナ３１もその側面に１つ配置する構成とすればよい。また、車両の車体が樹脂の場合には、ＲＦ受信アンテナ３２を車両の中央に配置する構成としてもよい。

本実施形態では、車両の右側と左側とにそれぞれＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌを配置する。よって、車両の右側から携帯機２を携帯するユーザが接近する場合であっても、車両の左側から携帯機２を携帯するユーザが接近する場合であっても、ＲＦ送信アンテナ３１から送信する信号を携帯機２が受信できるようになっている（図４参照）。図４のＲがＲＦ送信アンテナ３１Ｒの水平方向の通信範囲を示しており、ＬがＲＦ送信アンテナ３１Ｌの水平方向の通信範囲を示している。また、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌのいずれから信号を送信した場合に、携帯機２からの応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信したかによって、携帯機２が車両の左右いずれに位置するか判別可能となっている。

ＢＣＭ３０は、プロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備え、メモリに記憶された制御プログラムを実行することで、ＲＦ受信アンテナ３２の指向性を制御する処理，携帯機２の位置の判定に関する処理，車両での認証に関する処理等の各種の処理を実行する。ここで言うところのメモリは、コンピュータによって読み取り可能なプログラム及びデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。また、非遷移的実体的記憶媒体は、半導体メモリ又は磁気ディスクなどによって実現される。このＢＣＭ３０が車載装置に相当し、車両側ユニット３が車両システムに相当する。

＜ＢＣＭ３０の概略構成＞
次に、図５を用いて、ＢＣＭ３０の概略的な構成の一例について説明を行う。図５に示すように、ＢＣＭ３０は、車両状態判定部３０１、送信処理部３０２、応答取得部３０３、信号強度特定部３０４、記憶部３０５、照合部３０６、位置判定部３０７、車両制御許可部３０８、及び指向性制御部３０９を、機能ブロックとして備える。ＢＣＭ３０は、車両ドアのアウタードアハンドルに設けられたドアハンドルスイッチ，ドアロックモータ等のアクチュエータ等と接続されるものとする。なお、ＢＣＭ３０が実行する機能の一部または全部を、１つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、ＢＣＭ３０が備える機能ブロックの一部又は全部を、プロセッサによるソフトウェアの実行とハードウェア部材との組み合わせによって実現してもよい。

車両状態判定部３０１は、車両の状態を判定する。例えば、車速センサで検出する車速，シフトポジションセンサで検出するシフトポジション，パーキングブレーキスイッチの信号等をもとに、車両が駐車中か否か判定する。また、アウタードアハンドルに設けられたドアハンドルスイッチの信号をもとに、車両への乗り込みを判定する。

送信処理部３０２は、車両状態判定部３０１で自車が駐車していると判定している場合に、ＲＦ送信アンテナ３１からリクエスト信号を周期的に送信させるポーリングを行う。一例としては、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌからリクエスト信号を交互に送信させればよい。また、送信処理部３０２は、携帯機２からの応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信するまでは、リクエスト信号としてチャレンジ信号を送信させず、携帯機２をスリープ状態からウェイク状態に移行させるためのウェイク信号を送信させる構成とすればよい。そして、携帯機２からの応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信した場合に、チャレンジ信号の送信を開始させる構成とすればよい。なお、ウェイク信号とチャレンジ信号とをまとめた信号を送信させる構成としてもよい。また、送信処理部３０２は、周期的なリクエスト信号の送信を、例えば車両のドアが開錠された場合に終了したり、車両の走行駆動源が始動した場合に終了したりする構成等とすればよい。

応答取得部３０３は、ＲＦ受信アンテナ３２で携帯機２から受信する応答信号を取得する。応答取得部３０３は、応答信号に暗号化コードが含まれている場合には、この暗号化コードを照合部３０６に出力する。

信号強度特定部３０４は、ＲＦ受信アンテナ３２で受信する信号のＲＳＳＩを特定する。一例として、ＲＦ受信アンテナ３２で携帯機２から受信する応答信号に含まれるバースト信号のＲＳＳＩを、ＲＳＳＩ測定回路で測定することで、応答信号のＲＳＳＩを特定すればよい。なお、ＲＳＳＩ測定回路は、ＲＦ受信アンテナ３２側に備えられている構成としてもよい。信号強度特定部３０４は、特定するＲＳＳＩを位置判定部３０７に出力する。

記憶部３０５は、コード照合のための情報として、例えば共通鍵暗号方式で用いる秘密鍵を記憶している。照合部３０６は、応答取得部３０３で取得した応答信号に含まれる暗号化コードと、ＲＦ送信アンテナ３１から送信したチャレンジ信号のコードを記憶部３０５に記憶されている秘密鍵で暗号化して得られる暗号化コードとのコード照合を行う。そして、照合の結果を車両制御許可部３０８に出力する。

位置判定部３０７は、信号強度特定部３０４で特定するＲＳＳＩが閾値以上の場合に、ＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１ＬのうちのどのＲＦ送信アンテナ３１の送信タイミングに応じた応答信号のＲＳＳＩであるかによって、携帯機２が車両の右側と左側とのいずれに位置するかを判定する。ここで言うところの閾値とは、ノイズと応答信号とを区分する閾値であって、任意に設定可能とする。例えば、送信処理部３０２は、携帯機２が車両の右側に位置する場合には、リクエスト信号を送信するＲＦ送信アンテナ３１をＲＦ送信アンテナ３１Ｒに絞る一方、携帯機２が車両の左側に位置する場合には、リクエスト信号を送信するＲＦ送信アンテナ３１をＲＦ送信アンテナ３１Ｌに絞る等すればよい。

位置判定部３０７は、信号強度特定部３０４で特定するＲＳＳＩが前述の閾値以上の場合に、このＲＳＳＩの大きさとＲＳＳＩの距離減衰特性とから、車両と携帯機２との距離を算出する。そして、算出する車両と携帯機２との距離から、車両に対する携帯機２の位置を判定する。例えば、携帯機２が車両の右側と左側とのいずれに位置するかの判定結果と組み合わせて、携帯機２が車両の右側と左側とのいずれに、車両から何ｍの距離に位置するかを判定したりする。また、携帯機２が車両から何ｍの距離に位置するかを判定するだけであってもよい。

車両制御許可部３０８は、照合部３０６でのコード照合の結果及び位置判定部３０７で判定する携帯機２の位置を用いて、車両の制御を許可する。一例として、照合部３０６でコード照合が不成立の場合には、車両の制御を許可しない。

また、車両制御許可部３０８は、コード照合が成立の場合であって、携帯機２の位置がウェルカムライト点灯等の便利機能の作動条件範囲内の場合には、ウェルカムライト点灯等の便利機能の作動を許可する。ここで言うところの便利機能とは、車両へ乗車するユーザの利便性を向上させたり満足感を向上させたりする機能を示す。便利機能としては、例えば車両のスモールライトを点灯させるウェルカムライト点灯，自動での空調作動等がある。ここで言うところの作動条件範囲とは、電子キーシステムで用いられるＬＦ信号の到達距離である１〜２ｍ以内の範囲よりも広い範囲であって、任意に設定可能である。例えば、車両から１０ｍ以上の遠方の範囲とすればよい。

一方、車両制御許可部３０８は、コード照合が成立の場合であっても、携帯機２の位置が便利機能の作動条件範囲内でない場合には、ドアの開錠，走行駆動源の始動といった車両の制御を許可しない構成とすればよい。これによれば、携帯機２を携帯するユーザが車両から離れている間に、第３者が中継器を用いて携帯機２と車両側ユニット３との通信を間接的に実現させることでコード照合を不正に成立させるリレーアタックが行われた場合でも、車両の持ち出しを防ぐことが可能になる。

また、車両制御許可部３０８は、コード照合が成立の場合であって、携帯機２の位置が便利機能の作動条件範囲内であって、且つ、ドアハンドルスイッチのオンを検出する場合といった開錠条件を充足する場合には、ドアの開錠を許可し、ドアを開錠させる。なお、開錠条件として、携帯機２の位置が便利機能の作動条件範囲内であることを用いる代わりに、携帯機２の位置がこの作動条件範囲よりも狭い所定範囲内であることを用いる構成としてもよい。例えば、所定範囲は、車両から１〜２ｍ程度といった、車両近傍と言える程度の範囲とすればよい。他にも、コード照合が成立することをドアの開錠を許可する条件とし、ドアハンドルスイッチのオンを検出する場合に開錠条件を充足したものとして、ドアを開錠させる構成としてもよい。なお、ドアの開錠を許可する条件に、前述したような携帯機２の位置が所定範囲内であることを加えてもよい。

指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の指向性を制御する。指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、その応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、無指向性の場合よりも狭めさせればよい。より詳しくは、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、携帯機２から送信される応答信号の直接波のＲＳＳＩが前述の閾値以上となると推定される車両と携帯機２との最大距離において、携帯機２から送信される応答信号の電波が水平と仮定される大地に反射されて入射すると推定される角度を除く範囲に狭めればよい。この範囲については、例えばシミュレーション等で予め求めておく構成とすればよい。

これにより、図６に模式的に示したように、大地反射によるマルチパスを抑えることが可能になる。図６の実線の矢印が携帯機２から送信される応答信号の直接波を示しており、点線の矢印が大地反射によるマルチパスを示しており、ＤｉがＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を示している。

また、ＲＦ受信アンテナ３２は、車両のうちの、携帯機２がユーザに携帯される際の下限の高さと推定される高さよりも低い位置に配置され、指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性の中心を水平方向若しくは水平よりも上方の方向に向かせることが好ましい。一例として、携帯機２がユーザに携帯される際の下限の高さは、ユーザがポケット，バッグ等に携帯機２を携帯している場合を想定して推定すればよい。また、この下限の高さと推定される高さよりも低い位置は、例えば、路面から３０ｃｍの位置としてもよいし、車両の床面の位置としてもよいし、車両のアウタードアハンドルの位置としてもよいし、車両のサイドスカートの位置としてもよい。

これは、図７に示すように、車両のうちの、携帯機２がユーザに携帯される際の下限の高さと推定される高さよりも低い位置にＲＦ受信アンテナ３２が配置されると、携帯機２が車両から遠方であっても、携帯機２からの直接波が必ずＲＦ受信アンテナ３２の上方から入射することになり、携帯機２からの直接波と大地反射によるマルチパスとを切り分け易くなるためである。図７の実線の矢印が携帯機２から送信される応答信号の直接波を示しており、点線の矢印が大地反射によるマルチパスを示しており、ＤｉがＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を示している。また、特に、指向性制御部３０９は、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性の中心を水平よりも上方の方向に向かせることがより好ましい。これは、図７に示すように、ＲＦ受信アンテナ３２の上方から入射する携帯機２からの直接波を受信しやすくなる一方、ＲＦ受信アンテナ３２の下方からの大地反射によるマルチパスを抑えやすくなるためである。

また、指向性制御部３０９は、位置判定部３０７での携帯機２が車両の右側と左側とのいずれに位置するかの判定結果に応じて、ＲＦ受信アンテナ３２の水平方向の指向性を狭める構成としてもよい。例えば、ＲＦ受信アンテナ３２の水平方向の指向性が全周の場合には、携帯機２が位置する側に水平方向の指向性を狭める構成とすればよい。また、ＲＦ受信アンテナ３２が車両の左右の側面にそれぞれ配置されている場合には、携帯機２が位置する側のＲＦ受信アンテナ３２のみを駆動させることで、携帯機２が位置する側に水平方向の指向性を狭める構成とすればよい。

＜ＢＣＭ３０での車両制御許可関連処理＞
続いて、ＢＣＭ３０での車両の駐車時におけるドア開錠までの処理（以下、車両制御許可関連処理）について、図８のフローチャートを用いて説明を行う。図８のフローチャートは、例えばポーリングを開始する場合に開始される構成とすればよい。

まず、ステップＳ１では、指向性制御部３０９が、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、その応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。

ステップＳ２では、送信処理部３０２が、ＲＦ送信アンテナ３１からリクエスト信号を送信させる。送信処理部３０２は、ＲＦ送信アンテナ３１が複数の場合には、各ＲＦ送信アンテナ３１から順番にリクエスト信号を送信させる構成とすればよい。ここでは、ＲＦ送信アンテナ３１からリクエスト信号を送信させるよりも前に、指向性制御部３０９が指向性の制御を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ＲＦ受信アンテナ３２で応答信号を受信する前であれば、リクエスト信号を送信させた後に指向性制御部３０９が指向性の制御を行う構成としてもよい。

ステップＳ３では、Ｓ２で送信させたリクエスト信号を受信した携帯機２から送信されてくる応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信する場合（Ｓ３でＹＥＳ）には、ステップＳ４に移る。一方、応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信できなかった場合（Ｓ３でＮＯ）には、Ｓ２に戻り、ポーリングの周期に従ってリクエスト信号を再度送信させ、処理を繰り返す。応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信したことは、応答取得部３０３で応答信号を取得したことから判別すればよい。また、応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信できなかったことは、リクエスト信号を送信させた後の一定時間内に応答信号を取得できなかったことから判別すればよい。

ステップＳ４では、信号強度特定部３０４が、ＲＦ受信アンテナ３２で受信した応答信号のＲＳＳＩを特定する。なお、Ｓ３の処理において、ＲＦ受信アンテナ３２で受信した信号のＲＳＳＩも特定し、特定したＲＳＳＩがノイズと応答信号とを区分する閾値以上か否かによって、応答信号を受信したか否かを判別する構成としてもよい。

ステップＳ５では、照合部３０６が、応答取得部３０３で取得した応答信号に含まれる暗号化コードを用いてコード照合を行う。そして、ステップＳ６では、コード照合が成立する場合（Ｓ６でＹＥＳ）には、ステップＳ７に移る。一方、コード照合が成立しない場合（Ｓ６でＮＯ）には、Ｓ２に戻り、ポーリングの周期に従ってリクエスト信号を再度送信させ、処理を繰り返す。

ステップＳ７では、位置判定部３０７が、信号強度特定部３０４で特定するＲＳＳＩの大きさとＲＳＳＩの距離減衰特性とから、車両と携帯機２との距離を算出し、車両に対する携帯機２の位置を判定する。なお、Ｓ５〜Ｓ６の処理とＳ７の処理とは並行して行う構成としてもよいし、順序を入れ替える構成としてもよい。

ステップＳ８では、Ｓ７で判定する携帯機２の位置が、前述した便利機能の作動条件範囲内の場合（Ｓ８でＹＥＳ）には、ステップＳ９に移る。一方、便利機能の作動条件範囲内でない場合（Ｓ８でＮＯ）には、Ｓ２に戻り、ポーリングの周期に従ってリクエスト信号を再度送信させ、処理を繰り返す。ステップＳ９では、車両制御許可部３０８が、ウェルカムライト点灯等の便利機能の作動を許可し、便利機能を作動させる。なお、図８のフローチャートを繰り返してＳ９の処理が初回でない場合には、便利機能の作動を継続させることになる。

ステップＳ１０では、前述した開錠条件を充足する場合（Ｓ１０でＹＥＳ）には、ステップＳ１１に移る。一方、開錠条件を充足しない場合（Ｓ１０でＮＯ）には、Ｓ２に戻り、ポーリングの周期に従ってリクエスト信号を再度送信させ、処理を繰り返す。ステップＳ１１では、車両制御許可部３０８が、車両ドアの開錠を許可し、ドアロックモータを駆動させて車両ドアを開錠させ、車両制御許可関連処理を終了する。

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、携帯機２からの応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる。よって、ＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との距離が長くなる場合であっても、信号強度特定部３０４で特定する応答信号のＲＳＳＩがこのマルチパスによってばらつくのを防ぐことが可能になる。従って、この受信信号強度を用いる位置判定部３０７での携帯機の位置の判定精度が低下するのを防ぐことが可能になる。他にも、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、応答信号を受信する前から、その応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせるので、応答信号を受信してから初めて指向性を狭めさせる構成に比べ、位置判定部３０７での携帯機の位置の判定精度が低下するのをより確実に防ぐことが可能になる。

また、ＲＦ送信アンテナ３１から送信される信号を携帯機２で受信する際の受信信号強度を、携帯機２の位置を判定するのに用いる構成の場合には、大地反射によるマルチパスを抑えるためには、携帯機２側でこのマルチパスを抑える工夫が必要となる。しかしながら、携帯機２がユーザに携帯される際の向きが一定と限らないため、携帯機２で信号を受信する指向性を狭めても、指向性の方向が一定に定まらず、大地反射によるマルチパスを抑えることは難しい。これに対して、実施形態１の構成によれば、ＲＦ受信アンテナ３２の指向性の方向を一定に定めさせることが可能であるので、応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせることで、大地反射によるマルチパスを抑えることが可能になる。

その結果、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との距離が長くなる場合であっても、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機２の位置の判定の精度をより向上させることが可能になる。

なお、実施形態１では、車両の右側と左側とにそれぞれＲＦ送信アンテナ３１Ｒ，３１Ｌを配置する場合を例に挙げて説明を行ったが、必ずしもこれに限らない。例えば、車両の前側と後側とにそれぞれＲＦ送信アンテナ３１を配置する構成としてもよい。この場合、車両の前側から携帯機２を携帯するユーザが接近する場合であっても、車両の後側から携帯機２を携帯するユーザが接近する場合であっても、ＲＦ送信アンテナ３１から送信する信号を携帯機２が受信できるようになっている（図９参照）。

以下では、車両の前側のＲＦ送信アンテナ３１をＲＦ送信アンテナ３１Ｆ，車両の後側のＲＦ送信アンテナ３１をＲＦ送信アンテナ３１Ｂと呼ぶ。図９のＦがＲＦ送信アンテナ３１Ｆの水平方向の通信範囲を示しており、ＢがＲＦ送信アンテナ３１Ｂの水平方向の通信範囲を示している。また、ＲＦ送信アンテナ３１Ｆ，３１Ｂのいずれから信号を送信した場合に、携帯機２からの応答信号をＲＦ受信アンテナ３２で受信したかによって、携帯機２が車両の前後いずれに位置するか判別可能となっている。なお、車両の前後左右に、ＲＦ送信アンテナ３１Ｆ，３１Ｂ，３１Ｌ，３１Ｒを配置する構成としてもよい。

（実施形態２）
実施形態１では、ＲＦ受信アンテナ３２での応答信号の受信後にはＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を狭めさせない構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ＲＦ受信アンテナ３２での応答信号の受信後にＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を狭めさせる構成（以下、実施形態２）としてもよい。以下、実施形態２の構成について説明する。実施形態２の認証システム１は、車両側ユニット３にＢＣＭ３０の代わりにＢＣＭ３０ａを含む点を除けば、実施形態１の認証システム１と同様である。

ここで、図１０を用いてＢＣＭ３０ａについての説明を行う。図１０に示すように、ＢＣＭ３０ａは、車両状態判定部３０１、送信処理部３０２、応答取得部３０３、信号強度特定部３０４、記憶部３０５、照合部３０６、位置判定部３０７、車両制御許可部３０８ａ、及び指向性制御部３０９ａを、機能ブロックとして備える。ＢＣＭ３０ａは、車両制御許可部３０８及び指向性制御部３０９の代わりに車両制御許可部３０８ａ及び指向性制御部３０９ａを備えている点を除けば、実施形態１のＢＣＭ３０と同様である。

実施形態２でも、実施形態１で述べたのと同様に、送信処理部３０２でリクエスト信号を逐次送信させるものとする。送信処理部３０２でリクエスト信号を逐次送信させる場合であって、携帯機２からこのリクエスト信号に対する応答信号が逐次送信されてくる場合には、ＲＦ受信アンテナ３２でこの応答信号を逐次受信することになる。また、信号強度特定部３０４は、ＲＦ受信アンテナ３２で逐次受信する応答信号のＲＳＳＩを逐次特定することになる。

指向性制御部３０９ａは、ＲＦ受信アンテナ３２での応答信号の受信後にもＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を制御する点を除けば、実施形態１の指向性制御部３０９と同様である。

指向性制御部３０９ａは、ＲＦ受信アンテナ３２で応答信号を受信する場合に、図１１に示すように、信号強度特定部３０４で特定するＲＳＳＩが大きくなるのに応じて、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせる。一例として、複数段階のＲＳＳＩの閾値を予め設定しておき、閾値を超えるごとにＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせる構成とすればよい。図１１の実線の矢印が携帯機２から送信される応答信号の直接波を示しており、ＤｉがＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を示している。また、図１１のＡよりもＢの状況の方が、携帯機２とＲＦ受信アンテナ３２との距離が接近し、信号強度特定部３０４で特定するＲＳＳＩが大きくなっているものとする。

また、指向性制御部３０９ａは、図１１に示すように、より大きいＲＳＳＩが特定される方向に、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を向けさせる。一例としては、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性の中心を、最も大きいＲＳＳＩが特定された電波の到来方向へ向けさせる構成とすればよい。

つまり、指向性制御部３０９ａは、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、より大きいＲＳＳＩが信号強度特定部３０４で特定される方向に向けさせつつ、信号強度特定部３０４で逐次特定するＲＳＳＩが大きくなるのに応じて、段階的にさらに狭めさせていく。なお、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性は、実施形態１と同様に応答信号を受信する前から狭めさせておくことが好ましいが、応答信号を受信してからはじめて狭めさせる構成としてもよい。

車両制御許可部３０８ａは、車両のドアの開錠を許可する条件が異なる点を除けば、実施形態１の車両制御許可部３０８と同様である。車両制御許可部３０８ａは、コード照合が成立することに加え、指向性制御部３０９ａでＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせたことを、車両のドアの開錠を許可する条件とする。つまり、開錠条件に、指向性制御部３０９ａでＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせたことを追加する。この車両制御許可部３０８ａが許可部に相当する。

これによれば、携帯機２を携帯するユーザが車両に乗車しようとＲＦ受信アンテナ３２に接近してきている場合には、携帯機２のＲＦ受信アンテナ３２への接近に応じて、指向性制御部３０９ａがＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせるので、車両のドアの開錠を許可する条件が満たされ、ユーザは車両へ乗り込むことができる。一方、前述したリレーアタックが行われた場合、携帯機２を携帯するユーザが車両に乗車しようとＲＦ受信アンテナ３２に接近してきていないので、指向性制御部３０９ａはＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせることがない。よって、リレーアタックが行われた場合であっても、車両のドアの開錠を許可する条件が満たさず、悪意の第三者は車両へ乗り込むことができない。

続いて、ＢＣＭ３０ａでの車両の駐車時におけるドア開錠までの車両制御許可関連処理について、図１２のフローチャートを用いて説明を行う。図１２のフローチャートは、例えばポーリングを開始する場合に開始される構成とすればよい。

ステップＳ２１〜ステップＳ２４までの処理は、実施形態１のＳ１〜Ｓ４までの処理と同様である。ステップＳ２５では、指向性制御部３０９ａが、Ｓ２４で特定するＲＳＳＩに応じたＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性制御を行う。詳しくは、指向性制御部３０９ａは、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、より大きいＲＳＳＩが信号強度特定部３０４で特定される方向に向けさせつつ、逐次特定するＲＳＳＩが大きくなるのに応じて、段階的に狭めさせていく。

ステップＳ２６〜ステップＳ３０までの処理は、実施形態１のＳ５〜Ｓ９までの処理と同様である。ステップＳ３１では、指向性制御部３０９ａでＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に狭めさせたことが追加された開錠条件を充足する場合（Ｓ３１でＹＥＳ）には、ステップＳ３２に移る。一方、この開錠条件を充足しない場合（Ｓ３１でＮＯ）には、Ｓ２２に戻り、ポーリングの周期に従ってリクエスト信号を再度送信させ、処理を繰り返す。ステップＳ３２の処理は、実施形態１のＳ１１の処理と同様である。

実施形態２の構成によれば、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を、より大きいＲＳＳＩが信号強度特定部３０４で特定される方向に向けさせつつ、逐次特定するＲＳＳＩが大きくなるのに応じて、段階的に狭めさせていくので、携帯機２からの応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせることが可能になる。よって、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との距離が長くなる場合であっても、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機２の位置の判定の精度をより向上させることが可能になる。

また、実施形態２の構成によれば、ＲＦ受信アンテナ３２の垂直方向の指向性を段階的に絞り込むので、携帯機２からの直接波の到来方向に向けつつ、大地反射によるマルチパスをより確実に抑えるように垂直方向の指向性をより狭く絞ることが可能になる。

（実施形態３）
前述の実施形態では、車両側ユニット３，３ａから携帯機２へはＲＦ送信アンテナ３１によってＲＦ帯の電波にのせて信号を送信する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、車両側ユニット３，３ａから携帯機２へＬＦアンテナによってＬＦ帯の電波にのせて信号を送信する構成としてもよい。この場合、携帯機２は、車両側ユニット３，３ａから送信されてくるＬＦ信号を受信するアンテナとして、ＬＦアンテナを用いる構成とすればよい。

車両側ユニット３，３ａから携帯機２へＬＦ帯の電波にのせて信号を送信する構成とした場合であっても、携帯機２でキーレスエントリー機能を利用する場合には、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との距離が長くなる。キーレスエントリー機能では、車両側ユニット３，３ａからの信号を受信することをトリガとするのではなく、携帯機２の操作入力部で操作を受け付けることをトリガとして携帯機２から信号が送信される。このような、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との距離が長くなる場合であっても、車両側のＲＦ受信アンテナ３２と携帯機２との間で送受信する電波の強度を用いる携帯機２の位置の判定の精度をより向上させることが可能になる。

本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

１ 認証システム、２ 携帯機、３ 車両側ユニット（車両システム）、３０，３０ａ ＢＣＭ（車載装置）、３１，３１Ｒ，３１Ｌ，３１Ｆ，３１Ｂ ＲＦ送信アンテナ（送信アンテナ）、３２ ＲＦ受信アンテナ（受信アンテナ）、３０２ 送信処理部、３０３ 応答取得部、３０４ 信号強度特定部、３０７ 位置判定部、３０８ 車両制御許可部、３０８ａ 車両制御許可部（許可部）、３０９，３０９ａ 指向性制御部

Claims (9)

1. 車両で用いられ、
   前記車両に配置される送信アンテナ（３１）から電波にのせて信号を送信させる送信処理部（３０２）と、
   前記送信アンテナから送信される信号を受信したことをもとに応答信号を送信する、ユーザに携帯される携帯機から、前記車両に配置されて指向性を制御可能な受信アンテナ（３２）で受信するその応答信号を取得する応答取得部（３０３）と、
   前記受信アンテナで受信する前記応答信号の受信信号強度を特定する信号強度特定部（３０４）と、
   前記信号強度特定部で特定する前記受信信号強度を用いて前記携帯機の位置を判定する位置判定部（３０７）と、
   前記受信アンテナの指向性を制御する指向性制御部（３０９，３０９ａ）とを備え、
   前記指向性制御部は、前記受信アンテナの垂直方向の指向性を、前記応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる車載装置。
2. 前記指向性制御部は、前記受信アンテナで前記応答信号を受信する前から、前記受信アンテナの垂直方向の指向性を、その応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせておく請求項１に記載の車載装置。
3. 前記携帯機は、前記応答信号を逐次送信するものであって、
   前記信号強度特定部は、前記受信アンテナで逐次受信する前記応答信号の受信信号強度を逐次特定し、
   前記指向性制御部は、前記受信アンテナの垂直方向の指向性を、より大きい前記受信信号強度が前記信号強度特定部で特定される方向に向けさせつつ、前記信号強度特定部で逐次特定する前記受信信号強度が大きくなるのに応じて、段階的にさらに狭めさせていく請求項１又は２に記載の車載装置。
4. 前記携帯機は、コード照合のための照合情報を含む前記応答信号を送信するものであって、
   前記応答取得部で取得する前記応答信号に含まれる前記照合情報を用いる前記コード照合が成立することをもとに、前記車両のドアの開錠を許可する許可部（３０８ａ）を備え、
   前記許可部は、前記コード照合が成立することに加え、前記指向性制御部で前記受信アンテナの垂直方向の指向性を段階的に狭めさせたことを、前記車両のドアの開錠を許可する条件とする請求項３に記載の車載装置。
5. 前記送信処理部は、前記送信アンテナからＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて信号を送信させるものであり、
   前記応答取得部は、前記送信アンテナからＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて送信される前記信号を受信したことをもとにＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて応答信号を送信する前記携帯機から、受信アンテナで受信するその応答信号を取得する請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載装置。
6. 車両で用いられ、
   前記車両に配置される送信アンテナ（３１）と、
   前記車両に配置されて指向性を制御可能な受信アンテナ（３２）と、
   車載装置（３０，３０ａ）とを含み、
   前記車載装置は、
   前記送信アンテナから電波にのせて信号を送信させる送信処理部（３０２）と、
   前記送信アンテナから送信される信号を受信したことをもとに応答信号を送信する、ユーザに携帯される携帯機から、前記受信アンテナで受信するその応答信号を取得する応答取得部（３０３）と、
   前記受信アンテナで受信する前記応答信号の受信信号強度を特定する信号強度特定部（３０４）と、
   前記信号強度特定部で特定する前記受信信号強度を用いて前記携帯機の位置を判定する位置判定部（３０７）と、
   前記受信アンテナの指向性を制御する指向性制御部（３０９，３０９ａ）とを備え、
   前記指向性制御部は、前記受信アンテナの垂直方向の指向性を、前記応答信号についての大地反射によるマルチパスを抑えると推定される指向性に狭めさせる車両システム。
7. 前記受信アンテナは、前記車両のうちの、前記携帯機が前記ユーザに携帯される際の下限の高さと推定される高さよりも低い位置に配置され、
   前記指向性制御部は、前記受信アンテナの垂直方向の指向性の中心を水平方向若しくは水平よりも上方の方向に向かせる請求項６に記載の車両システム。
8. 前記指向性制御部は、前記受信アンテナの垂直方向の指向性の中心を水平よりも上方の方向に向かせる請求項７に記載の車両システム。
9. 前記送信アンテナは、ＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて信号を送信するものであって、
   前記送信処理部は、前記送信アンテナからＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて信号を送信させるものであり、
   前記受信アンテナは、前記送信アンテナからＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて送信される前記信号を受信したことをもとにＬＦ帯よりも周波数の高い帯域の電波にのせて前記携帯機から送信される前記応答信号を受信する請求項６〜８のいずれか１項に記載の車両システム。

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