JP6968784B2 - 車両と識別器との間の距離を決定する方法 - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、一般に、車両のためのハンズフリーアクセス及びスタートシステムである。本発明は、特に、ハンズフリーの識別器からの車両の距離を決定する方法であり、車両にアクセスすること及び／又は車両をスタートすることを可能にする。

伝統的なキーを使用せずに車両のドアをロック及びアンロックし、車両のエンジンをスタートさせることを可能とする、「ハンズフリー」アクセス及びスタートシステムと言われるものは、今日、市場に広く普及している。

従来から、ユーザは、車両のドアをアンロックしたいユーザが静電容量センサをタッチするとき、又は、ドアのハンドルに位置する赤外線センサにより検出されるときに、車両の中央コンピュータは、車両の低周波アンテナにより低周波（２０〜１５０ｋＨｚ）の質問信号の送信をトリガする。代わりに、低周波アンテナは、そのような低周波の質問信号を定期的に（「ポーリング」が参照され）送信してもよい。車両の近傍の識別器（伝統的にはキー若しくは電子カード、又は、適切にアクティベート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とっている）が信号を補足すると、識別器は、無線信号によりアンロックのコードを中央コンピュータに送信することによって応答する。車両の無線受信機は、その後、当該無線信号を受信し、中央コンピュータによりロックのコードが認証されると、それから中央コンピュータは、ドアをアンロックすることを命令する。

この方法は、実質的には、ユーザが車両をスタートさせて車内に位置するスイッチを押す場合と同じであり、この場合、識別器によって送信されたスタートのコードが中央コンピュータにより認証されることによってのみ、エンジンは中央コンピュータによりスタートされる。

ハンズフリーアクセス及びスタートシステムのセキュリティを強化するために、ロック、アンロック又はスタートのトリガされる前に、追加的な条件が望まれる。特に、識別器の位置は、実行される動作に合わせられていることが望ましく、例えば、アンロック動作では識別器は車両の周りの最大の境界、例えば、２メートルの範囲に位置するべきであり、ロック動作では識別器は車内に位置すべきではなく、スタート動作では識別器は車内に位置するべきである。

したがって、識別器と車両との間の距離の信頼性の高い計測が必要となる。

信号の伝送時間（又は飛行時間）を計測することにより、車両と識別器の距離を決定するためにＩＲ−ＵＷＢ（超広帯域インパルス無線：Impulse Radio Ultra Wide Band）技術を用いることが知られている。この方法では、車両に位置する第１のＵＷＢ送受信機が無線信号によるパルスを時刻ｔ０に送信し、識別器に属している第２のＵＷＢ送受信機により当該パルスが受信される。ここで、送信される波がその経路上において受ける屈折又は反射のために、第２の送受信機は、直接的なパルスだけではなく、複数の経路からのパルスをも受信する。受信された全体の信号は、一般的に署名と呼ばれる。第２の送受信機は、直接的なパルスの受信時刻ｔ１にアプリオリに対応する署名の最大振幅を計測する。次に、第２の送受信機は、時刻ｔ２において第１の送信機へとパルスを返信し、このパルスは第１の送受信機に時刻ｔ３に受信され、同じ経路を辿る。第２の送受信機はまた、第２の送受信機にｔ２−ｔ１の情報も返信する。

距離は、その後、第１の送受信機により、以下の式を用いて決定される：
ｔ３−ｔ０＝（ｔ１−ｔ０）＋（ｔ２−ｔ１）＋（ｔ３−ｔ２），
ｔ１−ｔ０＝ｔ３−ｔ２＝ｄ／ｃ，
ここで、ｄは、車両と識別器とを分離する距離であり、ｃは、車両と識別器間の信号の伝搬速度である。したがって、ｔ３−ｔ０＝２×（ｔ１−ｔ０）＋（ｔ２−ｔ１）＝２ｄ／ｃ＋（ｔ２−ｔ１）である。したがって、ｄ＝（ｃ／２）×［（ｔ３−ｔ０）−（ｔ２−ｔ１）］となる。

ｔ３−ｔ０及びｔ２−ｔ１は、第１の送受信機により既知であることから、距離ｄは、第１の送受信機により決定される。

しかしながら、この方法は欠点を有する。受信機が雑音に覆われたとても弱い信号を受信しなくてはならないので、受信機の一部として高いエネルギーの消費が要求される。さらに、パルスを生成するために要求される電力が大きい。したがって、識別器の自立性が影響を受ける。

したがって、本発明の目的は、車両及び識別器の距離を計測する方法であって、パルスの送信をなしで済ますことを可能にする方法を提案する。

この目的のために、本発明は、車両と、前記車両にアクセスするため、及び、前記車両をスタートするための識別器とを分離する距離を計測する方法であって、前記車両と前記識別器は同期されており、
同一の振幅、及び、規則的な間隔のそれぞれの周波数ｆ_ｐ，ｐ∈［１；Ｎ］、を有するＮ個の第１正弦波信号の第１の列の前記車両から前記識別器への送信ステップと、
識別器により、前記送信ステップにおいて変化させられた第１の列に対応する第１の受信イメージ列の信号の位相及び振幅の計測ステップと、
計測された位相及び振幅の前記識別器から前記車両への送信ステップと、
前記第１の列と同一である第２の列の前記識別器から前記車両への送信ステップと、
前記第１の列、及び、前記送信ステップにより変化させられた前記第２の列に対応する第２の列の周波数スペクトルの構成ステップと、
時間シグニチャを取得することを可能にする、逆フーリエ変換ステップと、
時間シグニチャの最大値に関連する中間時間の決定ステップと、
前記中間時間に基づく前記距離の計算ステップと、
を備える計測方法を提案する。

前の段落で概説された機能に加え、本発明による計測方法は、以下のうち１つ以上の追加の特徴を有していてもよく、これらは、個別に、又は、技術的に実現可能な組み合わせにおいて考慮される。

非限定的な１実施形態によれば、周波数ｆ_ｐは、Ｎ＝８０、ｆ_１＝２４００ＭＨｚ、１から７９の全てのｐの値に対して、ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ＝１ＭＨｚである。この関連した周波数の範囲は、ブルートゥース（登録商標）に対応する。したがって、送信機は、ブルートゥースチップに統合されていてもよい。車両を遠隔操作するための識別器に属する送信機であれば、又は、識別器が適切なアプリケーションを有するスマートフォンの形態を取っていれば、ブルートゥースチップをネイティブに備えている。

非限定的な１実施形態によれば、計算ステップは、時間シグニチャの最大ローブを決定し、かつ、最大ローブの開始時間を決定するステップを備える。

非限定的な１実施形態によれば、逆フーリエ変換ステップは、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）により実行される。この目的のため、Ｎが２のべき乗（Ｎ＝２^ｋ，ｋは整数）である、Ｎ個の周波数を備える周波数スペクトルを取得するために、データが計測データに追加される。

非限定的な１実施形態によれば、計測されたイメージ列に、計測された周波数の数よりも大きな周波数スペクトルの周波数の数を取得するために、標本を追加するステップを備える。これは、より正確な時間シグニチャを取得することを可能にする。

非限定的な１実施形態によれば、計測方法は、識別器と車両とを、特にブルートゥースのプロトコルを用いて同期させる事前ステップを備える。

本発明及び本発明の種々の応用は、以下の説明を読み、添付図面を検討することにより、よりよく理解されるであろう。

図面は、本発明の完全に非限定的な表示としてのみ示される。
本発明の一実施形態に係る方法の実装のために設計された、車両及び識別器に属する送受信デバイスであり、距離を知りたいと望む２つの送受信デバイスを示す。 本方法のステップを示すブロックダイアグラムを示す。 本方法のステップにおいて送受信デバイス間で交換される信号を示す。

他に示されない限り、異なる図に現れる同じ要素は単一の符号を有する。

以下に記載される方法は、「ハンズフリー」原理を用いて、車両Ｖへのアクセス又は車両Ｖのスタートを制御することを可能とする、ハンズフリーの識別器Ｉと呼ばれるものと、車両Ｖとの間の距離を計算することを可能にする。識別器Ｉは、例えば、電子キー若しくは電子カード、又は、適したアプリケーションを有しているスマートフォンである。

車両Ｖは、第１の送受信デバイスＤｖを備え、識別子Ｉは、第２の送受信デバイスＤｉを備える。第１の送受信デバイスＤｖ及び第２の送受信デバイスＤｉは、同様のものであり、以下では一般的な記載が与えられる。

図１を参照すると、送受信デバイスＤｐ、インデクスｐはｖ又はｉを区別することなく示す、は、
無線信号（少なくとも１ＧＨｚに等しい周波数を有する）の送信機ＴＸｐと、
無線信号（少なくとも１ＧＨｚに等しい周波数を有する）の受信機ＲＸｐと、
送信機ＴＸｐ及び受信機ＲＸｐが接続されているアンテナＡｔｐと、
送信機ＴＸｐに様々な周波数の信号を供給するための位相同期回路（Phase Locked Loop）ＰＬＬｐと、
受信機ＲＸｐにより受信された信号に基づいて計算を実行するコンピュータＸｐと、
を備える。

スマートフォンは、上記送受信デバイスＤｐの全ての構成要素をネイティブに有していることに留意されたい。したがって、１つの好ましい実施形態において、識別器Ｉは、ハンズフリーアクセス及び車両スタートのための好適なアプリケーションを有してい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、スマートフォンにインストールされた当該アプリケーションにより、有利にトリガされ、かつ、制御される。

本発明に係る方法は、第１の送受信デバイスＤｖ及び第２の送受信デバイスＤｉにより実装される。第１の送受信デバイスＤｖ及び第２の送受信デバイスＤｉは、例えば、ブルートゥース（登録商標）ローエナジーのプロトコル（スマートフォンはネイティブにブルートゥースチップを有していることに留意されたい）を介してあらかじめ相互に同期されていることに留意されたい。図２を参照すると、方法ＭＥＴＨは、以下のステップを備える。

車両Ｖの送信機ＴＸｖから識別器Ｉの受信機ＲＸｉへ、同一の位相及び同一の振幅を有するＮ個の第１正弦波信号の第１の列ＴＳ_ｖｐをそれぞれの周波数ｆ_ｐ，ｐ∈［１；Ｎ］で送信する送信ステップＥｍ＿ＴＳ_ｖｐを備える。第１の列ＴＳ_ｖｐは、図３に示される。有利には、周波数ｆ_ｐは、Ｎ＝８０、ｆ_１＝２．４ＧＨｚ、ｆ_８０＝２．４８０ＧＨｚであり、１〜７９の全てのｐの値において、ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ＝１ＭＨｚである。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のチャネルに対応する。第１の列ＴＳ_ｖｐは、車両Ｖの位相同期回路ＰＰＬＬｖにより生成されることに留意されたい。

識別器Ｉの受信機ＲＸｉにより、送信ステップＥｍ＿ＴＳ_ｖｐにより変更された第１の列ＴＳ_ｖｐに対応する第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’を受信するステップＲｅｃ＿ＴＳ_ｖｐ’を備える。第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’は、図３に示される。第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’は、位相φ_ｐ、振幅ａ_ｐ及び周波数ｆ_ｐ，ｐ∈［１；Ｎ］をそれぞれ有するＮ個の正弦波信号Ｓ_ｖｐ’により形成される。初期信号Ｓ_ｖｐの周波数ｆ_ｐが送信ステップによって変更されていなければ、それらの振幅及びそれらの位相は変更される。具体的には、車両Ｖの送信機Ｔｘｖと識別器Ｉの受信機ＲＸｉとの間で信号が受ける反射現象及び屈折現象は、信号の位相をシフトし、振幅を変化させる。

識別器Ｉの受信機ＲＸｉによる、第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’の信号Ｓ_ｖｐ’の位相φ_ｐ及び振幅ａ_ｐの計測ステップＭｅｓ＿Ｄａｔを備える。

前ステップにおける識別器Ｉにより計測された振幅ａ_ｐ及び位相φ_ｐのデータ形成における送信Ｔｒ＿Ｄａｔステップを備える。これらのデータは、例えば、ブルートゥースローエナジープロトコルを用いて送信される。

識別器Ｉの送信機ＴＸｉから車両Ｖの受信機ＲＸｖへの第１の列ＴＳ_ｖｐと一致する第２の列ＴＳ_ｉｐの送信ステップＥｍ＿ＴＳ_ｉｐを備える。ＴＳ_ｉｐは、識別器の位相同期回路ＰＬＬｉにより生成されることに留意されたい。

車両Ｖの受信機ＲＸｖによる送信ステップＥｍ＿ＴＳ_ｉｐにより変化した第２の列ＴＳ_ｉｐに対応する第２のイメージ列ＴＳ_ｉｐ’の受信ステップＲｅｃ＿ＴＳ_ｉｐ’を備える。

車両Ｖの受信機ＲＸｖによる第２のイメージ列ＴＳ_ｉｐ’の信号の位相及び振幅の計測ステップを備える。

時刻ｔ_４において、以下のステップを備える。
第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’及び第２のイメージ列ＴＳ_ｉｐ’のスペクトル線の検出を介した、第１のイメージ列ＴＳ_ｖｐ’及び第２のイメージ列ＴＳ_ｉｐ’の周波数スペクトルの構成ステップＣｏｎｓ＿Ｓｐを備える。
時間シグニチャＳｇを取得することを可能にする、逆フーリエ変換ステップＴＦＩ＿Ｓｐを備える。時間シグニチャＳｇは、パルスが第１の列ＴＳ_ｖｐ及び第２の列ＴＳ_ｉｐの代わりに送信されている場合に取得されているであろう時間シグニチャと同等のものである。
時間シグニチャＳｇの最大値に関連する中間時間ｔ_ｄの決定ステップＤｅｔ＿ｔ_ｄを備える。

車両ＶのコンピュータＸｖによる、以下の式を用いた中間時間ｔ_ｄに基づいた距離Ｒの計算ステップＣａｌ＿Ｒを備える。

ここで、ｃは、車両Ｖと識別子Ｉとの間で交換される信号の伝播速度である。

計算された距離Ｒに基づいて、かつ、特定の要求機能（例えば、ドアの開き、ドアの閉め、車両のスタート）に応じて、車両ＶのコンピュータＸｖは、機能が実行されるべきかどうかを決定することができる。

代わりに、中間時間ｔ_ｄは、時間シグニチャの最大ローブの開始の値を探すことにより決定されることが可能である。ローブの開始は、最大値と定数（例えば２０ｄＢ）との差から決定してもよい。代わりに、ローブの開始は、最大値と、時間シグニチャの最大ローブから最も遠いローブの平均値に応じた値との差により決定される。

当然のことながら、方法のステップは、代替として、上記に示されたものとは別の技術的に実現可能な順序で実行されてもよい。

Claims (6)

1. 車両（Ｖ）と、前記車両（Ｖ）にアクセスするため、及び、前記車両（Ｖ）をスタートするための識別器（Ｉ）とを分離する距離（Ｒ）を計測する方法（ＭＥＴＨ）であって、前記車両（Ｖ）と、前記識別器（Ｉ）は、同期されており、
   前記方法は、
   同一の振幅、及び、規則的な間隔のそれぞれの周波数ｆ_ｐ，ｐ∈［１；Ｎ］、を有するＮ個の第１正弦波信号の第１の列（ＴＳ_ｖｐ）の前記車両（Ｖ）から前記識別器（Ｉ）への送信ステップ（Ｅｍ＿ＴＳ_ｖｐ）と、
   識別器（Ｉ）により、前記送信ステップにおいて変化させられた第１の列（ＴＳ_ｖｐ）に対応する受信した第１のイメージ列（ＴＳ_ｖｐ’）の信号の位相（φ_ｐ）及び振幅（ａ_ｐ）の計測ステップ（Ｍｅｓ＿Ｄａｔ）と、
   計測された位相（φ_ｐ）及び振幅（ａ_ｐ）の前記識別器（Ｉ）から前記車両（Ｖ）への送信ステップ（Ｔｒ＿Ｄａｔ）と、
   前記第１の列（ＴＳ_ｖｐ）と同一である第２の列（ＴＳ_ｉｐ）の前記識別器（Ｉ）から前記車両（Ｖ）への送信ステップ（Ｅｍ＿ＴＳ_ｉｐ）と、
   前記第１のイメージ列（ＴＳ_ｖｐ’）、及び、前記送信ステップにより変化させられた前記第２の列（ＴＳ_ｉｐ）に対応する第２のイメージ列（ＴＳ_ｉｐ’）の周波数スペクトル（Ｓｐ）の構成ステップ（Ｃｏｎｓ＿Ｓｐ）と、
   時間シグニチャ（Ｓｇ）を取得することを可能にする、逆フーリエ変換ステップ（ＴＦＩ＿Ｓｐ）と、
   時間シグニチャ（Ｓｇ）の最大値に関連する中間時間（ｔ_ｄ）の決定ステップ（Ｄｅｔ＿ｔ_ｄ）と、
   前記中間時間（ｔ_ｄ）に基づく前記距離（Ｒ）の計算ステップ（Ｃａｌ＿Ｒ）と、
   を備える計測方法。
2. 周波数ｆ_ｐは、Ｎ＝８０、ｆ１＝２４００ＭＨｚとして、１から７９の全てのｐの値に対して、ｆ_ｐ＋１−ｆ_ｐ＝１ＭＨｚである、請求項１に記載の計測方法。
3. 前記計算ステップは、時間シグニチャの最大ローブを決定し、かつ、前記最大ローブの開始時間を決定するステップを備える、請求項１又は請求項２に記載の計測方法。
4. 前記逆フーリエ変換ステップ（ＴＦＩ＿Ｓｐ）は、高速逆フーリエ変換により実行される、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の計測方法。
5. 計測された前記第１のイメージ列（ＴＳ_ｖｐ’）及び前記第２のイメージ列（ＴＳ_ｉｐ’）に標本を追加するステップを備える、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の計測方法。
6. 前記識別器（Ｉ）と、前記車両（Ｖ）とを、特にブルートゥース（登録商標）のプロトコルを用いて同期させる、事前ステップを備える、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の計測方法。

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