JP2021028583A - 制御装置およびプログラム - Google Patents

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昌輝 古田
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繁則 新田
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裕己 河野
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Abstract

【課題】距離の測定に必要な処理量を低減可能な仕組みを提供する。【解決手段】通信装置間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する制御部、を備え、前記制御部は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、前記測距値を算出する、制御装置が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置およびプログラムに関する。
近年では、装置間で信号を送受信した結果に従って当該装置間の距離を測定する技術が開発されている。例えば、下記特許文献１では、車載器が携帯機との間で送受信される信号の位相の回転量に基づいて、車載器と携帯機との間の距離を測定する技術が開示されている。
特開２０１８−４８８２１号公報
ところで、上記のように送受信される信号の位相の回転量に基づく測距処理を行う場合、距離の測定に必要な処理量が大きくなる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、距離の測定に必要な処理量を低減可能な仕組みを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信装置間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する制御部、を備え、前記制御部は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、前記測距値を算出する、制御装置が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、通信装置間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する制御部、として機能させ、前記制御部に、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、前記測距値を算出させる、プログラムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、距離の測定に必要な処理量を低減可能な仕組みを提供される。
本発明の一実施形態に係るシステムの構成例を示す図である。 同実施形態に係るシステムが実行する測距処理の流れを示すシーケンス図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜１．実施形態＞
＜＜１．１．構成例＞＞
図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステム１は、車載器１００および携帯機２００を含んで構成されてもよい。車載器１００および携帯機２００は、本発明における制御装置かつ通信装置の一例である。車載器１００または携帯機２００の少なくとも一方は、互いの間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する機能を有する。
（車載器１００）
本実施形態に係る車載器１００は、ユーザが乗車する車両（例えば、ユーザが所有する車両や、ユーザに一時的に貸与された車両など）に搭載される。車載器１００は、例えば、ユーザが携帯する携帯機２００との間の無線通信を介した認証処理の結果に基づいて、車両のドアの開錠やエンジンの始動などを制御する機能を有してよい。係る機能によれば、ユーザは、携帯機２００を携帯したまま車両に接近することにより、別途の開錠操作を行わずに車室内にアクセスし、また物理鍵を車両に差し込むことなく車両を発進させることができる
また、車載器１００は、例えば、上記の認証処理に加え、携帯機２００との間の測距値を算出し、当該測距値に基づいてドアの開錠やエンジンの始動制御を行ってもよい。具体的には、車載器１００は、携帯機２００との認証処理が成功し、かつ、車載器１００と携帯機２００との間の距離が規定された距離以下である場合にのみドアの開錠やエンジンの始動を許容してもよい。係る機能によれば、リレーアタックのような被認証装置（例えば、携帯機２００）の偽装、距離の偽装を防止し、認証の精度を効果的に高めることが可能となる。
本実施形態に係る車載器１００は、図１に示すように、無線通信部１１０、記憶部１２０、および制御部１３０を備える。
本実施形態に係る無線通信部１１０は、携帯機２００との間で、規定の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。上記の無線通信規格には、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra-Wide Band）無線が使用されてもよい。例えば、車載器１００は、携帯機２００との間で超広帯域無線通信規格に準拠した信号を送受信することにより互いの間の測距値を測定してもよい。
また、無線通信部１１０は、例えば、超短波（ＵＨＦ：Ultra-High Frequency）や長波（ＬＦ：Low Frequency）による無線通信を行う機能を有してもよい。この場合、車載器１００は、ＬＦ／ＵＨＦを用いたチャレンジレスポンス方式により携帯機２００との間の認証を行うことができる。
本実施形態に係る記憶部１２０は、車載器１００の動作のための各種の情報を記憶する。記憶部１２０は、例えば、車載器１００の動作のためのプログラムやＩＤ（identifier）等の識別情報、パスワード等の鍵情報、認証アルゴリズム、後述する規定値等を記憶する。記憶部１２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、および当該記憶媒体への記録再生を実行する処理装置を含んで構成される。
本実施形態に係る制御部１３０は、通信装置（例えば、車載器１００と携帯機２００）間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する。本実施形態に係る制御部１３０は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、上記測距値を算出する、ことを特徴の一つとする。本実施形態に係る測距処理の詳細については別途後述する。制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロプロセッサ等の電子回路によって構成される。また、制御部１３０は、携帯機２００との間の認証処理を制御する機能を有してもよい。
（携帯機２００）
本実施形態に係る携帯機２００は、車載器１００が搭載される車両のユーザが携帯する通信装置である。本実施形態に係る携帯機２００は、例えば、電子キー、スマートフォン、ウェアラブル端末等であってもよい。図１に示すように、本実施形態に係る携帯機２００は、無線通信部２１０、記憶部２２０、および制御部２３０を備える。
本実施形態に係る無線通信部２１０は、車載器１００との間の無線通信を行う機能を有する。無線通信部２１０は、例えば、制御部２３０による制御に従い、ＵＷＢに準拠した無線通信や、ＵＨＦ／ＬＦによる無線通信を行う。
本実施形態に係る記憶部２２０は、携帯機２００の動作のための各種情報を記憶する。記憶部２２０は、例えば、携帯機２００の動作のためのプログラム、ＩＤ等の識別情報、パスワード等の鍵情報、認証アルゴリズム、後述する規定値等を記憶する。記憶部２２０は、例えば、フラッシュメモリ当の記憶媒体、および当該記憶梅媒体への記録再生を実行する処理装置を含んで構成される。
本実施形態に係る制御部２３０は、通信装置（例えば、車載器１００と携帯機２００）間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する。本実施形態に係る制御部２３０は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、上記測距値を算出する、ことを特徴の一つとする。制御部２３０は、例えば、ＣＰＵやマイクロプロセッサ等の電子回路によって構成される。
以上、本実施形態に係るシステム１の構成例について述べた。なお、図１を用いて説明した構成はあくまで一例であり、本実施形態に係るシステム１の構成は係る例に限定されない。本実施形態に係るシステム１の構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
＜＜１．２．詳細＞＞
続いて、本実施形態に係るシステム１が実現する測距処理について詳細に説明する。上述したように、近年では、装置間で信号を送受信した結果に従って当該装置間の距離を測定する技術が開発されている。しかし、例えば、特許文献１に開示されるように、装置間で送受信される信号の位相の回転量に基づいて距離を測定する場合、距離の測定に必要な処理量が大きくなる傾向がある。
そこで、本実施形態に係る制御装置は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信に関する情報である時間情報に基づいて、当該通信装置間の距離を算出する、ことを特徴の一つとする。係る特徴によれば、通信装置間の距離の測定に必要な処理量を効果的に低減し、効率的な測距処理を実現することが可能となる。
また、本実施形態に係る制御装置は、少なくとも、一方の通信装置が他方の通信装置に第１の信号を送信すること、当該第１の信号を上記他方の通信装置が受信すること、並びに第１の信号の送受信に係る時間長を時間情報として測距値を算出することを含む処理を上記の測距処理として実行してもよい。
図２は、本実施形態に係るシステム１が実行する測距処理の流れを示すシーケンス図である。なお、図２では、車載器１００が上記の一方の通信装置に該当し、携帯機２００が上記の他方の通信装置に該当する場合の一例が示されている。
この場合、図示するように、まず、車載器１００の制御部１３０が、無線通信部１１０に対し、第１の信号の送信を開始する指令を出力する（ステップＳ１０２）。続いて、無線通信部１１０は、ステップＳ１０２において出力された指令に従い、第１の信号を送信する（Ｓ１０４）。
次に、ステップＳ１０４において送信された第１の信号を携帯機２００の無線通信部２１０が受信すると、携帯機２００の制御部２３０は、第１の信号に対する処理を実行する（Ｓ１０６）。当該処理は、例えば、車載器１００の識別を行う処理等が含まれてよい。ステップＳ１０６における第１の信号に対する処理が完了すると、制御部２３０は、無線通信部２１０に対して第２の信号送信を開始する指令を出力し、無線通信部２１０は、当該指令に基づいて第２の信号を送信する（Ｓ１０８）。
車載器１００の無線通信部１１０がステップＳ１０８において送信された第２の信号を受信すると、車載器１００の制御部１３０は、少なくとも、第１の信号の送受信にかかる時間長を時間情報として測距値を算出する。
例えば、ステップＳ１０４において、無線通信部１１０が第１の信号を送信したタイミングをＴ１ｓ、無線通信部２１０が第１の信号を受信したタイミングをＴ１ｒとし、またステップＳ１０８において、無線通信部２１０が第２の信号を送信したタイミングをＴ２ｓ、無線通信部１１０が第２の信号を受信したタイミングをＴ２ｒと置く。
この場合、Ｔ１ｓからＴ２ｒまでの時間長ΔＴ１は、第１の信号および第２の信号の送受信にかかった時間長に対応し、Ｔ１ｒからＴ２ｓまでの時間長ΔＴ２は、携帯機２００が第１の信号を受信してから当該第１の信号への応答として第２の信号を送信するまでの時間長に対応することから、ΔＴ１からΔＴ２を差し引くことにより、第１の信号および第２の信号の送受信に係る伝搬時間を算出することができる。また、ΔＴ１からΔＴ２を差し引いた時間長を２で徐算することにより第１の信号の送受信または第２の信号の送受信のいずれかに要した時間長を得ることができる。
さらには、第１の信号および第２の信号が超広帯域無線通信規格に準拠した信号である場合、両信号の伝搬速度はほぼ光速に匹敵することから、（ΔＴ１−ΔＴ２）／２に光速を乗じることで車載器１００と携帯機２００との間における測距値を算出することが可能である。
このように、本実施形態に係るシステム１によれば、ΔＴ１やΔＴ２などの、通信装置間における信号の送受信に関する情報である時間情報を用いることで、処理量を低減した測距処理を実現することができる。
なお、測距値の算出は、車載器１００の制御部１３０または携帯機２００の制御部２３０のどちらが行ってもよい。例えば、携帯機２００がΔＴ２に対応する時間長を示す時間情報を第２の信号に含んで送信する場合、車載器１００の制御部１３０は、無線通信部１１０からＴ１ｓおよびＴ２ｒを示す時間情報を得ることでΔＴ１並びに測距値を算出することができる。
一方、車載器１００がΔＴ１に対応する時間長を示す時間情報を送信する場合、携帯機２００の制御部２３０は、無線通信部２１０からＴ１ｒおよびＴ２ｓを示す時間情報を得ることでΔＴ２並びに測距値を算出することができる。
また、本実施形態に係るシステム１では、第２の信号は必ずしも送受信されなくてもよい。例えば、車載器１００の無線通信部１１０は、第１の信号の送信タイミングであるＴ１ｓを示す時間情報を第１の信号に含めて、あるいは併せて携帯機２００に送信してもよい。この場合、携帯機２００の制御部２３０は、受信したＴ１ｓを示す情報と無線通信部２１０が記録したＴ１ｒを示す時間情報とに基づいて第１の信号の伝搬時間並びに測距値を算出することが可能である。反対に、携帯機２００の無線通信部２１０が、第１の信号の受信タイミングであるＴ１ｒを示す時間情報を車載器１００に送信する場合、車載器１００の制御部１３０は、無線通信部１１０が記録したＴ１ｓを示す時間情報と受信したＴ１ｒを示す時間情報とに基づいて第１の信号の伝搬時間並びに測距値を算出することができる。
また、本実施形態に係るシステム１は、一方の通信装置が他方の通信装置に第１の送信すること、並びに第１の信号の送受信にかかる時間長に加えて、予め規定された規定値を、時間情報として、測距値を算出してもよい。また、上記規定値は予め通信装置間で共有されてよい。
上記の規定値は、例えば、車載器１００の制御部１３０が無線通信部２１０に第１の信号の送信を開始する指令を出力してから、無線通信部１１０が実際に第１の信号を送信するまで（Ｔ１ｓ）の時間長を規定するものであってもよい。この際、無線通信部１１０は上記指令が出力されたから規定値が規定する時間長だけ待機した後、第１の信号を送信する。この場合、指令の出力から実際に第１の信号が送信されるまでの時間長のばらつきをなくすことができ、効率的かつ高精度の測距処理を実現することが可能となる。
また、上記の規定値は、携帯機２００の無線通信部２１０が第１の信号を受信してから（Ｔ１ｒ）制御部２３０が当該第１の信号に対する処理を開始するまでの時間長を規定するものであってもよい。この際、制御部２３０は、無線通信部２１０が第１の信号を受信してから規定値が規定する時間長だけ待機した後、第１の信号に対する処理を開始する。また、測距処理を制御する制御部１３０または制御部２３０（以下、区別が不要な場合においては、単に、制御部、と称する）は、車載器１００から第１の信号が送信されてから携帯機２００において当該第１の信号に対する処理が開始されるまでの時間長から、規定値に対応する時間長を差し引いた時間長を、車載器１００と携帯機２００との間における第１の信号の伝搬時間として測距値を算出してよい。係る制御によれば、第１の信号が受信されてから当該第１の信号に対する処理が実際に開始されるまでの時間長のばらつきをなくすことができ、効率的かつ高精度の測距処理を実現することが可能となる。
また、上記の規定値は、携帯機２００が第１の信号を受信してから、第２の信号を送信するまでの時間長（ΔＴ２）を規定するものであってもよい。この場合、本実施形態に係る制御部は、携帯機２００が第１の信号を受信してから上記規定値に対応する時間長が経過した後に、携帯機２００に第２の信号を送信させる。また、この際、本実施形態に係る制御部は、第１の信号および第２の信号の送受信にかかる時間長を時間情報として測距値を算出する。より詳細には、制御部は、第１の信号および第２の信号の送受信に要した時間長から上記規定値に対応する時間長を差し引いて２で徐算した時間長を、車載器１００と携帯機２００との間における第１の信号および第２の信号の伝搬時間として測距値を算出してよい。
ここで、上記の規定値を予め車載器１００と携帯機２００との間で共有している場合、携帯機２００が第１の信号を受信してから第２の信号を送信するまでの時間長（ΔＴ２）を第２の信号に含める等、ΔＴ１やΔＴ２に関する時間情報を送受信する必要がなくなる。このため、送受信されるデータ量を効果的に低減し、データ量の増加に伴う受信感度の低下を防止することができる。また、上記のような処理によれば、セキュリティ性を確保するために時間情報を含む信号の暗号化処理や復号処理を行う必要がなくなり、処理時間の増加や応答性の低下を防ぐことが可能となる。
＜２．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、車載器１００が第１の信号を送信し、携帯機２００が当該第１の信号への応答として第２の信号を送信する場合を例に述べたが、本発明はかかる例に限定されない。車載器１００および携帯機２００の役割は逆であってもよいし、役割が動的に交換されてもよい。また、車載器１００同士や携帯機２００同士で測距処理が行われてもよい。
他にも例えば、上記実施形態では、本発明がスマートエントリーシステムに適用される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、信号を送受信することで測距処理を行う任意のシステムに適用可能である。例えば、携帯機、車両、スマートフォン、ドローン、建築物、及び家電製品等の測距処理に、本発明は適用可能である。
他にも例えば、上記実施形態では、無線通信規格とＵＷＢを用いるものを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、無線通信規格として、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等が使用されてもよい。
なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：non-transitory media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
また、本明細書においてシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
１：システム、１００：車載器、１１０：無線通信部、１２０：記憶部、１３０：制御部、２００：携帯機、２１０：無線通信部、２２０：記憶部、２３０：制御部

Claims (13)

  1. 通信装置間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する制御部、
    を備え、
    前記制御部は、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、前記測距値を算出する、
    制御装置。
  2. 前記制御部は、少なくとも、一方の通信装置が他方の通信装置に第１の信号を送信すること、当該第１の信号を前記他方の装置が受信すること、並びに前記第１の信号の送受信にかかる時間長を前記時間情報として前記測距値を算出することを含む処理を前記測距処理として実行する、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、一方の通信装置が他方の通信装置に第１の信号を送信すること、並びに前記第１の信号の送受信にかかる時間長に加えて、規定された規定値を、前記時間情報として、前記測距値を算出する、
    請求項１または請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記第１の信号の送信を開始する指令を出力してから前記第１の信号が送信されるまでの時間長を前記規定値とする、
    請求項３に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記第１の信号を受信してから前記第１の信号に対する処理が開始されるまでの時間長を前記規定値とする、
    請求項３に記載の制御装置。
  6. 前記制御部は、前記一方の通信装置から前記第１の信号が送信されてから前記他方の通信装置において当該第１の信号に対する処理が開始されるまでの時間長から、前記規定値に対応する時間長を差し引いた時間長を、前記一方の通信装置と前記他方の通信装置との間における前記第１の信号の伝搬時間として前記測距値を算出する、
    請求項５に記載の制御装置。
  7. 前記制御部は、前記一方の通信装置が前記他方の通信装置に前記第１の信号を送信し、前記他方の通信装置が前記一方の通信装置に前記第１の信号への応答として第２の信号を送信すること、並びに前記第１の信号および前記第２の信号の送受信にかかる時間長を前記時間情報として前記測距値を算出すること、を含み、
    前記制御部は、前記他方の通信装置が前記第１の信号を受信してから前記第２の信号を送信するまでの時間長を前記規定値として前記測距値を算出する、
    請求項３に記載の制御装置。
  8. 前記制御部は、前記第１の信号を受信してから前記規定値に対応する時間長が経過した後に、前記他方の通信装置に前記第２の信号を送信させる、
    請求項７に記載の制御装置。
  9. 前記第２の信号は、前記他方の通信装置が前記第１の信号を受信してから前記第２の信号を送信するまでの時間長に関する情報を含まない、
    請求項７または請求項８のいずれか一項に記載の制御装置。
  10. 前記制御部は、前記一方の通信装置が前記第１の信号を送信してから前記第２の信号を受信するまでの時間長から前記規定値に対応する時間長を差し引いて２で徐算した時間長を、前記一方の通信装置と前記他方の通信装置との間における前記第１の信号および前記第２の信号の伝搬時間として前記測距値を算出する、
    請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の制御装置。
  11. 前記第１の信号および前記第２の信号は、超広帯域無線通信規格に準拠した信号である、
    請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載の制御装置。
  12. 前記一方の通信装置は、車両に搭載され、
    前記他方の通信装置は、前記車両のユーザに携帯される、
    請求項２から請求項１１までのいずれか一項に記載の制御装置。
  13. コンピュータを、
    通信装置間の距離の測定値である測距値を算出する測距処理を制御する制御部、
    として機能させ、
    前記制御部に、少なくとも、通信装置間における信号の送受信にかかる時間に関する情報である時間情報に基づいて、前記測距値を算出させる、
    プログラム。
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