JP7099161B2 - 携帯機位置推定システム - Google Patents
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Description
以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。図1は、本開示の携帯機位置推定システム100の概略的な構成の一例を示す図である。図1に示すように携帯機位置推定システム100は、車両Hvに搭載された車載システム1と、当該車両Hvのユーザによって携帯される通信端末である携帯機2と、を備えている。
まずは、携帯機2の構成及び作動について説明する。携帯機2は種々の用途に供される通信端末を援用して実現することができる。例えば携帯機2はスマートフォンである。携帯機2は、タブレット端末などの情報処理端末であってもよい。また、携帯機2は、従来スマートキーとして知られている長方形型、楕円型(フォブタイプ)、又はカード型の小型デバイスであってもよい。その他、携帯機2は、ユーザの指や腕等に装着されるウェアラブルデバイスとして構成されていてもよい。
次に、車載システム1の構成について説明する。車載システム1は図1に示すように、位置推定装置11と、複数の車載通信機12を備える。位置推定装置11は、各車載通信機12での携帯機2からの無線信号の受信状況に基づいて、携帯機2の位置を推定する処理(以降、位置推定処理)を実行する電子制御装置(いわゆるECU:Electronic Control Unit)である。位置推定装置11は、CPU111、フラッシュメモリ112、RAM113、I/O、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えた、コンピュータとして構成されている。なお、位置推定装置11は、CPUの代わりに、GPUやMPUを用いて実現されていても良い。さらにCPUやGPU、MPUを組み合わせて実現されていてもよい。
本実施形態の車載通信機12が備える制御IC31は、位置推定装置11からの指示に基づいて車載通信機12の動作モードを制御する。本実施形態の車載通信機12は動作モードとしてホストモードと、傍聴モードとを備える。ホストモードは、インパルス信号の送信が許可された(換言すればインパルス信号の送信権を有する)動作モードである。ホストモードは、携帯機2を含む他のUWB通信機との無線通信を実施可能な動作モードに相当する。傍聴モードは、携帯機2や他の車載通信機12が送信するインパルス信号の受信のみを実施する動作モードである。つまり、傍聴モードは、携帯機2や他の車載通信機12が送信するインパルス信号をスニファリング(sniffering)する動作モードである。傍聴モードは、別の観点によれば、インパルス信号の送信が禁止された(つまり発言権がない)動作モードに相当する。
位置推定装置11は、CPUがフラッシュメモリ112に保存されている車両用プログラムを実行することによって実現される機能として、図3に示すように、車両情報取得部F1、役割設定部F2、及び位置推定部F3を備える。なお、位置推定装置11が備える種々の機能ブロックの一部又は全部は、ハードウェアとして実現されていてもよい。或る機能がハードウェアとして実現されている態様には、1つ又は複数のIC等を用いて実現されている態様も含まれる。また、種々の機能ブロックの一部又は全部は、CPU等によるソフトウェアの実行とハードウェア構成との協働によって実現されていても良い。
次に、第2伝搬時間T2Aの算出方法について述べる。第2伝搬時間T2Aに第1伝搬時間T12と、携帯機2での応答処理時間Tαを加算した値は、パルス受信間隔Tqに車載機間伝搬時間T1Aを加算した値に等しい。故に、第2伝搬時間T2Aは下記の式2によって特定可能である。
=Tq+T1A-Tp/2+Tα/2
つまり、上記式2で示すように、携帯機2から右側通信機12Aまでの距離の指標として機能する第2伝搬時間T2Aは、パルス受信間隔Tqと、ラウンドトリップ時間Tpと、車載機間伝搬時間T1A、及び応答処理時間Tαに基づいて算出可能である。つまり上記式2は、第2伝搬時間T2Aが第1伝搬時間T12を用いて算出可能であることを示している。
上述した実施形態では、ホスト機としての前部通信機12Xは携帯機2にむけて位置推定用のインパルス信号を送信するとともに、携帯機2は、ホスト機が発したインパルス信号に対する応答信号としてのインパルス信号を返送する。この際、ホスト機は、携帯機2に向けたインパルス信号を送信してから、受信回路33がインパルス信号を受信するまでの時間であるラウンドトリップ時間Tpを計測して位置推定装置11に報告する。また、ホスト機以外の車載通信機12(つまり傍聴機)は、ホスト機が送信したインパルス信号を受信してから、携帯機2が送信したインパルス信号を受信するまでのパルス受信間隔Tqを計測して位置推定装置11に報告する。そして、位置推定装置11は、1つのラウンドトリップ時間と、各傍聴機で観測された複数のパルス受信間隔Tqに基づいて、車両Hvに対する携帯機2の相対位置を算出(換言すれば推定)する。
上述した実施形態では応答処理時間Tαとして、フラッシュメモリ112に予め登録されている設計値(換言すれば想定値)を使用する態様を開示したがこれに限らない。携帯機2は、ホスト機からの信号を受信してから応答信号を返送するまでにかかった応答処理時間を図示しないタイマーを用いて計測するとともに、その計測した応答処理時間Tαを無線通信によってホスト機に送信するように構成されていてもよい。
位置推定装置11が備える役割設定部F2は、図10に示すように、ホスト機として動作させる車載通信機12を動的に変更するように構成されていてもよい。例えば役割設定部F2は、位置推定処理を実行する度に、前部通信機12X、右側通信機12A、左側通信機12B、後部通信機12Cの順にホスト機とする車載通信機12を変更する(換言すれば入れ替える)ように構成されていても良い。当該構成は、ホスト機を交代制にする構成に相当する。
上述した実施形態では、ホスト機から傍聴機までの車載機間伝搬時間T1Aとして、フラッシュメモリ112に登録されている設計値(換言すれば想定値)を使用する態様を開示したがこれに限らない。車載機間伝搬時間T1Aは、所定のタイミングで実際にホスト機と各傍聴機とが無線通信を実施することによって測定された値(つまり実測値)が適用されても良い。
上記変形例3に関連して、位置推定装置11は、車載通信機12間で双方向無線通信を実施させることにより得られる車載機間伝搬時間T1Aに基づいて、車載通信機12が車両の所定位置に取り付けられているか否かを判定するように構成されていても良い。車載通信機12が車両の所定位置に取り付けられているかを判定することは、車載通信機12が通信モジュールごと車両Hvから取り外され、かつ、ベースバンド信号レベルでの中継が行われているか否かを判定することに相当する。
位置推定用に送受信する信号は、単発のインパルス信号ではなく、図11に示すように一定の長さを有するパルス系列信号であってもよい。上記の思想に対応する実施の形態を変形例5として以下に説明する。
また、ホスト機から傍聴機までの距離を示すT2Aは、下記式4によって特定できる。
=Tq+T1A+Tβ-T12-Tβ-Tα
=Tq+T1A+T12-Tα
上記式4において、車載機間伝搬時間T1Aはフラッシュメモリ112に登録されている値、又は、変形例3に記載の方法によって特定される実測値を採用する事ができる。また、第1伝搬時間T12は、上記式3によって特定可能である。携帯機2での応答処理時間Tαは、フラッシュメモリ112に登録されている値、又は、変形例1にて上述したように携帯機2から通知される実測値を採用する事ができる。
上述した実施形態では、各車載通信機12は、位置推定装置11に対してラウンドトリップ時間Tpや、パルス受信間隔Tqといった、所定のイベントが起きてから所定のイベントが起きるまでの時間の長さを報告する態様を開示したが、これに限らない。各車載通信機12は、位置推定装置11に対して図12に示すように、インパルス信号を送信したタイミングや、インパルス信号を受信したタイミングを逐次報告するように構成されていても良い。なお、ここでのイベントとは、インパルス信号の送信や、インパルス信号の受信を指す。
変形例6では、ホスト機や各傍聴機は位置推定装置11に対して電気的なパルス信号を出力することによって位置推定装置11にインパルス信号を送信/受信したタイミングを通知する態様を開示したが、これに限らない。各車載通信機12が時計機能を有する場合には、各車載通信機12は所定のイベントの発生を検出した場合、当該イベントの発生時刻を示すデータを位置推定装置11に出力するように構成されていても良い。
変形例7においては、位置推定装置11は、ホスト機がインパルス信号を送信したタイミングを把握できる。また、ホスト機から各傍聴機までの車載機間伝搬時間T1Aは、ホスト機と傍聴機との距離に応じて定まるため、本来一定値であり、フラッシュメモリ112に登録されている値を適用できる。そのため、位置推定装置11は、ホスト機がインパルス信号を送信したタイミングに相当する第1時刻Tm1に対して、傍聴機毎の車載機間伝搬時間T1Aを加算することにより、各傍聴機がホスト機が発したインパルス信号を受信する第3時刻Tm3を特定できる。
上述した実施形態ではホスト機がインパルス信号を送信し、携帯機2が当該インパルスに対する応答信号を送信することで、携帯機2の位置を推定する態様を開示したが、これに限らない。図13に示すように携帯機2がインパルス信号を送信し、当該携帯機2からのインパルス信号に対する応答としてホスト機がインパルス信号を返送することによって、携帯機2の位置を推定するように構成されていても良い。そのような構成を変形例9として以下に説明する。
また、携帯機2から右側通信機12Aまでの距離を示すT2Aは、以下の式6によって算出可能である。
ここで、車載機間伝搬時間T1Aとしては、フラッシュメモリ112に登録されている値、又は、変形例として上述した方法によって特定される実測値を採用する事ができる。T21は上記式5を用いて特定可能であり、Tqは傍聴機によって観測されるパラメータである。Tδは上述の通り、ホスト機での応答処理時間であって、フラッシュメモリ112に登録されている値を適用可能である。故に、上記の方法によっても、携帯機2の位置を推定することができる。本変形例の位置推定部F3は、ステップS107に相当する処理として式6の演算処理を実行すればよい。
以上では各車載通信機12は何れも送信機能と受信機能の両方を備えているものとする態様を開示したがこれに限らない。仮にホスト機や傍聴機として機能させる車載通信機12を固定する場合には、傍聴機として機能させる車載通信機12は送信回路32を備えている必要はない。傍聴機は受信機能を備えていれば良い。具体的には、前部通信機12Xをホスト機とし、右側通信機12A、左側通信機12B、及び後部通信機12Cを傍聴機として使用する場合には、右側通信機12A、左側通信機12B、及び後部通信機12Cは送信回路32を備えている必要はない。送信回路32はホスト機として機能しうる車載通信機12が備えていればよい。
位置推定装置が提供する手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。位置推定装置11が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、1つ又は複数のICなどを用いて実現する態様が含まれる。位置推定装置11が備える機能の一部又は全部が、ハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。位置推定装置11は、1つのコンピュータ、またはデータ通信装置を介してリンクされた1組のコンピュータ資源によって提供されうる。
Claims (7)
- 車両に搭載されている車載システム(1)と、前記車両のユーザに携帯される携帯機(2)とが所定の通信方式に準拠した無線通信を実施することによって前記車両に対する前記携帯機の相対位置を推定する携帯機位置推定システムであって、
前記車載システムは、
前記携帯機と無線信号を送受信可能に構成された通信モジュールである、複数の送受信機(12X)と、
前記携帯機及び前記送受信機から発せられる無線信号を受信可能に構成されている、複数の傍聴機(12A、12B、12C)と、
前記送受信機での前記携帯機との通信結果と、複数の前記傍聴機のそれぞれでの無線信号の受信状況に基づいて前記携帯機の位置を推定する位置推定部(F3)と、を備え、
前記送受信機は、前記携帯機に向けた無線信号として所定の応答要求信号を送信するように構成されており、
前記携帯機は、前記送受信機からの前記応答要求信号を受信した場合に応答信号を返送するように構成されており、
前記車載システムは更に、複数の前記送受信機のうちの1つを、前記携帯機にむけて前記応答要求信号を送信する役割を担うホスト機に設定するとともに、当該ホスト機以外の前記送受信機は、前記傍聴機として機能させる役割設定部(F2)を備え、
前記位置推定部は、
前記送受信機が前記応答要求信号を送信してから前記送受信機が前記携帯機からの前記応答信号を受信するまでの時間であるラウンドトリップ時間に基づいて、前記送受信機から前記携帯機までの無線信号の伝搬時間である第1伝搬時間を特定する第1伝搬時間特定部(S105)と、
複数の前記傍聴機のそれぞれについて、前記携帯機から前記傍聴機までの無線信号の伝搬時間である第2伝搬時間を、前記傍聴機が前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を受信するまでの時間である信号受信間隔と前記ラウンドトリップ時間とに基づいて特定する第2伝搬時間特定部(S107)と、
前記第1伝搬時間特定部によって特定されている前記第1伝搬時間と、前記第2伝搬時間特定部によって特定されている前記第2伝搬時間とに基づいて前記携帯機の位置を推定する位置推定処理部(S108)と、を備え、
前記役割設定部は、所定の周期で前記ホスト機とする前記送受信機を変更するように構成されている携帯機位置推定システム。 - 請求項1に記載の携帯機位置推定システムであって、
前記送受信機が送信した無線信号が前記傍聴機で受信されるまでの時間である車載機間伝搬時間の想定値と、前記携帯機が前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を返送するまでに要する時間である応答処理時間の想定値を記憶しているパラメータ記憶部(112)と、を備え、
前記第1伝搬時間特定部は、前記ラウンドトリップ時間から前記応答処理時間の想定値を減算した値を2で除算することにより前記第1伝搬時間を算出し、
前記第2伝搬時間特定部は、前記信号受信間隔に対して前記車載機間伝搬時間の想定値を加算するとともに、前記第1伝搬時間を減算し、さらに、前記応答処理時間の想定値を減算することにより、前記第2伝搬時間を算出するように構成されている携帯機位置推定システム。 - 請求項2に記載の携帯機位置推定システムであって、
前記携帯機は、前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を返送するまでにかかった前記応答処理時間を計測するとともに、その計測した前記応答処理時間を示す無線信号を処理時間通知信号として送信するように構成されており、
前記位置推定部は、前記携帯機から送信された前記処理時間通知信号を受信した場合には、当該処理時間通知信号に示されている前記応答処理時間を実処理時間として保持する応答処理時間保持部(113)を備え、
前記第1伝搬時間特定部は、前記応答処理時間保持部が前記実処理時間を保持している場合には、予め登録されている前記応答処理時間の想定値の代わりに当該実処理時間を用いて前記第1伝搬時間を特定し、
前記第2伝搬時間特定部は、前記応答処理時間保持部が前記実処理時間を保持している場合には、予め登録されている前記応答処理時間の想定値の代わりに、当該実処理時間を用いて前記第2伝搬時間を特定するように構成されている携帯機位置推定システム。 - 請求項1から3の何れか1項に記載の携帯機位置推定システムであって、
前記送受信機は、前記ラウンドトリップ時間を計測し、その計測結果を示すデータを前記位置推定部に提供するように構成されており、
複数の前記傍聴機はそれぞれ、前記信号受信間隔を計測し、その計測結果を示すデータを前記位置推定部に提供するように構成されており、
前記第1伝搬時間特定部は、前記送受信機から提供される前記ラウンドトリップ時間に基づいて前記第1伝搬時間を特定し、
前記第2伝搬時間特定部は、前記傍聴機毎の前記第2伝搬時間を、対象とする前記傍聴機から提供された前記信号受信間隔と、前記第1伝搬時間とに基づいて特定するように構成されている携帯機位置推定システム。 - 請求項1から3の何れか1項に記載の携帯機位置推定システムであって、
前記送受信機は、前記応答要求信号を送信した時刻を示すデータ、及び、前記携帯機からの前記応答信号を受信した時刻を示すデータを前記位置推定部に逐次提供するように構成されており、
複数の前記傍聴機はそれぞれ、前記応答要求信号を受信した時刻を示すデータ、及び、前記応答信号を受信した時刻を示すデータを前記位置推定部に逐次提供するように構成されており、
前記第1伝搬時間特定部は、前記送受信機から提供されるデータに基づいて、前記ラウンドトリップ時間を特定するとともに、当該ラウンドトリップ時間に基づいて前記第1伝搬時間を特定するように構成されており、
前記第2伝搬時間特定部は、前記傍聴機から提供されるデータに基づいて、前記傍聴機毎の前記信号受信間隔を特定し、前記傍聴機毎の前記第2伝搬時間を、前記傍聴機毎の前記信号受信間隔と、前記第1伝搬時間とに基づいて特定するように構成されている携帯機位置推定システム。 - 請求項5に記載の携帯機位置推定システムであって、
前記傍聴機は、前記応答信号を受信した時刻を示すデータは前記位置推定部に提供する一方、前記応答要求信号を受信した時刻を示すデータについては前記位置推定部に提供しない動作モードを備えている携帯機位置推定システム。 - 車両に搭載されている車載システム(1)と、前記車両のユーザに携帯される携帯機(2)とが所定の通信方式に準拠した無線通信を実施することによって前記車両に対する前記携帯機の相対位置を推定する携帯機位置推定システムであって、
前記携帯機は、前記車載システムに対して応答信号の返送を要求する無線信号である応答要求信号を送信するとともに、前記応答信号を受信した場合には、前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を受信するための時間であるラウンドトリップ時間を示す無線信号である時間差通知信号を前記車載システムに送信するように構成されており、
前記車載システムは、
所定の通信方式にて前記携帯機と無線信号を送受信可能に構成されている通信モジュールである、複数の送受信機(12X)と、
前記携帯機及び前記送受信機から発せられる無線信号を受信可能に構成されている、複数の傍聴機(12A、12B、12C)と、
前記送受信機での前記携帯機との通信結果と、複数の前記傍聴機のそれぞれでの無線信号の受信状況に基づいて前記携帯機の位置を推定する位置推定部(F3)と、を備え、
前記送受信機は、前記携帯機からの前記応答要求信号を受信した場合には前記応答信号を返送するように構成されており、
前記車載システムは更に、複数の前記送受信機のうちの1つを、前記携帯機に前記応答信号を送信する役割を担うホスト機に設定するとともに、当該ホスト機以外の前記送受信機は、前記傍聴機として機能させる役割設定部(F2)を備え、
前記位置推定部は、
前記時間差通知信号に示されている前記ラウンドトリップ時間に基づいて、前記送受信機から前記携帯機までの無線信号の伝搬時間である第1伝搬時間を特定する第1伝搬時間特定部(S105)と、
複数の前記傍聴機のそれぞれについて、前記携帯機から前記傍聴機までの無線信号の伝搬時間である第2伝搬時間を、前記傍聴機が前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を受信するまでの時間である信号受信間隔と前記ラウンドトリップ時間とに基づいて特定する第2伝搬時間特定部(S107)と、
前記第1伝搬時間特定部によって特定されている前記第1伝搬時間と、前記第2伝搬時間特定部によって特定されている前記第2伝搬時間とに基づいて前記携帯機の位置を推定する位置推定処理部(S108)と、
前記役割設定部は、所定の周期で前記ホスト機とする前記送受信機を変更するように構成されている携帯機位置推定システム。
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