JP2020173158A - 端末位置検出システム及び端末位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末の位置の判定精度を確保可能にした端末位置検出システム及び端末位置検出方法を提供する。【解決手段】音波制御部２５は、端末１から車両３にブルートゥース通信の電波Ｓｂを送信してから所定時間の間、音源２４から音波Ｓｃを出力する。音波Ｓｃは、各音源２４から順に異なる周波数で出力される。解析部２６は、音源２４からの音波Ｓｃを受信した際、各々の音波Ｓｃを解析し、その測定データＤｃを車両３に送信し、判定部２７に端末１の位置を判定させる。判定部２７は、音波Ｓｃが全て閾値未満の場合、端末１が車両３の室外に位置すると判定し、音波Ｓｃが全て閾値以上の場合、端末１が車両３の室内に位置すると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、端末の位置を検出する端末位置検出システム及び端末位置検出方法に関する。

従来、端末及びその通信対象の間で電波の通信を行ってこれらの間の距離を測定し、測定した距離の正否を判定する端末位置検出システムが周知である（特許文献１等参照）。この種の端末位置検出システムでは、例えば端末及び通信対象の間の距離に準じた測定値を求め、この測定値が妥当（所定範囲内）であると判定された場合、例えば２者間の間で無線により実行されたＩＤ照合の成立が許容される。

特開２０１７−３８３４８号公報

ところで、例えば位置検出の通信にブルートゥース（Bluetooth：登録商標）のＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）等の電波を使用した場合、ＢＬＥには直進波や反射波が存在するため、測定値を精度よく求めることができない可能性がある。特に、同システムを車両に使用した場合、室内においては反射波の影響を受けるので、端末の室内外の位置判定において判定精度が悪化する懸念があった。

本発明の目的は、端末の位置の判定精度を確保可能にした端末位置検出システム及び端末位置検出方法を提供することにある。

前記問題点を解決する端末位置検出システムは、端末及び通信対象の間で電波通信を行うための処理部と、前記端末及び前記通信対象の間で前記電波通信を行った場合に、前記通信対象に設けられた複数の音源から、前記端末で受信するための音波を出力させる音波制御部とを備えた。

前記問題点を解決する端末位置検出方法は、端末及び通信対象の間で電波通信を実行するステップと、前記端末及び前記通信対象の間で前記電波通信を行った場合に、前記通信対象に設けられた複数の音源から、音波制御部によって音波を出力させて、前記端末における前記音波の受信状態から前記通信対象に対する前記端末の位置を判定させるステップとを備えた。

本発明によれば、端末の位置の判定精度を確保することができる。

一実施形態の端末位置検出システムの構成図。 音源の配置例を示す模式図。 位置検出の通信シーケンス図。 音波の周波数スペクトル図。 端末が室外に位置するときの位置検出の作動図。 端末が室内に位置するときの位置検出の作動図。 車両ドアが開いたときの位置検出の作動図。

以下、端末位置検出システム及び端末位置検出方法の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、端末１の通信対象２である車両３は、端末１との無線通信を通じて端末１の正否を認証する認証システム４を備える。端末１は、例えばキー機能を備えた高機能携帯電話であることが好ましい。車両３及び端末１の通信は、近距離無線通信が使用されている。近距離無線通信は、例えばブルートゥース（Bluetooth：登録商標）であることが好ましい。

認証システム４は、例えば電子キー（図示略）等の車両キーと各種照合を実行して車載装置５を制御するＩＤ照合部６を備える。ＩＤ照合部６は、車両３に設けられ、車内の通信線７を介して車載装置５と接続されている。通信線７は、車内のＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）である。車載装置５は、例えばドアロック制御装置やエンジン装置等がある。

ＩＤ照合部６は、電子キーとスマート照合やワイヤレス照合等のＩＤ照合を実行する。スマート照合は、例えばＬＦ（Low Frequency）−ＵＨＦ（Ultra High Frequency）の双方向通信を通じて電子キーを認証するＩＤ照合の一種である。ワイヤレス照合は、電子キーからの通信を契機に電子キーを認証するＩＤ照合の一種である。ＩＤ照合部６は、電子キーとのＩＤ照合が成立すると、車載装置５の作動を許可又は実行する。

認証システム４は、端末１と近距離無線通信を通じた認証を実行する通信機１０を備える。本例の通信機１０は、端末１と近距離無線通信を行う無線モジュール１１と、端末１を認証する端末認証部１２とを備える。無線モジュール１１は、近距離無線通信としてブルートゥース通信を実行する。ブルートゥース通信は、例えばＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）であることが好ましい。

端末１は、端末１の動作を制御する端末制御部１５を備える。端末制御部１５には、端末１においてネットワーク通信を可能とするネットワーク通信部１６と、端末１において近距離無線通信を可能とする無線部１７とが接続されている。端末１には、周囲の音を集音する集音部１８が設けられている。集音部１８は、例えばマイクからなり、集音した際の検出信号Ｓａを端末制御部１５に出力する。

端末１は、車両３の電子キーとして使用される場合、例えばネットワーク通信を介してサーバ等から鍵情報Ｄｋを取得する。具体的には、端末１は、ネットワーク通信部１６を介してサーバにアクセスし、サーバから鍵情報Ｄｋを取得して、この鍵情報Ｄｋを端末１のメモリ１９に書き込み保存する。鍵情報Ｄｋは、例えば１度のみ使用が可能なワンタイムキーであることが好ましい。

端末認証部１２は、自身に鍵情報Ｄｋが登録されていない新たな端末１と近距離無線通信が確立した場合、通信接続後、端末１の認証として、端末１に登録された鍵情報Ｄｋの正否を確認する。このとき、端末認証部１２は、端末１から近距離無線通信を通じて鍵情報Ｄｋを受信し、この鍵情報Ｄｋを正しく復号することができれば、認証が成立したとみなす。よって、端末１を車両３の電子キーとして使用することができるようになる。以降、端末１及び通信機１０は、鍵情報Ｄｋが有効とされている期間、復号された鍵情報Ｄｋに基づく暗号鍵等を用いて、近距離無線通信を実行する。

端末認証部１２は、認証成立した鍵情報Ｄｋが有効の期間内において、端末１から車両３の作動要求を受信すると、ＩＤ照合部６とＩＤ照合と同様の認証を実行する。作動要求は、例えば車両ドアの施解錠要求や、エンジンの始動要求等である。ＩＤ照合部６は、端末認証部１２との間でＩＤ照合が成立することを確認すると、車載装置５の作動を許可又は実行する。これにより、端末１でも車両３を作動させることができるようになる。

車両３は、車両３に対する端末１の位置を検出する端末位置検出システム２２を備える。本例の端末位置検出システム２２は、端末１及び車両３の間の近距離無線通信と、透過減衰し易い音波とを利用して、車両３に対する端末１の位置を検出する。端末位置検出システム２２は、例えば端末１と車両３とが近距離無線通信を通じた認証を行う際に、端末１の位置検出の動作を実行することが好ましい。

端末位置検出システム２２は、端末１及び通信対象２の間で電波通信を行うための処理部２３を備える。本例の処理部２３は、端末認証部１２に設けられている。処理部２３は、端末１及び通信対象２の一方から他方に、電波通信として、電波Ｓｂの送信を実行する。本例の場合、処理部２３は、端末１の位置検出のタイミングとなった場合に、通信対象２の無線モジュール１１から電波Ｓｂ、本例の場合、ＢＬＥの電波を送信して、この電波Ｓｂを端末１に受信させる。端末１は、この電波Ｓｂを受信する間、端末１の位置検出の動作を実行する。

端末位置検出システム２２は、通信対象２である車両３に設けられた複数の音源２４の動作を制御する音波制御部２５を備える。本例の音波制御部２５は、端末認証部１２に設けられている。本例の場合、音波制御部２５は、端末１及び車両３の間で電波通信を行った場合に、車両３に設けられた複数の音源２４から、端末１で受信するための音波Ｓｃを出力させる。音源２４は、例えば各車両ドアに設けられた車載スピーカであることが好ましい。音波制御部２５は、規定の態様で音波Ｓｃを出力する。規定の態様とは、例えば複数の音源２４から音波Ｓｃを順番に、かつ各々異なる周波数で出力する態様であることが好ましい。

端末位置検出システム２２は、音源２４から送信された音波Ｓｃを端末１で受信した際の強度を解析する解析部２６を備える。解析部２６は、端末制御部１５に設けられている。本例の解析部２６は、端末１で受信した音波Ｓｃの音スペクトル強度を測定する。解析部２６は、音波Ｓｃの測定結果としての測定データＤｃを、近距離無線通信を通じて車両３に送信する。

端末位置検出システム２２は、端末１においての音波Ｓｃの受信状態を基に通信対象２に対する端末１の位置を判定する判定部２７を備える。判定部２７は、端末認証部１２に設けられている。判定部２７は、端末１から近距離無線通信を介して取得した測定データＤｃを基に、端末１及び車両３の位置関係を判定する。

次に、図２〜図７を用いて、本実施形態の端末位置検出システム２２の作用について説明する。
図２に示すように、各音源２４は、車内の座席ごとに配置され、車両ドアの各内壁に取り付けられている。本例の音源２４は、運転席のものを「第１音源２４ａ」とし、助手席のものを「第２音源２４ｂ」とし、後部右側席のものを「第３音源２４ｃ」とし、後部左側席のものを「第４音源２４ｄ」とする。車両ドアが閉状態の場合、各音源２４の音は車内で大きく聞こえ、車外に漏れ難い。なお、無線モジュール１１は、車体の中央に配置されることが好ましい。

図３に示すように、端末１を近距離無線通信のマスタとし、車両３を近距離無線通信のスレーブとした場合、車両３の無線モジュール１１は、自身の存在を周囲に通知するアドバタイズを周囲に周期的に送信する。端末１は、このアドバタイズを無線部１７で受信すると、車両３との間の近距離無線通信を開始する。このとき、端末１及び車両３は、互いが組をなすもの同士か否かを見るペアリング確認を行い、この確認がとれると、近距離無線通信が通信接続の状態となる。

処理部２３は、端末１及び車両３の近距離無線通信が接続されて、端末１の位置検出のタイミングとなったとき、位置検出開始の旨を端末１に知らせる通知としての位置検出開始要求Ｓｄを、ＢＬＥ通信を介して端末１に送信する。なお、位置検出の動作は、例えば近距離無線通信が非接続の状態から通信接続の状態に切り替わったとき、すなわちＢＬＥ通信が確立したときに開始されることが好ましい。

端末１は、ＢＬＥ通信を通じて位置検出開始要求Ｓｄを受信すると、位置検出の動作を開始する。このとき、端末１の解析部２６は、集音部１８を起動し、周囲環境のノイズを集音部１８によって測定する。すなわち、解析部２６は、端末１の位置検出に先立ち、集音部１８から入力する検出信号Ｓａを基に、端末１の周囲に発生するノイズ情報Ｄｂを取得する。解析部２６は、取得したノイズ情報Ｄｂを、ＢＬＥ通信を通じて車両３に送信する。これにより、車両３は、音波Ｓｃを出力する環境上に発生しているノイズがどの程度であるかを認識することができる。

続いて、音波制御部２５は、ＢＬＥ通信を開始してから所定のＴ秒の間、各音源２４から固有の音波Ｓｃを送信させる。このとき、音波制御部２５は、通信環境上に発生しているノイズと、音源２４の再生周波数特性とに応じた強さで、各音源から音波Ｓｃを出力させる。すなわち、通信環境上にノイズが生じていたり、音源２４の再生周波数特性に個体差があったりしても、端末１に届く強さのレベルで各音源２４から音波Ｓｃを出力させる。

また、各音源２４は、各々周波数が異なる音波Ｓｃを出力する。本例の場合、第１音源２４ａが周波数ｆ１の音波Ｓc1を出力し、第２音源２４ｂが周波数ｆ２の音波Ｓc2を出力し、第３音源２４ｃが周波数ｆ３の音波Ｓc3を出力し、第４音源２４ｄが周波数ｆ４の音波Ｓc4を出力する。このように、各音源２４と音波Ｓｃの周波数とは一対一で対応するように設定されている。これら音波Ｓc1〜Ｓc4は、端末１の集音部１８で測定され、これらの検出信号Ｓａが端末制御部１５に出力される。

図４に示すように、各音源２４は、可聴域外の音波Ｓｃを出力する。可聴域外の音波Ｓｃは、例えば約２０Ｈｚ以下の周波数の音（図４の「＊１」で図示）や、約２０ｋＨｚ以上の周波数の音（図４の「＊２」で図示）などがある。こうすることで、ユーザの耳障りにならない音波Ｓｃで端末１の位置を検出することができるようになる。

図３に戻り、解析部２６は、集音部１８から入力した検出信号Ｓａを解析し、各音波Ｓｃを受信強度に係る測定値を計測する。本例の場合、解析部２６は、音波Ｓc1を受信した際の測定値と、音波Ｓc2を受信した際の測定値と、音波Ｓc3を受信した際の測定値と、音波Ｓc4を受信した際の測定値とを計測する。解析部２６は、これら測定値のデータ群からなる測定データＤｃを、近距離無線通信を通じて車両３に送信する。判定部２７は、端末１から取得した測定データＤｃを基に、車両３に対する端末１の位置、すなわち車内外判定を実行する。

図５に示すように、端末１が車両３の室外に位置する場合、各音源２４から出力された音波Ｓｃはどれも端末１に届き難い。このため、端末１が各々の音波Ｓｃを受信したときの測定値は、いずれも低くなる。よって、判定部２７は、各音源２４の音波Ｓｃの受信強度に係る測定値が全て閾値未満となる場合、端末１が室外に位置すると判定する。車両３は、室外に位置する端末１と認証が成立すると判定した場合、車両ドアの施解錠を許可又は実行するように制御する。

図６に示すように、端末１が車両３の室内に位置する場合、各音源２４から出力された音波Ｓｃはどれも端末１に届き易い。このため、端末１が各々の音波Ｓｃを受信したときの測定値は、いずれも高くなる。よって、判定部２７は、各音源２４の音波Ｓｃの受信強度に係る測定値が全て閾値以上となる場合、端末１が室内に位置すると判定する。車両３は、室内に位置する端末１と認証が成立すると判定した場合、車両電源の遷移操作、すなわちエンジンの始動操作を許可する。

図７に示すように、本例の位置検出の場合、車両ドア（図７の例では運転席ドア）が開状態となった状況下でも、端末１の車内外位置を判定することができる。例えば、運転席ドアが開状態となった場合、室外に位置する端末１には、第１音源２４ａの音波Ｓｃが届き易いが、それ以外の音波Ｓｃは端末１に届き難い。よって、判定部２７は、例えばドアカーテシスイッチの出力信号を基に運転席ドアが開状態と判断した場合に、音波Ｓｃの受信強度の組み合わせが、運転席ドアの開状態下で端末１が室外に位置する際の組み合わせとなることを確認すると、端末１が室外に位置すると判定する。

一方、運転席ドアが開状態となった場合、端末１が室内に位置していれば、端末１には、各音源２４からの音波Ｓｃが高い強度で届く。よって、判定部２７は、例えばドアカーテシスイッチの出力信号を基に運転席ドアが開状態と判断した場合に、音波Ｓｃの受信強度の組み合わせが、運転席ドアの開状態下で端末１が室内に位置する際の組み合わせとなることを確認すると、端末１が室内に位置すると判定する。以上のように、車両ドアが開状態となっていても、音波Ｓｃの受信強度の組み合わせから、端末１を車内外判定することが可能となる。

上記実施形態の端末位置検出システム２２によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）端末位置検出システム２２に設けた処理部２３は、端末１及び車両３の間で電波通信、すなわちＢＬＥの電波Ｓｂで通信を実行する。端末位置検出システム２２に設けた音波制御部２５は、端末１及び車両３の間で電波通信を行った場合に、車両３に設けられた複数の音源２４から、端末１で受信するための音波Ｓｃを出力させる。

このように、本例の場合、ＢＬＥの電波Ｓｂを用いた通信と、音波Ｓｃを用いた通信とから、車両３に対する端末１の位置を判定する。このため、例えばＢＬＥの電波Ｓｂのみ使用して端末１の位置を判定する場合に、電波Ｓｂの直進性や反射性を要因として位置精度が確保できない場合であっても、音波Ｓｃを共用した位置判定を行うことにより、単独の場合よりも高い精度で端末１の位置を判定することができる。よって、端末１の位置の判定精度を確保することができる。

（２）端末位置検出システム２２に判定部２７を設け、端末１における音波Ｓｃの受信状態を基に、車両３に対する端末１の位置を判定する。よって、車両３に判定部２７を設けたシステム構成とすることができる。

（３）音波Ｓｃは、可聴域外の周波数に設定されている。よって、位置検出時に音源２４から出力される音波Ｓｃをユーザは気にせずに済む。
（４）音波制御部２５は、複数の音源２４から音波Ｓｃを各々異なる周波数で出力させる。よって、音源２４から出力された音波Ｓｃを端末１が受信した際に、音源２４と音波Ｓｃとの対応関係をとることが可能となるので、端末１の位置判定を精度よく行うのに寄与する。

（５）音波制御部２５は、複数の音源から音波Ｓｃを各々異なるタイミングで出力させる。よって、音波Ｓｃが重ならずに済むので、端末１の位置判定の精度確保に一層寄与する。

（６）処理部２３は、規定の時間Ｔの間、電波通信すなわちＢＬＥの電波Ｓｂの送信を実行する。音波制御部２５は、電波通信している間、音波Ｓｃによる位置検出の動作を実行する。よって、位置検出の動作の関連付けが明確になるので、例えばノイズ等の影響を受けず、端末１の位置判定を精度よく行うのに寄与する。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
［電波Ｓｂと処理部２３とについて］
・電波Ｓｂは、ＢＬＥの電波に限定されず、他の通信方式や通信ルールからなる電波でもよい。このように、端末１及び通信対象２の間で行われる電波通信は、ＢＬＥ通信に限らず、他の通信方式、通信ルール、通信プロファイル、周波数等を用いた通信に変更可能である。

・電波Ｓｂの送信タイミングは、端末１の認証時に限定されず、端末１と車両３との通信が確立している間であれば、いつ実施されてもよい。
・処理部２３は、所定の時間Ｔの間、通信を継続することに限定されず、例えば位置検出を開始するときのみ電波送信を行って、位置検出の動作が開始されることを端末１に通知する動作をとるようにしてもよい。

・処理部２３は、通信機１０に設けられることに限定されず、例えばＩＤ照合部６など、他の箇所に設けられてもよい。
［音源２４について］
・音源２４は、例えば車両電源を制御するために車両３に設けられたボディＥＣＵにて動作が管理される構成としてもよい。この場合、音波制御部２５は、ボディＥＣＵを介して音源２４の動作を制御する。

・音源２４は、例えばラッゲージスペースに配置されてもよい。
・音源２４の個数や配置位置は、適宜変更することができる。
・音源２４は、予め車載されたものを使用することに限定されず、本例の目的を実現するために新たに設置されたものでもよい。

［音波出力の規定の態様について］
・音波出力の規定の態様は、音源２４ごとに異なる周波数の音波Ｓｃを順番に出力する態様に限定されない。例えば周波数が異なっていれば同時出力としてもよいし、音波Ｓｃに送信元が分かるデータを含ませるのであれば、同じ周波数としてもよい。

・音波出力の規定の態様は、音源２４を特定できる態様であれば、どのような形式、ルールをとっていてもよい。
［音波Ｓｃについて］
・音波Ｓｃは、可聴域外の帯域であることに限定されず、可聴域の帯域としてもよい。

・音波Ｓｃは、例えば連続して出力されることに限定されず、断続的に送信されてもよい。
・音波Ｓｃは、１度のみ送信されることに限らず、複数回送信されてもよい。

［音波制御部２５について］
・音波制御部２５がどのように音源２４の作動を制御するのかは、適宜所望の位置検出の動作に応じて、様々な態様に設定することができる。

・音波制御部２５は、通信機１０に設けられることに限定されず、例えばＩＤ照合部６や、車載された他のＥＣＵに設けられてもよい。
［判定部２７について］
・判定部２７は、例えば端末１側に設けられてもよい。

・位置判定は、端末１の車内外位置を判定することに限定されず、例えば所定領域を複数に区画し、これらのどの領域に存在するのかを判定するようにしてもよい。
・判定部２７は、通信機１０に設けられることに限定されず、例えばＩＤ照合部６や、車載された他のＥＣＵに設けられてもよい。

［電子キーシステムについて］
・端末１のＩＤ情報を認証する電子キーシステムは、スマート照合システムやワイヤレスキーシステムに限定されず、例えばイモビライザーシステム等の他のシステムとしてもよい。

・電子キーシステムで使用する電波の周波数、通信プロファイル、通信ルールは、種々の態様に適宜変更できる。
［端末位置検出システム２２について］
・通信機１０は、車両３に複数設けられてもよい。この場合、端末１が車両３に対してどの位置にあっても、通信を確立し易くすることができる。なお、この場合、処理部２３、音波制御部２５及び判定部２７は、いずれかの通信機１０に設けられていればよい。

・無線通信は、ブルートゥースに限定されず、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を用いてもよい。
・ＩＤ照合部６及び通信機１０が一体に構成されてもよい。

・無線モジュール１１と端末認証部１２とは、別体に構成されてもよい。
・電子キーのＩＤ照合と端末１の位置検出とが、同じシステム構成で実行されるようにしてもよい。

［その他］
・端末１は、高機能携帯電話に限定されず、ユーザに所持される端末部品であればよい。

・端末位置検出システム２２は、車両３に適用されることに限定されず、他の装置や機器に使用されてもよい。

１…端末、２…通信対象、３…車両、２２…端末位置検出システム、２３…処理部、２４…音源、２５…音波制御部、２７…判定部、Ｓｂ…電波、Ｓｃ…音波。

Claims (7)

1. 端末及び通信対象の間で電波通信を行うための処理部と、
   前記端末及び前記通信対象の間で前記電波通信を行った場合に、前記通信対象に設けられた複数の音源から、前記端末で受信するための音波を出力させる音波制御部と
   を備えた端末位置検出システム。
2. 前記端末における前記音波の受信状態を基に、前記通信対象に対する前記端末の位置を判定する判定部を備えた
   請求項１に記載の端末位置検出システム。
3. 前記音波は、可聴域外の周波数に設定されている
   請求項１又は２に記載の端末位置検出システム。
4. 前記音波制御部は、複数の前記音源から前記音波を各々異なる周波数で出力させる
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の端末位置検出システム。
5. 前記音波制御部は、複数の前記音源から前記音波を各々異なるタイミングで出力させる
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の端末位置検出システム。
6. 前記処理部は、規定時間の間、前記電波通信を実行し、
   前記音波制御部は、前記電波通信している間、前記音波による位置検出の動作を実行する
   請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の端末位置検出システム。
7. 端末及び通信対象の間で電波通信を実行するステップと、
   前記端末及び前記通信対象の間で前記電波通信を行った場合に、前記通信対象に設けられた複数の音源から、音波制御部によって音波を出力させて、前記端末における前記音波の受信状態から前記通信対象に対する前記端末の位置を判定させるステップと
   を備えた端末位置検出方法。