JP2020070676A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信を利用した位置の判定、測距において電力を低減する。【解決手段】第１の通信装置１は第２の通信装置との間で送受信を行う。第１の通信装置１は、第２の通信装置の位置を判定するための判定用信号を第２の通信装置と送受信する送受信回路１６と、第２の通信装置までの距離を測定するための測距用信号を第２の通信装置と送受信するＵＷＢ送受信回路１３とを備える。測距用信号の送信は判定用信号の送信以前に行われる。【選択図】図４

Description

この発明は、無線通信を利用して距離を測定する技術に関する。

車載装置と携帯機との間で双方向に無線通信を行い、盗難を防止する防犯システムが公知である。例えば当該防犯システムは無線通信を利用して、車載装置及び携帯機の間での相互認証と、車載装置から携帯機までの距離の測定（以下「測距」とも称す）とが行われる。車載装置から見て携帯機は測距の対象（以下「測距対象」とも称す）である。

車載装置は、相互認証が成立し、かつ測定された距離（以下「測定距離」とも称す）が所定値以下であることを条件として、車載装置を搭載する車両の制御、例えば車両ドアの施錠／解錠、エンジンの始動を可能にする。車両ドアの施錠／解錠、エンジンの始動は、携帯機を携帯する使用者が車両に近接していることが通常だからである。

相互認証が成立しても測定距離が所定値を超えていれば、相互認証は不正な手段、例えば車両と携帯機との間に無線中継器を介在させた、いわゆるリレーアタックと称される技術によって実現されている可能性がある。携帯機を携帯する使用者が車両から離れているにも拘わらず、携帯機を携帯しない者が車両に近接して車両ドアの施錠／解錠、エンジンの始動を試みている可能性がある。かかる不正な手段を用いた車両の制御を防止する観点で、測定距離を利用することは有利である。

例えば特許文献１に記載の技術では、携帯機に相当する電子キーが存在するエリアがＬＦ帯の電波とＵＨＦ帯の電波とを用いて判定される。そして車両に搭載されたＵＷＢ送信機のうち、上記のようにして判定されたエリアに近いものの動作によって、車両と電子キーとの間の距離が測定される。

特開２０１４−２２７６４７号公報

特許文献１に記載の技術では、携帯機が存在するエリアを判定してから、測距が行われている。しかし当該エリアの判定に拘らず、測定距離が所定値よりも大きければリレーアタックの可能性がある。よってリレーアタックされている場合には当該エリアを判定するための時間、電力が余剰となる。

そこで、本発明は無線通信を利用した位置の判定、測距において電力を低減する技術を提供することを目的とする。

本願にかかる通信装置は、第２の通信装置との間で送受信を行う装置である。その第１の態様は、前記第２の通信装置の位置を判定するための判定用信号を前記第２の通信装置と送受信する送受信回路と、前記第２の通信装置までの距離を測定するための測距用信号を前記第２の通信装置と送受信する送受信回路とを備え、前記測距用信号の送信は前記判定用信号の送信以前に行われる。

第２の態様にかかる通信装置は、第１の態様であって、前記判定用信号は、測定された前記距離が所定値以内であるときのみ送信される。

第３の態様にかかる通信装置は、第１の態様であって、前記位置の判定と、前記距離の測定とが並行して実行され、測定された前記距離が所定値を超えるときには前記位置の判定が中止される。

例えば、前記判定用信号にはＬＦ帯の信号とＵＨＦ帯の信号とが採用され、前記測距用信号にはＵＷＢ信号が採用される。

位置の判定よりも測距の方が、必要な時間は短い。よって第１の態様に係る通信装置によると、不正な中継が行われていると推定される場合には位置の判定に要する電力が低減される。

第２の態様によると、不正な中継が行われていると推定される場合には位置の判定を省略できる。

第３の態様によると、不正な中継が行われていると推定される場合には位置の判定が中止され、位置の判定に要する電力が低減される。

本実施形態において採用される二つの通信装置の配置を例示する模式図である。 第１の通信装置において測距を含むルーチンの第１の実施形態を示すフローチャートである。 第１の通信装置において測距を含むルーチンの第２の実施形態を示すフローチャートである。 第１の通信装置の構成を例示するブロック図である。 第２の通信装置の構成を例示するブロック図である。

＜全体構成＞
図１は、以下のいずれの実施形態においても採用される二つの通信装置の配置を例示する模式図である。車体９には第１の通信装置１が搭載される。第１の通信装置１は、本体１０とアンテナａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５とを備える。本体１０は、例えば車載装置であるボディ・コントール・モジュール（Body Control Module：以下「ＢＣＭ」とも称す）に適用される。第２の通信装置２は、例えばｆｏｂあるいはＦＯＢと称される携帯機に備えられる。

図１においてアンテナａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５は、それぞれ右前ドア近傍、左前ドア近傍、右後ドア近傍、左後ドア近傍、後部トランク近傍に位置することを、黒三角の記号で示した。もちろん、アンテナａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が上述の位置以外に配置されてもよい。本体１０はセンターコンソール近傍に配置される場合を例示した。第２の通信装置２は車体９の外部に位置する場合が例示される。

超広帯域（Ultra Wide Band：以下「ＵＷＢ」とも称す）の信号が、第１の通信装置１と第２の通信装置２との間で送受信されて、測距が行われる。図１ではアンテナａ２から信号ｓ２が送信され、第２の通信装置２から信号ｃ２が送信される態様が例示される。

＜第１の実施形態＞
図２は第１の通信装置１において測距を含むルーチンの第１の実施形態を示すフローチャートである。当該ルーチンの開始後、まずステップＳ１で第２の通信装置２へのWAKEUP信号の送信が行われる。WAKEUP信号は、通信を待機しているスリープ状態にあった第２の通信装置２に対して、通信を行えるように呼びかける信号として機能する。WAKEUP信号はＬＦ帯（例えば３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の信号であり、本体１０からアンテナａ１〜ａ５のうち、ＬＦ送信アンテナとして機能するものを介して送信される。図２ではかかる送信を、単に車載装置からの送信として示した。図１のアンテナａ２をＬＦ送信アンテナとして考えれば、WAKEUP信号を図１の信号ｓ２として送信することができる。

ステップＳ１の実行後、ステップＳ２において第１の通信装置１はＵＷＢ信号の送信を行う。当該ＵＷＢ信号は、本体１０からアンテナａ１〜ａ５のうち、ＵＷＢ送信アンテナとして機能するものを介して送信される。図１のアンテナａ２をＵＷＢ送信アンテナとして考えれば、当該ＵＷＢ信号を図１の信号ｓ２として送信することができる。

第２の通信装置２は、当該ＵＷＢ信号に応答してＵＷＢ信号を送信する。第２の通信装置２から送信されるＵＷＢ信号は、図１の信号ｃ２として送信することができる。第２の通信装置２から送信されたＵＷＢ信号を第１の通信装置１が受信する。かかる受信はアンテナａ１〜ａ５のうち、ＵＷＢ受信アンテナとして機能するものを介して行われる。

このようなＵＷＢ信号の送信／受信によって第１の通信装置１と第２の通信装置２との間の測距が行われる。かかる測距は、例えば特許文献１に示されるように公知であるので、その詳細な説明を省略する。

ステップＳ２が実行された後、ステップＳ２において得られた測定距離が所定値以内であるか否かがステップＳ３において判断される。かかる判断それ自体も例えば特許文献１に示されるように公知であるので、その詳細な説明を省略する。しかし本実施形態では当該判断は携帯機（本実施形態での第２の通信装置２）が存在するエリアを求める前に実行される。

そしてステップＳ３の判断結果が肯定的な場合、即ち、測定距離が所定値以内の場合には、不正な中継、例えばリレーアタックが行われていないと推定される。よって第２の通信装置２の位置を判定するためにステップＳ４を実行し、当該ルーチンが終了する。ステップＳ４には、例えば相互認証の処理が含まれてもよい。

ステップＳ４は例えばステップＳ４１，Ｓ４２に分解できる。ステップＳ４１では第１の通信装置１から位置判定信号を送信する。第２の通信装置２は位置判定信号に応答して応答信号を送信し、ステップＳ４２では第１の通信装置１が応答信号を受信する。このようなステップＳ４自体については例えば特許文献１に示されるように公知であるので、その詳細な説明を省略する。

位置判定信号はＬＦ帯の信号であり、応答信号はＵＨＦ帯（例えば０．３〜３ＧＨｚ）の信号である。第１の通信装置１における応答信号の受信は、アンテナａ１〜ａ５のうち、ＵＨＦ受信アンテナとして機能するものを介して行われる。図１のアンテナａ２をＬＦ送信アンテナとして考えれば、位置判定信号を図１の信号ｓ２として送信することができる。応答信号を図１の信号ｃ２として送信することができる。

ステップＳ３の判断結果が否定的な場合、即ち、測定距離が所定値を超える場合には、リレーアタックが行われていると推定されるので、ステップＳ４は実行されずに当該ルーチンが終了する。

通常、位置判定信号と応答信号とを用いた通信は、その近傍界が狭く設定される。例えばアンテナａ２から位置判定信号が送信される場合、その近傍界は左前ドアの周囲の数メートルに設定される。これにより、リレーアタックがないときには、第２の通信装置２を所持するユーザが左前ドアの周囲にいるか否かを判定することができる。アンテナａ１から位置判定信号が送信される場合、その近傍界は右前ドアの周囲の数メートルに設定される。これにより、リレーアタックがないときには、第２の通信装置２を所持するユーザが左前ドアの周囲にいるか否かを判定することができる。

したがってリレーアタックの有無を推定するステップＳ３において、測定距離についての所定値は、当該近傍界の大きさに対して大きく設定される。

このようにステップＳ４を実行する前にステップＳ３の判断が実行されるので、リレーアタックが行われていると推定されるときにはステップＳ４の実行が省略される。よってステップＳ４において消費される電力が低減される。かかる電力の低減は第１の通信装置１においてのみならず、第２の通信装置２においても得られる。応答信号の送信が行われないからである。またステップＳ４の実行が省略されることにより、電力の低減のみならず、処理時間も短縮される。

＜第２の実施形態＞
図３は第１の通信装置１において測距を含むルーチンの第２の実施形態を示すフローチャートである。本実施形態でも第１の実施形態と同様に、ステップＳ１の実行後にステップＳ２，Ｓ３がこの順に実行される。本実施形態では第１の実施形態と異なり、ステップＳ２，Ｓ３の実行と並行してステップＳ４が実行される。例えばステップＳ２の実行とステップＳ４１の実行とは同時に開始される。

通常、ステップＳ２，Ｓ３に要する時間は数ｍｓであり、ステップＳ４に要する時間は５０〜１００ｍｓである。よってステップＳ２，Ｓ３と、ステップＳ４とを並行して実行すると、ステップＳ４の実行中にステップＳ３の判断結果が得られる。ステップＳ３の判断結果が否定的であれば、当該ルーチンは終了する。これにより、ステップＳ４の処理は中止する。このようなステップＳ４の中止は、電力の低減と時間の短縮に資することになる。

他方、ステップＳ３の判断結果が肯定的であれば、ステップＳ５においてステップＳ４が終了したか否かが判断される。ステップＳ５における判断結果が肯定的であれば、当該ルーチンは終了する。ステップＳ５における判断結果が否定的であれば、ステップＳ５が繰り返される。つまりステップＳ４が終了するまでルーチンの終了が待機される。よってリレーアタックがないと推定される場合には、位置の判定も行われる。

＜第１の実施形態と第２の実施形態の得失比較＞
第１の実施形態では、ステップＳ３の判断結果が肯定的である場合、その後にステップＳ４が実行されるので、ステップＳ２〜Ｓ４の処理時間の合計が必要となる。他方、第２の実施形態ではステップＳ２，Ｓ３の実行中にもステップＳ４が実行されるので、ステップＳ３の判断結果が肯定的である場合、ステップＳ２，Ｓ３の実行に必要な時間だけ、第１の実施形態の処理時間よりも短縮される。つまり第１の実施形態よりも第２の実施形態の方が、時間の短縮という観点で有利である。他方、ステップＳ３の判断結果が否定的である場合、第２の実施形態ではステップＳ４が途中までではあるものの実行されるので、第１の実施形態よりも電力が多く消費される。つまり第２の実施形態よりも第１の実施形態の方が、電力の低減という観点で有利である。

＜第１の通信装置１の構成例＞
図４は第１の通信装置１の構成を例示するブロック図である。第１の通信装置１は本体１０と、アンテナ１０１，１０２，１０３とを備える。アンテナ１０１はＬＦ帯の信号を送信可能であり、アンテナ１０２はＵＨＦ帯の信号を受信可能であり、アンテナ１０３は超広帯域の信号を送受信可能である。アンテナ１０１，１０２，１０３は図１のアンテナａ１〜ａ５の少なくともいずれか一つに対応する。

本体１０はＬＦ送信回路１１と、ＵＨＦ受信回路１２と、ＵＷＢ送受信回路１３と、制御部１５とを有する。制御部１５の機能は本体１０において設けられるマイクロコンピュータによって実現することができる。

ＬＦ送信回路１１は制御部１５からの指示によりWAKEUP信号及び位置判定信号をアンテナ１０１を介して送信する。ＵＨＦ受信回路１２は第２の通信装置２からの応答信号を、アンテナ１０２を介して受信する。ＬＦ送信回路１１とＵＨＦ受信回路１２とを纏めて、第２の通信装置２の位置を判定するための判定用信号（ここでは位置判定信号と応答信号）を送受信する送受信回路１６として捉えることができる。

ＵＷＢ送受信回路１３は測距の際に第２の通信装置２との間で送受信されるＵＷＢ信号を、アンテナ１０３を介して送受信する。制御部１５は送受信されたＵＷＢ信号を用いて測定距離を求める。ＵＷＢ送受信回路１３は測距のための測距用信号（ここではＵＷＢ信号）を送受信する回路といえる。

応答信号は制御部１５に伝達され、例えば制御部１５において復号される。制御部１５はメモリ１４を含み、メモリ１４には例えば第２の通信装置２を識別する情報を格納する。制御部１５は当該識別情報を、復号された応答信号と照合し、応答信号が第２の通信装置２から送信されたものであることを認証することができる。

図２で示されたフローチャート（第１の実施形態）及び図３で示されたフローチャート（第２の実施形態）のいずれも、制御部１５自身、及びその制御下でのＬＦ送信回路１１と、ＵＨＦ受信回路１２と、ＵＷＢ送受信回路１３との動作で実現される。

＜第２の通信装置２の構成例＞
図５は第２の通信装置２の構成を例示するブロック図である。第２の通信装置２は制御部２５と、ＬＦ受信回路２１と、ＵＨＦ送信回路２２と、ＵＷＢ送受信回路２３と、アンテナ２０１，２０２，２０３とを備える。アンテナ２０１はＬＦ帯の信号を受信可能であり、アンテナ２０２はＵＨＦ帯の信号を送信可能であり、アンテナ２０３は超広帯域の信号を送受信可能である。アンテナ２０１，２０２，２０３は通常、制御部２５と共に同じ筐体に収納される。制御部２５の機能は第２の通信装置２において設けられるマイクロコンピュータによって実現することができる。

ＬＦ受信回路２１は第１の通信装置１から送信されたWAKEUP信号、位置判定信号を、アンテナ２０１を介して受信する。WAKEUP信号、位置判定信号は制御部２５に伝達される。

制御部２５はWAKEUP信号を得るまでＵＷＢ送受信回路２３を動作させず、WAKEUP信号を得てからＵＷＢ送受信回路２３を動作させる。ＵＷＢ送受信回路２３における消費電力を節約するためである。また制御部２５は位置判定信号を得たことに応答して、ＵＨＦ送信回路２２に応答信号をアンテナ２０２を介して送信させる。

ＵＷＢ送受信回路２３は、測距の際に第１の通信装置１との間で送受信されるＵＷＢ信号を、アンテナ２０３を介して送受信する。

制御部２５はメモリ２４を含み、メモリ２４には例えば第２の通信装置２を識別する情報を格納する。制御部２５は当該識別情報を、応答信号に含めることができる。

｛変形例｝
第１の実施形態と第２の実施形態とを考え合わせると、第１の通信装置１からの送信について、測距用信号の送信が判定用信号の送信以前（ここで「以前」は「同時」を含む）に行われればよい。

ただし、第２の実施形態において、測距用信号の送信が判定用信号の送信よりも後に行われてもよい場合がある。具体的にはステップＳ２の実行はステップＳ４１の実行より遅くてもよい場合がある。上述のようにステップＳ４に要する時間はステップＳ２，Ｓ３に要する時間よりも長いからである。例えば上記の時間の例示に鑑みれば、ステップＳ４１の実行がステップＳ２の実行に対して十数ｍｓ程度先行してもよい。このような場合にもステップＳ４が終了する前にはステップＳ３が終了し、ステップＳ３において否定的判断が得られたときにはステップＳ４の処理が終了することなく、図３のフローチャートが終了するからである。

ステップＳ３の判断は第２の通信装置２において、例えば制御部２５において行われてもよい。この場合、ステップＳ３の判断結果は第２の通信装置２から例えばＵＨＦ帯の信号によって送信され、第１の通信装置１がこれを受信してステップＳ４の実行の要否が決定される。

上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ 第１の通信装置
２ 第２の通信装置
１３ ＵＷＢ送受信回路
１６ 送受信回路

Claims (4)

1. 第２の通信装置との間で送受信を行う装置であって、
   前記第２の通信装置の位置を判定するための判定用信号を前記第２の通信装置と送受信する送受信回路と、
   前記第２の通信装置までの距離を測定するための測距用信号を前記第２の通信装置と送受信する送受信回路と
   を備え、
   前記測距用信号の送信は前記判定用信号の送信以前に行われる、通信装置。
2. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記判定用信号は、測定された前記距離が所定値以内であるときのみ送信される、通信装置。
3. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記位置の判定と、前記距離の測定とが並行して実行され、
   測定された前記距離が所定値を超えるときには前記位置の判定が中止される、通信装置。
4. 請求項１、請求項２、請求項３のいずれか一項に記載の通信装置であって、
   前記判定用信号にはＬＦ帯の信号とＵＨＦ帯の信号とが採用され、
   前記測距用信号にはＵＷＢ信号が採用される、通信装置。

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