JP5647839B2

JP5647839B2 - 無線キーシステム及びキー位置判定方法

Info

Publication number: JP5647839B2
Application number: JP2010204343A
Authority: JP
Inventors: 信雅髭本; 隆士太矢
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: US8872620B2; CN102398566B; CN102398566A; JP2012057440A; US20120286926A1

Description

本発明は、車両や住宅等の本体内に設けられた本体通信装置と移動可能な無線キーとの間で無線通信を行う無線キーシステムに関する。

無線キーシステムの１つとして、ユーザが無線キー（電子キー）を携帯して移動することにより、車両ドアに設けられた通信装置に無線キーが接近することにより車両ドアのロック／アンロックが自動的に行われるものが周知である（特許文献１参照）。このような車両用の無線キーシステムにおいては、通信装置の周辺のエリアに無線キーが進入したときに通信装置と無線キーとの間で無線通信が行われるとともに、この無線通信を通じて無線キーから送信される識別コード（ＩＤコード）を含む信号が通信装置により受信される。そして、通信装置では受信された信号に含まれている無線キーの識別コードと通信装置内のメモリに記憶されている識別コードとの照合が行われる。照合により互いに識別コードが一致していると判定したとき、車両ドアのロック又はアンロックが許可される。

かかる車両用の無線キーシステムにおいては、一般に、車両側通信装置から無線キーへの通信は長波（ＬＦ）帯の電波が用いられ、無線キーから車両側通信装置への通信には極超短波（ＵＨＦ）帯の電波が用いられていた。更に、無線キー側の長波受信アンテナはアンテナの指向性を考慮してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に各々指向性を持つ３軸アンテナからなっていた。

また、かかる車両用の無線キーシステムにおいては、車両の内側及び外側各々に送信アンテナが設置され、無線キーには受信信号強度測定の機能が備えられていた。その受信信号強度測定の機能は、通常、車両側通信装置から複数の送信アンテナを通して送信された無線信号を３軸アンテナを介して各々得られた受信信号強度に基づいて無線キーが車両内外のいずれに存在するかを判定し、その判定結果を車両側通信装置に無線信号にて送信するようにされている。更に、車両側通信装置はその判定結果の無線信号に応じて例えば、無線キーが車両内から車両外に出たことを判別すると、自動的に車両ドアのロックを行い、又は無線キーが車両に近づくと自動的に車両ドアのオンロックを行うように動作する機能を有していた。

特開２００８−１１５６４８号公報

従来の無線キーシステムにおいては、上記したように本体通信装置からの無線信号の無線キーにおける受信信号強度に基づいて無線キーが本体の内外のいずれに存在しているのかを判定しているので、本体通信装置からの無線信号の反射状況、ノイズの混入、或いは複数の送信アンテナからの無線信号によるクロストークや飽和の影響によって受信信号強度が変化して正確に判定することができない場合がある。

特許文献１に示されたシステムにおいては、これに対処するために、事前に車両周囲の信号強度を測定し信号強度とアンテナまでの距離との関係を得て記憶しておき、それらの関係を用いて無線キーの位置判別が行われる。しかしながら、このようなキー位置判定方法では事前にデータを取得しておく必要があるので、処理が煩雑になるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、かかる点を鑑みてなされたものであり、簡単な処理で無線キーが本体の内外のいずれにあるかを正確に判定することができる無線キーシステム及びキー位置検出方法を提供することである。

本発明の無線キーシステムは、本体とは独立して移動可能な無線キーと前記本体内に設置された通信装置との間で無線通信を行う無線キーシステムであって、前記通信装置は、前記本体内に備えられた内部アンテナと前記本体外側に備えられ前記内部アンテナとは指向性が異なる外部アンテナとにより無線信号を送信する手段を有し、前記無線キーは、前記無線信号を互いに異なる指向性を有する複数のアンテナのいずれかを通して受信したか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記無線信号の受信が判別されたとき前記無線キーの移動方向を測定する測定手段と、前記複数のアンテナのうちの前記無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナを第１のアンテナとして検出する検出手段と、前記測定手段によって測定された前記移動方向と前記検出されたアンテナの指向性とに応じて前記複数のアンテナのうちから前記内部アンテナと同一指向性のアンテナを第２のアンテナとして選択する選択手段と、前記第２のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルが前記第１のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルより大であるとき前記無線キーが前記本体内に存在すると判定する手段と、を備えることを特徴としている。

本発明のキー位置検出方法は、本体とは独立して移動可能な無線キーと前記本体内に設置された通信装置との間で無線通信を行う無線キーシステムの無線キーの位置判定方法であって、前記本体内に備えられた内部アンテナと前記本体外側に備えられ前記内部アンテナとは指向性が異なる外部アンテナとにより無線信号を送信するステップと、前記無線信号を互いに異なる指向性を有する複数のアンテナのいずれかを通して受信したか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにおいて前記無線信号の受信が判別されたとき前記無線キーの移動方向を測定する測定ステップと、前記複数のアンテナのうちの前記無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナを第１のアンテナとして検出する検出ステップと、前記測定ステップにおいて測定された前記移動方向と前記検出されたアンテナの指向性とに応じて前記複数のアンテナのうちから前記内部アンテナと同一指向性のアンテナを第２のアンテナとして選択する選択ステップと、前記第２のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルが前記第１のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルより大であるとき前記無線キーが前記本体内に存在すると判定するステップと、を備えることを特徴としている。

本発明の無線キーシステム及びキー位置検出方法によれば、無線キーが本体外にあるとき無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナ（第１のアンテナ）の指向性と無線キーの移動方向とに応じて本体内において内部アンテナに対して良好に受信することができる無線キーの複数のアンテナのうちの１つのアンテナ（第２のアンテナ）を判別して選択し、第２のアンテナで受信された無線信号の受信レベルが第１のアンテナで受信された無線信号の受信レベルより大となったとき無線キーが本体内に存在すると判定することが行われる。よって、簡単な処理で無線キーが本体の内外のいずれにあるかを正確に判定することができる。

本発明による車両用の無線キーシステムの構成を示すブロック図である。車両のアンテナの配置を示す図である。無線キー内の基板に配置された３軸アンテナ及び加速度センサを示す図である。無線キー内の制御部の存在位置判定動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施例として車両用の無線キーシステムを示している。この車両用の無線キーシステムは車両内装置（通信装置）１と、無線キー２とからなる。車両内装置１と無線キー２との間における双方向の無線通信によりエンジンのスタート許可、車両のドアの施錠／解錠等の車両の制御が行われる。

車両内装置１は送信アンテナ１１，１２、送信部１３、受信アンテナ１４、受信部１５、制御部１６、及びメモリ１７を備えている。送信アンテナ１１，１２は長波帯（ＬＦ）用のアンテナである。送信アンテナ１１は図２に示すように、車両である４輪自動車３０のドアノブ（ドアハンドル）３２内に設けられた外部アンテナである。送信アンテナ１２は自動車３０内の天井に設けられた内部アンテナである。送信部１３は制御部１６からの指令に応じて送信信号を送信アンテナ１１，１２に出力する。送信アンテナ１１はそのアンテナコイルの両端の方向が自動車３０の前後方向、すなわち水平方向に向くように配置されており、その送信信号を水平方向に指向性を有する電磁波（無線信号）として送出する。送信アンテナ１２は送信信号を垂直方向に指向性を有する電磁波として送出する。なお、水平方向の指向性を有するとは垂直放射パターンに比べて水平放射パターンのゲインが大きいことを意味し、垂直方向の指向性を有するとは水平放射パターンに比べて垂直放射パターンのゲインが大きいことを意味する。

また、送信アンテナ１１から送信された無線信号は金属板からなるドア３１によって自動車３０内に対しては電磁遮蔽される。

受信アンテナ１４は極超短波（ＵＨＦ）帯用のアンテナであり、図２には図示しないが、例えば、リアガラス内に形成されても良い。受信部１５は受信アンテナ１４によって受信された受信信号のうちから所望の周波数の受信信号を抽出して検波し、検波信号を制御部１６に供給する。

制御部１６は送信部１３、受信部１５及びメモリ１７に接続され、車両内装置１の動作を制御する。メモリ１７にはプログラムや制御に必要な認証コード等の各種のデータが記憶される。

無線キー２は自動車３０とは独立して存在し、自動車３０の運転者が所有し、自動車３０外で携帯して移動可能な携帯機である。無線キー２は、送信アンテナ２０、３軸アンテナ（Ｘ軸アンテナ２１，Ｙ軸アンテナ２２，Ｚ軸アンテナ２３）、送信部２４、受信部２５、加速度センサ２６、制御部２７及びメモリ２８を備えている。

Ｘ軸アンテナ２１、Ｙ軸アンテナ２２、Ｚ軸アンテナ２３は、アンテナコイルからなり、そのアンテナコイルの両端の方向（アンテナ方向）が図３に示すように互いに垂直になるように基板２９に配置され、互いに９０度だけ異なる指向性を有するようにされている。送信部２４は制御部２７からの指令に応じて送信信号を送信アンテナ２０に出力する。受信部２５は３軸アンテナ２１〜２３各々によって受信された受信信号のうちから所望の周波数の受信信号を抽出して検波し、検波信号を制御部２７に供給する。また、受信部２５は３軸アンテナ２１〜２３各々によって受信された受信信号のレベル（信号強度）を検出し、各検出レベルを制御部２７に供給する。

加速度センサ２６は無線キー２の移動方向を測定するために、図３に示すように基板２９上に取り付けられている。

制御部２７は送信部２４、受信部２５、加速度センサ２６及びメモリ２８に接続され、無線キー２の動作を制御する。メモリ２８にはプログラムや制御に必要な認証コード等の各種のデータが記憶される。

かかる構成の車両用通信システムにおいて、無線キー２は車両内装置１の送信アンテナ１１，１２から常時又は間欠的に無線送信される位置判定用信号を３軸アンテナ２１〜２３のいずれかで受信してその受信信号レベルに基づいて無線キー２の存在位置が自動車３０の内外のいずれであるかを判定することを行う。この判定結果は認証コードと共に無線キー２から無線信号にて車両内装置１に送信される。

無線キー２においてその存在位置の判定動作は制御部２７によって行われる。その判定動作において、制御部２７は、図４に示すように、Ｘ軸アンテナ２１、Ｙ軸アンテナ２２及びＺ軸アンテナ２３のいずれかで位置判定用信号が受信されたか否かを受信部２５から得られる受信信号レベルに応じて判別し（ステップＳ１１）、位置判定用信号が受信されたならば、その受信アンテナ（第１のアンテナ）を情報としてメモリ２８に記憶させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では複数のアンテナで位置判定用信号が受信されているならば、その位置判定用信号の受信レベルが最も高くなったアンテナが選択され、そのアンテナを特定する情報が記憶される。

また、位置判定用信号が受信されたならば、その受信位置を加速度センサ２６の基準点として記憶する（ステップＳ１３）。基準点からの加速度センサ２６の出力信号から移動方向を測定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では制御部２７が加速度センサ２６の出力信号から予め定められた算出式により無線キー２の移動方向を算出することが行われる。なお、無線キー２の移動距離を同時に算出してその同一方向に所定の距離だけ連続して移動したときに移動方向を測定したとしても良い。

位置判定用信号が受信されない場合にはこの判定動作を一端終了してから、再度ステップＳ１１が繰り返されることになる。

ステップＳ１４の実行後、ステップＳ１２でメモリ２８に記憶された受信アンテナの情報とステップＳ１４で検出された無線キー２の移動方向とに応じて３軸アンテナ２１〜２３のうちの自動車３０の前後方向に直交する方向を現在のアンテナ方向としているアンテナ（第２のアンテナ）を検出する（ステップＳ１５）。すなわち、送信アンテナ１２から送出される垂直方向に指向性を有する無線信号を受信するために適した状態（垂直方向に指向性を有する状態）にあるアンテナを検出する。例えば、ステップＳ１２で情報として記憶された受信アンテナがＸ軸アンテナ２１であり、ステップＳ１４で検出された移動方向がＹ軸アンテナ２２のアンテナ方向にほぼ一致するならば、ステップＳ１５では、自動車３０の前後方向に直交する方向に伸張したアンテナとしてＺ軸アンテナ２３が検出される。

次に、ステップＳ１２で記憶された受信アンテナによる受信レベルＳ１と、ステップＳ１５で検出されたアンテナによる受信レベルＳ２とを比較する（ステップＳ１６）。Ｓ１＜Ｓ２ならば、無線キー２は自動車３０内に存在していると判定し（ステップＳ１７）、Ｓ１≧Ｓ２ならば、無線キー２は自動車３０外に存在していると判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１７又はＳ１８の判定結果を認証コードと共に無線信号として車両内装置１に対して送信させる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では送信部２４が制御部２７の判定結果送信の指令に応じて無線信号を送信アンテナ２０から送信する。

車両内装置１においては、ステップＳ１９で送信された無線信号を受信アンテナ１４を通して受信部１５が受信すると、制御部１６は無線信号に含まれる認証コードをメモリ１７に予め保存された認証コードと照合してそれらが互いに等しいことを確認し、その後、無線信号に含まれる判定結果から無線キー２が自動車３０内に入ったことが検出されると、例えば、運転者による自動車３０のエンジン（図示せず）のスタート操作を可能にする。

このように実施例によれば、無線キー２が自動車３０外にあるとき無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナ（第１のアンテナ）の指向性と無線キー２の移動方向とに応じて自動車３０内において内部アンテナ１２に対して良好に受信することができる無線キー２の３軸アンテナ２１〜２３のうちの１つのアンテナ（第２のアンテナ）を判別して選択し、第２のアンテナで受信された無線信号の受信レベルが第１のアンテナで受信された無線信号の受信レベルより大となったとき無線キー２が自動車３０内に存在すると判定することが行われる。よって、簡単な処理で無線キー２が自動車３０の内外のいずれにあるかを正確に判定することができる。

なお、上記した実施例においては、送信アンテナ１１は水平方向の指向性を有するように配置され、送信アンテナ１２は垂直方向の指向性を有するように配置されているが、これとは逆に、送信アンテナ１１は垂直方向の指向性を有するように配置され、送信アンテナ１２は水平方向の指向性を有するように配置されても良い。

また、上記した実施例においては、無線キー２の受信部２５はＸ軸アンテナ２１、Ｙ軸アンテナ２２及びＺ軸アンテナ２３各々について個別に受信処理系を備えても良いし、Ｘ軸アンテナ２１、Ｙ軸アンテナ２２及びＺ軸アンテナ２３を切り替えて単一の受信処理系からなる受信部２５に接続するようにしても良い。

上記した実施例においては、自動車３０には外部アンテナとして送信アンテナ１１が右側フロントドア３１のドアノブ３２内に備えられている。これは、右ハンドル車では運転者が自動車３０に乗車するときには右側フロントドア３１に向かって近づいて来るからである。また、上記したように送信アンテナ１１から送信された無線信号は金属板からなるドア３１によって自動車３０内に対しては電磁遮蔽されるからである。しかしながら、本発明においては外部アンテナを右側フロントドアのドアノブ内に備えることに限らず、図示していない左側フロントドア等の他のドアノブ内に外部アンテナを備えても良く、更に各ドアノブに外部アンテナを備えても良い。また、自動車３０のフロントガラス、リアガラス又はドアガラスのガラス内又は表面に外部アンテナを形成しても良い。

更に、上記した実施例においては、内部アンテナとして送信アンテナ１２が自動車３０内の天井に埋め込んだ状態で又は天井表面に備えられている。これは、天井に、より好ましくは天井の中心位置に設けることにより自動車３０内のいずれの場所に無線キー２があっても車内の座席等の搭載物の影響を受けることなく送信無線信号が受信され得るからである。また、内部アンテナを天井に設けることは運転者や同乗者の邪魔にならないからである。しかしながら、本発明においては内部アンテナを天井に設けることに限らず、自動車３０内の床面、座席内又はドア内側に備えても良い。

また、上記した実施例においては、本体として自動車等の車両を示したが、本発明はこれに限定されず、本体は住宅等の建物でも良い。例えば、住宅の場合には外部アンテナは住宅外側であって玄関ドア又はその周囲に設けることができ、内部アンテナは玄関の天井や壁に設けることができる。更に、車両でも同様であるが、外部アンテナからの無線信号が住宅内に漏れ込まないように、また内部アンテナからの無線信号が住宅外に漏れ出ないように電磁遮蔽を行うことが望ましい。

更に、上記した実施例においては、車両内装置１から無線キー２への送信無線信号の周波数帯がＬＦ帯とされ、無線キー２から車両内装置１への送信無線信号の周波数帯がＵＨＦ帯とされているが、これに限定されず、他の周波数帯が使用されても良いことは勿論である。

１車両内装置
２無線キー
１１，１２，２０送信アンテナ
２１〜２３３軸アンテナ
２７加速度センサ
３０自動車
３１ドア
３２ドアノブ

Claims

本体とは独立して移動可能な無線キーと前記本体内に設置された通信装置との間で無線通信を行う無線キーシステムであって、
前記通信装置は、前記本体内に備えられた内部アンテナと前記本体外側に備えられ前記内部アンテナとは指向性が異なる外部アンテナとにより無線信号を送信する手段を有し、
前記無線キーは、前記無線信号を互いに異なる指向性を有する複数のアンテナのいずれかを通して受信したか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記無線信号の受信が判別されたとき前記無線キーの移動方向を測定する測定手段と、
前記複数のアンテナのうちの前記無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナを第１のアンテナとして検出する検出手段と、
前記測定手段によって測定された前記移動方向と前記検出されたアンテナの指向性とに応じて前記複数のアンテナのうちから前記内部アンテナと同一指向性のアンテナを第２のアンテナとして選択する選択手段と、
前記第２のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルが前記第１のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルより大であるとき前記無線キーが前記本体内に存在すると判定する手段と、を備えることを特徴とする無線キーシステム。
前記内部アンテナは垂直方向の指向性を有し、前記外部アンテナは水平方向の指向性を有し、
前記複数のアンテナは互いに９０度だけ異なる指向性を有する３軸アンテナであることを特徴とする請求項１記載の無線キーシステム。
前記測定手段は、加速度センサによって前記判別手段によって前記無線信号の受信が判別されたときの前記無線キーの位置を基準点として前記移動方向を測定することを特徴とする請求項１記載の無線キーシステム。
前記選択手段は前記複数のアンテナのうちから前記第２のアンテナとして垂直方向に指向性を有する状態にあるアンテナを選択することを特徴とする請求項２記載の無線キーシステム。
本体は車両又は建物であることを特徴とする請求項１記載の無線キーシステム。
本体とは独立して移動可能な無線キーと前記本体内に設置された通信装置との間で無線通信を行う無線キーシステムの無線キーの位置判定方法であって、
前記本体内に備えられた内部アンテナと前記本体外側に備えられ前記内部アンテナとは指向性が異なる外部アンテナとにより無線信号を送信するステップと、
前記無線信号を互いに異なる指向性を有する複数のアンテナのいずれかを通して受信したか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記無線信号の受信が判別されたとき前記無線キーの移動方向を測定する測定ステップと、
前記複数のアンテナのうちの前記無線信号を最も高い受信レベルで受信したアンテナを第１のアンテナとして検出する検出ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された前記移動方向と前記検出されたアンテナの指向性とに応じて前記複数のアンテナのうちから前記内部アンテナと同一指向性のアンテナを第２のアンテナとして選択する選択ステップと、
前記第２のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルが前記第１のアンテナで受信された前記無線信号の受信レベルより大であるとき前記無線キーが前記本体内に存在すると判定するステップと、を備えることを特徴とする位置判定方法。