JP7359054B2 - 距離推定装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、携帯端末と通信装置との距離を推定する距離推定装置に関する。

従来、携帯端末と通信装置との距離を測定する方法として、携帯端末と通信装置との間の電波の伝搬時間を用いる方法が開示されている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１８－１９４３２９号公報

特許文献１に記載の技術では、電波の伝搬時間のみで距離を測定しているので、他の電波製品による干渉およびマルチパスの遅延波によって伝搬時間を誤判定するおそれがある。

そこで、開示される目的は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、距離の推定精度を向上することができる距離推定装置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。

ここに開示された距離推定装置は、携帯端末（１０２）と通信装置（１０３）との距離を推定する距離推定部（３０７）を有する距離推定装置（１００）であって、携帯端末は、
通信装置とデータを送受信する端末通信部（２１，２２）と、端末通信部を制御する端末制御部（２０）と、端末通信部が距離を推定するための計測データを受信すると、計測データから電波の位相を取得する位相取得部（２４）と、を含み、通信装置は、携帯端末とデータを送受信する装置通信部（３１）と、装置通信部を制御する装置制御部（３０）と、所定の生成規則に従って基準となる基準位相からの位相シフト量を決定し、当該位相シフト量を適用した計測データを生成するデータ生成部（３０２）と、を含み、データ生成部は、周波数の異なる複数の計測データを生成し、位相取得部が取得した位相と生成規則に基づいて、距離推定用の位相を、複数の計測データについて決定する位相決定部（２７）を備え、距離推定部は、位相決定部が決定した１つの周波数における距離推定用の位相と別の周波数における距離推定用の位相との組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組に含まれる２つの位相の位相差に基づいて携帯端末と通信装置との距離を推定し、周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用し、所定範囲外である場合には推定した距離を採用しない距離推定装置である。

このような距離推定装置に従えば、生成規則に従って基準位相から位相シフト量を決定し、決定した位相シフト量を適用した計測データがデータ生成部によって生成される。したがって生成規則を知らない場合には、基準位相を特定することが困難になる。仮に、第三者が不正な装置を用いて携帯端末および通信装置に不正なデータを送信しても、不正な装置では生成規則がわからないので距離推定が適切に処理されない。したがって第三者の装置の通信を排除することができる。

一方、距離推定装置は、携帯端末が取得した位相から、生成規則に基づいて距離推定用の位相を複数の計測データに対して決定する位相決定部を備える。そして距離推定部は、位相差を用いた携帯端末と通信装置との距離を推定する。さらに距離推定部は、周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用する。したがって複数の周波数の位相を用いて距離を推定するので、誤推定を抑制するとともに、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。

車載システム１００を示す図 携帯機１０２を示すブロック図 車載装置１０３を示すブロック図 照合ＥＣＵ３０を示すブロック図 車載装置１０３の送信処理を示すフローチャート 携帯機１０２の処理を示すフローチャート 車載装置１０３の受信処理を示すフローチャート 生成規則を説明する図 第２実施形態の車載装置１０３の送信処理を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態に関して、図１～図８を用いて説明する。車載システム１００は、車両１０５に搭載された車載装置１０３と、車両１０５のユーザによって携帯される携帯端末である携帯機１０２と、を備えている。携帯機１０２は、車載装置１０３と対応付けられてあって、車両１０５に対する固有のキーとしての機能を備えている。車載装置１０３と携帯機１０２はそれぞれ、リモートキーレスエントリーシステムを実現するための機能を有している。

携帯機１０２は、ユーザによって操作される複数の端末スイッチ２３を備えており、ユーザによって操作された端末スイッチ２３に応じた指示信号を車載装置１０３に送信する。車載装置１０３は、携帯機１０２から送信された指示信号を受信すると、その受信した指示信号に応じた車両制御を実行する。例えば、車載装置１０３は、携帯機１０２から送信されてきた指示信号に基づいて、車両ドアの施錠状態を制御する。

また、車載装置１０３と携帯機１０２はそれぞれ、互いに所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施することで、スマートエントリーシステムを実現するための機能も有している。具体的には、車載装置１０３は、車室内および車両１０５の周辺の所定範囲に向けて信号を送信する機能と、携帯機１０２から送信される信号を受信する機能を有する。また、携帯機１０２は、車載装置１０３から送信される信号を受信する機能と、車載システム１００に対して所定の信号を返送する機能を有する。

このような構成において車載装置１０３は、携帯機１０２が照合エリアに存在する場合、携帯機１０２と無線通信による照合処理を実施し、照合が成立したことに基づいて、ドアの施開錠やエンジン始動等を実施するための種々の制御を実行する。照合処理とは、車載装置１０３が、自分自身と無線通信を実施している通信端末が、車載装置１０３と対応付けられている正規の携帯機１０２であることを認証する処理である。

車載装置１０３が無線通信によって照合エリアに存在する携帯機１０２を認証することにより、携帯機１０２を携帯したユーザは、携帯機１０２を操作すること無く、ドアの施錠および開錠、エンジンの始動および停止などを実現することができる。

次に、携帯機１０２に関して図２を用いて説明する。携帯機１０２は、端末受信回路２１、端末送信回路２２および端末制御部２０を含んで構成される。また携帯機１０２は、端末受信アンテナ２６、端末送信アンテナ２５、および端末スイッチ２３を備える。

端末受信回路２１および端末送信回路２２は、端末通信部として機能し、他の装置、たとえば車載装置１０３とデータを送受信する。端末受信回路２１は、携帯機１０２側の端末受信アンテナ２６を用いて他の装置からの信号を受信し、受信した信号を端末制御部２０に送信する。端末送信回路２２は、端末制御部２０に制御されて、端末送信アンテナ２５を用いて他の装置へ所定の信号を送信する。

端末受信アンテナ２６は、電波を受信するためのアンテナである。端末受信アンテナ２６は端末受信回路２１と接続されており、受信した電波を電気信号に変換して端末受信回路２１に出力する。

端末受信回路２１は、端末受信アンテナ２６から入力される信号に対して、アナログデジタル変換や、復調および復号などといった、所定の処理を施すことで、受信信号に含まれるデータを抽出する。端末受信回路２１は、抽出したデータを端末制御部２０に与える。

端末スイッチ２３は、ユーザがキーレスエントリーシステムとしての機能を利用するためのスイッチである。携帯機１０２は、例えば端末スイッチ２３として、全ドアを施錠するためのスイッチや、全ドアを開錠するためのスイッチを備える。種々のスイッチは、ユーザによって押下された場合に、そのスイッチが押下されたことを示す制御信号を端末制御部２０に出力する。

端末スイッチ２３から入力される制御信号によって、端末制御部２０は、車両１０５に設けられている種々のドアの施錠／開錠といった施錠状態を制御するためのユーザ操作が実行されたことを検出するとともに、その指示内容を特定できる。

端末制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を備えるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには通常のマイクロコンピュータを、端末制御部２０として機能させるための制御プログラムが格納されている。

端末制御部２０は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行することによって、スマートエントリーシステム等を実現するための携帯機１０２側の処理を実行する。なお、ＲＯＭには制御プログラムの他、携帯機１０２の固有の識別情報である端末側ＩＤが格納されている。端末制御部２０は、たとえば端末側ＩＤと車両側ＩＤとを用いて照合を行う。たとえば予め所定の端末側ＩＤと所定の車両側ＩＤとが１対１で紐付けられており、互いに相手装置のＩＤを取得したときに、紐付けられているＩＤであるか否かで照合を行う。

端末送信回路２２は、端末制御部２０から入力されたベースバンド信号に対して符号化、変調、デジタルアナログ変換等といった所定の処理を施すことで、ベースバンド信号を搬送波信号に変換する。端末送信回路２２は、生成した搬送波信号を、端末送信アンテナ２５に出力する。端末送信アンテナ２５は、入力された信号を電波に変換して空間へ放射する。

端末制御部２０は、車載装置１０３に送信する信号を生成し、端末送信回路２２に出力する。例えば端末受信回路２１が、車載装置１０３が送信した信号を受信した場合には、当該受信信号に対する応答として送信するべき所定の信号を生成し、端末送信回路２２に出力する。

ユーザによって所定の端末スイッチ２３が押下されたことを示す制御信号が入力された場合には、その制御信号を出力した端末スイッチ２３に対応する車両制御を実行するように指示する指示信号を生成する。例えば、全ドアを開錠するためのスイッチが押下された場合には、全ドアを開錠するように指示する指示信号を生成して、端末送信回路２２に出力する。

端末制御部２０は、機能ブロックとして位相取得部２４および位相決定部２７を備える。位相取得部２４は、測距用電波を受信すると、測距用電波から電波の位相を取得する。測距用電波は、車載装置１０３と携帯機１０２との距離を推定するための計測データである。測距用電波は、車載装置１０３から送信される。測距用電波は、位相が予め所定値、たとえば０に設定されている。

位相決定部２７は、位相取得部２４が取得した位相と生成規則に基づいて、距離推定用の位相を、複数の測距用電波について決定する。位相決定部２７は、測距用電波の生成規則について車載装置１０３と同じ生成規則を予め記憶している。

次に、車載装置１０３に関して図３を用いて説明する。車載装置１０３は、他の装置、たとえば携帯機１０２と通信する通信機能を有し、通信装置としても機能する。車載装置１０３は、スマートエントリーシステムやキーレスエントリーシステムを実現するための種々の処理を実行する。車載装置１０３は、照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０、車両通信モジュール３１、車両状態センサ３２、始動スイッチ（以下、始動ＳＷ）３３、施解錠スイッチ（以下、施解錠ＳＷ）３４、ボデーＥＣＵ３５およびパワーユニットＥＣＵ３６を含んでいる。

車両通信モジュール３１は、車載の通信モジュールである。車両通信モジュール３１は、携帯機１０２と通信する装置通信部として機能する。車両通信モジュール３１は、ネットワークに接続することで、クラウドシステムを経由した通信も可能である。車両通信モジュール３１としては、例えばＤＣＭ（Data Communication Module）を用いればよい。車両通信モジュール３１は、メモリを含んでおり、例えば車両側ＩＤをこのメモリに予め記憶している構成とすればよい。そして、車両通信モジュール３１は、通信接続する場合に、例えばメモリに記憶している車両側ＩＤを通信接続先に送信する構成とすればよい。

車両通信モジュール３１は、複数、少なくとも３つの車載側アンテナ１０６に接続されている。本実施形態では、車両通信モジュール３１は、３つの車載側アンテナ１０６に接続されている。３つの車載側アンテナ１０６は、車両１０５の異なる位置、たとえば左側部、前方部、右側部にそれぞれ搭載されている。

車載側アンテナ１０６は、入力された信号を電波に変換して空間へ放射する。また車載側アンテナ１０６は、電波を受信し、電気信号に変換する。変換した電気信号は、車両通信モジュール３１に出力される。

車載側アンテナ１０６は、例えば送受信アンテナとするが、送信アンテナと受信アンテナとを別に有する構成であってもよい。また、近距離無線通信としては、利便性の点から、多機能型携帯電話機で標準的に用いられているＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の近距離無線通信規格に従った近距離無線通信を採用することが好ましい。

車両通信モジュール３１は、照合ＥＣＵ３０から入力されたベースバンド信号に対して符号化、変調およびデジタルアナログ変換等といった所定の処理を施すことで、搬送波信号に変換する。そして車両通信モジュール３１は、ベースバンド信号を元に生成した搬送波信号を車載側アンテナ１０６に出力し、電波として放射させる。

また車両通信モジュール３１は、車載側アンテナ１０６から入力される信号に対して、アナログデジタル変換や、復調および復号などといった、所定の処理を施すことで、受信信号に含まれるデータを抽出する。そして車両通信モジュール３１は、抽出したデータを照合ＥＣＵ３０に与える。

車両状態センサ３２は、自車の走行状態、操作状態等の車両１０５の挙動に関する情報を検出するためのセンサ群である。車両状態センサ３２としては、例えば、車速を検出する車速センサ、シフトポジションを検出するシフトポジションセンサ等がある。

始動ＳＷ３３は、自車の走行駆動源の始動を要求するためのスイッチである。始動ＳＷ３３は、例えば運転席前方に設けられる。始動ＳＷ３３としては、例えばメカニカルなボタンスイッチを用いることができる。

施解錠ＳＷ３４は、運転席のドア、助手席のドア、トランクルームドアといった自車の車両ドアの施解錠を要求するためのスイッチである。施解錠ＳＷ３４は、運転席および助手席のドアについては、例えばアウタードアハンドルに設けられる。施解錠ＳＷ３４は、トランクルームドアについては、例えばリアバンパに設けられる。施解錠ＳＷ３４としては、例えばタッチスイッチを用いたり、メカニカルなボタンスイッチを用いたりすることができる。

ボデーＥＣＵ３５は、自車の各車両ドアの施解錠を制御するための駆動信号を各車両ドアに設けられたドアロックモータに出力することで、各車両ドアの施解錠を行う。ボデーＥＣＵ３５は、施錠信号をドアロックモータに出力することでドアロックの施錠を行わせる。ボデーＥＣＵ３５は、解錠信号をドアロックモータに出力することでドアロックの解錠を行わせる。ボデーＥＣＵ３５には、各車両ドアについての施解錠ＳＷ３４が接続されている。ボデーＥＣＵ３５は、施解錠ＳＷ３４の信号を取得し、施解錠ＳＷ３４の操作を検出する。

パワーユニットＥＣＵ３６は、自車の内燃機関又はモータジェネレータといった走行駆動源を制御する電子制御装置である。パワーユニットＥＣＵ３６は、照合ＥＣＵ３０から走行駆動源の始動許可信号を取得すると、自車の走行駆動源を始動させる。またパワーユニットＥＣＵ３６は、運転席に着座している乗員の運転操作を支援する処理を実行するＥＣＵとしても機能する。

照合ＥＣＵ３０は、例えばプロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備え、メモリに記憶された制御プログラムを実行することで自車の利用を許可する認証に関する各種の処理を実行する。ここで言うところのメモリは、コンピュータによって読み取り可能なプログラム及びデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。また、非遷移的実体的記憶媒体は、半導体メモリ又は磁気ディスク等によって実現される。照合ＥＣＵ３０は、ＣＰＵが各種のプログラムを実行することによって、スマートエントリーシステム等を実現するための車両側の処理を実行する。

次に、図４を用いて、照合ＥＣＵ３０の概略的な構成の一例について説明を行う。図４に示すように、照合ＥＣＵ３０は、トリガ検出部３０１、送信処理部３０２、記憶部３０３、受信処理部３０４、照合部３０５、許可部３０６および距離推定部３０７を機能ブロックとして備えている。この照合ＥＣＵ３０が車載装置１０３に相当する。なお、照合ＥＣＵ３０が実行する機能の一部又は全部を、１つ或いは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、照合ＥＣＵ３０が備える機能ブロックの一部又は全部は、プロセッサによるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現されてもよい。

受信処理部３０４は、携帯機１０２から送信されてくる応答信号を、車両通信モジュール３１を介して受信する。また受信処理部３０４は、携帯機１０２から送信される応答信号から位相に関する情報を取得する。受信処理部３０４は、受信した位相に関する情報を距離推定部３０７に与える。

距離推定部３０７は、車載側アンテナ１０６が受信した位相から携帯機１０２までの距離を算出する。距離推定部３０７は、受信処理部３０４から与えられた複数の応答信号の位相を用いて、たとえば１つの応答信号と他の応答信号の位相差を用いて携帯機１０２からの距離を算出する。距離推定部３０７は、１つの周波数における距離推定用の位相と別の周波数における距離推定用の位相との組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組に含まれる２つの位相の位相差に基づいて距離を推定する。そして距離推定部３０７は、周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用し、所定範囲外である場合には推定した距離を採用しないように制御する。

送信処理部３０２は、車両通信モジュール３１を介して照合するためリクエスト信号を送信させる。また送信処理部３０２は、距離を計測するための測距用電波を生成し、車両通信モジュール３１を介して測距用電波を送信させる。送信処理部３０２は、データ生成部としても機能し、所定の生成規則に従って基準となる基準位相から位相シフト量を決定し、決定した位相シフト量を適用した測距用電波を生成する。基準位相の測距用電波は、位相シフト量が０であり、送信時の位相は０である。位相シフト量がπ／２であると、基準位相の測距用電波よりも、位相がπ／２だけシフトした、すなわち送信時の位相がπ／２の測距用電波となる。

また送信処理部３０２は、周波数の異なる複数の測距用電波を生成する。そして生成規則は、本実施形態では所定のタイミングのときに位相を所定値の位相シフト量だけシフトする。所定のタイミングは、携帯機１０２と車載装置１０３で予め同期しているタイミングである。したがって送信処理部３０２は、測距用電波を生成するとき、所定のタイミングであれば、位相を所定値、たとえばπ／２だけシフトする。所定値は、２ｎπを含まない値である。ここでｎは、自然数である。また生成規則は、所定の周波数のときに位相を所定値だけシフトする規則であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。

記憶部３０３は、例えば電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであって、たとえば車両側ＩＤが記憶されている。また記憶部３０３には、スマートエントリーシステム等を実現するための各種の実行プログラムなどが格納されている。

照合部３０５は、携帯機１０２との通信を用いて、携帯機１０２が予め設定されている正規の携帯機１０２であるか否かを認証する装置認証部として機能する。具体的には、照合部３０５は、リクエスト信号の応答としてのレスポンス信号を車両通信モジュール３１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、携帯機１０２を照合する。照合は、携帯機１０２から受信するレスポンス信号に含まれる端末側ＩＤと記憶部３０３に登録されている車両側ＩＤとの間で行う。照合できた場合、正規のユーザの携帯機１０２であるとの認証が成立する。

トリガ検出部３０１は、自車の利用に関するトリガを検出する。自車の利用のシチュエーションとしては、ユーザの乗車のための車両ドアの開放、自車の始動、トランクルームドアの開放等が挙げられる。

ユーザの乗車のための車両ドアの開放に関するトリガ（以下、乗車トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、車両状態センサ３２での検出結果から自車の駐車を判定し、且つ、運転席若しくは助手席のドアについての施解錠ＳＷ３４が操作されたことを検出した場合に、乗車トリガを検出すればよい。自車の駐車は、例えばシフトポジションセンサで検出するシフトポジションが駐車位置であることから判定すればよい。また、車速センサで検出する車速が停車を示す値であることから判定してもよい。施解錠ＳＷ３４が操作されたことは、施解錠ＳＷ３４の信号から検出すればよい。

自車の始動に関するトリガ（以下、始動トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、始動ＳＷ３３が操作されたことを検出した場合に、始動トリガを検出すればよい。始動ＳＷ３３が操作されたことは、始動ＳＷ３３の信号から検出すればよい。

トランクルームドアの開放に関するトリガ（以下、トランク開放トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、車両状態センサ３２での検出結果から自車の駐車を判定し、且つ、トランクルームドアについての施解錠ＳＷ３４が操作されたことを検出した場合に、トランク開放トリガを検出すればよい。

許可部３０６は、照合部３０５の認証結果に基づいて、正規の携帯機１０２の場合には車両１０５の利用の許可し、正規の携帯機１０２でない場合には車両１０５の利用を禁止する装置制御部として機能する。許可部３０６は、トリガ検出部３０１で乗車トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で認証が成立した場合に、解錠信号を全車両ドアのドアロックモータに出力し、全車両ドアの解錠を行う。

許可部３０６は、トリガ検出部３０１で始動トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で照合が成立した場合に、走行駆動源の始動許可信号をパワーユニットＥＣＵ３６に出力し、走行駆動源の始動を行う。許可部３０６は、トリガ検出部３０１でトランク開放トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で照合が成立した場合に、解錠信号をトランクルームドアのドアロックモータに出力し、トランクルームドアの解錠を行う。この場合、トランクルームドア以外は解錠しない構成とすればよい。

また許可部３０６は、照合部３０５の認証結果に基づいて、正規の携帯機１０２からの信号でない場合には、通常は車両１０５に対する機能の利用を禁止している。車両１０５の不正使用を防ぐためである。

次に、図５～図７を用いて、車載装置１０３と携帯機１０２との距離を推定する推定処理に関して説明する。図５のフローは、車載装置１０３の照合ＥＣＵ３０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ１では、測距用電波の送信指令の有無を判断し、送信指令があればステップＳ２に移り、送信指令がない場合には本フローを終了する。送信指令は、たとえば他の装置から与えられる指令、および定期的に与えられる指令である。

ステップＳ２では、送信する測距用電波の周波数を決定し、ステップＳ３に移る。周波数ｆは、たとえば予め複数、たとえばｋ個設定されており、順番にｆ（１）からｆ（ｋ）を決定する。

ステップＳ３では、オフセットするタイミングであるか否かを判断し、オフセットするタイミングであればステップＳ４に移り、オフセットするタイミングでなければステップＳ６に移る。オフセットするタイミングは、予め車載装置１０３と携帯機１０２との間で決定されている。車載装置１０３と携帯機１０２は時刻同期している。電波を送信する時刻が事前に設定されたオフセット時間帯であれば、オフセットするタイミングであるとする。

ステップＳ４では、オフセットするタイミングであるのでステップＳ２で設定した周波数の測距用電波を所定の位相、たとえばπ／２ずらしたオフセット電波を生成し、ステップＳ５に移る。

ステップＳ５では、ステップＳ４で生成したオフセット電波を送信し、本フローを終了する。

ステップＳ６では、オフセットするタイミングでないので、ステップＳ２で設定した周波数の測距用電波を送信し、本フローを終了する。

このように図５に示すフローでは、所定のタイミングのときに位相をずらした電波を生成するように制御される。

次に、携帯機１０２の処理に関して説明する。図６のフローは、携帯機１０２の端末制御部２０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ１１では、測距用電波を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ１２に移り、受信していない場合は本フローを終了する。

ステップＳ１２では、測距用電波を受信したのでオフセットするタイミングであるか否かを記憶されている生成規則に基づいて判断し、オフセットするタイミングであればステップＳ１３に移り、オフセットするタイミングでなければステップＳ１５に移る。

ステップＳ１３では、受信した測距用電波はオフセットされているのでオフセット前の位相に補正し、補正後の位相を距離推定用の位相として取得し、ステップＳ１５に移る。ステップＳ１４では、受信した測距用電波はオフセットされていないので、受信した測距用電波の位相を距離推定用の位相として取得し、ステップＳ１５に移る。

ステップＳ１５では、取得した距離推定用の位相を含む応答データを車載装置１０３に向けて、送信し本フローを終了する。

このように本フローでは、受信したタイミングがオフセットするタイミングであれば、オフセット前の状態の位相を算出している。オフセットするタイミングは、第三者にはわからない情報であるので、第三者がどの測距用電波がオフセットされるかがわからないので、オフセットされる測距用電波とオフセットされてない測距用電波を仕分けすることができない。

次に、車載装置１０３の処理に関して説明する。図７のフローは、車載装置１０３の照合ＥＣＵ３０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ２１では、タイムアウト時間内に測距用電波を送信したか否かを判断し、送信した場合はステップＳ２２に移り、送信していない場合は本フローを終了する。

ステップＳ２２では、携帯機１０２からの応答データを受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ２３に移り、受信していない場合は、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２４では、タイムアウト時間以内であるか否かを判断し、タイムアウト時間以内である場合にはステップＳ２２に戻り、タイムアウト時間を経過したら本フローを終了する。タイムアウト時間を経過すると、送信した測距用電波に対する応答が携帯機１０２から無かったと判断する。

ステップＳ２３では、受信した応答データを用いて距離を推定し、本フローを終了する。距離の推定は、受信したデータに含まれる位相を用いて行われる。具体的には、図８に示すように、複数の周波数について位相を取得し、たとえば基準となる第１周波数ｆ１と、他の各第２周波数ｆ２～第ｋ周波数ｆｋとの位相差を用いて車載装置１０３と携帯機１０２との距離を算出する。ここでｋは、自然数であり、たとえば最大値が８０である。距離推定部３０７は、たとえば取得した複数の周波数のデータを最適化して距離を推定する。距離推定部３０７は、距離推定アルゴリズムとしてＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用いて距離を推定する。

図８では、たとえば第２周波数ｆ２の電波がオフセット電波として、実線の波形よりも、π／２ずらした仮想線の波形で送信している。携帯機１０２側では、第２周波数ｆ２がオフセット電波であることが既知であるので、位相を抽出するときはπ／２戻した位相ａ２ｓを本来の位相として応答データを生成する。したがって図８で示すように、補正前の第２周波数ｆ２の位相ａ２から補正後の位相ａ２ｓを生成する。これによって第１周波数ｆ１の位相ａ１と、第２周波数ｆ２の補正後の位相ａ２ｓとの位相差を用いて、距離を算出する。

そして距離は、第１周波数と他の周波数とによっても算出されるので、周波数の組み合わせ別に距離が算出される。算出された７９個の距離が所定の範囲内にある場合は、距離が正しく算出されたと判断する。しかし算出された距離が所定の範囲内にない場合には、距離が正しく算出されてないと判断する。したがってこのときは、携帯機１０２による車両１０５に対する操作を拒否するように制御することが好ましい。

以上説明したように本実施形態の車載システム１００では、生成規則に従って基準位相から位相シフト量を適用した測距用電波が送信処理部３０２によって生成される。位相シフト量には、位相シフトする場合と位相シフトしない値が０の場合を含む。したがって生成規則を知らない場合には、基準位相を特定することが困難になる。仮に、第三者が不正な装置を用いて携帯機１０２および車載装置１０３に不正データを送信しても、不正な装置では生成規則がわからないので距離推定が適切に処理されない。したがって第三者の装置の通信を排除することができる。

また距離推定部３０７は、複数の周波数の組み合わせを用いて距離を推定し、推定した複数の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用する。したがって複数の周波数の位相を用いて距離を推定するので、誤推定を抑制するとともに、推定精度を向上することができる。

また本実施形態では、生成規則は、所定のタイミングのときに位相を所定値だけシフトする。したがって簡単な生成規則によって、オフセット電波を生成することができる。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に関して図９を用いて説明する。本実施形態では、生成規則が前述の第１実施形態とは異なる点に特徴を有する。具体的には、生成規則は、所定の周波数のときに位相を所定値だけシフトする。また送信処理部３０２は、周波数の異なる３つ以上の測距用電波を生成する。そして送信処理部３０２は、生成した測距用電波は、生成規則に従って基準位相からシフトした測距用電波の数が、基準位相からシフトしない測距用電波の数よりも多くなるように設定されている。

したがって、たとえば送信処理部３０２は、８０個の異なる周波数で測距用電波を生成する場合、その内、４１個の周波数において位相をオフセットするように制御し、残りの３９個の周波数では位相をオフセットしない。

またさらに、生成規則は、測距用電波を生成する都度、ランダムにオフセットする周波数を決定して、決定した生成規則を暗号化して測距用電波を送信すると同時に生成データとして送信する。この場合、測距用電波を受信した端末受信回路２１は、生成データを複合化して、生成規則を取得する。そして位相決定部２７は、複合化した生成規則を用いて、距離推定用の位相を決定する。これによってセキュリティをさらに向上することができる。

図９は、前述の第１実施形態における図５に類似しているが、ステップＳ３３が図５と異なる。ステップＳ３３では、オフセットする周波数であるか否かを判断し、オフセットする周波数である場合には、ステップＳ３４に移り、オフセットする周波数でない場合には、ステップＳ３６に移る。オフセットする周波数は、生成規則によって予め設定されている。このような処理によってオフセットした測距用電波を、オフセットしない測距用電波よりも多くなるように制御している。このような本実施形態では、オフセットする測距用電波を多くしているので、より安全性を向上することができる。

またステップＳ３５およびステップＳ３６にで測距用電波を送信するときに、暗号化した生成規則も送信する。これによって生成規則も毎回、異なる暗号化されているので安全性をさらに向上することができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は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実施形態において、照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０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。照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０は、たとえば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。照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０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。

前述の第１実施形態では、距離推定装置は、車載装置１０３と携帯機１０２との距離を推定する装置として実現しているが、このような構成に限るものではない。距離推定装置は、通信装置と携帯端末との距離を推定する装置であればよく、通信装置は車載装置１０３でなく通信機能を有する他の装置であってもよい。また携帯端末は、車載装置１０３の鍵として機能する携帯機１０２に限るものではなく、携帯電話、スマートフォン、モバイル端末など他の装置であってもよい。

２０…端末制御部 ２１…端末受信回路（端末通信部）
２２…端末送信回路（端末通信部） ２４…位相取得部 ２５…端末送信アンテナ
２６…端末受信アンテナ ２７…位相決定部 ３０…照合ＥＣＵ（装置制御部）
３１…車両通信モジュール（装置通信部） １００…車載システム（距離推定装置）
１０２…携帯機（携帯端末） １０３…車載装置（通信装置）
３０２…送信処理部（データ生成部） ３０４…受信処理部 ３０５…照合部
３０７…距離推定部

Claims (6)

1. 携帯端末（１０２）と通信装置（１０３）との距離を推定する距離推定部（３０７）を有する距離推定装置（１００）であって、
   前記携帯端末は、
   前記通信装置とデータを送受信する端末通信部（２１，２２）と、
   前記端末通信部を制御する端末制御部（２０）と、
   前記端末通信部が距離を推定するための計測データを受信すると、前記計測データから電波の位相を取得する位相取得部（２４）と、を含み、
   前記通信装置は、
   前記携帯端末とデータを送受信する装置通信部（３１）と、
   前記装置通信部を制御する装置制御部（３０）と、
   所定の生成規則に従って基準となる基準位相からの位相シフト量を決定し、当該位相シフト量を適用した前記計測データを生成するデータ生成部（３０２）と、を含み、
   前記データ生成部は、周波数の異なる複数の前記計測データを生成し、
   前記位相取得部が取得した位相と前記生成規則に基づいて、距離推定用の位相を、複数の前記計測データについて決定する位相決定部（２７）を備え、
   前記距離推定部は、前記位相決定部が決定した１つの周波数における前記距離推定用の位相と別の周波数における前記距離推定用の位相との組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組に含まれる２つの位相の位相差に基づいて前記携帯端末と前記通信装置との距離を推定し、
   周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用し、所定範囲外である場合には推定した距離を採用しない距離推定装置。
2. 前記生成規則は、所定の周波数のときに位相を所定値だけシフトする請求項１に記載の距離推定装置。
3. 前記生成規則は、所定のタイミングのときに位相を所定値だけシフトする請求項１または２に記載の距離推定装置。
4. 前記携帯端末は、前記生成規則を予め記憶しており、
   前記位相決定部は、前記携帯端末に備えられ、前記携帯端末に予め記憶されている前記生成規則を用いて前記距離推定用の位相を決定する請求項１～３のいずれか１つに記載の距離推定装置。
5. 前記生成規則は、暗号化されて、前記計測データに含まれており、
   前記端末通信部は、前記計測データを受信すると、前記計測データに含まれる前記生成規則を復号化し、
   前記位相決定部は、前記携帯端末に備えられ、前記端末通信部から前記生成規則を取得する請求項１～３のいずれか１つに記載の距離推定装置。
6. 前記データ生成部は、周波数の異なる３つ以上の前記計測データを生成し、
   前記データ生成部が生成した前記計測データは、前記生成規則に従って基準位相からシフトした前記計測データの数が、基準位相からシフトしない前記計測データの数よりも多い請求項１～４のいずれか１つに記載の距離推定装置。

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