JP2020106450A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェージングおよび伝搬の障害の有無の影響を低減した測距を行う。【解決手段】測距装置３１は、通信部１２１〜１２４と、最大値算出部１１２と、位置判定部１１３とを備える。通信部１２１〜１２４の各々が、発信源から送信された信号Ｊを受信する。最大値算出部１１２は、通信部１２１〜１２４の各々が受信した信号の受信強度の、各時点での最大値を求める。位置判定部１１３は、最大値が閾値未満であれば発信源の位置が通信部１２１〜１２４から所定距離以上で離れていると判定し、最大値が閾値以上であれば発信源の位置が通信部１２１〜１２４から所定距離よりも近いと判定する。【選択図】図７

Description

この発明は、測距装置に関する。

スマートフォンを用いて、電話回線を介したインターネットへのアクセスが可能である。インターネットを介して多様な車両情報を取得したり、車両を操作したりすること、例えば車両の開錠／施錠、車両の駆動の開始／停止を、スマートフォンを用いて行う要望が予想される。

通常、車両のユーザは電子キーを携帯するので、当該ユーザが携帯端末（例えばスマートフォン）をも携帯するときには、車両と電子キーとが離れているか否かを、車両と携帯端末とが離れているか否かによって判断することができる。車両から電子キーまでの距離を測定する（つまり測距する）ことで、車両からユーザが離れているか否かを判断する。

携帯端末に電子キーとしての機能をも担わせ、携帯端末が車内にあるか車外にあるかを判定する技術が提案されている（例えば下記の特許文献１）。例えば携帯端末が車両アンテナから送信された電波の受信強度を測定し、受信強度から携帯端末の位置が車内であるか車外であるかを判定する。

特開平２０１５−２１８５０１号公報

受信強度それ自体はフェージングや、伝搬の障害の有無の影響を受けやすい。よって、携帯端末の位置が車内にあるにも拘わらず、車外との誤判定が生じやすい。

そこで、本発明は、フェージングおよび伝搬の障害の有無の影響を低減した測距を行う技術を提供することを目的とする。

この発明の測距装置は、発信源から送信された信号を各々が受信する少なくとも二つの通信部と、前記通信部の各々が受信した前記信号の受信強度の、各時点での最大値を求める最大値算出部と、前記最大値が閾値未満であれば前記発信源の位置が前記通信部から所定距離以上で離れていると判定し、前記最大値が前記閾値以上であれば前記位置が前記通信部から所定距離よりも近いと判定する位置判定部とを備える。

この発明に係る測距装置によると、フェージングや、伝搬の障害の有無の影響を低減して測距できる。通信部を車両に搭載して、位置判定部は発信源が車両の内側にあるか外側にあるかを判定することができる。

実施形態に係る構成を例示する概念図である。 携帯端末とアンテナとの間の距離に対する受信強度の依存性を模式的に例示するグラフである。 本実施形態の比較例である構成を例示する概念図である。 受信強度の経時的変化を例示するグラフである。 車両における領域を例示する概念図である。 本実施形態における通信装置の動作を例示するフローチャートである。 通信装置の構成を例示するブロック図である。 携帯端末の構成を例示するブロック図である。

＜全体構成＞
図１は、実施形態に係る構成を例示する概念図である。車両の客室４０にはアンテナ１０１，１０２とシート３とが配置される。アンテナ１０１，１０２は通信装置１０に備えられており、通信装置１０は客室４０に配置される。図１では図示の煩瑣を避けるため、アンテナ１０２と通信装置１０とを接続する配線を省略した。通信装置１０は車両において客室４０以外に配置されてもよい。

ユーザ２は携帯端末２０を携帯する。携帯端末２０は例えばスマートフォンである。図１では、ユーザ２がシート３に着座している状態が例示される。

通信装置１０はアンテナ１０１を介して、携帯端末２０から電波として発信される信号Ｊを受信する。信号Ｊの通信方式としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．１の規格に則った通信方法が採用される。信号Ｊは例えばBluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）で採用されるアドバタイジング信号である。

伝搬経路Ｐ１１、Ｐ１２はいずれも、信号Ｊがアンテナ１０１で受信されるまでに伝搬する経路を模式的に例示する。伝搬経路Ｐ１１は携帯端末２０からアンテナ１０１に向けてほぼ直線的な経路であるが、その途中に伝搬の障害となるシート３が介在する場合が例示される。伝搬経路Ｐ１２は携帯端末２０からアンテナ１０１に向けて客室４０の天井（ルーフ）で反射して伝搬する経路として例示される。

このような伝搬の障害となるシート３の介在は、アンテナ１０１で受信された信号Ｊの受信強度を減少させる。しかしユーザ２がシート３から離れればこのような障害は解消し、受信強度は減少されない。よって携帯端末２０とアンテナ１０１との間の距離（以下「離間距離」と仮称）の他、伝搬の障害の有無も受信強度に影響を与える。換言すれば、受信強度それ自体による測距は、伝搬の障害の有無の影響を受ける。

また、異なる伝搬経路Ｐ１１，Ｐ１２でアンテナ１０１へ伝搬する信号Ｊの受信強度は、フェージングの影響を受ける。

伝搬経路Ｐ２１、Ｐ２２はいずれも、信号Ｊがアンテナ１０２で受信されるまでに伝搬する経路を模式的に例示する。伝搬経路Ｐ２１は携帯端末２０からアンテナ１０１に向けてほぼ直線的な経路であるが、伝搬経路Ｐ２２は携帯端末２０からアンテナ１０２に向けて客室４０の天井（ルーフ）４１で反射して伝搬する経路として例示される。

異なる伝搬経路Ｐ２１，Ｐ２２でアンテナ１０２へ伝搬する信号Ｊの受信強度は、フェージングの影響を受ける。

図２はアンテナ１０１が受信した信号Ｊの受信強度Ｍ１の、離間距離に対する依存性を模式的に例示するグラフである。携帯端末２０が車内にあるときには離間距離が距離Ｄよりも短く、携帯端末２０が車外にあるときには離間距離が距離Ｄより長い場合が例示される。

閾値Ｔには、フェージングおよび伝搬の障害の影響がなく、かつ離間距離が距離Ｄであるときの受信強度Ｍ１が採る値が採用できる。このとき、受信強度Ｍ１が閾値Ｔ以上であれば携帯端末２０は車内にあり、受信強度Ｍ１が閾値Ｔ未満であれば携帯端末２０は車外にあると判定できる。

値Ｑ１で例示されるように、フェージングの影響により、離間距離が距離Ｄよりも短いにも拘らず受信強度Ｍ１は大きく低下する。値Ｑ２で例示されるように、信号Ｊの伝搬の障害の影響により、受信強度Ｍ１は低下する。

図３は、本実施形態の比較例である構成を例示する概念図である。当該構成は、図１で示された構成からアンテナ１０２が排除されている。当該構成において受信強度Ｍ１を単に閾値Ｔと比較することでは、離間距離の距離Ｄに対する長短の判定は、フェージングおよび伝搬の障害の影響を受けてしまう。

再び図１を参照して、アンテナ１０２が受信する信号Ｊの受信強度も、フェージングおよび伝搬の障害の影響を受ける。しかし、伝搬経路Ｐ２１，２２のいずれもが伝搬経路Ｐ１１，１２とは相違するので、アンテナ１０２が受信する信号Ｊの受信強度が受ける影響は、受信強度Ｍ１が受ける影響とは一致しない。

本実施形態では複数のアンテナ（上述の例ではアンテナ１０１，１０２）が受信した信号Ｊの受信強度に対して下記の処理を行うことで、離間距離を所定距離に対する長短として表す。当該所定距離を距離Ｄに選定することで、携帯端末２０が車内に位置するか車外に位置するかを判定することができる。

＜処理の具体例＞
図４は受信強度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の経時的変化を例示するグラフである。ただし携帯端末２０が車内で所定の位置を維持する場合を例示する。受信強度Ｍ２は、アンテナ１０２が受信する信号Ｊの受信強度である。受信強度Ｍ３は、各時点における受信強度Ｍ１，Ｍ２の中の最大値である。よって各時点において、Ｍ１≦Ｍ２のときにはＭ３＝Ｍ２が、Ｍ１＞Ｍ２のときにはＭ３＝Ｍ１が、それぞれ成立する。

受信強度Ｍ１，Ｍ２が受けるフェージングおよび伝搬の障害の影響の相違を反映して、受信強度Ｍ１，Ｍ２が当該影響によって低減するタイミングが一致する確率は低い。また当該影響は受信強度Ｍ１，Ｍ２を低減するが、増強はしない。よって受信強度Ｍ１，Ｍ２の中の最大値は、当該影響を受けにくい。したがって、受信強度Ｍ３と閾値Ｔとの比較を行うことで、フェージングおよび伝搬の障害の有無の影響を低減した測距が行われる。

図４では、携帯端末２０が車内にあるにも拘わらず、受信強度Ｍ１は閾値Ｔを幾度も下回る。受信強度Ｍ２もフェージングの影響を受けて変動するものの、受信強度Ｍ３は閾値Ｔよりも高く維持され、携帯端末２０が車内にあることが正しく判定できる。

受信強度Ｍ３は、受信強度Ｍ１が小さい場合にも受信強度Ｍ２を反映し、受信強度Ｍ２が小さい場合にも受信強度Ｍ１を反映する。したがって、信号Ｊを用いて測距を行う際、携帯端末２０が車内にあると判定できる範囲が拡大される。

図５は、車両４における領域Ｒ１，Ｒ２を例示する概念図である。車両４は客室４０を有する。図５では図示の煩瑣を避けるため、通信装置１０の図示を省略した。図５では、アンテナ１０１はシート３よりも車両４の後方（図５の右側）に、アンテナ１０２はシート３よりも車両４の前方（図５の左側）に、それぞれ配置される場合が例示される。

領域Ｒ１は、受信強度Ｍ１が閾値Ｔよりも小さい所定値以上となる携帯端末２０の位置の範囲を示す。領域Ｒ２は、受信強度Ｍ２が当該所定値以上となる携帯端末２０の位置の範囲を示す。客室４０における携帯端末２０の位置を考慮して、アンテナ１０１，１０２は指向性を有する場合が例示される。当該指向性を反映して、領域Ｒ１は車両前方に大きく拡がり、領域Ｒ２は車両後方に大きく拡がる。受信強度Ｍ３が所定値以上となる携帯端末２０の位置の範囲は、領域Ｒ１，Ｒ２を含むことは明白である。

アンテナ１０１，１０２のいずれもが客室４０に設けられることに鑑みれば、車内と車外とを区別する判定においては、離間距離を携帯端末２０とアンテナ１０２との間の距離とみることもできる。

＜本実施形態の処理の流れ＞
図６は本実施形態における通信装置１０の動作を例示するフローチャートである。ステップＳ１１では、携帯端末２０から送信される信号Ｊを複数のアンテナ（上述の例ではアンテナ１０１，１０２）で受信する処理が行われる。

ステップＳ１１の後、ステップＳ１２では、複数のアンテナで受信した信号Ｊの各々について受信強度（上述の例では受信強度Ｍ１．Ｍ２）を求める処理が行われる。

ステップＳ１２の後、ステップＳ１３では、各時点での、複数の受信強度の中の最大値を求める処理が行われる。上述の例では受信強度Ｍ３が当該最大値である。

ステップＳ１３の後、ステップＳ１４では、最大値が閾値（上述の例では閾値Ｔ）以上であるか否かが判断される。ステップＳ１４の判断結果が否定的であれば、即ち最大値が閾値Ｔ未満であれば、ステップＳ１５が実行される。ステップＳ１４の判断が肯定的であれば、即ち最大値が閾値以上であれば、ステップＳ１６が実行される。

ステップＳ１５では信号Ｊの発信源（ここでは携帯端末２０）がアンテナ１０１，１０２に対して所定距離外にあると判定される。ステップＳ１６では信号Ｊの発信源がアンテナ１０１，１０２に対して所定距離内にあると判定される。

ステップＳ１５，１６の判定結果は、所定距離に対する長短で表した、アンテナ１０１，１０２と携帯端末２０との間の測距（つまり離間距離の測定）に相当する。離間距離が所定距離よりも長いという測定と、携帯端末２０がアンテナ１０１に対して所定距離外にあるという判定とは同義であるし、離間距離が所定距離よりも短いという測定と、携帯端末２０がアンテナ１０１に対して所定距離内にあるという判定とは同義であるからである。所定距離を上述の距離Ｄに設定することにより、携帯端末２０が車内にあるか車外にあるかが判定される。

＜装置構成＞
図７は通信装置１０の構成を例示するブロック図である。図８は携帯端末２０の構成を例示するブロック図である。

通信装置１０はボディコントロールモジュール１１と、通信モジュール１２Ａ、１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄとを備える。通信モジュール１２Ａは通信部１２１を、通信モジュール１２Ｂは通信部１２２を、通信モジュール１２Ｃは通信部１２３を、通信モジュール１２Ｄは通信部１２４を、それぞれ有する。ボディコントロールモジュール１１は最大値算出部１１２、位置判定部１１３を有する。

通信部１２１にはアンテナ１０１が、通信部１２２にはアンテナ１０２が、通信部１２３にはアンテナ１０３が、通信部１２４にはアンテナ１０４が、それぞれ設けられる。アンテナ１０１〜１０４のいずれもが信号Ｊを受信可能である。

携帯端末２０は通信部２１を備え、通信部２１は信号Ｊを電波として送信する。通信部１２１〜１２４，２１は、いずれも２．４ＧＨｚ帯の電波を送受信する機能を有する。当該機能に鑑みて、図７では通信部１２１〜１２４に、図８では通信部２１に、いずれも「２．４ＧＨｚ送受信部」と付記した。通信部１２１〜１２４，２１は例えばBluetooth Low Energyに依拠した送受信を行う。

図１で例示されるように、アンテナ１０１は客室４０に配置される。アンテナ１０２〜１０４も客室４０に配置される。

通信部１２１〜１２４の少なくともいずれか二つは、図６のステップＳ１１を実行する。信号Ｊの受信強度を求めるステップＳ１２は、通信部１２１〜１２４の少なくともいずれか二つ、または最大値算出部１１２で取得される。

最大値を求めるステップＳ１３は、最大値算出部１１２で実行される。ステップＳ１３で採用される受信強度は、通信部１２１〜１２４の三つ以上で得られた信号Ｊの受信強度を利用してもよい。通信部１２１，１２２，１２４で信号Ｊを受信し、それぞれで受信された信号Ｊの受信強度Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４の中の各時点での最大値を採用することができる。上述した受信強度Ｍ３は、各時点において、アンテナ１０１を経由して通信部１２１が受信した信号Ｊの受信強度Ｍ１と、アンテナ１０２を経由して通信部１２２が受信した信号Ｊの受信強度Ｍ２との大きい方である、といえる。

最大値と閾値の比較を行うステップＳ１４、およびステップＳ１４の判断結果を用いて測距するステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６は位置判定部１１３で実行される。

通信装置１０は車両４に搭載されるので、通信部１２１〜１２４はいずれも車内に設けられる。アンテナ１０１〜１０４は通信部１２１〜１２４に設けられ、客室４０に配置される。よって離間距離は通信部１２１〜１２４と携帯端末２０との間の距離であるとみることもできるし、客室４０と携帯端末２０との間の距離であるとみることもできる。閾値Ｔを適宜に設定することにより、位置判定部１１３は携帯端末２０が車内にあるか車外にあるか、即ち車両４の内側にあるか、外側にあるかを判定することができる。

最大値算出部１１２と、位置判定部１１３と、通信部１２１〜１２４の少なくとも二つ（例えば通信部１２１，１２２）とを纏めて、自身と携帯端末２０との間の距離を測距する測距装置３１と理解できる。

｛変形例｝
本実施形態において信号Ｊは２．４ＧＨｚ帯の電波に限定されない。直進性が高い電波はフェージングや伝搬障害の影響を受けやすいので、かかる電波に対して本実施形態を適用することは有益である。

なお、上記実施形態およ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、すべての局面において、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。

１１２ 最大値算出部
１１３ 位置判定部
２０ 携帯端末（発信源）
３１ 測距装置
１２１，１２２ 通信部
４ 車両

Claims (2)

1. 発信源から送信された信号を各々が受信する少なくとも二つの通信部と、
   前記通信部の各々が受信した前記信号の受信強度の、各時点での最大値を求める最大値算出部と、
   前記最大値が閾値未満であれば前記発信源の位置が前記通信部から所定距離以上で離れていると判定し、前記最大値が前記閾値以上であれば前記位置が前記通信部から所定距離よりも近いと判定する位置判定部と
   を備える測距装置。
2. 請求項１に記載の測距装置であって、
   前記通信部は車両に搭載され、
   前記位置判定部は前記発信源が前記車両の内側にあるか外側にあるかを判定する、測距装置。

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