JP7366791B2 - 通信装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。

近年では、装置間で信号を送受信した結果に従って、一方の装置が他方の装置の位置を推定する技術が開発されている。位置推定技術の一例として、下記特許文献１には、ＵＷＢ（Ultra-Wide Band）で無線通信を行うことで、ＵＷＢ受信機がＵＷＢ送信機からの無線信号の入射角を推定する技術が開示されている。

国際公開第２０１５／１７６７７６号

しかし、上記特許文献１に記載の技術は、送受信間に遮蔽物が存在する等の環境下では無線信号の入射角の推定精度が低下するという課題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、位置推定精度を向上させることが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部と、前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を前記複数の無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から前記複数の無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、前記複数の無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行う、制御部と、を備える通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部を備える通信装置により実行される情報処理方法であって、前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を前記複数の無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から前記複数の無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、前記複数の無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行うこと、を含む情報処理方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部を備える通信装置を制御するコンピュータを、前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を前記複数の無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から前記複数の無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、前記複数の無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、前記複数の無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行う、制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、位置推定精度を向上させることが可能な仕組みが提供される。

本発明の一実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る車両に設けられる複数のアンテナの配置の一例を示す図である。 本実施形態に係る携帯機の位置パラメータの一例を示す図である。 本実施形態に係る携帯機の位置パラメータの一例を示す図である。 本実施形態に係る通信ユニットにおける信号処理の処理ブロックの一例を示す図である。 本実施形態に係るＣＩＲの一例を示すグラフである。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される角度推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される位置推定用通信の一例を説明するためのシーケンス図である。 本実施形態に係る通信ユニット２００において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の要素を、必要に応じて無線通信部２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、無線通信部２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単に無線通信部２１０と称する。

＜＜１．構成例＞＞
図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステム１は、携帯機１００、及び通信ユニット２００を含む。本実施形態における通信ユニット２００は、車両２０２に搭載される。車両２０２は、ユーザの利用対象の一例である。

本発明には、被認証者側の通信装置と、認証者側の通信装置と、が関与する。図１に示した例では、携帯機１００が被認証者側の通信装置の一例であり、通信ユニット２００が認証者側の通信装置の一例である。

システム１においては、ユーザ（例えば、車両２０２のドライバー）が携帯機１００を携帯して車両２０２に近づくと、携帯機１００と車両２０２に搭載された通信ユニット２００との間で認証のための無線通信が行われる。そして、認証が成功すると、車両２０２のドア錠がアンロックされたりエンジンが始動されたりして、車両２０２がユーザにより利用可能な状態になる。システム１は、スマートエントリーシステムとも称される。以下、各構成要素について順に説明する。

（１）携帯機１００
携帯機１００は、ユーザにより携帯される任意の装置として構成される。任意の装置には、電子キー、スマートフォン、及びウェアラブル端末等が含まれる。図１に示すように、携帯機１００は、無線通信部１１０、記憶部１２０、及び制御部１３０を備える。

無線通信部１１０は、車両２０２に搭載された通信ユニット２００との間で、無線による通信を行う機能を有する。無線通信部１１０は、車両２０２に搭載された通信ユニット２００から信号を無線で受信する。また、無線通信部１１０は、通信ユニット２００へ信号を無線で送信する。

無線通信部１１０と通信ユニット２００との間の無線による通信は、例えばＵＷＢ（Ultra-Wide Band）を用いた信号によって実現される。ＵＷＢを用いた信号の無線通信において、インパルス方式を利用すれば、ナノ秒以下の非常に短いパルス幅の電波を使用することで電波の伝搬遅延時間を高精度に測定することができ、伝搬遅延時間に基づく測距を高精度に行うことができる。なお、伝搬遅延時間とは、電波を送信してから受信するまでにかかる時間である。無線通信部１１０は、例えば、ＵＷＢでの通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

なお、ＵＷＢを用いた信号は、例えば、測距用信号、角度推定用信号、及びデータ信号として送受信され得る。測距用信号とは、後述する測距処理において送受信される信号である。測距用信号は、データを格納するペイロード部分を有さないフレームフォーマットで構成されていてもよいし、ペイロード部分を有するフレームフォーマットで構成されていてもよい。角度推定用信号とは、後述する角度推定処理において送受信される信号である。角度推定用信号は、測距用信号と同様の構成を有していてもよい。データ信号は、データを格納するペイロード部分を有するフレームフォーマットで構成されることが好ましい。

ここで、無線通信部１１０は、少なくとも１つのアンテナ１１１を有する。そして、無線通信部１１０は、少なくとも１つのアンテナ１１１を介して無線信号を送受信する。

記憶部１２０は、携帯機１００の動作のための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部１２０は、携帯機１００の動作のためのプログラム、並びに認証のためのＩＤ（identifier）、パスワード、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部１２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。

制御部１３０は、携帯機１００における処理を実行する機能を有する。一例として、制御部１３０は、無線通信部１１０を制御して車両２０２の通信ユニット２００との通信を行う。制御部１３０は、記憶部１２０からの情報の読み出し及び記憶部１２０への情報の書き込みを行う。制御部１３０は、車両２０２の通信ユニット２００との間で行われる認証処理を制御する認証制御部としても機能する。制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びマイクロプロセッサ等の電子回路によって構成される。

（２）通信ユニット２００
通信ユニット２００は、車両２０２に対応付けて設けられる。ここでは、車両２０２の車室内に設置される、又は通信モジュールとして車両２０２に内蔵される等、通信ユニット２００は車両２０２に搭載されるものとする。他にも、車両２０２の駐車場に通信ユニット２００が設けられる等、車両２０２と通信ユニット２００とが別体として構成されてもよい。その場合、通信ユニット２００は、携帯機１００との通信結果に基づいて、車両２０２に制御信号を無線送信し、車両２０２を遠隔で制御し得る。図１に示すように、通信ユニット２００は、複数の無線通信部２１０（２１０Ａ～２１０Ｄ）、記憶部２２０、及び制御部２３０を備える。

無線通信部２１０は、携帯機１００の無線通信部１１０との間で、無線による通信を行う機能を有する。無線通信部２１０は、携帯機１００からの信号を無線で受信する。また、無線通信部２１０は、携帯機１００へ信号を無線で送信する。無線通信部２１０は、例えば、ＵＷＢでの通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

ここで、各々の無線通信部２１０は、アンテナ２１１を有する。そして、各々の無線通信部２１０は、アンテナ２１１を介して無線信号を送受信する。

記憶部２２０は、通信ユニット２００の動作のための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部２２０は、通信ユニット２００の動作のためのプログラム、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部２２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。

制御部２３０は、通信ユニット２００、及び車両２０２に搭載された車載機器の動作全般を制御する機能を有する。一例として、制御部２３０は、無線通信部２１０を制御して携帯機１００との通信を行う。制御部２３０は、記憶部２２０からの情報の読み出し及び記憶部２２０への情報の書き込みを行う。制御部２３０は、携帯機１００との間で行われる認証処理を制御する認証制御部としても機能する。また、制御部２３０は、車両２０２のドア錠を制御するドアロック制御部としても機能し、ドア錠のロック及びアンロックを行う。また、制御部２３０は、車両２０２のエンジンを制御するエンジン制御部としても機能し、エンジンの始動／停止を行う。なお、車両２０２に備えられる動力源は、エンジンの他にモータ等であってもよい。制御部２３０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の電子回路として構成される。

＜＜２．位置パラメータの推定＞＞
＜２．１．位置パラメータ＞
本実施形態に係る通信ユニット２００（詳しくは、制御部２３０）は、携帯機１００が存在する位置を示す位置パラメータを推定する、位置パラメータ推定処理を行う。以下、図２～図４を参照しながら、位置パラメータに関する各種定義について説明する。

図２は、本実施形態に係る車両２０２に設けられる複数のアンテナ２１１（無線通信部２１０）の配置の一例を示す図である。図２に示すように、車両２０２の天井部分には、４つのアンテナ２１１（２１１Ａ－２１１Ｄ）が設けられている。アンテナ２１１の配置位置は、無線通信部２１０の配置位置である。アンテナ２１１Ａは、車両２０２の前方右側に設けられる。アンテナ２１１Ｂは、車両２０２の前方左側に設けられる。アンテナ２１１Ｃは、車両２０２の後方右側に設けられる。アンテナ２１１Ｄは、車両２０２の後方左側に設けられる。なお、隣接するアンテナ２１１間の距離は、後述する角度推定用信号の搬送波の波長λの２分の１以下になるように設定される。通信ユニット２００を基準とする座標系として、通信ユニット２００のローカル座標系が設定される。通信ユニット２００のローカル座標系の一例は、４つのアンテナ２１１の中心を原点とし、車両２０２の前後方向をＸ軸とし、車両２０２の左右方向をＹ軸とし、車両２０２の上下方向をＺ軸とする座標系である。なお、Ｘ軸は、前後方向のアンテナペア（例えば、アンテナ２１１Ａとアンテナ２１１Ｃ、及び２１１Ｂとアンテナ２１１Ｄ）を結ぶ軸に平行する。また、Ｙ軸は、左右方向のアンテナペア（例えば、アンテナ２１１Ａとアンテナ２１１Ｂ、及び２１１Ｃとアンテナ２１１Ｄ）を結ぶ軸に平行する。

なお、４本のアンテナ２１１の配置形状は、正方形に限らず、平行四辺形、台形、矩形、及びその他の任意の形状を取り得る。もちろん、アンテナ２１１の数は４本に限定されない。

図３は、本実施形態に係る携帯機１００の位置パラメータの一例を示す図である。位置パラメータは、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離Ｒを含み得る。図３に示す距離Ｒは、通信ユニット２００のローカル座標系の原点から携帯機１００までの距離である。距離Ｒは、複数の無線通信部２１０のうちひとつの無線通信部２１０と携帯機１００との間で行われる、後述する測距用信号の送受信結果に基づいて、推定される。距離Ｒは、後述する測距用信号の送受信を行うひとつの無線通信部２１０から携帯機１００までの距離であってもよい。

また、位置パラメータは、図３に示す、Ｘ軸から携帯機１００までの角度α、及びＹ軸から携帯機１００までの角度βから成る、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の角度を含み得る。角度α及びβは、第１の所定の座標系における原点と携帯機１００とを結ぶ直線と当該第１の所定の座標系における座標軸とがなす角度である。例えば、第１の所定の座標系は、通信ユニット２００のローカル座標系である。角度αは、原点と携帯機１００とを結ぶ直線とＸ軸とがなす角度である。角度βは、原点と携帯機１００とを結ぶ直線とＹ軸とがなす角度である。

図４は、本実施形態に係る携帯機１００の位置パラメータの一例を示す図である。位置パラメータは、第２の所定の座標系における携帯機１００の座標を含み得る。図４に示す、携帯機１００のＸ軸上の座標ｘ、Ｙ軸上の座標ｙ、及びＺ軸上の座標ｚは、そのような座標の一例である。即ち、第２の所定の座標系は、通信ユニット２００のローカル座標系であってもよい。他にも、第２の所定の座標系は、グローバル座標系であってもよい。

＜２．２．ＣＩＲ＞
（１）ＣＩＲ算出処理
携帯機１００及び通信ユニット２００は、位置パラメータ推定処理において、位置パラメータを推定するための通信を行う。その際、携帯機１００及び通信ユニット２００は、ＣＩＲ（Channel Impulse Response）を算出する。

ＣＩＲとは、インパルスをシステムに入力したときの応答である。本実施形態におけるＣＩＲは、携帯機１００及び通信ユニット２００の一方（以下、送信側とも称する）の無線通信部がパルスを含む信号を送信した場合に、他方（以下、受信側とも称する）の無線通信部により受信された信号に基づいて算出される。パルスとは、振幅の変化を含む信号である。以下では、送信側が送信する信号を送信信号とも称する。また、受信側が受信する信号を受信信号とも称する。

ここで、送信側と受信側との間に存在する遮蔽物等の影響で、送信信号と受信信号とが相違する場合がある。ＣＩＲは、送信信号及び受信信号に基づいて算出される。つまり、ＣＩＲは、送信側の無線通信部が送信信号を送信した場合に受信側の無線通信部により受信される、送信信号に対応する信号である受信信号に基づいて算出される。なお、送信信号は、受信側にも既知である。ＣＩＲは、携帯機１００と通信ユニット２００との間の無線通信路の特性を示すとも言える。

一例として、ＣＩＲは、送信信号と受信信号との相関を、送信側が送信信号を送信してからの経過時間である遅延時間ごとにとった結果である、相関演算結果であってもよい。ここでの相関とは、送信信号と受信信号との相関を、各々の時間方向の相対位置をずらしながらとる処理である、スライディング相関であってもよい。相関演算結果は、送信信号と受信信号との相関の高さを示す相関値を、遅延時間ごとの要素として含む。相関演算結果に含まれる複数の要素の各々は、遅延時間と相関値との組み合わせを含む情報である。相関は、規定時間を間隔とする遅延時間において計算され得る。即ち、ＣＩＲは、送信信号と受信信号との相関を、送信側が送信信号を送信してから規定時間ごとにとった結果であってもよい。ここでの規定時間とは、例えば、受信側が受信信号をサンプリングする間隔である。そのため、ＣＩＲを構成する要素は、サンプリングポイントとも称される。相関値は、振幅成分及び位相成分の少なくともいずれかを含んでいてもよい。振幅成分は、振幅又は振幅を二乗することで得られる電力である。位相成分は、ＣＩＲにおけるＩＱ成分がＩＱ平面上でＩ軸となす角である。位相成分は、単に位相とも称される。相関値は、ＩＱ成分を有する複素数であってもよい。

ＣＩＲにおける遅延時間ごとの値を、ＣＩＲ値とも称する。つまり、ＣＩＲは、ＣＩＲ値の時系列変化である。ＣＩＲが相関演算結果である場合、ＣＩＲ値は、遅延時間ごとの相関値である。

ＣＩＲが相関演算結果である場合、受信側は、送信信号と受信信号とのスライディング相関をとることで、ＣＩＲを算出する。例えば、受信側は、受信信号とある遅延時間分遅延させた送信信号との相関をとった値を、当該遅延時間における特性（即ち、ＣＩＲ値）として算出する。そして、受信側は、遅延時間ごとのＣＩＲ値を算出することで、ＣＩＲを算出する。以下では、ＣＩＲが相関演算結果であるものとして説明する。

なお、ＵＷＢを用いた測距技術においては、ＣＩＲは遅延プロファイルとも称される。とりわけ、電力をＣＩＲ値とするＣＩＲは、電力遅延プロファイルとも称される。

以下、送信側が携帯機１００であり、受信側が通信ユニット２００である場合のＣＩＲ算出処理を、図５～図６を参照しながら詳しく説明する。

図５は、本実施形態に係る通信ユニット２００における信号処理の処理ブロックの一例を示す図である。図５に示すように、通信ユニット２００は、発振器２１２、乗算器２１３、９０度移相器２１４、乗算器２１５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）２１６、ＬＰＦ２１７、相関器２１８、及び積算器２１９を含む。

発振器２１２は、送信信号を搬送する搬送波の周波数と同一の周波数の信号を生成して、生成した信号を乗算器２１３及び９０度移相器２１４に出力する。

乗算器２１３は、アンテナ２１１により受信された受信信号と発振器２１２から出力された信号とを乗算し、乗算した結果をＬＰＦ２１６に出力する。ＬＰＦ２１６は、入力された信号のうち、送信信号を搬送する搬送波の周波数以下の周波数の信号を、相関器２１８に出力する。相関器２１８に入力される信号は、受信信号の包絡線に対応する成分のうちＩ成分（即ち、実部）である。

９０度移相器２１４は、入力された信号の位相を９０度遅延させて、遅延させた信号を乗算器２１５に出力する。乗算器２１５は、アンテナ２１１により受信された受信信号と９０度移相器２１４から出力された信号とを乗算し、乗算した結果をＬＰＦ２１７に出力する。ＬＰＦ２１７は、入力された信号のうち、送信信号を搬送する搬送波の周波数以下の周波数の信号を、相関器２１８に出力する。相関器２１８に入力される信号は、受信信号の包絡線に対応する成分のうちＱ成分（即ち、虚部）である。

相関器２１８は、ＬＰＦ２１６及びＬＰＦ２１７から出力された、Ｉ成分及びＱ成分から成る受信信号と、参照信号と、のスライディング相関をとることで、ＣＩＲを算出する。なお、ここでの参照信号とは、搬送波が乗算される前の送信信号と同一の信号である。

積算器２１９は、相関器２１８から出力されたＣＩＲを積算して、出力する。

ここで、送信側は、プリアンブルを含む信号を、送信信号として送信し得る。プリアンブルとは、送受信間で既知な系列である。プリアンブルは、典型的には送信信号の先頭に配置される。プリアンブルは、ひとつ以上のプリアンブルシンボルを含む。プリアンブルシンボルとは、ひとつ以上のパルスを含むパルス配列である。パルス配列とは、時間方向に分離した複数のパルスの集合である。

プリアンブルシンボルは、積算器２１９による積算の対象である。即ち、相関器２１８は、受信信号に含まれるひとつ以上のプリアンブルシンボルに対応する部分の各々について、当該プリアンブルシンボルに対応する部分と送信信号に含まれるプリアンブルシンボルとの相関を、携帯機１００がプリアンブルシンボルを送信してから規定時間ごとにとることで、ひとつ以上のプリアンブルシンボルごとのＣＩＲを算出する。そして、積算器２１９は、プリアンブルシンボルごとのＣＩＲを、プリアンブルに含まれるひとつ以上のプリアンブルシンボルについて積算することで、積算後のＣＩＲを得る。そして、積算器２１９は、積算後のＣＩＲを出力する。以下では、特に言及しない限り、ＣＩＲとは積算後のＣＩＲであるものとする。

プリアンブルシンボルごとのＣＩＲは、第１の相関演算結果の一例である。積算後のＣＩＲは、第２の相関演算結果の一例である。上述したように、ＣＩＲは、送信信号と受信信号との相関の高さを示す相関値を、送信側が送信信号を送信してからの経過時間である遅延時間ごとの要素として含む。プリアンブルシンボルの観点で言えば、ＣＩＲは、送信信号と受信信号との相関の高さを示す相関値を、送信側が各々のプリアンブルシンボルを送信してからの経過時間である遅延時間ごとの要素として含む。

ここで、携帯機１００及び通信ユニット２００は、時間カウンタを用いて時刻を取得する。時間カウンタとは、時刻を取得するためのカウンタである。カウンタとは、数を数える機能である。時間カウンタの値（以下、カウンタ値とも称する）は、単位時間が経過する度に増加される。単位時間は、規定の時間である。従って、携帯機１００及び通信ユニット２００は、カウンタ値、及び単位時間に基づいて、時刻を取得することができる。なお、ここでの時刻とは、基準となる時刻（以下、基準時刻とも称する）を基準とする相対的な時刻である。基準時刻の一例は、カウンタ値が０であるときの時刻である。また、単位時間の一例は、規定時間である。

時間カウンタは、携帯機１００と通信ユニット２００とで同期していてもよい。時間カウンタが同期しているとは、単位時間、及び基準時刻が一致していることを指す。時間カウンタは、携帯機１００と通信ユニット２００とで非同期であってもよい。時間カウンタが非同期であるとは、単位時間、及び基準時刻の少なくともいずれかが不一致であることを指す。

時間カウンタは、複数の無線通信部２１０において同期していてもよい。時間カウンタが非同期である場合、複数の無線通信部２１０に関し計算された複数のＣＩＲの時間軸もまた非同期である（即ち、一致しない）。時間カウンタは、複数の無線通信部２１０において非同期であってもよい。時間カウンタが同期している場合、複数の無線通信部２１０に関し計算された複数のＣＩＲの時間軸もまた同期する（即ち、一致する）。

時間カウンタにより取得される時刻は、上述した遅延時間に対応する。時間カウンタにより取得される時刻から送信側が送信信号を送信した時刻を差し引いた時間が、遅延時間となるためである。そのため、ＣＩＲは、時間カウンタにより取得される時刻ごとのＣＩＲ値の時系列変化であるものとして捉えられてもよい。その場合、積算後のＣＩＲの時間軸としては、最初に受信されたプリアンブルシンボルについての、プリアンブルシンボルごとのＣＩＲの時間軸が用いられる。

（２）ＣＩＲの例
積算器２１９から出力されるＣＩＲの一例を、図６に示す。図６は、本実施形態に係るＣＩＲの一例を示すグラフである。グラフの横軸は遅延時間である。縦軸はＣＩＲ値の絶対値（例えば、振幅又は電力）である。なお、ＣＩＲの形状、より詳しくはＣＩＲ値の時系列変化の形状は、ＣＩＲ波形とも称される。典型的には、ＣＩＲにおいて、ゼロクロス点とゼロクロス点との間の要素の集合が、ひとつのパルスに対応する。ゼロクロス点とは、値がゼロになる要素である。ただし、ノイズがある環境ではその限りではない。例えば、基準となる水準とＣＩＲ値の時系列変化との交点間の要素の集合が、ひとつのパルスに対応すると捉えられてもよい。図６に示したＣＩＲには、あるパルスに対応する要素の集合２１、及び他のパルスに対応する要素の集合２２が、含まれている。

ここで、マルチパス（Multi Path）が発生する場合がある。マルチパスとは、ひとつの送信源から送信された電波が受信側に複数到達する状態を指す。マルチパスは、送受信間で複数の経路が存在する場合に発生する。マルチパスが発生している状況下では、複数の異なる経路を経由した信号が別のタイミングで受信側に到来したり、重複するタイミングで受信側に到来し互いに干渉した状態で受信されたりする場合がある。

集合２１は、例えば、ファストパスを経由して受信側に到来した信号（例えば、パルス）に対応する。ファストパスとは、送受信間の最も短い経路を指す。ファストパスは、遮蔽物がない環境では送受信間の直線経路を指す。集合２２は、例えば、ファストパス以外の経路を通って受信側に到来した信号（例えば、パルス）に対応する。このように、複数の経路を経由して到来する信号を、マルチパス波とも称する。

（３）第１到来波の検出
受信側は、送信側から受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号を、ファストパスを経由して受信側に到来した信号として検出する。そして、受信側は、検出した信号に基づいて、位置パラメータを推定する。

ファストパスを経由して受信側に到来した信号として検出された信号を、以下では第１到来波とも称する。第１到来波は、直接波、遅延波、又は合成波のいずれかであり得る。直接波とは、送受信間の最短経路を経て、受信側に受信される信号である。即ち、直接波とは、ファストパスを経由して受信側に到来した信号である。遅延波とは、送受信間の最短でない経路を経て、即ち、ファストパス以外の経路を経由して受信側に到来した信号である。遅延波は、直接波よりも遅延して受信側に受信される。合成波とは、複数の異なる経路を経た複数の信号が合成された状態で受信側に受信される信号である。

受信側は、受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号を、第１到来波として検出する。所定の検出基準の一例は、ＣＩＲ値（例えば、振幅又は電力）が最初に所定の閾値を超えることである。即ち、受信側は、ＣＩＲのうちＣＩＲ値が最初に所定の閾値を超えた部分に対応するパルスを、第１到来波として検出してもよい。

ここで注意すべきは、第１到来波として検出された信号が、必ずしも直接波であるとは限らない点である。例えば、直接波が遅延波と打ち消し合った状態で受信されると、ＣＩＲ値が所定の閾値を下回り、直接波が第１到来波として検出されない場合がある。その場合、直接波よりも遅延して到来する遅延波又は合成波が、第１到来波として検出されてしまう。

以下では、第１到来波を検出するために使用される上記所定の閾値を、ファストパス閾値とも称する。

－第１到来波の受信時刻
受信側は、所定の検出基準が満たされた時刻を、第１到来波の受信時刻としてもよい。第１到来波の受信時刻の一例は、ＣＩＲ値が最初にファストパス閾値を超える要素の遅延時間に対応する時刻である。

他にも、受信側は、検出した第１到来波のピークの時刻を、第１到来波の受信時刻としてもよい。その場合、第１到来波の受信時刻の一例は、ＣＩＲにおける第１到来波に対応する要素の集合のうち、ＣＩＲ値としての振幅又は電力が最も高い要素の遅延時間に対応する時刻である。

ここで、無線通信部２１０は、送信信号として送信されたパルスであって、複数の経路を経由して携帯機１００から到来した複数のパルスを、受信信号として受信する。第１到来波の受信時刻とは、無線通信部２１０が受信信号に含まれるパルスを受信した時刻である、パルス受信時刻である。とりわけ、第１到来波の受信時刻は、複数の経路を経て到来した複数のパルスのうち、最初に検出されたパルスのパルス受信時刻である、と言える。

以下では、第１到来波の受信時刻は、ＣＩＲ値が最初にファストパス閾値を超える要素の遅延時間に対応する時刻であるものとする。

－第１到来波の位相
受信側は、所定の検出基準が満たされた時刻の位相を、第１到来波の位相としてもよい。第１到来波の位相の一例は、ＣＩＲ値が最初にファストパス閾値を超える要素の、ＣＩＲ値としての位相である。

他にも、受信側は、検出した第１到来波のピークの位相を、第１到来波の位相としてもよい。その場合、第１到来波の受信時刻の一例は、ＣＩＲにおける第１到来波に対応する要素の集合のうち、ＣＩＲ値としての振幅又は電力が最も高い要素の、ＣＩＲ値としての位相である。

以下では、第１到来波の位相は、ＣＩＲ値が最初にファストパス閾値を超える要素の、ＣＩＲ値としての位相であるものとする。

－第１到来波の幅について
第１到来波に対応する要素の集合の時間方向の幅を、第１到来波の幅とも称する。一例として、第１到来波の幅は、ＣＩＲにおけるゼロクロス点とゼロクロス点との間の時間方向の幅である。他の一例として、第１到来波の幅は、基準となる水準とＣＩＲ値の時系列変化との交点間の時間方向の幅である。

送信信号に含まれるパルスの時間方向の幅を、パルスの幅とも称する。一例として、パルスの幅は、ＣＩＲ値の時系列変化におけるゼロクロス点とゼロクロス点との間の時間方向の幅である。他の一例として、パルスの幅は、基準となる水準とＣＩＲ値の時系列変化との交点間の時間方向の幅である。

第１到来波として直接波のみが検出される場合、ＣＩＲにおける第１到来波の幅は、理想的な幅となる。第１到来波として直接波のみが検出される場合の理想的な幅は、送信信号の波形、及び受信信号処理方法等から理論計算により算出可能である。他方、第１到来波として合成波が受信される場合、ＣＩＲにおける第１到来波の幅は、理想的な幅とは異なり得る。例えば、直接波と同相の遅延波が直接波と合成された合成波が第１到来波として検出される場合、直接波に対応する部分と遅延波に対応する部分とが時間方向にずれた状態で加算され強め合うので、ＣＩＲにおける第１到来波の幅は広くなる。他方、直接波と逆相の遅延波が直接波と合成された合成波が第１到来波として検出される場合、直接波と遅延波とが互いに打ち消し合うので、ＣＩＲにおける第１到来波の幅は狭くなる。

＜２．３．位置パラメータの推定＞
（１）測距
通信ユニット２００は、測距処理を行う。測距処理とは、通信ユニット２００と携帯機１００との間の距離を推定する処理である。通信ユニット２００と携帯機１００との間の距離は、例えば図３に示した距離Ｒである。測距処理は、測距用信号を送受信すること、及び測距用信号の伝搬遅延時間に基づいて距離Ｒを計算することを含む。測距用信号とは、携帯機１００と通信ユニット２００との間で送受信される信号のうち、測距に用いられる信号である。伝搬遅延時間とは、信号が送信されてから受信されるまでにかかる時間である。

ここで、通信ユニット２００が有する複数の無線通信部２１０のうち、いずれか１つの無線通信部２１０が、測距用信号を送受信する。測距用信号を送受信する無線通信部２１０を、以下ではマスタとも称する。距離Ｒは、マスタとして機能する無線通信部２１０（より正確には、アンテナ２１１）と携帯機１００（より正確には、アンテナ１１１）との間の距離である。また、測距用信号を送受信する無線通信部２１０以外の無線通信部２１０を、スレーブとも称する。

測距処理においては、通信ユニット２００と携帯機１００との間で複数の測距用信号が送受信され得る。複数の測距用信号のうち、一方の装置から他方の装置へ送信される測距用信号を第１の測距用信号とも称する。次に、第１の測距用信号を受信した装置から、第１の測距用信号を送信した装置へ、第１の測距用信号の応答として送信される測距用信号を、第２の測距用信号とも称する。次いで、第２の測距用信号を受信した装置から、第２の測距用信号を送信した装置へ、第２の測距用信号の応答として送信される測距用信号を、第３の測距用信号とも称する。

以下、図７を参照しながら、測距処理の流れの一例を説明する。

図７は、本実施形態に係るシステム１において実行される測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。本シーケンスでは、無線通信部２１０Ａがマスタとして機能するものとする。

図７に示すように、まず、携帯機１００は、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ１０２）。無線通信部２１０Ａにより第１の測距用信号が受信されると、制御部２３０は、第１の測距用信号のＣＩＲを算出する。その後、制御部２３０は、算出したＣＩＲに基づいて、無線通信部２１０Ａにおける第１の測距用信号の第１到来波を検出する（ステップＳ１０４）。

次いで、無線通信部２１０Ａは、第１の測距用信号の応答として第２の測距用信号を送信する（ステップＳ１０６）。携帯機１００は、第２の測距用信号を受信すると、第２の測距用信号のＣＩＲを算出する。その後、携帯機１００は、算出したＣＩＲに基づいて、第２の測距用信号の第１到来波を検出する（ステップＳ１０８）。

次に、携帯機１００は、第２の測距用信号の応答として第３の測距用信号を送信する（ステップＳ１１０）。無線通信部２１０Ａにより第３の測距用信号が受信されると、制御部２３０は、第３の測距用信号のＣＩＲを算出する。その後、制御部２３０は、算出したＣＩＲに基づいて、無線通信部２１０Ａにおける第３の測距用信号の第１到来波を検出する（ステップＳ１１２）。

携帯機１００は、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間Ｔ_１、及び第２の測距用信号の受信時刻から第３の測距用信号の送信時刻までの時間Ｔ_２を計測する。ここで、第２の測距用信号の受信時刻とは、ステップＳ１０８において検出された、第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻である。そして、携帯機１００は、時間Ｔ_１及びＴ_２を示す情報を含む信号を送信する（ステップＳ１１４）。かかる信号は、例えば無線通信部２１０Ａにより受信される。

制御部２３０は、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間Ｔ_３、及び第２の測距用信号の送信時刻から第３の測距用信号の受信時刻までの時間Ｔ_４を計測する。ここで、第１の測距用信号の受信時刻とは、ステップＳ１０４において検出された、第１の測距用信号の第１到来波の受信時刻である。同様に、第３の測距用信号の受信時刻とは、ステップＳ１１２において検出された、第３の測距用信号の第１到来波の受信時刻である。

そして、制御部２３０は、時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、及びＴ_４に基づいて、距離Ｒを推定する（ステップＳ１１６）。例えば、制御部２３０は、次式により伝搬遅延時間τ_ｍを推定する。

その後、制御部２３０は、推定した伝搬遅延時間τ_ｍに信号の速度を乗算することで、距離Ｒを推定する。

－推定精度低下の一因
時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、及びＴ_４の始期又は終期となる測距用信号の受信時刻は、測距用信号の第１到来波の受信時刻である。上述したように、第１到来波として検出された信号は、必ずしも直接波であるとは限らない。

直接波よりも遅延して到来する遅延波又は合成波が第１到来波として検出された場合、直接波が第１到来波として検出される場合と比較して、第１到来波の受信時刻が変動する。その場合、伝搬遅延時間τ_ｍが真の値（直接波が第１到来波として検出される場合の伝搬遅延時間τ_ｍ）から変動する。そして、変動した分だけ、距離Ｒの推定精度（以下、測距精度とも称する）は低下する。

詳しくは、直接波が第１到来波として検出されない場合、直接波よりも後に到来する遅延波又は合成波が第１到来波として検出されるので、第１到来波の受信時刻は遅れる。その結果、直接波が第１到来波として検出されない場合の伝搬遅延時間τ_ｍは、直接波が第１到来波として検出される場合の伝搬遅延時間τ_ｍと比較して長くなる。そして、伝搬遅延時間τ_ｍが真の値よりも長くなった分、距離Ｒは真の値よりも長い距離として推定されてしまう。

（２）角度推定
通信ユニット２００は、角度推定処理を行う。角度推定処理とは、図３に示した角度α及びβを推定する処理である。角度取得処理は、角度推定用信号を受信すること、及び角度推定用信号の受信結果に基づいて角度α及びβを計算することを含む。角度推定用信号とは、携帯機１００と通信ユニット２００との間で送受信される信号のうち、角度推定に用いられる信号である。以下、図８を参照しながら、角度推定処理の流れの一例を説明する。

図８は、本実施形態に係るシステム１において実行される角度推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。

図８に示すように、まず、携帯機１００は、角度推定用信号を送信する（ステップＳ２０２）。次いで、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｄの各々により角度推定用信号が受信されると、制御部２３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｄの各々により受信された角度推定用信号のＣＩＲを算出する。その後、制御部２３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｄの各々について、算出したＣＩＲに基づいて角度推定用信号の第１到来波を検出する（ステップＳ２０４Ａ～Ｓ２０４Ｄ）。次に、制御部２３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｄの各々について、検出した第１到来波の位相を検出する（ステップＳ２０６Ａ～Ｓ２０６Ｄ）。そして、制御部２３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｄの各々について検出した第１到来波の位相に基づいて、角度α及びβを推定する（ステップＳ２０８）。

以下、ステップＳ２０８における処理の詳細について説明する。無線通信部２１０Ａについて検出された第１到来波の位相をＰ_Ａとする。無線通信部２１０Ｂについて検出された第１到来波の位相をＰ_Ｂとする。無線通信部２１０Ｃについて検出された第１到来波の位相をＰ_Ｃとする。無線通信部２１０Ｄについて検出された第１到来波の位相をＰ_Ｄとする。Ｘ軸方向に並ぶ２つの無線通信部２１０のペアである、無線通信部２１０Ａ及び２１０Ｃ、並びに無線通信部２１０Ｂ及び２１０Ｄは、Ｘ軸方向のアンテナアレーを構成する。アンテナアレーとは、複数のアンテナの組み合わせである。他方、Ｙ軸方向に並ぶ２つの無線通信部２１０のペアである、無線通信部２１０Ａ及び２１０Ｂ、並びに無線通信部２１０Ｃ及び２１０Ｄは、Ｙ軸方向のアンテナアレーを構成する。この場合、Ｘ軸方向のアンテナアレー位相差Ｐｄ _ＡＣ 及びＰｄ _ＢＤ 、並びにＹ軸方向のアンテナアレー位相差Ｐｄ_ＢＡ及びＰｄ_ＤＣは、それぞれ次式で表される。アンテナアレー位相差とは、アンテナアレーを構成する２つのアンテナ２１１（即ち、無線通信部２１０）における、第１到来波の位相の差である。

角度α及びβは、次式により計算される。ここで、λは角度推定用信号の搬送波の波長であり、ｄはアンテナ２１１間の距離である。

従って、それぞれのアンテナアレー位相差に基づいて計算される角度は、それぞれ次式により表される。

制御部２３０は、上記計算された角度α _ＡＣ 、α _ＢＤ 、β_ＤＣ、及びβ_ＢＡに基づいて、角度α及びβを計算する。例えば、制御部２３０は、次式に示すように、Ｘ軸及びＹ軸方向で各２アレーについて計算された角度を平均することで、角度α及びβを計算する。

－推定精度低下の一因
以上説明したように、角度α及びβは、第１到来波の位相に基づいて計算される。上述したように、第１到来波として検出された信号は、必ずしも直接波であるとは限らない。

つまり、第１到来波として、遅延波又は合成波が検出される場合がある。典型的には遅延波及び合成波の位相は直接波の位相と相違するので、相違した分だけ角度推定精度は低下する。

－補足
なお、角度推定用信号は、角度推定処理の中で送受信されてもよいし、その他のタイミングで送受信されても良い。例えば、角度推定用信号は、測距処理において送受信されてもよい。具体的には、図７に示した第３の測距用信号と、図８に示した角度推定用信号とは、同一であってもよい。この場合、通信ユニット２００は、角度推定用信号及び第２の測距用信号を兼ねるひとつの無線信号を受信することで、距離Ｒ並びに角度α及びβを計算することができる。

上記では、受信側は、２つのＸ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて推定された角度α _ＡＣ 及び角度α _ＢＤ を平均することで、角度αを推定した。受信側は、角度α _ＡＣ 又は角度α _ＢＤ のいずれか一方を角度αとして採用してもよいし、３つ以上のＸ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて推定された角度を平均することで角度αを推定してもよい。即ち、受信側は、少なくとも１つのＸ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて、角度αを推定すればよい。同様に、受信側は、少なくとも１つのＹ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて、角度βを推定すればよい。

（３）座標推定
制御部２３０は、座標推定処理を行う。座標推定処理とは、図４に示した携帯機１００の三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を推定する処理である、座標推定処理としては、以下の第１の計算方法及び第２の計算方法が採用され得る。

－第１の計算方法
第１の計算方法は、測距処理及び角度推定処理の結果に基づいて、座標ｘ、ｙ、及びｚを計算する方法である。その場合、まず、制御部２３０は、次式により座標ｘ及びｙを計算する。

ここで、距離Ｒ、並びに座標ｘ、ｙ及びｚには、次式の関係が成り立つ。

制御部２３０は、上記関係を利用して、次式により座標ｚを計算する。

－第２の計算方法
第２の計算方法は、角度α及びβの推定を省略して、座標ｘ、ｙ、及びｚを計算する方法である。まず、上記数式（４）（５）（６）（７）により、次式の関係が成り立つ。

数式（１２）を、ｃｏｓαに関し整理して数式（９）に代入すると、次式により座標ｘが得られる。

数式（１３）を、ｃｏｓβに関し整理して数式（１０）に代入すると、次式により座標ｙが得られる。

そして、数式（１４）及び数式（１５）を数式（１１）に代入して整理すると、次式により座標ｚが得られる。

以上、ローカル座標系における携帯機１００の座標の推定処理について説明した。ローカル座標系における携帯機１００の座標と、グローバル座標系におけるローカル座標系の原点の座標とを組み合わせることで、グローバル座標系における携帯機１００の座標も推定可能である。

－推定精度低下の一因
以上説明したように、座標は、伝搬遅延時間及び位相に基づいて計算される。そして、これらは、いずれも第１到来波に基づいて推定される。従って、測距処理、及び角度推定処理と同様の理由で、座標推定精度は低下し得る。

（４）存在領域の推定
位置パラメータは、予め定義された複数の領域のうち、携帯機１００が存在する領域を含んでいてもよい。一例として、領域が通信ユニット２００からの距離により定義される場合、制御部２３０は、測距処理により推定された距離Ｒに基づいて、携帯機１００が存在する領域を推定する。他の一例として、領域が通信ユニット２００からの角度により定義される場合、制御部２３０、角度推定処理により推定された角度α及びβに基づいて、携帯機１００が存在する領域を推定する。他の一例として、領域が三次元座標により定義される場合、制御部２３０は、座標推定処理により推定された座標（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、携帯機１００が存在する領域を推定する。

他にも、車両２０２に特有の処理として、制御部２３０は、車両２０２の車室内及び車室外を含む複数の領域の中から、携帯機１００が存在する領域を推定してもよい。これにより、ユーザが車室内にいる場合と車室外にいる場合とで異なるサービスを提供する等、細やかなサービスを提供することが可能となる。他にも、制御部２３０は、車両２０２から所定距離以内の領域である周辺領域、及び車両２０２から所定距離以上の領域である遠方領域の中から、携帯機１００が存在する領域を推定してもよい。

（５）位置パラメータの推定結果の用途
位置パラメータの推定結果は、例えば携帯機１００の認証のために使用され得る。例えば、制御部２３０は、運転席側であって通信ユニット２００からの距離が近い領域に携帯機１００が存在する場合に、認証成功を判定し、ドアを解錠する。

＜＜３．技術的課題＞＞
複数の無線通信部２１０のすべてにおいて、直接波を第１到来波として検出することに成功するとは限らない。複数の無線通信部２１０のうち少なくともいずれかにおいて直接波を第１到来波として検出することに失敗した場合、角度推定精度は低下する。また、マスタにおいて直接波を第１到来波として検出することに失敗した場合、測距精度は低下する。このように、直接波を第１到来波として検出することに失敗した場合、位置パラメータの推定精度は低下する。

そこで、本実施形態では、複数の無線通信部２１０のうち、直接波を第１到来波として検出することに成功した可能性が高い無線通信部２１０において検出された第１到来波に基づいて、角度推定を行う仕組みを提供する。かかる構成により、角度推定精度を向上させることが可能である。

＜＜４．技術的特徴＞＞
（１）位置推定用通信
本実施形態に係る通信ユニット２００は、位置推定用通信を行う。位置推定用通信とは、位置パラメータの推定のために行われる通信である。具体的には、位置推定用通信は、携帯機１００と通信ユニット２００との間で測距用信号及び角度推定用信号を送受信することを含む。

ここで、通信ユニット２００が有する複数の無線通信部２１０は、ひとつのマスタと、複数のスレーブとに分類される。マスタは、複数の無線通信部２１０のうちひとつの無線通信部２１０である第１の無線通信部２１０の一例である。スレーブは、複数の無線通信部２１０のうち第１の無線通信部２１０以外の無線通信部２１０である第２の無線通信部２１０の一例である。

本実施形態における位置推定用通信では、測距用信号の受信を、マスタだけではなくスレーブも行う。この点について、図９を参照しながら説明する。

図９は、本実施形態に係るシステム１において実行される位置推定用通信の一例を説明するためのシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。本シーケンスでは、無線通信部２１０Ａがマスタとして機能するものとする。

図９に示すように、まず、携帯機１００は、パルスを含む第１の測距用信号を送信する（ステップＳ３０２）。無線通信部２１０Ａ～無線通信部２１０Ｄの各々は、第１の測距用信号を受信する。

次いで、第１の測距用信号を受信した無線通信部２１０Ａは、第１の測距用信号の応答として、パルスを含む第２の測距用信号を送信する（ステップＳ３０４）。第２の測距用信号は、携帯機１００により受信される。さらに、複数の無線通信部２１０のうち無線通信部２１０Ａ以外の無線通信部２１０である複数の無線通信部２１０（無線通信部２１０Ｂ～２１０Ｄ）の各々もまた、第２の測距用信号を受信する。

次に、第２の測距用信号を受信した携帯機１００は、第２の測距用信号の応答として、パルスを含む第３の測距用信号を送信する（ステップＳ３０６）。無線通信部２１０Ａ～無線通信部２１０Ｄの各々は、第３の測距用信号を受信する。

携帯機１００は、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間Ｔ_１、及び第２の測距用信号の受信時刻から第３の測距用信号の送信時刻までの時間Ｔ_２を計測する。ここで、第２の測距用信号の受信時刻とは、第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻、即ち、第２の測距用信号について計算されたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻である。そして、携帯機１００は、時間Ｔ_１及びＴ_２を示す情報を含む信号を送信する（ステップＳ３０８）。かかる信号は、複数の無線通信部２１０の各々により受信される。

本シーケンスにおいては、第３の測距用信号が、角度推定用信号を兼ねるものとする。他にも、第１の測距用信号が、角度推定用信号を兼ねていてもよい。

（２）特定要素検出処理
制御部２３０は、携帯機１００から送信された測距用信号を複数の無線通信部２１０の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報を取得する。測距用信号は、パルスを含む信号であるパルス信号の一例である。時系列情報の一例は、時系列に沿って変化するＣＩＲ値を時刻ごとの要素として含むＣＩＲである。例えば、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々により受信された測距用信号に基づいて、マスタ及びスレーブを含む複数の無線通信部２１０の各々におけるＣＩＲを算出する。

次いで、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々について取得された複数のＣＩＲの各々に基づいて、複数の無線通信部２１０の各々にて受信した測距用信号に基づくＣＩＲにおける特定の要素である特定要素を検出する、特定要素検出処理を行う。具体的には、制御部２３０は、図９に示した角度推定用信号を兼ねる第３の測距用信号を複数の無線通信部２１０の各々が受信したことにより得られたＣＩＲから、複数の無線通信部２１０の各々における特定要素を検出する。特定要素検出処理は、第１の処理の一例である。

制御部２３０は、所定の基準に従って特定要素を検出する。例えば、制御部２３０は、特定要素として、ＣＩＲ値に含まれる振幅成分が所定の閾値を超えるひとつ以上の要素を検出することを、特定要素を所定の基準に従って検出することとして行う。ＣＩＲ値に含まれる振幅成分とは、振幅そのものであってもよいし、振幅を二乗することで得られる電力であってもよい。

特定要素は、第１到来波に対応する要素である。即ち、特定要素を検出することは、上述した第１到来波を検出することと同義である。そして、直接波を第１到来波として検出することは、直接波に対応する特定要素を検出することと同義である。

特定要素の遅延時間に対応する時刻は、第１到来波の受信時刻として、測距のために使用される。また、特定要素の位相は、第１到来波の位相として、角度推定のために使用される。つまり、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々について、位置パラメータ推定に使用される特定要素を検出する。

一例として、制御部２３０は、ＣＩＲ値に含まれる振幅成分が最初に第１の閾値を超える要素を検出することを、特定要素を所定の基準に従って検出することとして行う。この場合、複数の無線通信部２１０について得られた複数のＣＩＲの各々において、ひとつずつ特定要素が検出される。所定の閾値は、上述したファストパス閾値である。即ち、特定要素とは、ＣＩＲにおける複数の要素のうち、ＣＩＲ値に含まれる振幅成分が最初にファストパス閾値を超える要素である。これにより、ひとつのＣＩＲから特定要素を複数検出する場合と比較して、特定要素を検出するための演算負荷を軽減することが可能となる。

以上から、特定要素検出処理においては、複数の無線通信部２１０の各々について、特定要素がひとつずつ検出される。

（３）検証処理
制御部２３０は、特定要素検出処理において検出した複数の特定要素の各々が、携帯機１００から複数の無線通信部２１０の各々までの最短の経路を経て到来した測距用信号に基づくものであるか否かを検証する、検証処理を行う。特定要素が携帯機１００から無線通信部２１０までの最短の経路（即ち、ファストパス）を経て到来した測距用信号に基づくものとであるとは、特定要素が直接波に対応することを指す。即ち、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々について検出した複数の特定要素の各々が、直接波に対応するか否かを検証する。検証処理は、第２の処理の一例である。

制御部２３０は、特定要素検出処理において検出された複数の特定要素の各々が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものである度合いを示す指標を算出する。即ち、制御部２３０は、特定要素検出処理において検出された複数の特定要素の各々が、直接波に対応する度合いを示す指標を算出する。以下、かかる指標をファストパス指標とも称する。

ファストパス指標は、例えば、連続値又は離散値である。一例として、ファストパス指標は、値が小さいほど特定要素が直接波に対応することを示していてもよい。同様に、ファストパス指標は、値が大きいほど特定要素が直接波に対応しないことを示していてもよい。もちろん、その逆であってもよい。

そして、制御部２３０は、複数の特定要素の各々について算出されたファストパス指標に基づいて、複数の特定要素の各々が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであるか否かを検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、ファストパス指標に基づいて、複数の特定要素の各々が直接波に対応するものであるか否かを検証する。

－第１のファストパス指標
ファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々について推定された測距値であってもよい。かかるファストパス指標は、第１のファストパス指標とも称される。

測距値とは、伝搬遅延時間に基づいて推定される、携帯機１００と無線通信部２１０との間の距離である。伝搬遅延時間とは、携帯機１００と無線通信部２１０との間で測距用信号を送信してから受信するまでにかかる時間である。伝搬遅延時間は、特定要素に基づいて算出される。以下、複数の無線通信部２１０の各々についての測距値を算出する処理について、詳しく説明する。

－マスタについて
制御部２３０は、図９に示すように、第１の測距用信号の第１到来波の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間Ｔ_３―mを計測する。詳しくは、制御部２３０は、マスタが第１の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、マスタが第２の測距用信号を送信する時刻までの時間Ｔ_３-mを、計測する。時間Ｔ_３－mは、測距処理において説明した時間Ｔ_３に相当する。

また、制御部２３０は、図９に示すように、第２の測距用信号の送信時刻から第３の測距用信号の第１到来波の受信時刻までの時間Ｔ_４を計測する。詳しくは、制御部２３０は、マスタが第２の測距用信号を送信した時刻から、マスタが第３の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻までの時間Ｔ_４-mを計測する。時間Ｔ_４－mは、測距処理において説明した時間Ｔ_４に相当する。

そして、制御部２３０は、携帯機１００において計測された時間Ｔ_１及び時間Ｔ_２、並びにマスタについて計測した時間Ｔ_３－m及び時間Ｔ_４―mに基づいて、携帯機１００とマスタとの間の測距値を取得する。詳しくは、制御部２３０は、次式を用いて、伝搬遅延時間τ_ｍを推定する。そして、制御部２３０は、伝搬遅延時間τ_ｍに基づいて測距値を取得する。なお、時間Ｔ_１及び時間Ｔ_２は、図９に示すように携帯機１００から通知される。

－スレーブについて
マスタが第２の測距用信号を送信するので、スレーブは第２の測距用信号の送信時刻を取得することが困難である。そのため、制御部２３０は、スレーブについては、第２の測距用信号の送信時刻に代えて、マスタから送信された第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻を用いる。

まず、制御部２３０は、図９に示すように、第１の測距用信号の第１到来波の受信時刻から第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻までの時間Ｔ_３－ｓ（Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３）を計測する。詳しくは、制御部２３０は、スレーブが第１の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、スレーブが第２の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻までの時間Ｔ_３－ｓを、計測する。

次いで、制御部２３０は、図９に示すように、第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻から第３の測距用信号の第１到来波の受信時刻までの時間Ｔ_４－ｓ（Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、Ｔ_４－ｓ３）を計測する。詳しくは、制御部２３０は、スレーブが第２の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、スレーブが第３の信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻までの時間Ｔ_４－ｓを計測する。

そして、制御部２３０は、携帯機１００において計測された時間Ｔ_１及び時間Ｔ_２、並びにスレーブについて計測した時間Ｔ_３－ｓ及び時間Ｔ_４―ｓに基づいて、携帯機１００とスレーブとの間の測距値を取得する。例えば、制御部２３０は、次式を用いて、複数のスレーブの各々についての伝搬遅延時間τ_ｓ（τ_ｓ１、τ_ｓ２、τ_ｓ３）を推定する。そして、制御部２３０は、複数のスレーブの各々についての伝搬遅延時間τ_ｓに基づいて、複数のスレーブの各々についての測距値を取得する。なお、時間Ｔ_１及び時間Ｔ_２は、図９に示すように携帯機１００から通知される。

なお、無線通信部２１０Ｂについての測距値は、上記数式において、Ｔ_３－ｓとしてＴ_３－ｓ１が代入され、Ｔ_４－ｓとしてＴ_４－ｓ１が代入されることで得られたτ_ｓ１に基づいて、取得される。同様に、無線通信部２１０Ｃについての測距値は、上記数式において、Ｔ_３－ｓとしてＴ_３－ｓ２が代入され、Ｔ_４－ｓとしてＴ_４－ｓ２が代入されることで得られたτ_ｓ２に基づいて、取得される。同様に、無線通信部２１０Ｄについての測距値は、上記数式において、Ｔ_３－ｓとしてＴ_３－ｓ３が代入され、Ｔ_４－ｓとしてＴ_４－ｓ３が代入されることで得られたτ_ｓ３に基づいて、取得される。

－マスタの測距値とスレーブの測距値との関係
隣接する無線通信部２１０間の距離は、角度推定用信号の搬送波の波長λの２分の１以下の超短距離である。

そのため、携帯機１００との間の距離は、すべての無線通信部２１０で同一とみなすことができる。よって、全ての無線通信部２１０において、第１の測距用信号に関し直接波に対応する特定要素を検出することに成功している場合、Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３の始期は同一又は略同一となる。同様に、全ての無線通信部２１０において、第３の測距用信号に関し直接波に対応する特定要素を検出することに成功している場合、Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３の終期は同一又は略同一となる。

また、同様の理由で、マスタとスレーブとの間に遮蔽物が存在しないと仮定すると、マスタにおける第２の測距用信号の送信時刻とスレーブにおける第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻とは、略同一であるとみなすことができる。即ち、Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３の終期は略同一である。また、Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３の始期は略同一である。

以上から、全ての無線通信部２１０において、第１の測距用信号に関し直接波に対応する特定要素を検出することに成功している場合、Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３は同一又は略同一となる。また、全ての無線通信部２１０において、第３の測距用信号に関し直接波に対応する特定要素を検出することに成功している場合、Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３は同一又は略同一となる。

従って、すべての無線通信部２１０において直接波に対応する特定要素を検出することに成功している場合、すべての無線通信部２１０における測距値は略同一となる。

－特定要素が直接波に対応するか否かの検証
測距処理に関し上記説明したように、直接波が第１到来波として検出されない場合、即ち特定要素が直接波に対応しない場合、測距値は真の値よりも長い距離として推定される。つまり、測距値が小さいほど、当該測距値の算出に用いた特定要素が直接波に対応する度合いが高いと言える。他方、測距値が大きいほど、当該測距値の算出に用いた特定要素が直接波に対応しない度合が高いと言える。

そこで、制御部２３０は、複数の特定要素の各々について推定された複数の測距値のうち最短の測距値との差が第１の閾値以下である測距値が推定された特定要素が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであると検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々において検出された特定要素に基づいて推定された測距値のうち最短の測距値との差が第１の閾値以下である測距値が推定された特定要素は、直接波に対応すると判定する。他方、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々において検出された特定要素に基づいて推定された測距値のうち最短の測距値との差が第１の閾値を超える測距値が推定された特定要素は、直接波に対応しないと判定する。

このように、第１のファストパス指標によれば、測距値の観点から、特定要素が直接波に対応するか否かを検証することが可能となる。

（４）信号到来角度の推定処理
制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々にて受信した測距用信号に基づくＣＩＲにおける特定要素のうち、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであることが検証された複数の特定要素に基づいて、信号到来角度の推定処理を行う。信号到来角度の推定処理とは、複数の無線通信部２１０に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として測距用信号が到来する角度（以下、信号到来角度とも称する）を推定する処理である。具体的には、制御部２３０は、図９に示した角度推定用信号を兼ねる第３の測距用信号を複数の無線通信部２１０の各々が受信したことにより得られたＣＩＲから検出された複数の特定要素のうち、直接波に対応することがファストパス指標により検証された複数の特定要素に基づいて、信号到来角度を推定する。

基準点の一例は、通信ユニット２００のローカル座標系における原点である。基準軸の一例は、通信ユニット２００のローカル座標系における座標軸である。そして、信号到来角度の一例は、角度推定処理に関し説明した角度α及びβである。その場合、信号到来角度の推定処理は、上述した角度推定処理において角度α及びβを推定する処理と同様である。つまり、信号到来角は、携帯機１００の位置パラメータのひとつである、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の角度に相当する。

詳しくは、制御部２３０は、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであることが検証された特定要素のＣＩＲ値に含まれる位相成分に基づいて、信号到来角度を推定することを、信号到来角度の推定処理として行う。例えば、制御部２３０は、Ｘ軸方向のアンテナアレーを構成する無線通信部２１０のペアにおける特定要素の位相成分の差を、Ｘ軸方向のアンテナアレー位相差として、Ｘ軸に対する角度αを推定する。また、制御部２３０は、Ｙ軸方向のアンテナアレーを構成する無線通信部２１０のペアにおける特定要素の位相成分の差を、Ｙ軸方向のアンテナアレー位相差として、Ｙ軸に対する角度βを推定する。角度推定処理に関し上記説明したように、直接波に対応することが検証された特定要素の位相成分に基づいて角度推定を行うことで、信号到来角度の推定精度を向上させることが可能となる。信号到来角度の推定処理は、第３の処理の一例である。

ここで、角度推定処理に関し上記説明したように、受信側は、少なくとも１つのＸ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて、角度αを推定可能である。また、受信側は、少なくとも１つのＹ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて、角度βを推定可能である。Ｘ軸方向のアンテナアレーを構成する無線通信部２１０とＹ軸方向のアンテナアレーを構成する無線通信部２１０とは、一部重複してもよい。例えば、無線通信部２１０Ａ及び無線通信部２１０Ｃから成るＸ軸方向のアンテナアレーにおける位相差、並びに無線通信部２１０Ａ及び無線通信部２１０Ｂから成るＹ軸方向のアンテナアレーにおける位相差に基づいて、角度α及び角度βを推定可能である。従って、受信側は、少なくとも３つの無線通信部２１０における特定要素に基づいて、角度α及び角度βを推定可能である。

そこで、制御部２３０は、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであることが検証された３つ以上の特定要素の各々に含まれる位相成分を抽出し、抽出した３つ以上の位相成分に基づいて、信号到来角度を推定する。つまり、制御部２３０は、直接波に対応することがファストパス指標により検証された３つ以上の特定要素に基づいて、信号到来角度を推定する。制御部２３０は、信号到来角度を推定するために使用する特定要素の数を３に抑えることで、処理負荷を軽減することが可能である。他方、制御部２３０は、信号到来角度を推定するために使用する特定要素の数を４以上にすることで、信号到来角度の推定精度を向上させることが可能である。

ここで、信号到来角度の推定に用いられる３つ以上の特定要素は、平面を構成する３つ以上の無線通信部２１０について検出された特定要素であることが望ましい。即ち、制御部２３０は、平面を構成する３つ以上の無線通信部２１０について検出された３つ以上の特定要素の各々に含まれる位相成分に基づいて、信号到来角度を推定することが望ましい。３つ以上の無線通信部２１０が平面を構成することは、３つ以上の無線通信部２１０が同一の直線上に配置されないことを指す。Ｘ軸を基準とする角度α及びＹ軸を基準とする角度βのように、２つの基準軸に対する信号到来角度を推定することが可能となる。

（５）処理の流れ
図１０は、本実施形態に係る通信ユニット２００において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、まず、通信ユニット２００は、携帯機１００との間で位置推定用通信を行う（ステップＳ４０２）。位置推定用通信については、図９を参照しながら上記説明した通りである。

次いで、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々における特定要素を検出する（ステップＳ４０４）。詳しくは、制御部２３０は、位置推定用通信において複数の無線通信部２１０の各々が測距用信号を受信することにより得られた複数のＣＩＲの各々から、特定要素を検出する。

次に、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々における測距値を計算する（ステップＳ４０６）。詳しくは、まず、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々について検出された特定要素に対応する時刻に基づいて、伝搬遅延時間を計算する。そして、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々について計算された伝搬遅延時間に基づいて、複数の無線通信部２１０の各々と携帯機１００との間の測距値を計算する。

次に、制御部２３０は、閾値を決定する（ステップＳ４０８）。例えば、制御部２３０は、次式により閾値を決定する。

ここで、ＴＨは、決定される閾値である。Ｒ_ｍは、マスタにおける測距値である。Ｒ_ｓ１、Ｒ_ｓ２、及びＲ_ｓ３は、それぞれスレーブにおける測距値である。αは、所定の値である。最短の測距値との差がα以下である測距値は、直接波に対応すると検証される。つまり、αは、第１の閾値の一例である。

次いで、制御部２３０は、測距値が閾値以下である無線通信部２１０の数が３つ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。

測距値が閾値以下である無線通信部２１０の数が３つ以上でないと判定された場合（ステップＳ４１０：ＮＯ）、処理は再度ステップＳ４０２に戻る。

他方、測距値が閾値以下である無線通信部２１０の数が３つ以上であると判定された場合（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、制御部２３０は、測距値が閾値以下である無線通信部２１０において得られた特定要素の位相成分に基づいて、信号到来角度を推定する（ステップＳ４１２）。詳しくは、まず、制御部２３０は、平面を構成する３つ以上の無線通信部２１０について検出された特定要素の位相成分に基づいて、少なくとも２つの基準軸におけるアンテナアレー位相差を計算する。そして、制御部２３０は、少なくとも２つの基準軸におけるアンテナアレー位相差に基づいて、当該少なくとも２つの基準軸に対する信号到来角度を推定する。

（６）ファストパス指標の他の一例
ファストパス指標としては、上述した測距値の他にも多様に考えられる。以下、ファストパス指標の他の一例を説明する。

－第２のファストパス指標
ファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々について計算された伝搬遅延時間であってもよい。かかるファストパス指標は、第２のファストパス指標とも称される。

伝搬遅延時間とは、第１のファストパス指標に関し上記説明したように、携帯機１００と無線通信部２１０との間で測距用信号を送信してから受信するまでにかかる時間である。伝搬遅延時間は、特定要素に基づいて算出される。

測距処理に関し上記説明したように、直接波が第１到来波として検出されない場合の伝搬遅延時間は、直接波が第１到来波として検出される場合の伝搬遅延時間と比較して長くなる。つまり、伝搬遅延時間が短いほど、当該伝搬遅延時間の算出に用いた特定要素が直接波に対応する度合いが高いと言える。他方、伝搬遅延時間が長いほど、当該伝搬遅延時間の算出に用いた特定要素が直接波に対応しない度合が高いと言える。

そこで、制御部２３０は、複数の特定要素の各々について算出された複数の伝搬遅延時間のうち最短の伝搬遅延時間との差が第２の閾値以下である伝搬遅延時間が算出された特定要素が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであると検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々において検出された特定要素に基づいて計算された伝搬遅延時間のうち最短の伝搬遅延時間との差が第２の閾値以下である伝搬遅延時間が計算された特定要素は、直接波に対応すると判定する。他方、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々において検出された特定要素に基づいて計算された伝搬遅延時間のうち最短の伝搬遅延時間との差が第２の閾値を超える伝搬遅延時間が計算された特定要素は、直接波に対応しないと判定する。

このように、第２のファストパス指標によれば、伝搬遅延時間の観点から、特定要素が直接波に対応するか否かを検証することが可能となる。

－第３のファストパス指標
ファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々について計算された時間Ｔ_３であってもよい。かかるファストパス指標は、第３のファストパス指標とも称される。

マスタに関する第３のファストパス指標は、時間Ｔ_３－mである。時間Ｔ_３－mは、上記説明したように、マスタが第１の測距用信号（第１の信号の一例）を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、マスタが第２の測距用信号（第２の信号の一例）を送信する時刻までの時間である。

スレーブに関する第３のファストパス指標は、時間Ｔ_３－ｓ（Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３）である。時間Ｔ_３－ｓは、上記説明したように、スレーブが第１の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、スレーブが第２の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻までの時間である。

測距処理に関し上記説明したように、直接波が第１到来波として検出されない場合、第１到来波の受信時刻は遅れる。換言すると、直接波が第１到来波として検出されない場合、特定要素に対応する時刻は遅れる。従って、時間Ｔ_３（Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３）の始期である、複数の無線通信部２１０の各々における第１の測距用信号の特定要素に対応する時刻は、直接波が第１到来波として検出されない場合には遅れる。他方、第１のファストパス指標に関し上記説明したように、マスタとスレーブとの間に遮蔽物が存在しないと仮定すると、Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３の終期は略同一である。以上から、直接波が第１到来波として検出されない場合、直接波が第１到来波として検出される場合と比較して、時間Ｔ_３は短くなる。

そこで、制御部２３０は、マスタに関する第３のファストパス指標としての時間Ｔ_３－m、及び複数のスレーブの各々に関する第３のファストパス指標としての時間Ｔ_３－ｓのうち、最長の時間との差が第３の閾値以下である時間が算出された無線通信部２１０に関し検出された特定要素が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであると検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、時間Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３のうち、最長の時間との差が第３の閾値以下である時間が算出された特定要素は、直接波に対応すると判定する。他方、制御部２３０は、時間Ｔ_３－m、Ｔ_３－ｓ１、Ｔ_３－ｓ２、及びＴ_３－ｓ３のうち、最長の時間との差が第３の閾値を超える時間が算出された特定要素は、直接波に対応しないと判定する。

このように、第３のファストパス指標によれば、時間Ｔ_３の観点から、特定要素が直接波に対応するか否かを検証することが可能となる。

－第４のファストパス指標
ファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々について計算された時間Ｔ_４であってもよい。かかるファストパス指標は、以下では第４のファストパス指標とも称される。

マスタに関する第４のファストパス指標は、時間Ｔ_４－mである。時間Ｔ_４－mは、上記説明したように、マスタが第２の測距用信号を送信した時刻から、マスタが第３の測距用信号（第３の信号の一例）を受信したことにより得られたＣＩＲにおける前記特定要素に対応する時刻までの時間である。

スレーブに関する第４のファストパス指標は、時間Ｔ_４－ｓ（Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３）である。時間Ｔ_４－ｓは、上記説明したように、スレーブが第２の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻から、スレーブが第３の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける前記特定要素に対応する時刻までの時間である。

測距処理に関し上記説明したように、直接波が第１到来波として検出されない場合、第１到来波の受信時刻は遅れる。換言すると、直接波が第１到来波として検出されない場合、特定要素に対応する時刻は遅れる。従って、時間Ｔ_４（Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３）の終期である、複数の無線通信部２１０の各々における第３の測距用信号の特定要素に対応する時刻は、直接波が第１到来波として検出されない場合には遅れる。他方、第１のファストパス指標に関し上記説明したように、マスタとスレーブとの間に遮蔽物が存在しないと仮定すると、Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３の始期は略同一である。以上から、直接波が第１到来波として検出されない場合、直接波が第１到来波として検出される場合と比較して、時間Ｔ_４は長くなる。

そこで、制御部２３０は、マスタに関する第４のファストパス指標としての時間Ｔ_４－m、及び複数のスレーブの各々に関する第４のファストパス指標としての時間Ｔ_４－ｓのうち、最短の時間との差が第４の閾値以下である時間が算出された無線通信部２１０に関し検出された特定要素が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであると検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、時間Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３のうち、最短の時間との差が第４の閾値以下である時間が算出された特定要素は、直接波に対応すると判定する。他方、制御部２３０は、時間Ｔ_４－m、Ｔ_４－ｓ１、Ｔ_４－ｓ２、及びＴ_４－ｓ３のうち、最短の時間との差が第４の閾値を超える時間が算出された特定要素は、直接波に対応しないと判定する。

このように、第４のファストパス指標によれば、時間Ｔ_４の観点から、特定要素が直接波に対応するか否かを検証することが可能となる。

－第５のファストパス指標
ファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々における特定要素に対応する時刻であってもよい。かかるファストパス指標は、以下では第５のファストパス指標とも称される。

詳しくは、第５のファストパス指標は、無線通信部２１０が測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻である。とりわけ、第５のファストパス指標は、複数の無線通信部２１０の各々が同一の測距用信号を受信したことにより得られたＣＩＲにおける特定要素に対応する時刻である。ここでの測距用信号とは、第１の測距用信号又は第３の測距用信号である。

測距処理に関し上記説明したように、直接波が第１到来波として検出されない場合、第１到来波の受信時刻は遅れる。換言すると、直接波が第１到来波として検出されない場合、特定要素に対応する時刻は遅れる。

そこで、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々における特定要素に対応する時刻のうち最も早い時刻との差が第５の閾値以下である時刻に対応する特定要素が、ファストパスを経て到来した測距用信号に基づくものであると検証することを、検証処理として行う。即ち、制御部２３０は、特定要素のうち、対応する時刻が最も早い時刻との差が第５の閾値以下である特定要素は、直接波に対応すると判定する。他方、制御部２３０は、特定要素のうち、対応する時刻が最も早い時刻との差が第５の閾値を超える特定要素は、直接波に対応しないと判定する。

このように、第５のファストパス指標により、特定要素に対応する時刻の観点から、特定要素が直接波に対応するか否かを検証することが可能となる。

＜＜５．補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、スレーブにおける時間Ｔ_３―ｓの終期、及びスレーブにおける時間Ｔ_４－ｓの始期として、マスタから送信された第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻を用いるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御部２３０は、スレーブにおける時間Ｔ_３―ｓの終期、及びスレーブにおける時間Ｔ_４－ｓの始期として、マスタにおける第２の測距用信号の送信時刻を用いてもよい。

例えば、上記実施形態では、通信ユニット２００は４つの無線通信部２１０を有するものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。通信ユニット２００は、少なくとも３つの無線通信部２１０を有していればよい。また、通信ユニット２００は、５つ以上の無線通信部２１０を有していてもよい。

例えば、上記実施形態において説明した複数のファストパス指標のうち任意の２以上のファストパス指標が、組み合わせて使用されてもよい。

例えば、上記実施形態では、特定要素はＣＩＲ値が最初にファストパス閾値を超える要素であるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、特定要素は、ＣＩＲ値が２番目以降にファストパス閾値を超える要素であってもよい。

例えば、上記実施形態では、ＣＩＲが相関演算結果であるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一例として、ＣＩＲは、受信信号そのものであってもよい。その場合、ＣＩＲは、無線通信部２１０が受信したパルスを含む信号を規定時間ごとにサンプリングした結果を、規定時間を間隔とする時刻ごとの前記要素として含む。ＣＩＲ値は、遅延時間ごとの受信信号である。ここで、ＣＩＲ値は、受信信号の振幅成分及び位相成分の少なくともいずれかを含んでいればよい。受信信号の振幅成分は、振幅又は振幅を二乗することで得られる電力である。受信信号の位相成分は、受信信号のＩＱ成分がＩＱ平面上でＩ軸となす角である。位相成分は、単に位相とも称される。受信信号は、ＩＱ成分を有する複素数であってもよい。ＣＩＲが受信信号そのものである場合、受信側は、受信した無線信号の振幅成分が最初にファストパス閾値を超えることを、第１到来波を検出するための所定の検出基準として用いてもよい。その場合、受信側は、受信信号の振幅成分が最初にファストパス閾値を超える要素を、特定要素として検出してもよい。換言すると、受信側は、受信信号の振幅成分が最初にファストパス閾値を超える部分を、第１到来波として検出してもよい。

例えば、上記実施形態では、制御部２３０がＣＩＲの算出、第１到来波（換言すると、特定要素）の検出、及び位置パラメータの推定を行うものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。これらの処理の少なくともいずれかが、無線通信部２１０により実行されてもよい。例えば、複数の無線通信部２１０の各々において、各々が受信した受信信号に基づいてＣＩＲの算出、及び第１到来波の検出を行ってもよい。また、位置パラメータの推定は、例えばマスタとして機能する無線通信部２１０により実行されてもよい。

例えば、上記実施形態では、アンテナペアにおけるアンテナアレー位相差に基づいて角度α及びβが計算される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一例として、通信ユニット２００は、複数のアンテナ２１１によりビームフォーミングを行うことで、角度α及びβを計算してもよい。その場合、通信ユニット２００は、複数のアンテナ２１１のメインローブを全方向にわたって走査し、受信電力が最も大きい方向に携帯機１００が存在すると判定し、かかる方向に基づいて角度α及びβを計算する。

例えば、上記実施形態では、図３を参照しながら説明したように、ローカル座標系が、アンテナペアを結ぶ軸に平行する座標軸を有する座標系であるものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ローカル座標系は、アンテナペアを結ぶ軸に平行しない座標軸を有する座標系であってもよい。また、原点は、複数のアンテナ２１１の中心に限定されない。本実施形態に係るローカル座標系は、通信ユニット２００が有する複数のアンテナ２１１の配置を基準に、任意に設定されてよい。

例えば、上記実施形態では、被認証者が携帯機１００であり、認証者が通信ユニット２００である例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００及び通信ユニット２００の役割は逆であってもよい。例えば、携帯機１００が、位置パラメータを推定してもよい。また、携帯機１００及び通信ユニット２００の役割が動的に交換されてもよい。また、通信ユニット２００同士で位置パラメータの特定、及びに認証が行われてもよい。

例えば、上記実施形態では、本発明がスマートエントリーシステムに適用される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、信号を送受信することで位置パラメータを推定し認証を行う任意のシステムに適用可能である。例えば、携帯機、車両、スマートフォン、ドローン、家、及び家電製品等のうち任意の２つの装置を含むペアに、本発明は適用可能である。その場合、ペアのうち一方が認証者として動作し、他方が被認証者として動作する。なお、ペアは、２つの同じ種類の装置を含んでいてもよいし、２つの異なる種類の装置を含んでいてもよい。また、無線ＬＡＮ（Local Area Network）ルータがスマートフォンの位置を推定するためにも、本発明は適用可能である。

例えば、上記実施形態では、無線通信規格としてＵＷＢを用いるものを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、無線通信規格として、赤外線を用いるものが使用されてもよい。

なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：non-transitory media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１：システム、１００：携帯機、１１０：無線通信部、１１１：アンテナ、１２０：記憶部、１３０：制御部、２００：通信ユニット、２０２：車両、２１０：無線通信部、２１１：アンテナ、２２０：記憶部、２３０：制御部

Claims (13)

1. 他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部と、
   前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を複数の前記無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、
   前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から複数の前記無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、
   複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、複数の前記無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行う、制御部と、
   を備える通信装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１の処理において検出された複数の前記特定要素の各々が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものである度合いを示す指標を算出し、
   複数の前記特定要素の各々について算出された前記指標に基づいて、複数の前記特定要素の各々が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証することを、
   前記第２の処理として行う、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記指標は、前記他の通信装置と前記無線通信部との間で前記パルス信号を送信してから受信するまでにかかる時間であり、前記特定要素に基づいて算出される伝搬遅延時間に基づいて推定される、前記他の通信装置と前記無線通信部との間の距離である測距値であり、
   前記制御部は、複数の前記特定要素の各々について推定された複数の前記測距値のうち最短の前記測距値との差が第１の閾値以下である前記測距値が推定された前記特定要素が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであると検証することを、前記第２の処理として行う、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記指標は、前記他の通信装置と前記無線通信部との間で前記パルス信号を送信してから受信するまでにかかる時間であり、前記特定要素に基づいて算出される伝搬遅延時間であり、
   前記制御部は、複数の前記特定要素の各々について算出された複数の前記伝搬遅延時間のうち最短の前記伝搬遅延時間との差が第２の閾値以下である前記伝搬遅延時間が算出された前記特定要素が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであると検証することを、前記第２の処理として行う、請求項２に記載の通信装置。
5. 複数の前記無線通信部の各々は、前記他の通信装置から送信された前記パルス信号である第１の信号を受信し、
   複数の前記無線通信部のうち１つの前記無線通信部である第１の無線通信部は、前記第１の信号に対する応答であって前記パルス信号である第２の信号を送信し、
   複数の前記無線通信部のうち前記第１の無線通信部以外の前記無線通信部である複数の第２の無線通信部の各々は、前記第２の信号を受信し、
   前記第１の無線通信部に関する前記指標は、前記第１の無線通信部が前記第１の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻から、前記第１の無線通信部が前記第２の信号を送信する時刻までの時間であり、
   前記第２の無線通信部に関する前記指標は、前記第２の無線通信部が前記第１の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻から、前記第２の無線通信部が前記第２の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻までの時間であり、
   前記制御部は、前記第１の無線通信部に関する前記指標としての時間、及び複数の前記第２の無線通信部の各々に関する前記指標としての時間のうち、最長の時間との差が第３の閾値以下である時間が算出された前記無線通信部に関し検出された前記特定要素が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであると検証することを、前記第２の処理として行う、請求項２に記載の通信装置。
6. 複数の前記無線通信部の各々は、前記他の通信装置から送信された前記パルス信号である第１の信号を受信し、
   複数の前記無線通信部のうち１つの前記無線通信部である第１の無線通信部は、前記第１の信号に対する応答であって前記パルス信号である第２の信号を送信し、
   複数の前記無線通信部のうち前記第１の無線通信部以外の前記無線通信部である複数の第２の無線通信部の各々は、前記第２の信号を受信し、
   複数の前記無線通信部の各々は、前記第２の信号に対する応答であって前記パルス信号である第３の信号を前記他の通信装置から受信し、
   前記第１の無線通信部に関する前記指標は、前記第１の無線通信部が前記第２の信号を送信した時刻から、前記第１の無線通信部が前記第３の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻までの時間であり、
   前記第２の無線通信部に関する前記指標は、前記第２の無線通信部が前記第２の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻から、前記第２の無線通信部が前記第３の信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻までの時間であり、
   前記制御部は、前記第１の無線通信部に関する前記指標としての時間、及び複数の前記第２の無線通信部の各々に関する前記指標としての時間のうち、最短の時間との差が第４の閾値以下である時間が算出された前記無線通信部に関し検出された前記特定要素が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであると検証することを、前記第２の処理として行う、請求項２に記載の通信装置。
7. 前記指標は、前記無線通信部が前記パルス信号を受信したことにより得られた前記時系列情報における前記特定要素に対応する時刻であり、
   前記制御部は、複数の前記無線通信部の各々における前記特定要素に対応する時刻のうち最も早い時刻との差が第５の閾値以下である時刻に対応する前記特定要素が、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであると検証することを、前記第２の処理として行う、請求項２に記載の通信装置。
8. 前記時系列情報は、前記他の通信装置が送信した前記パルス信号と前記無線通信部が受信した前記パルス信号との相関を、前記他の通信装置が前記パルス信号を送信してから規定時間ごとにとった結果あって、相関の高さを示す相関値を、前記規定時間を間隔とする時刻ごとの前記要素として含む、相関演算結果であり、
   前記制御部は、前記相関演算結果のうち、前記相関値に含まれる振幅成分が最初に所定の閾値を超える前記要素を前記特定要素として検出することを、前記第１の処理として行う、請求項１～７のいずれか一項に記載の通信装置。
9. 前記時系列情報は、前記無線通信部が受信した前記パルス信号を規定時間ごとにサンプリングした結果を、前記規定時間を間隔とする時刻ごとの前記要素として含み、
   前記制御部は、前記パルス信号の振幅成分が最初に所定の閾値を超える前記要素を前記特定要素として検出することを、前記第１の処理として行う、請求項１～７のいずれか一項に記載の通信装置。
10. 前記制御部は、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された３つ以上の前記特定要素の各々に含まれる位相成分を抽出し、抽出した３つ以上の前記位相成分に基づいて、前記パルス信号が到来する角度を推定することを、前記第３の処理として行う、請求項１～９のいずれか一項に記載の通信装置。
11. 前記制御部は、平面を構成する３つ以上の前記無線通信部について検出された３つ以上の前記特定要素の各々に含まれる前記位相成分に基づいて前記パルス信号が到来する角度を推定することを、前記第３の処理として行う、請求項１０に記載の通信装置。
12. 他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部を備える通信装置により実行される情報処理方法であって、
    前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を複数の前記無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、
    前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から複数の前記無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、
    複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、複数の前記無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行うこと、
    を含む情報処理方法。
13. 他の通信装置から信号を無線で受信する複数の無線通信部を備える通信装置を制御するコンピュータを、
    前記他の通信装置から送信されたパルスを含む信号であるパルス信号を複数の前記無線通信部の各々が受信したことにより得られる情報であり、かつ、時系列に沿って変化する情報を時刻ごとの要素として含む複数の時系列情報の各々に基づいて、複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における特定の前記要素である特定要素を検出する第１の処理を行い、
    前記第１の処理において検出した複数の前記特定要素の各々が、前記他の通信装置から複数の前記無線通信部の各々までの最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであるか否かを検証する第２の処理を行い、
    複数の前記無線通信部の各々にて受信した前記パルス信号に基づく前記時系列情報における前記特定要素のうち、前記最短の経路を経て到来した前記パルス信号に基づくものであることが検証された複数の前記特定要素に基づいて、複数の前記無線通信部に設定された基準点から延伸する軸を基準軸として前記パルス信号が到来する角度を推定する第３の処理を行う、制御部、
    として機能させるためのプログラム。
    

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