JP7139791B2 - 携帯機位置推定システム - Google Patents

Description

携帯機位置推定システムに関し、特に、携帯機の位置推定精度の向上に関する。

携帯機の位置を推定する技術が知られている。特許文献１では、携帯機が３つ以上の車載機から受信する電波の受信信号強度から、それぞれ車載機と携帯機との間の距離を推定する。そして、この３つ以上の距離から携帯機の位置を推定する。

特開２０１７－４４５６３号公報

前述の特許文献１に記載の技術では、たとえば車両トランク内では座席およびフロアの影響により受信信号強度の減衰量が大きくなるおそれがある。そうすると、受信信号強度を用いた位置推定がうまく行えずに、トランク内に携帯機があるにもかかわらず車室外にあると誤判定することがある。

そこで、本開示は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、車載装置と通信する携帯機において、携帯機の位置推定精度を向上することができる携帯機位置推定システムを提供することを目的とする。

本開示は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本開示は、車両に搭載される車載装置（１００）とユーザに携帯される携帯機（２００）とが無線通信し、携帯機が存在する位置を推定する携帯機位置推定システム（１０）であって、
車載装置は、電波を送信する少なくとも３つの送信用アンテナ（１８１）と、電波を受信する受信用アンテナ（１９５）と、送信用アンテナから電波を送信させ、受信用アンテナが受信する電波を処理する制御部（１１０）と、を含み、
携帯機は、送信用アンテナからの電波を受信するサブ受信用アンテナ（２１５）と、サブ受信用アンテナが受信した各送信用アンテナからの電波の受信信号強度、および各送信用アンテナからの電波の磁界ベクトルの方向を検出する検出部（２１１，２１２）と、受信用アンテナに電波を送信するサブ送信用アンテナ（２２１）と、サブ送信用アンテナから電波を送信させ、サブ受信用アンテナが受信する電波を処理するサブ制御部（２３０）と、を含み、
制御部およびサブ制御部の一方は、検出部が検出した、３つ以上の送信用アンテナからの電波の受信信号強度の大小を用いて、携帯機が存在する位置を推定する位置推定部（１２４）と、位置推定部が推定した位置が、受信信号強度の大小だけでは位置を推定することが困難な困難範囲（２２）内であるときには、２つ以上の送信用アンテナからの電波の磁界ベクトルの方向の一致度を閾値と比較して、位置推定部が推定した位置を補正すべきか否かを判断する補正判断部（１２３）と、補正判断部において一致度が閾値以上の場合には、位置推定部が推定した位置を磁界ベクトルの方向の一致度が高い特定範囲内に補正する位置補正部と、を含む携帯機位置推定システムである。

このような本開示に従えば、まず受信信号強度を用いて携帯機が存在する位置を推定する。受信信号強度と、送信用アンテナおよび携帯機の距離とには相関があるので、位置推定部は、３つ以上の送信用アンテナからの電波の受信信号強度の大小を用いて携帯機が存在する位置を推定する。このように受信信号強度を用いて携帯機が存在する位置が推定できるが、環境要因によって推定精度が低い特定範囲がある。

このような特定範囲は車両が備える導電体、たとえば金属ボディの位置により定まるので、補正判断部は、受信信号強度の大小だけでは位置を推定することが困難な困難範囲内であるときには、２つ以上の送信用アンテナからの電波の磁界ベクトルの方向の一致度を閾値と比較して、位置推定部が推定した位置を補正すべきか否かを判断する。

特定範囲は導電体で囲まれているため磁界ベクトルの方向が揃いやすく、特定アンテナからの磁界ベクトルの方向の一致度が高い範囲となる。したがって受信信号強度を用いて推定された位置が困難範囲内のときは、困難範囲内にあるか否かを磁界ベクトルの方向の一致度を用いて推定することができる。

そして補正判断部によって一致度を用いて推定した位置を補正すべきか否かを判断し、補正すべきと判断した場合には、位置補正部が特定範囲内に携帯機が存在すると推定する。これによって受信信号強度での推定精度が低い困難範囲内に携帯機が存在すると推定された場合であっても、磁界ベクトルの方向を用いて補正し、携帯機が存在する位置の推定精度を向上することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の電子キー位置推定システムの概略構成を示す図である。 車両におけるＬＦアンテナ１８１の位置を示す図である。 各ＬＦアンテナ１８１に対応するキー検知エリアを示す図である。 ＲＳＳＩ距離関係１３５を概念的に示す図である。 右側ＬＦアンテナ１８１Ｒの磁界ベクトルを説明する図である。 後側ＬＦアンテナ１８１Ｂの磁界ベクトルを説明する図である。 左側ＬＦアンテナ１８１Ｌの磁界ベクトルを説明する図である。 前側ＬＦアンテナ１８１Ｆの磁界ベクトルを説明する図である。 磁界ベクトルを比較するための図である。 キー側制御部２３０が実行する処理を説明するフローチャートである。 車側制御部１２０が実行する車載機側処理を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、携帯機位置推定システムの実施形態を説明する。以下に示す実施形態は、携帯機が電子キー２００である。すなわち、以下に示す実施形態は、電子キー位置推定システム１０である。

（第１実施形態）
第１実施形態に関して、図１～図１１を用いて説明する。第１実施形態の電子キー位置推定システム１０は、車載機１００と電子キー２００とを含んで構成される。車載機１００は車両１１に搭載される車載装置であり、電子キー２００はユーザにより携帯される携帯機である。車載機１００と電子キー２００とは、無線通信によって各種情報を送受信する。電子キー位置推定システム１０は、電子キー２００が存在する位置を推定する携帯機位置推定システムとしての機能を有する。

電子キー位置推定システム１０は、車載機１００と電子キー２００との間の無線通信に基づいて、電子キー２００の照合を実行し、照合が成立した場合、所定処理を実行あるいは許可する機能を有する。電子キー２００の照合とは、電子キー２００が車載機１００に予め対応づけられている正規の電子キー２００であるか否かを確認することである。

照合成立の場合に許可あるいは実行される所定処理としては、たとえば次のものが挙げられる。正規の電子キー２００が車両１１の車室内に位置する場合に車両エンジンの始動を許可する。その他にも、正規の電子キー２００が車外の所定領域内に位置する場合に車両ドアの開錠を許可する。また、正規の電子キー２００が車両１１に所定距離近づいた場合に車両１１のハザードランプを点灯等させるウェルカム処理を実行する。このように、電子キー位置推定システム１０は、車両１１に対する電子キー２００の位置に応じて異なる処理を許可あるいは実行する。

電子キー位置推定システム１０は、前述の照合による所定処理を実行あるいは許可するにあたり、車両１１に対する電子キー２００の位置を推定する。以下、車両１１に対する電子キー２００の位置を推定するための電子キー位置推定システム１０の構成を説明する。

先ず、車載機１００の構成について説明する。車載機１００は、図１に示すように、照合ＥＣＵ１１０、車側送信部１８０、４つの車側ＬＦアンテナ１８１Ｆ～１８１Ｌ、車側受信部１９０、車載ＲＦアンテナ１９５および入力部１４０を含んで構成される。４つの車側アンテナ１８１Ｆ～１８１Ｌは、電波を送信する送信用アンテナである。４つの車側アンテナ１８１Ｆ～１８１Ｌは、車両１１の前側に配置される前側ＬＦアンテナ１８１Ｆ、車両１１の右側に配置される右側ＬＦアンテナ１８１Ｒ、車両１１の左側に配置される左側ＬＦアンテナ１８１Ｌおよび車両１１の後方に配置される後側ＬＦアンテナ１８１Ｂである。後側ＬＦアンテナ１８１Ｂは、車両１１の後方に位置するトランクルーム１２内に配置されている。なお、以下、４つの車側ＬＦアンテナ１８１Ｆ～１８１Ｌを区別しないときは単にＬＦアンテナ１８１と記載する。

照合ＥＣＵ１１０は、車側制御部１２０および記憶部１３０を含んで構成され、電子キー２００の照合処理を実行する。照合ＥＣＵ１１０は、車側送信部１８０、車側受信部１９０および入力部１４０と接続されており、相互に情報を送受信する。したがって照合ＥＣＵ１１０は、ＬＦアンテナ１８１から電波を送信させ、車載ＲＦアンテナ１９５が受信する電波を処理する制御部として機能する。ＥＣＵは、電子制御装置（electronic control unit）の略称である。

照合ＥＣＵ１１０は、マイクロコンピュータを主体として構成される。照合ＥＣＵ１１０は、たとえばＲＯＭ等の記憶装置または記憶部１３０に記憶されたプログラムをＣＰＵ等のプロセッサが実行することにより、電子キー２００の照合および電子キー２００の位置推定を含む各種処理を電子キー２００と協働して実行する。なお、照合ＥＣＵ１１０の機能の少なくとも一部は、専用のＩＣ等によって提供されてもよい。照合ＥＣＵ１１０は、照合処理を実行するときには、ＬＦアンテナ１８１からリクエスト信号を送信させるように車側送信部１８０を制御する。照合ＥＣＵ１１０は、リクエスト信号の応答としてのレスポンス信号を車載ＲＦアンテナ１９５を介して受信し、レスポンス信号に含まれるＩＤを照合することにより、電子キー２００を照合する。

入力部１４０は、車載機１００に各種情報を入力するためにユーザによって操作される。入力部１４０は、たとえば、車両１１の車室内に備えられるスイッチである。

車側送信部１８０は、照合ＥＣＵ１１０の制御の下で、ＬＦ波あるいはＶＬＦ波で車両信号を、変調および増幅してＬＦアンテナ１８１から電波として送信させる。ＬＦアンテナ１８１から送信される電波が車載アンテナ電波である。ＬＦは、Low Frequencyの略称であり、ＶＬＦは、Very Low Frequencyの略称である。本明細書ではＶＬＦを含めてＬＦという用語を用いる。車両信号としてリクエスト信号が送信される場合、固有ＩＤを含むレスポンス信号の返信を電子キー２００に要求する情報が含まれる。各車両信号には、送信元が、どのＬＦアンテナ１８１であるかを識別可能とする識別情報が含まれる。

図２にＬＦアンテナ１８１の位置を示している。前側ＬＦアンテナ１８１Ｆは、車室前端において車幅方向中央付近に設けられる。右側ＬＦアンテナ１８１Ｒは車両右側ドアの車内側ドアノブに設けられる。後側ＬＦアンテナ１８１Ｂは、車室後方に位置するトランクルーム１２において車幅方向中央付近に設けられる。左側ＬＦアンテナ１８１Ｌは左側ドアの車外側ドアノブに設けられる。したがって右側ＬＦアンテナ１８１Ｒと左側ＬＦアンテナ１８１Ｌは、車幅方向に間隔を開けて配置されている。なお、ＬＦアンテナ１８１の位置は種々変更が可能であり、また、ＬＦアンテナ１８１の数も種々の変更が可能である。

これらのＬＦアンテナ１８１の周囲には、それぞれ検知可能エリアが形成される。検知可能エリアは、ＬＦアンテナ１８１から送信された車両信号を電子キー２００が所定閾値以上の受信信号強度（以下、ＲＳＳＩ）で受信可能なエリアである。検知可能エリアの大きさは、ＬＦアンテナ１８１の送信出力、電子キー２００の受信感度等を設定する等により、ある程度の調整が可能である。また、アンテナ形状の変更等により検知可能エリアの形状も調整可能である。

説明を図１に戻す。車側受信部１９０は、電子キー２００からＲＦ（Radio Frequency）波で送信されるキー信号を、車載ＲＦアンテナ１９５を介して受信する。車載ＲＦアンテナ１９５は、電波を受信する受信用アンテナである。車載ＲＦアンテナ１９５は、受信した電波に基づく電気信号を車側受信部１９０に与える。車載ＲＦアンテナ１９５は、車両１１において適宜設定される位置に設けられる。たとえば、車載ＲＦアンテナ１９５は、車室内において車両１１の中央付近となる位置に設けられる。車側受信部１９０は、車載ＲＦアンテナ１９５から取得した電気信号を増幅し、かつ、その電気信号からキー信号を復調し、キー信号を照合ＥＣＵ１１０に出力する。

リクエスト信号の返信として電子キー２００から送信される固有ＩＤを含むキー信号は、レスポンス信号である。キー信号にはさらに車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを示すＲＳＳＩ情報が含まれ得る。ＲＳＳＩ情報には、ＲＳＳＩおよび車両信号の送信元がどのＬＦアンテナ１８１であるかを識別可能とする識別情報が含まれる。キー信号にはさらに車両信号を電子キー２００が受信した際のベクトル方向を示すベクトル情報が含まれ得る。

次に電子キー２００の構成を説明する。電子キー２００は、キー側受信部２１０、キー側ＬＦアンテナ２２１、キー側送信部２２０、キー側ＲＦアンテナ２１５およびキー側制御部２３０を含んで構成される。

キー側ＲＦアンテナ２１５は、ＬＦアンテナ１８１からの電波を受信するサブ受信用アンテナとして機能する。キー側ＲＦアンテナ２１５は、３軸アンテナとしての機能を有する。キー側ＲＦアンテナ２１５は、互いに直交したＸ軸アンテナとＹ軸アンテナとＺ軸アンテナとを備える。Ｘ軸アンテナ、Ｙ軸アンテナ及びＺ軸アンテナの各々は、例えばコイルアンテナで構成される。

キー側受信部２１０は、ＬＦアンテナ１８１から送信された車載アンテナ電波を示す電気信号をキー側ＲＦアンテナ２１５を介して取得する。キー側受信部２１０は、その電気信号を復調および増幅して車両信号を取り出し、キー側制御部２３０に出力する。

キー側受信部２１０は、ＲＳＳＩ検出回路２１１およびベクトル検出回路２１２を含んで構成される。ＲＳＳＩ検出回路２１１は、キー側ＲＦアンテナ２１５で受信した車載アンテナ電波すなわち車両信号のＲＳＳＩを検出する回路である。ＲＳＳＩ検出回路２１１は、検出したＲＳＳＩをキー側制御部２３０に出力する。ＲＳＳＩ検出回路２１１は検出部に相当する。

ベクトル検出回路２１２は、キー側ＲＦアンテナ２１５で受信した車載アンテナ電波すなわち車両信号の磁界ベクトルの方向であるベクトル方向を検出する回路である。ベクトル検出回路２１２は、検出したベクトル方向をキー側制御部２３０に出力する。ベクトル検出回路２１２は検出部に相当する。

ベクトル方向は、キー側ＲＦアンテナ２１５の位置での３次元空間における磁界の方向を表す。ベクトル検出回路２１２は、まずキー側ＲＦアンテナ２１５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸各々の磁界強度を検出する。三軸各々での磁界強度は、キー側ＲＦアンテナ２１５のＸ軸アンテナ、Ｙ軸アンテナ及びＺ軸アンテナの各々に流れる電流に基づいて検出される。そしてベクトル検出回路２１２は、Ｘ軸の磁界強度とＹ軸の磁界強度とＺ軸の磁界強度との比を算出して、磁界ベクトルの方向を検出する。またベクトル検出回路２１２は、Ｘ軸磁界強度の２乗とＹ軸磁界強度の２乗とＺ軸磁界強の２乗との和の平方根を算出して、磁界の強さ、即ち磁界ベクトルの大きさを検出することもできる。

キー側送信部２２０は、キー側制御部２３０の制御の下で、ＲＦ波でキー信号を変調および増幅してキー側ＬＦアンテナ２２１から送信させる。キー側ＬＦアンテナ２２１は、車載ＲＦアンテナ１９５に電波を送信するサブ送信用アンテナとして機能する。キー信号はキー側制御部２３０が生成する。キー信号には、車両信号のＲＳＳＩを示すＲＳＳＩ情報、ベクトル方向を示すベクトル情報や電子キー２００の固有ＩＤが含まれる。上記したレスポンス信号もキー信号であるので、レスポンス信号にも固有ＩＤが含まれる。

キー側制御部２３０は、マイクロコンピュータを主体として構成される。キー側制御部２３０は、たとえばＲＯＭ等の記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵ等のプロセッサが実行することにより、電子キー２００の照合および後述する電子キー２００の位置定を含む各種処理を車載機１００と協働して実行する機能を有する。キー側制御部２３０の機能の少なくとも一部は、専用のＩＣ等によって提供されてもよい。したがってキー側制御部２３０は、サブ制御部であって、キー側送信部２２０を制御してキー側ＲＦアンテナ２１５から電波を送信させ、キー側受信部２１０を制御してキー側ＬＦアンテナ２２１が受信する電波の情報を処理する。

キー側制御部２３０は、リクエスト信号を受信すると、自身に固有のＩＤを含むレスポンス信号を送信する。具体的には、キー側制御部２３０は、車両信号をキー側受信部２１０を介して取得すると、車両信号を送信したＬＦアンテナ１８１がどれであるかを、車両信号に含まれる識別情報に基づいて特定する機能を有する。

さらにキー側制御部２３０は、所定時間以内に、車両信号を３つ以上のＬＦアンテナ１８１からキー側受信部２１０が受信したか否かを判定する機能を有する。所定時間は、全部のＬＦアンテナ１８１が順次車両信号を送信する際に要する送信時間から予め定めることができる。

さらに、キー側制御部２３０は、各ＬＦアンテナ１８１から送信されてキー側受信部２１０で受信した車両信号のＲＳＳＩおよびベクトル方向を用いてキー信号を生成し、生成したキー信号をキー側ＬＦアンテナ２２１から送信させる。

次に、車両１１に対する電子キー２００の位置推定を行うための照合ＥＣＵ１１０の機能を説明する。図１に示すように、照合ＥＣＵ１１０は、車側制御部１２０と記憶部１３０とを備える。車側制御部１２０は、機能ブロックとして、ＲＳＳＩ取得部１２１と、ベクトル取得部１２２と、補正判断部１２３と、キーエリア推定部１２４と、位置補正部１２５を備える。

ＲＳＳＩ取得部１２１は、車側受信部１９０で受信したキー信号にＲＳＳＩ情報が含まれている場合、そのＲＳＳＩ情報から、車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを取得する。以下では、前側ＬＦアンテナ１８１Ｆから送信された車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを前側ＲＳＳＩとし、右側ＬＦアンテナ１８１Ｒから送信された車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを右側ＲＳＳＩとする。また、後側ＬＦアンテナ１８１Ｂから送信された車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを後側ＲＳＳＩとし、左側ＬＦアンテナ１８１Ｌから送信された車両信号を電子キー２００が受信した際のＲＳＳＩを左側ＲＳＳＩとする。

ベクトル取得部１２２は、車側受信部１９０で受信したキー信号にベクトル情報が含まれている場合、そのベクトル情報から、車両信号を電子キー２００が受信した際のベクトル方向を取得する。以下では、前側ＬＦアンテナ１８１Ｆから送信された車両信号を電子キー２００が受信した際のベクトル方向を前側ベクトル方向とし、同様に、右側ＬＦアンテナ１８１Ｒに対応するベクトル方向を右側ベクトル方向とし、後側ＬＦアンテナ１８１Ｂに対応するベクトル方向を後側ベクトル方向とし、左側ＬＦアンテナ１８１Ｌに対応するベクトル方向を左側ベクトル方向とする。

キーエリア推定部１２４は、位置推定部であって、電子キー２００が存在する位置を推定する。キーエリア推定部１２４は、ＬＦアンテナ１８１からの電波のＲＳＳＩの大小を用いて、電子キー２００が存在する位置を推定する。キーエリア推定部１２４は、ＲＳＳＩ取得部１２１が取得したＲＳＳＩに基づいて、ＬＦアンテナ１８１別に電子キー２００の存在を検知したエリアを決定する。このエリアを、以下、キー検知エリアとする。

図３には、各ＬＦアンテナ１８１に対応するキー検知エリアを示している。図３では、各ＬＦアンテナ１８１に対応するキー検知エリアを各ＬＦアンテナ１８１の符号に「ａ」を付している。

各キー検知エリアは、各ＬＦアンテナ１８１から送信された車両信号を電子キー２００が受信したときのＲＳＳＩと、図４に示すＲＳＳＩ距離関係１３５から決定する。図４は、ＲＳＳＩ距離関係１３５を概念的に示す図である。図４に示すようにＲＳＳＩ距離関係１３５における横軸は距離である。この距離は、ＬＦアンテナ１８１から電子キー２００までの距離である。縦軸は、ＬＦアンテナ１８１から送信された車両信号を電子キー２００が受信した際に検出されるＲＳＳＩである。

図４に示すように、ＲＳＳＩは通信距離が長くなるのに応じて低下することが知られている。ＲＳＳＩ距離関係１３５は、ＲＳＳＩと通信距離との関係である。ＲＳＳＩ距離関係１３５は実験に基づいて決定された関係であり、記憶部１３０などに記憶されている。

図３では、各キー検知エリアは円形である。キー検知エリアは、この円の円周上に電子キー２００が存在することを意味する。なお、キー検知エリアは、必ずしも円形である必要はなく、楕円など、円以外の形状でもよい。キー検知エリアを円以外の形状にする場合には、たとえば、検出したＲＳＳＩにＲＳＳＩ距離関係１３５を適用して得た距離に、ＬＦアンテナ１８１の指向性に基づいて定まる方位別の係数を乗じてキー検知エリアを作成すればよい。

図３に示した各キー検知エリアは、理想的な状態を示しており、電子キー２００が存在する位置で、全部のキー検知エリアが交わっている。このような理想的な状態になるには、ＲＳＳＩ検出回路２１１が検出したＲＳＳＩが真値である必要がある。しかしながら、ＲＳＳＩは、ＬＦアンテナ１８１と電子キー２００との距離が同じであっても種々の誤差により変動する。

検出したＲＳＳＩに誤差が含まれていると、複数のキー検知エリアは１点では交わらない。したがってキーエリア推定部１２４は、誤差の影響も考慮して、各キー検知エリアの交点から電子キー２００が存在する存在位置を推定する。このような推定される存在位置は、ある一点を示すものあってもよく、ある程度広がりがある範囲であってもよい。

図２に示すように、車室内には、電子キー２００の存在位置を推定しにくい特定範囲２１が存在する。特定範囲２１は、たとえばトランクルーム１２のように周囲が金属の車両フレームで囲まれた領域である。トランクルーム１２は、車両後部に位置する後部座席のシート骨格が金属からなり、またトランクルーム１２の左右は金属フレームによって囲まれている。このような金属部材で囲まれた特定範囲２１では、ＲＳＳＩの減衰量が金属部材によって大きくなるため、電子キー２００が検出したＲＳＳＩにＲＳＳＩ距離関係１３５を適用して得た距離の精度が低下する。そうすると実際は特定範囲２１内に位置するにもかかわらず、図２に示すように、特定範囲２１から大きく後方に位置する困難範囲２２内に存在すると推定されることがある。換言すれば、困難範囲２２は、ＲＳＳＩだけでは、実際に電子キー２００が困難範囲２２に存在すると決定することが困難な範囲であり、実際には電子キー２００は特定範囲２１に存在する可能性がある。このような特定範囲２１は、車両内の構造物により生じることから、トランクルーム１２など既知の領域である。したがってＲＳＳＩ距離関係１３５によって推定された存在位置が困難範囲２２内であるときには、ＲＳＳＩとは異なる推定方法で困難範囲２２内という推定が正しいか否かを検証する必要がある。そこで本実施形態では、補正判断部１２３は、ベクトル情報を用いて推定位置の検証を行い、補正すべきか否かを判断する。そして位置補正部１２５は、補正判断部１２３によって補正が必要と判断された場合には存在位置を補正する。

次に、ベクトル情報を用いた推定位置の検証方法について図５～図９を用いて説明する。図５～図８には、トランクルーム１２およびトランクルーム１２の後方において、各ＬＦアンテナ１８１から送信された車両信号を電子キー２００が受信したときのベクトル方向を示している。図５～図８では、磁界ベクトルの向きを矢印で示すだけでなく、磁界ベクトルの大きさを矢印の長さで示している。図５～図８に示す大きな矢印は、ベクトル方向の大まかな方向を示している。各図における下側に位置する二点鎖線で囲まれた範囲が特定範囲２１に相当し、上側に位置する破線で囲まれた範囲が困難範囲２２に相当する。図５～図８を比較すると、困難範囲２２において４つの図のベクトル方向の一致度は、特定範囲２１の一致度よりも低いことがわかる。換言すると、特定範囲２１におけるベクトル方向は、互いに似ている。金属近傍では、金属に沿った方向に磁界のベクトル方向が変化するため、困難範囲２２よりも特定範囲２１では互いに似るようにベクトル方向が変化する。

これは図５から図８の磁界ベクトルを簡略化して示した図９を見るとより明らかになる。図９に示すように、特定範囲２１におけるベクトル方向は互いに似ている。一方、特定範囲２１外にある困難範囲２２では、ベクトル方向の一致度が低く互いに似ていない。このようなベクトル方向の一致度を用いることによって、特定範囲２１内にあるかどうかを判断することができる。特定範囲２１は、周囲に存在する金属の影響によりＲＳＳＩは距離との相関が低下する範囲であり、それにより、ＲＳＳＩによる位置推定では、電子キー２００の位置を誤推定する可能性がある。しかし、磁界ベクトルの方向については、特定範囲２１は、周囲に存在する金属の影響により、困難範囲２２と区別可能な範囲であると言える。

次に、車両１１に対する電子キー２００の位置推定を照合ＥＣＵ１１０と協働して行うために電子キー２００のキー側制御部２３０が実行するキー側処理を、図１０を参照して説明する。キー側処理は、所定周期で周期的に実行される。

ステップＳ１１では、各ＬＦアンテナ１８１から所定時間間隔で順次送信された車両信号を、キー側受信部２１０で受信した否かを判断する。ステップＳ１１で肯定判断がなされるとステップＳ１２に移る。ステップＳ１１で否定判断がなされると、今回のキー側処理を終了する。

ステップＳ１２では、各ＬＦアンテナ１８１からの車両信号を受信した際にＲＳＳＩ検出回路２１１で検出されたＲＳＳＩを取得し、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３では、各ＬＦアンテナ１８１からの車両信号を受信した際にベクトル検出回路２１２で検出されたベクトル方向を取得し、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ１４では、キー側送信部２２０を制御して、キー信号をキー側ＬＦアンテナ２２１から送信してキー側処理を終了する。キー信号には、各ＬＦアンテナ１８１の識別情報、各ＬＦアンテナ１８１のＲＳＳＩ情報、およびベクトル情報などが含まれる。

次に、車両１１に対する電子キー２００の位置推定を電子キー２００と協働して行うために照合ＥＣＵ１１０の車側制御部１２０が実行する車載機側処理を、図１１を参照して説明する。車載機側処理は、所定周期で周期的に実行される。あるいは、車載機側処理は、車室内に設けられた車両エンジンの始動用プッシュスイッチが押下された場合など、随時開始条件が成立した場合に開始されてもよい。

ステップＳ２１では、全部のＬＦアンテナ１８１から、所定の時間間隔で順次、車両信号を送信させ、ステップＳ２２に移る。各車両信号あるいは何れかの車両信号には、電子キー２００に対してＲＳＳＩ情報およびベクトル情報を含むキー信号の返信を要求する情報が含まれる。

ステップＳ２２では、ステップＳ２１で送信した車両信号の各々を電子キー２００が受信した際のＲＲＳＩ情報およびベクトル情報を含むキー信号を、車載ＲＦアンテナ１９５を介して受信した否かを判断し、受信した場合はステップＳ２３に移り、受信していない場合には、今回の車載機側処理を終了する。

ステップＳ２３では、受信したキー信号に含まれるＲＳＳＩ情報から、前側ＲＳＳＩ、右側ＲＳＳＩ、後側ＲＳＳＩおよび左側ＲＳＳＩを取得し、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２３の処理は、ＲＳＳＩ取得部１２１が実行する処理である。

ステップＳ２４では、ＲＳＳＩを図４に例示したＲＳＳＩ距離関係１３５に適用して距離を算出し、ステップＳ２５に移る。ステップＳ２４では、算出した距離をもとに、ＬＦアンテナ１８１別にキー検知エリアを決定する。

ステップＳ２５では、算出したキー検知エリアに基づいて電子キー２００の存在位置を算出し、ステップＳ２６に移る。理論上は、３つ以上のキー検知エリアは、１点で交わり、その点が電子キー２００の存在位置である。しかし、ＲＳＳＩは種々の要因で誤差を含む。したがって、４つのＬＦアンテナ１８１に対応する４つのキー検知エリアは１点では交わらず、４つのキー検知エリアが重なる重複エリアが得られる場合がほとんどである。また、電波環境等によっては、４つのキー検知エリアが重なるエリアはなく、３つのキー検知エリアしか重ならない可能性もある。このステップＳ２５では、最も多くの検知エリアが重なっている領域内の点、たとえば、その領域の重心を電子キー２００の存在位置として算出する。

ステップＳ２６では、算出した存在位置が困難範囲２２内であるか否かを判断し、困難範囲２２内である場合にはステップＳ２７に移り、困難範囲２２内でない場合にはステップＳ２１１に移る。困難範囲２２内でないときは、補正が必要ないとして、ステップＳ２５で算出した存在位置に決定される。

ステップＳ２７では、困難範囲２２内であるので検証が必要であるため、受信したキー信号に含まれるベクトル情報から、前側ベクトル方向、右側ベクトル方向、後側ベクトル方向および左側ベクトル方向を取得し、ステップＳ２８に移る。ステップＳ２７の処理は、ベクトル取得部１２２が実行する処理である。

ステップＳ２８では、取得したベクトル方向の一致度を算出し、ステップＳ２９に移る。一致度とは、４つのベクトル方向を比較した場合に一致している度合いであり、一致しているほど一致度が高くなる。一致度は、たとえば次のように２つのベクトル方向のなす角度から算出することができる。２つのベクトル方向の一致度は、ベクトルのなす角が小さいほど高くなる。４つのベクトルの場合は、４つのベクトル方向から２つのベクトル方向を選択する組み合わせは６通りなので、６組のベクトル方向のなす角度を算出して、最も角度が大きい組み合わせを一致度の指標としてもよい。また、たとえば６組のベクトル方向のなす角度を算出して、その合計値を一致度の指標としてもよい。

ステップＳ２９では、算出した一致度が所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合には、ステップＳ２１０に移り、閾値以上でない場合には、ステップＳ２１１に移る。図９に示すように特定範囲２１内の４つのベクトル方向は既知であるので、既知のデータから一致度の閾値を設定することができる。一致度が閾値以上でない場合には、特定範囲２１内に位置している可能性が低いので、ＲＳＳＩ距離関係１３５によって推定された存在位置が正しいと判断し、補正が必要ないとする。

ステップＳ２１０では、一致度が閾値以上であるので、存在位置を特定範囲２１内に補正し、ステップＳ２１１に移る。補正後の位置は、特定範囲２１内の所定の位置、たとえば特定範囲２１の中心位置である。

ステップＳ２１１では、ステップＳ２５で算出された存在位置、またはステップＳ２１０で補正された存在位置を、最終の存在位置として決定し、本フローを終了する。

このように電子キー２００が推定した位置がＲＳＳＩの大小では位置を推定しにくい困難範囲２２内であるときには、磁界ベクトルの方向の一致度を閾値と比較して、推定した位置を補正すべきか否かを判断する。そして一致度が閾値以上の場合には、特定範囲２１内に電子キー２００が存在すると推定する。

以上説明したように本実施形態の電子キー位置推定システム１０は、まずＲＳＳＩを用いて電子キー２００が存在する位置を推定する。ＲＳＳＩと、ＬＦアンテナ１８１および電子キー２００の距離とには相関があるので、４つのＬＦアンテナ１８１からの電波のＲＳＳＩの大小を用いて電子キー２００が存在する位置を推定する。このようにＲＳＳＩを用いて電子キー２００が存在する位置が推定できるが、環境要因によって推定精度が低い特定範囲２１がある。

このような特定範囲２１は車両１１が備える導電体、たとえば金属ボディの位置により定まるので、ＲＳＳＩで推定された位置がＲＳＳＩでは推定しにくい所定の困難範囲２２内であるときには、ＲＳＳＩで推定した位置を磁界ベクトルの方向を用いて補正するか否かを判断する。

特定範囲２１は導電体で囲まれているため図５などに示すように磁界ベクトルの方向が揃いやすく、各ＬＦアンテナ１８１からの磁界ベクトルの方向の一致度が高い範囲となる。したがってＲＳＳＩを用いて推定された位置が困難範囲２２内のときは、困難範囲２２内にあるか否かを磁界ベクトルの方向の一致度を用いて推定することができる。

そして補正判断部１２３が一致度を用いて推定した位置を補正すべきか否かを判断し、補正すべきと判断した場合には、位置補正部１２５が特定範囲２１内に電子キー２００が存在すると推定する。これによってＲＳＳＩでの推定精度が低い困難範囲２２内に電子キー２００が存在すると推定された場合であっても、磁界ベクトルの方向を用いて補正し、電子キー２００が存在する位置の推定精度を向上することができる。

特定範囲２１と困難範囲２２とに着目して説明すると、ＬＦアンテナ１８１から送信される電波は、特定範囲２１外である困難範囲２２内において、磁場ベクトルの方向の一致度が所定値よりも小さい。たとえば図５と図６とを比較するとわかるように、特定範囲２１内では互いに時計回りに磁界ベクトルの方向がある程度揃っている。これに対して困難範囲２２内では、図５では、左下隅から外側に発散するような磁界ベクトルの方向であり、図６では、特定範囲２１内と同様に時計回りに磁界ベクトルの方向がある。したがって困難範囲２２内のベクトル方向の一致度は、特定範囲２１内のベクトル方向の一致度に比べて低くなる。したがって困難範囲２２内にあるか否かをベクトル方向の一致度と所定値を比較することで容易に判断することができる。所定値は、予め設定されている値であり、磁界ベクトルの実際のデータから決定される。

また本実施形態では、右側ＬＦアンテナ１８１Ｒおよび左側ＬＦアンテナ１８１Ｌは、車幅方向に間隔を開けて配置されている。さらに具体的には、特定範囲２１を挟むように右側ＬＦアンテナ１８１Ｒおよび左側ＬＦアンテナ１８１Ｌが配置されている。より具体的には、車両１１の左右方向の両端部に２つのＬＦアンテナ１８１が配置されている。これによって特定範囲２１に対してＬＦアンテナ１８１が車両１１の進行方向に並んで配置される構成よりも、困難範囲２２におけるベクトル方向の変化を大きくすることができる。

具体的には、図５に示す右側ＬＦアンテナ１８１Ｒのベクトル方向と、図７に示す左側ＬＦアンテナ１８１Ｌのベクトル方向とは、困難範囲２２におけるベクトル方向の一致度が低い。これは図６および図８に示すように、前後方向に並んで配置される前側ＬＦアンテナ１８１Ｆと後側ＬＦアンテナ１８１Ｂとのベクトル方向を比較すると容易に理解することができる。したがって車幅方向に間隔を開けてＬＦアンテナ１８１を配置することによって、より困難範囲２２内にあるか否かを高精度に判断することができる。

さらに本実施形態では、後側ＬＦアンテナ１８１Ｂは特定範囲２１内に設けられ、他の３つのＬＦアンテナ１８１は特定範囲２１外に設けられている。したがって特定範囲２１の内外にＬＦアンテナ１８１が設けられるので、ＲＳＳＩを用いて位置を推定する場合には、推定精度が困難な範囲が設定しやすくなる。すなわち特定範囲２１外にある３つのＬＦアンテナ１８１からのＲＳＳＩは、電子キー２００が特定範囲２１内にあるときに減衰してしまうが、特定範囲２１内にある後側ＬＦアンテナ１８１Ｂは減衰の影響を比較的受けにくい。したがって特定範囲２１内に電子キー２００が存在する場合に、困難範囲２２内にあると推定する過程において、４つのＬＦアンテナ１８１からの検知エリアがより一点でまじわり難くなる。換言すると、４つのＬＦアンテナ１８１の検知エリアがより、分散するようになる。したがって補正すべきかの判断が容易となり、また補正によって推定精度を向上することができる。

このような場合には、ステップＳ２９の閾値をさらに小さい低閾値を用いて判断することが好ましい。すなわち４つのＬＦアンテナ１８１からの検知エリアに基づいて困難範囲２２にあると推定された場合、実際に困難範囲２２に存在する可能性は低いと考えられる。そこで特定範囲２１に存在すると推定しやすくなるように、閾値を低閾値にすることが好ましい。

また本実施形態では、特定範囲２１内は車両１１後部のトランクルーム１２内である。トランクルーム１２は、金属部材で囲まれた領域であり、ＲＳＳＩが減衰しやすい領域である。このようなトランクルーム１２内に電子キー２００がある場合でも、前述のように位置を推定することができるので、車室内のトランクルーム１２にあるにもかかわらず、車室外にあると誤検出されるのを防ぐことができる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態について説明したが、前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、ＬＦアンテナ１８１の位置は所定の四カ所には配置されているが、これに限るものではない。ＬＦアンテナ１８１は、車両１１に離間して設けられていれば、いかなる位置に設けられてもよい。ただし、複数のＬＦアンテナ１８１の間が離れているほど好ましい。また、ＬＦアンテナ１８１の数は４つに限られず、３つ以上であればよい。

前述の第１実施形態では、携帯機として電子キー２００を開示したが、キー機能を持たない携帯機を採用することもできる。

前述の第１実施形態では、車載機１００は、電波を送信するアンテナとしてＬＦ波を送信するＬＦアンテナ１８１を備えていたが、送信する電波はＬＦ波以外の周波数帯でもよい。たとえば、ＬＦアンテナ１８１に代えてＲＦ波を送信するアンテナを備えていてもよい。

ＲＦ波はＵＨＦ波と呼ばれることもある。ＲＦ波の具体的な周波数は、たとえば、３１５Ｈｚ、９２０ＭＨｚ、２．４ＧＨｚなどがある。これらの周波数を用いる通信方式には、互いを予め認証するペアリングを実行する通信方式がある。たとえば、ブルートゥース（登録商標）ではペアリングを実行する。車載機１００と電子キー２００との間もペアリングを実行可能となっていてもよい。

前述の第１実施形態では、車載機１００が位置推定処理を実行していた。しかし、車側制御部１２０の構成をキー側制御部２３０が備え、かつ、ＬＦアンテナ１８１の位置を車載機１００が電子キー２００に通知すれば、電子キー２００において、図１１の処理を実行することもできる。ＬＦアンテナ１８１の位置は、たとえば緯度および経度で示す。また、車載機１００と電子キー２００は通信可能であることから、車載機１００が実行する処理の一部のみを、電子キー２００が実行することもできる。

前述の第１実施形態では、４つのＬＦアンテナ１８１の全てのＲＳＳＩ情報およびベクトル情報を用いて位置を推定している（Ｓ２８）。しかし、４つに限るものではない。たとえば４つのＬＦアンテナ１８１のうち、２つの特定アンテナのベクトル情報を用いて位置を推定してもよく、３つの特定アンテナを用いて位置を推定してもよい。

前述の第１実施形態では、４つのＬＦアンテナ１８１のうち１つのＬＦアンテナ１８１が特定範囲２１内に設けられているが、これに限るものではない。４つのＬＦアンテナ１８１の全てが特定範囲２１外に設けられてもよい。また少なくとも１つのＬＦアンテナ１８１が特定範囲２１外に設けられ、少なくとも１つのＬＦアンテナ１８１が特定範囲２１内に設けられてもよい。

前述の第１実施形態では、特定範囲２１がトランクルーム１２であったが、トランクルーム１２に限るものではない。磁界ベクトルの方向が揃うように金属材料などに囲まれた空間であれば、たとえば三列シートの最も後方の座席の範囲であってもよい。

前述の第１実施形態において、照合ＥＣＵ１１０などＥＣＵによって実現されていた機能は、前述のものとは異なるハードウェアおよびソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現してもよい。ＥＣＵは、たとえば電子キー２００以外の他の制御装置と通信し、他の制御装置が処理の一部または全部を実行してもよい。ＥＣＵが電子回路によって実現される場合、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実現することができる。

１０…電子キー位置推定システム（携帯機位置推定システム） １１…車両 １２…トランクルーム ２１…特定範囲 ２２…困難範囲 １００…車載機（車載装置） １１０…照合ＥＣＵ（制御部） １２０…車側制御部 １２１…ＲＳＳＩ取得部 １２２…ベクトル取得部 １２３…補正判断部 １２４…キーエリア推定部 １２５…位置補正部 １８０…車側送信部 １８１…ＬＦアンテナ（送信用アンテナ） １９０…車側受信部 １９５…車載ＲＦアンテナ（受信用アンテナ） ２００…電子キー（携帯機） ２１０…キー側受信部 ２１１…ＲＳＳＩ検出回路（検出部） ２１２…ベクトル検出回路（検出部） ２１５…キー側ＲＦアンテナ（サブ受信用アンテナ） ２２０…キー側送信部 ２２１…キー側ＬＦアンテナ（サブ送信用アンテナ） ２３０…キー側制御部（サブ制御部）

Claims (5)

1. 車両に搭載される車載装置（１００）とユーザに携帯される携帯機（２００）とが無線通信し、前記携帯機が存在する位置を推定する携帯機位置推定システム（１０）であって、
   前記車載装置は、
   電波を送信する少なくとも３つの送信用アンテナ（１８１）と、
   電波を受信する受信用アンテナ（１９５）と、
   前記送信用アンテナから電波を送信させ、前記受信用アンテナが受信する電波を処理する制御部（１１０）と、を含み、
   前記携帯機は、
   前記送信用アンテナからの電波を受信するサブ受信用アンテナ（２１５）と、
   前記サブ受信用アンテナが受信した前記各送信用アンテナからの電波の受信信号強度、および前記各送信用アンテナからの電波の磁界ベクトルの方向を検出する検出部（２１１，２１２）と、
   前記受信用アンテナに電波を送信するサブ送信用アンテナ（２２１）と、
   前記サブ送信用アンテナから電波を送信させ、前記サブ受信用アンテナが受信する電波を処理するサブ制御部（２３０）と、を含み、
   前記制御部およびサブ制御部の一方は、
   前記検出部が検出した、３つ以上の前記送信用アンテナからの電波の前記受信信号強度の大小を用いて、前記携帯機が存在する位置を推定する位置推定部（１２４）と、
   前記位置推定部が推定した位置が、前記受信信号強度の大小だけでは位置を推定することが困難な困難範囲（２２）内であるときには、２つ以上の前記送信用アンテナからの電波の磁界ベクトルの方向の一致度を閾値と比較して、前記位置推定部が推定した位置を補正すべきか否かを判断する補正判断部（１２３）と、
   前記補正判断部において前記一致度が前記閾値以上の場合には、前記位置推定部が推定した位置を磁界ベクトルの方向の前記一致度が高い特定範囲内に補正する位置補正部と、を含む携帯機位置推定システム。
2. 少なくとも２つの前記送信用アンテナは、車幅方向に間隔を開けて配置されている請求項１に記載の携帯機位置推定システム。
3. 前記車載装置は、電波を送信する４つの前記送信用アンテナを含み、
   ４つの前記送信用アンテナは、前記車両の異なる位置に設けられ、
   少なくとも１つの前記送信用アンテナは、前記特定範囲外に設けられ、
   少なくとも１つの前記送信用アンテナは、前記特定範囲内に設けられており、
   前記補正判断部は、前記位置推定部が推定した位置が前記困難範囲内であるときには、前記検出部が検出した４つの前記送信用アンテナの前記磁界ベクトルの方向の前記一致度を用いて、推定した位置を補正すべきか否かを判断し、
   前記位置補正部は、前記補正判断部において前記一致度が前記閾値よりもさらに小さい低閾値以上の場合には、前記位置推定部が推定した位置を前記特定範囲内に補正する請求項１または２に記載の携帯機位置推定システム。
4. 前記サブ制御部が前記位置の推定および補正を行う請求項１～３のいずれか１つに記載の携帯機位置推定システム。
5. 前記特定範囲内は、車両後部のトランクルーム（１２）内である請求項１～４のいずれか１つに記載の携帯機位置推定システム。

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