JP6816118B2 - 車両と車両アクセスとスタータ識別器との間の距離を決定するための方法 - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、概して、車両のためのハンズフリーアクセスおよび始動システムである。本発明は、より詳細には、車両にアクセスすること、および／または車両を始動することを可能にするハンズフリー識別器から車両を隔てる距離を決定するための方法に関する。

伝統的なキーを用いることなく、車両のドアがロックおよびロック解除されること、ならびに車両のエンジンが始動されることを可能にする、「ハンズフリー」アクセスおよび始動システムと呼ばれるものが、今日、市場に広まっている。

従来、車両のドアをロック解除したいと欲するユーザが容量センサに触れるか、ドアの取手上に位置する赤外線センサによって検出されると、車両の中央コンピュータが車両の低周波アンテナによる低周波（２０〜１５０ｋＨｚ）呼びかけ信号の送信をトリガする。代替例として、低周波アンテナはこのような低周波呼びかけ信号を周期的に送信し得る（「ポーリング」に言及される）。車両に近接した識別器（従来、キーもしくは電子カード、またはさらに、好適な起動されたアプリケーションを有するスマートフォンの形態を取る）が呼びかけ信号を捕捉すると、識別器は、無線信号によりロック解除コードを中央コンピュータへ送信することによって応答する。次に、車両の無線受信器が無線信号を受信し、ロックコードが中央コンピュータによって認識された場合には、このとき、後者はドアのロック解除を命令する。

ユーザが車両を始動したいと欲し、乗員室内に位置するスイッチを押す際に、本方法は実質的に同じであり、この場合には、識別器によって送信された始動コードが中央コンピュータによって認識された場合にのみ、エンジンが中央コンピュータによって始動される。

ハンズフリーアクセスおよび始動システムの安全性を高めるために、ロック、ロック解除または始動がトリガされる前に、追加の条件が満たされることが望ましい。特に、識別器の場所が、遂行されるべきアクションと調和していることが望ましく、例えば：
− ロック解除のために、識別器は、車両を中心とする、例えば、２メートルの、最大周囲内に位置しなければならない
− ロックのために、乗員室の内部に位置する識別器が存在してはならない
− 始動のために、識別器は乗員室の内部に位置しなければならない。

それゆえ、識別器と車両との間の距離の信頼できる測定が必要である。

概して、距離は、識別器によって受信された低周波信号、例えば、呼びかけ信号の電力の測定に基づいて算出される（この測定は、「受信信号強度表示（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）」を表してＲＳＳＩと呼ばれる）。距離を測定するには低周波信号を用いることが有利である。具体的には、車両に近接した識別器の車両−識別器間距離は低周波信号の波長よりもはるかに短い。それゆえ、屈折現象が抑制される。加えて、最新の低周波受信器はスタンバイモードにおいて非常に低い消費量を有する。

識別器は、例えば、電力を測定し、次に、無線信号によって測定値を車両の無線受信器へ転送することができ、次に、中央コンピュータが、識別器から車両を隔てる距離を測定する作業を引き受ける。代案として、識別器自身が距離を算出し、この距離が所定のしきい値よりも短い場合にのみ、呼びかけ信号に応答してもよい（または代わりに、算出された距離は安全性条件を満たさないと応答してもよい）。

しかし、この測定技術は、低周波信号の伝播に固有の反射および屈折の現象を考慮していない。具体的には、測定された電力は、車両と識別器との間における直線的な経路の信号の電力ではなく、識別器によって受信された多数の信号の電力であり、各信号は、近くの反射面および屈折面により車両と識別器との間で異なる経路となっている。

したがって、本発明の目的は、車両と識別器との間における距離を測定するための方法であって、前記車両と前記識別器との間で交換され得る信号の反射および屈折の現象を考慮した方法を提案することである。

この目的を達成するために、本発明は、車両と、車両にアクセスして始動するための識別器とを隔てる距離Ｒを測定するための方法であって、車両および識別器は同期され、本方法は、Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］、Ｎは少なくとも３よりも大きい自然数である、を有し、各シーケンスＳｑ_ｐは、以下のステップ：
− 前記車両の送信器から前記識別器の受信器へ周波数ｆ_ｐの第１信号を送信すること、
− 前記識別器のコンピュータによって、位相φ_ｉｐ（ｔ）＝φ_０ｉｐ＋２πｆ_ｐｔの第２信号に対する、前記受信された信号のモジュロ２πである位相φ_ｖｉｐを測定すること、
− 前記識別器の送信器から前記車両の受信器へ前記第２信号を送信すること、
− 前記車両（Ｖ）のコンピュータ（Ｘｖ）によって、前記第１信号に対する、前記受信された第２信号のモジュロ２πである位相φ_ｉｖｐを測定すること、
− 前記位相φ_ｖｉｐおよび前記位相φ_ｉｖｐの平均φ_ｐを算出すること、を含み、
前記方法はさらに、
− １とＮ−１との間におけるｐの値ごとに、式Ｐ_ｐ＝（φ_ｐ＋１−φ_ｐ）／（ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ）を用いた勾配Ｐ_ｐを算出（Ｃａｌ＿Ｐ_ｐ）することと、
−Ｎ−１個の算出された勾配Ｐ_ｐの値をフィルタリングして、最適勾配Ｐを決定することと、
−前記先的勾配Ｐに基づいて前記距離Ｒを算出すること
を含む。

用語「同期されている」は、本方法を実施することができることを意味すると理解される。

本発明によれば、複数の第１信号および第２信号が車両と識別器との間で交換される。より正確には、Ｎ個の往路−復路トリップ（往路トリップは車両から識別器への第１信号の送信に対応し、復路トリップは識別器から車両への第２信号の送信に対応する）が遂行される。平均位相φ_ｐが各往路−復路トリップに関連付けられ、平均位相（φ_ｐ、φ_ｐ＋１）の各対が、勾配Ｐ_ｐを算出することを可能にする。次いで、勾配Ｐ_ｐを算出するステップは、信号が過度に大きな反射およびまたは屈折を受けた往路−復路トリップを排除し、距離Ｒの算出に最適な勾配Ｐを得ることを可能にする。

前の段落に概説された特徴の他に、本発明に係る方法は、以下の中から１つまたは複数の追加の特徴を有し得、追加の特徴は、個々に、または任意の技術的に実現可能な組合せで考慮される：
− 距離Ｒは、算出ステップ中に、以下の式を用いて算出される：
Ｒ＝−ｃ／２π＊Ｐ
ただし、ｃは、空気中における電波の伝播速度である。

− Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］は、１とＮ−１との間における全てのｐの値に対して、ｆｐ＋１−ｆｐが一定になるようなものである。

− フィルタリングは、算出ステップ中に算出されたＮ個の勾配Ｐ_ｐの中から複数の勾配を選択することを含む。

− フィルタリングは、複数の選択された勾配を平均することを含む。

以下の説明を読み、それに付随する図を精査することにより、本発明およびその様々な適用がより深く理解されるであろう。

図は、本発明の完全に非限定的な指示のみを目的として提示されている。

距離を知ることが所望される車両および識別器にそれぞれ属する２つの送受信デバイスであって、デバイスは、本発明の一実施形態に係る方法を実施するように設計された送受信デバイスを示す図である。 本方法のステップを示すブロック図を示す。 本方法の１つのステップの間に送受信デバイスの間で交換される信号を示す。 本方法の他のステップの間に交換された信号の周波数の関数としての、本方法のステップの間に算出された、モジュロ２πである平均位相の区間を示すグラフを示す。 端と端を付けて配置された図４の区間を示すグラフを示す。

別段の指示がないかぎり、異なる図に現れる同一の要素は単一の符号を有する。

以下において説明される本方法は、車両Ｖと、ハンズフリー識別器Ｉと呼ばれるものとの間における距離Ｒを算出することを可能にし、前記識別器Ｉは、「ハンズフリー」原理を用いて、車両Ｖへのアクセス、または車両Ｖの始動を制御することを可能にする。識別器Ｉは、例えば、電子キーもしくはカード、または好適なアプリケーションを有するスマートフォンである。

車両Ｖは第１送受信デバイスＤｖを含み、識別器Ｉは第２送受信デバイスＤｉを含む。第１送受信デバイスＤｖと第２送受信デバイスＤｉとは同様であるため、共通の説明が以下において与えられる。

図１を参照すると、送受信デバイスＤｚ、添え字ｚは無差別にｖまたはｉである、は以下のものを含む：
− 無線信号（少なくとも、１ＧＨｚと等しい周波数を有する）の送信器ＴＸｚ、
− 無線信号（少なくとも、１ＧＨｚと等しい周波数を有する）の受信器ＲＸｚ、
− 送信器ＴＸｚおよび受信器ＲＸｚが接続されたアンテナＡｔｚ、
− 様々な周波数の信号を送信器ＴＸｚおよびコンピュータＸｖへ供給するための位相ロックループＰＬＬｚ、
− 位相ロックループＰＬＬｚによって供給された信号に対する、受信器ＲＸｚによって受信された信号の位相を算出するためのコンピュータＸｚ。

スマートフォンは、説明されている送受信デバイスＤｉの構成要素の全てを元々有することに留意されたい。１つの好ましい実施形態では、したがって、識別器Ｉは、車両のハンズフリーアクセスおよび始動のための好適なアプリケーションを有するスマートフォンである。送受信デバイスＤｉの様々な構成要素は、スマートフォン上にインストールされたアプリケーションによって有利にトリガされ、制御される。

本発明に係る方法は第１送受信デバイスＤｖおよび第２送受信デバイスＤｉによって実施される。第１送受信デバイスＤｖと第２送受信デバイスＤｉとは、例えば、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー・プロトコルを介して、事前に互いに同期されていることに留意されたい（スマートフォンはブルートゥース・チップを元々有することに留意されたい）。

図２を参照すると、方法は、まず、Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］、Ｎは少なくとも３より大きい自然数である、を含み、各シーケンスＳｑ_ｐは、以下のステップを有する。

シーケンスＳｑ_ｐの第１ステップＥｍ＿Ｓ_ｖｐでは、時間ｔ_０ｐにおいて、車両Ｖの位相ロックループＰＬＬｖによって事前に生成された、位相φ_０ｖｐおよび周波数ｆ_ｐの第１無変調信号Ｓ_ｖｐが、車両Ｖの送信器ＴＸｖによって送信される。実施形態として、シーケンスＳｑ_ｐ、Ｓｑ_ｐ＋１に対応する信号Ｓ_ｖｐ、Ｓ_{ｖ（ｐ＋１）}が、それぞれ図３に示されている。第１信号Ｓ_ｖｐは、識別器Ｉの受信器ＲＸｉによって、時間ｔ_０ｐ＋Δｔ＝ｔ_０ｐ＋Ｒ／ｃで受信される。ここで、ｃは信号の伝播速度でありＲは識別器Ｉから車両Ｖを隔てる距離である。

シーケンスＳｑ_ｐの第２ステップＭｅｓ＿φ_ｖｉｐでは、識別器ＩのコンピュータＸｉは、第２信号Ｓ_ｉｐに対する、受信された第１信号Ｓ_ｖｐのモジュロ２πである位相φ_ｖｉｐを測定する。第２信号Ｓ_ｉｐは、識別器Ｉの位相ロックループＰＬＬｉによって、信号の位相がφ_０ｉｐの値を有し、信号の周波数がｆ_ｐの値を有するように生成された信号である。

測定された位相φ_ｖｉｐは以下の式を用いて算出され得る：
φ_ｖｉｐ＋ｋ＊２π＝φ_０ｖｐ＋２πｆ_ｐｔ_０ｐ−φ_０ｉｐ−２πｆ_ｐ（ｔ_０ｐ＋Ｒ／ｃ）
ｋは正の自然数である。

シーケンスＳｑ_ｐの第３のステップＥｍ＿Ｓ_ｉｐでは、時間ｔ_１ｐにおいて、第２信号Ｓ_ｉｐが識別器Ｉの送信器ＴＸｉによって送信される。第２信号Ｓ_ｉｐは、時間ｔ_１ｐ＋Δｔ＝ｔ_１ｐ＋Ｒ／ｃにおいて車両Ｖの受信器ＲＸｖによって受信される。

シーケンスＳｑ_ｐの第４のステップＭｅｓ＿φ_ｉｖｐでは、車両ＶのコンピュータＸｖは、第１信号Ｓ_ｖｐに対する、受信された第２信号Ｓ_ｉｐのモジュロ２πである位相φ_ｉｖｐを測定する。

測定された位相φ_ｉｖｐは以下の式を用いて算出され得る：
φ_ｉｖｐ＋ｍ＊２π＝φ_０ｉｐ＋２πｆ_ｐｔ_１ｐ−φ_０ｖｐ−２πｆ_ｐ（ｔ_１ｐ＋Ｒ／ｃ）
ｍは正の自然数である。

シーケンスＳｑ_ｐの第５のステップＴｒ＿φ_ｖｉｐでは、識別器Ｉの送信器ＴＸｉは、識別器Ｉが以前に測定した位相φ_ｖｉｐを車両Ｖの受信器ＲＸｖへ送信する。

シーケンスＳｑ_ｐの第６のステップＣａｌ＿φ_ｐでは、車両Ｖのコンピュータが、位相φ_ｉｖｐ（第４のステップＭｅｓ＿φ_ｉｖｐにおいて測定）および位相φ_ｖｉｐ（第５のステップＴｒ＿φ_ｖｉｐにおいて受信）の平均φ_ｐを算出する。

平均位相φ_ｐは、以下の式を用いて算出される：
φ_ｐ＝（φ_０ｖｐ＋２πｆ_ｐｔ_０ｐ−φ_０ｉｐ−２πｆ_ｐｔ_０ｐ−２πｆ_ｐＲ／ｃ＋φ_０ｉｐ＋２πｆ_ｐｔ_１ｐ−φ_０ｖｐ−２πｆ_ｐｔ_１ｐ−２πｆ_ｐＲ／ｃ−ｋ＊２π−ｍ＊２π）／２
＝−｛４πｆ_ｐＲ／ｃ＋（ｋ＋ｍ）＊２π｝／２
各シーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］は、周波数ｆｐに関連付けられていることに留意されたい。一の好ましい実施形態では、Ｎ個のシーケンスＳｑｐは、１とＮ−１との間におけるｐの全ての値に対して、ｆｐ＋１−ｆｐが正の一定であるようなものである。方法ＭＥＴＨは、例えば、ｆ１＝２．４ＧＨｚ、ｆ８０＝２．４８ＧＨｚ、および１と７９との間における全てのｐの値に対して、ｆｐ＋１−ｆｐが１ＭＨｚのような８０個のシーケンスＳｑｐを含む。具体的には、これらの周波数は、ブルートゥース・ロー・エナジー帯域に対応する。

代替例として、シーケンスＳｑ_ｐは第５のステップを含まないが、第４のステップと第６のステップとの間に、車両Ｖの送信器ＴＸｖから識別器Ｉの受信器ＲＸｉへの以前に測定された位相φ_ｉｖｐの送信のステップを含み得る。それゆえ、第６のステップは、車両Ｖのコンピュータではなく、識別器Ｉのコンピュータによって実施されることになるであろう。

図２を参照すると、方法ＭＥＴＨはまた、Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐの実施に続いて遂行される、以下のステップも含む。

ステップＣａｌ＿Ｐ_ｐにおいて、１とＮ−１との間におけるｐの値ごとに、車両ＶのコンピュータＸｖによって以下の式を用いて勾配Ｐ_ｐが算出される：
Ｐ_ｐ＝（φ_ｐ＋１−φ_ｐ）／（ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ）
以下のことに留意されたい：
Ｐ＝［−｛４πｆ_ｐ＋１Ｒ／ｃ＋（ｋ＋ｍ）＊２π｝／２＋｛４πｆ_ｐＲ／ｃ＋（ｋ＋ｍ）＊２π｝／２］／（ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ）＝−２πＲ／ｃ
様々な周波数ｆ_ｐの関数としての、（シーケンスＳｑ_ｐの第６のステップＣａｌ＿φ_ｐの間に算出された）モジュロ２πである様々な平均位相φ_ｐを示す、図４に示されるように、勾配Ｐ_ｐは、エッジが、座標（ｆ_ｐ；φ_ｐ）および（ｆ_ｐ＋１；φ_ｐ＋１）を有する点である区分Ｇ_ｐの傾きに対応する。

図５は、端と端を付けて配置された図４の区分Ｇ_１、・・・Ｇ_Ｎ−１、および理論線Ｄｔを示す。理論線Ｄｔは、車両Ｖと識別器Ｉとの間で送信された第１信号Ｓ_ｖｐおよび第２信号Ｓ_ｉｐが反射または屈折を受けず、直接経路上の信号のみが車両Ｖおよび識別器Ｉの受信器Ｒｘｖ、ＲＸｉによって受信される、理想的な場合に対応する。現実の場合には、車両Ｖおよび識別器Ｉの受信器Ｒｘｖ、ＲＸｉによって受信された信号は正確に第１信号Ｓ_ｖｐおよび第２信号Ｓ_ｉｐではなく、直接の信号および反射／回折された信号の累積である。

したがって、単一の勾配Ｐ_ｐを、上記の式を介して距離Ｒを算出するための基礎として用いることは、無視できない誤差リスクを呈する。それゆえ、ステップＦｉｌ＿Ｐ_ｐにおいて、Ｎ−１個の算出された勾配Ｐ_ｐの値は、距離Ｒの算出を遂行するための最適な勾配Ｐを決定するために、フィルタリングされる。フィルタリングは、例えば、Ｎ−１個の勾配Ｐ_ｐの中から最小の勾配を選択することに依拠し得る。代替例として、フィルタリングは、Ｎ−１個の勾配Ｐ_ｐの中から複数の勾配を選択し、次に、選択された勾配を平均することに依拠し得る。代替例として、フィルタリングは、Ｎ−１個の勾配Ｐ_ｐを平均することに依拠し得る。他の種類のフィルタリングも無論想定され得る。

次に、ステップＣａｌ＿Ｒにおいて、車両ＶのコンピュータＸｖによって、以下の式を用いて、車両Ｖと識別器Ｉとを隔てる距離Ｒが算出される：
Ｒ＝−ｃ／２π＊Ｐ
算出された距離Ｒに基づき、特定の要求された機能（例えば、ドアの開放、ドアの閉鎖、車両の始動）に依存して、車両ＶのコンピュータＸｖは、機能が遂行されるべきか否かを決定することができる。

当然、本方法のステップは、代替例として、以上において提示されたものとは別の技術的に実現可能な順序で遂行され得るであろう。

Claims (5)

1. 車両（Ｖ）と、前記車両（Ｖ）にアクセスして始動するための識別器（Ｉ）とを隔てる距離Ｒを測定するための方法（ＭＥＴＨ）であって、前記車両（Ｖ）および前記識別器（Ｉ）は同期され、前記方法（ＭＥＴＨ）は、Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］、Ｎは少なくとも３よりも大きい自然数である、を有し、各シーケンスＳｑ_ｐは、以下のステップ：
   −前記車両（Ｖ）の送信器（ＴＸｖ）から前記識別器（Ｉ）の受信器（Ｒｘｉ）へ周波数ｆ_ｐの第１信号（Ｓ_ｖｐ）を送信（Ｅｍ＿Ｓ_ｖｐ）すること、
   − 前記識別器（Ｉ）のコンピュータ（Ｘｉ）によって、位相φ_ｖｉｐ（ｔ）＝φ_０ｉｐ＋２πｆ_ｐｔの第２信号（Ｓ_ｉｐ）に対する、前記受信された第１信号（Ｓ_ｖｐ）のモジュロ２πである位相φ_ｖｉｐを測定（Ｍｅｓ＿φ_ｖｉｐ）すること、
   − 前記識別器（Ｉ）の送信器（ＴＸｉ）から前記車両（Ｖ）の受信器（ＲＸｖ）へ前記第２信号（Ｓ_ｉｐ）を送信（Ｅｍ＿Ｓ_ｉｐ）すること、
   − 前記車両（Ｖ）のコンピュータ（Ｘｖ）によって、前記第１信号（Ｓ_ｖｐ）に対する、前記受信された第２信号（Ｓ_ｉｐ）のモジュロ２πである位相φ_ｉｖｐを算出（Ｍｅｓ＿φ_ｉｖｐ）すること、
   − 前記位相φ_ｖｉｐおよび前記位相φ_ｉｖｐの平均φ_ｐを算出（Ｃａｌ＿φ_ｐ）すること、
   を含み、
   前記方法（ＭＥＴＨ）はさらに、
   − １とＮ−１との間におけるｐの値ごとに、式Ｐ_ｐ＝（φ_ｐ＋１−φ_ｐ）／（ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ）を用いた勾配Ｐ_ｐを算出（Ｃａｌ＿Ｐ_ｐ）することと、
   − Ｎ−１個の算出された勾配Ｐ_ｐの値をフィルタリング（Ｆｉｌ＿Ｐ_ｐ）して、最適勾配Ｐを決定することと、
   − 前記最適勾配Ｐに基づいて前記距離Ｒを算出（Ｃａｌ＿Ｒ）することと、
   を含み、
   前記ｆ _ｐ＋１ −ｆ _ｐ が正の一定数である、方法（ＭＥＴＨ）。
2. 前記距離Ｒは、前記算出ステップ（Ｃａｌ＿Ｒ）中に、以下の式を用いて算出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法（ＭＥＴＨ）。
   Ｒ＝−ｃ／２π＊Ｐ
   ただし、ｃは、前記第１信号（Ｓ_ｖｐ）および前記第２信号（Ｓ_ｉｐ）の伝播速度である。
3. 前記Ｎ個のシーケンスＳｑ_ｐ、ｐ∈［１；Ｎ］は、１とＮ−１との間におけるｐの値の全てに対して、ｆｐ＋１−ｆｐが一定であるようなものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法（ＭＥＴＨ）。
4. 前記フィルタリング（Ｆｉｌ＿Ｐ_ｐ）は、前記算出（Ｃａｌ＿Ｐ_ｐ）ステップ中に算出されたＮ−１個の勾配Ｐｐの中から複数の勾配を選択することを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法（ＭＥＴＨ）。
5. 前記フィルタリング（Ｆｉｌ＿Ｐ_ｐ）は、前記複数の選択された勾配を平均することを特徴とする、請求項４に記載の方法（ＭＥＴＨ）。

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