JP7430119B2

JP7430119B2 - 制御装置およびシステム

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Publication number: JP7430119B2
Application number: JP2020126284A
Authority: JP
Inventors: 一輝内木
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2024-02-09
Anticipated expiration: 2040-07-27
Also published as: CN115917101A; US20230266421A1; DE112021003319T5; JP2022023376A; WO2022024658A1

Description

本発明は、制御装置およびシステムに関する。

近年では、装置間で信号を送受信した結果に従って認証を行う技術が開発されている。例えば、下記特許文献１では、車載器が携帯機との間で信号を送受信することで携帯機の認証を行い、当該認証の結果に従って車両の制御を行うシステムが開示されている。

特開平１１－２０８４１９号公報

上記のようなシステムにおいて、セキュリティ性をさらに高めるためには、認証の条件を複雑化することも想定される。しかし、この場合、車載器や携帯機の消費電力が増大する可能性がある。

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、セキュリティ性を担保しつつ、消費電力を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも２つのアンテナ素子を有し、他の通信装置との間における無線通信を行う無線通信部と、前記無線通信に基づいて推定された前記他の通信装置の方向に基づいて、被制御装置の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記他の通信装置の方向が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、制御装置が提供される。

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、制御装置および通信装置を備えるシステムであって、前記制御装置は、少なくとも２つのアンテナ素子を有し、前記通信装置との間における無線通信を行う無線通信部と、前記無線通信に基づいて推定された前記通信装置の方向に基づいて、被制御装置の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記通信装置の方向が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、システムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、セキュリティ性を担保しつつ、消費電力を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る本実施形態に係るシステム１の構成例を示すブロック図である。同実施形態に係る車載器２０による制御の一例について説明するための図である。同実施形態に係る車載器２０による制御の一例について説明するための図である。同実施形態に係るアンテナ素子２２５の配置例を示す図である。同実施形態に係るシステム１による処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

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。

＜１．実施形態＞
＜＜１．１．システム構成例＞＞
まず、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成例について説明する。図１は、本実施形態に係るシステム１の構成例を示すブロック図である。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１０および車載器２０を備える。

（携帯機１０）
本実施形態に係る携帯機１０は、車載器２０が搭載される移動体のユーザにより携帯される通信装置である。本実施形態に係る携帯機１０は、例えば、スマートフォンや専用機器であってもよい。

図１に示すように、本実施形態に係る携帯機１０は、制御部１１０および無線通信部１２０を備える。

（制御部１１０）
本実施形態に係る制御部１１０は、携帯機１０が備える各構成を制御する。また、制御部１１０は、無線通信部１２０と車載器２０との間において行われる無線通信の結果に基づいて、携帯機１０と車載器２０との間の距離（より正確には、無線通信部１２０と車載器２０が備える無線通信部２２０との間の距離）を算出する測距を行ってもよい。

例えば、本実施形態に係る制御部１１０は、無線通信部１２０が送信する第１の信号と、車載器２０が第１の信号への応答として送信する第２の信号とに基づいて測距を行ってもよい。

より具体的には、制御部１１０は、無線通信部１２０が第１の信号を送信した時刻から第２の信号の受信する時刻までの時間ΔＴ１と、車載器２０が第１の信号を受信した時刻から第２の信号を送信するまでの時間ΔＴ２に基づいて測距を行う。

制御部１１０は、ΔＴ１からΔＴ２を差し引くことにより測距用信号の往復の通信に要した時間が算出し、また当該時間を２で割ることにより測距用信号の片道の通信に要した時間が算出することができる。さらに、制御部１１０は、（ΔＴ１－ΔＴ２）／２の値に信号の速度を掛けることで、携帯機１０と車載器２０との間の距離（以下、測距値、とも称する）を得ることが可能である。

なお、上記第１の信号および第２の信号としては、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra-Wide Band）の周波数を用いる信号が用いられてもよい。ＵＷＢによるインパルス方式の信号は、測位及び測距を高精度に行うことができるという特性を有する。すなわち、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空中伝搬時間を高精度に測定することができ、伝搬時間に基づく測位及び測距を高精度に行うことができる。

本実施形態に係る制御部１１０が有する機能は、各種のプロセッサにより実現される。

（無線通信部１２０）
本実施形態に係る無線通信部１２０は、車載器２０との間において無線通信を行う。このために、本実施形態に係る無線通信部１２０は、少なくとも１つのアンテナ素子１２５を備える。

例えば、本実施形態に係る無線通信部１２０は、上述の第１の信号を送信し、第２の信号を受信する。また、無線通信部１２０は、制御部１１０が算出した測距値を車載器２０に送信する。

以上、本実施形態に係る携帯機１０の機能構成について述べた。なお、上記で説明した携帯機１０の機能構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る携帯機１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る携帯機１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

（車載器２０）
本実施形態に係る車載器２０は、車両等の移動体Ｖに搭載される制御装置の一例である。図１に示すように、本実施形態に係る車載器２０は、制御部２１０および無線通信部２２０を備える。

（制御部２１０）
本実施形態に係る制御部２１０は、車載器２０が備える各構成を制御する。また、制御部２１０は、移動体Ｖに搭載される少なくとも一つの被制御装置を制御する。

また、本実施形態に係る制御部２１０は無線通信部２２０と携帯機１０との間において行われる無線通信に基づいて推定された、移動体Ｖを基準とした携帯機の方向に基づいて、移動体Ｖに備えられる少なくとも一つの被制御装置を制御する。

この際、本実施形態に係る制御部２１０は、携帯機の方向が規定の範囲内である場合に、被制御装置に所定の動作を実行させることを特徴の一つとする。

なお、本実施形態に係る被制御装置としては、例えば、移動体Ｖが備えるドアの施錠および解錠を行う錠装置、エンジン、アクセル、ブレーキ、操舵装置、照明装置などが挙げられる。

例えば、本実施形態に係る制御部２１０は、携帯機１０の方向が規定の範囲内にある場合、錠装置にドアの解除を指示してもよい。
また、例えば、本実施形態に係る制御部２１０は、携帯機１０の方向が規定の範囲内にある場合、エンジンの始動を許可してもよい。

また、例えば、本実施形態に係る制御部２１０は、携帯機１０の方向が規定の範囲内にある場合、移動体Ｖが自動で駐車スペースに駐車するよう制御を行ってもよい。

また、例えば、本実施形態に係る制御部２１０は、携帯機１０の方向が規定の範囲内にある場合、移動体Ｖが備えるドアの下方に設けられる照明装置を点灯させることで、ユーザの移動体Ｖへの搭乗を補助してもよい。

上記のような制御によれば、ユーザにより携帯される携帯機１０の方向に応じた各種の処理を制御することができ、利便性を高めることが可能となる。

また、上記のような制御によれば、簡易な構成でセキュリティ性をより向上させることが可能となる。

本実施形態に係る制御部２１０が有する機能は、各種のプロセッサにより実現される。

（無線通信部２２０）
本実施形態に係る無線通信部２２０は、携帯機１０との間における無線通信を行う。例えば、無線通信部２２０は、携帯機１０から第１の信号を受信し、第１の信号への応答として第２の信号を送信してもよい。また、例えば、無線通信部２２０は、携帯機１０から測距値等の測距情報を受信してもよい。

また、本実施形態に係る無線通信部２２０は、少なくとも２つのアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂを備える。無線通信部２２０は、アンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂが受信した携帯機１０からの信号の位相差に基づいて、当該信号の到来角（ＡｏＡ：Angle of Arrival）を推定してもよい。

この場合、制御部２１０は、無線通信部２２０が推定した到来角に基づいて、被制御装置を制御してもよい。具体的には、制御部２１０は、上記到来角が規定の範囲内にある場合に、被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

上記のような制御によれば、少なくとも２つのアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂ含む簡易な構成で、携帯機１０の方向に応じた制御を行うことができ、セキュリティ性を担保しつつ、消費電力を抑制することが可能となる。

以上、本実施形態に係る車載器の機能構成例について述べた。なお、上記で説明した車載器２０の機能構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る車載器２０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る車載器２０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

＜＜１．２．機能の詳細＞＞
次に、本実施形態に係るシステム１が有する機能について詳細に説明する。

従来、携帯機の認証を行う手段としては、ＬＦ（Low Frequency）帯およびＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の信号が広く用いられていた。しかし、ＬＦ帯やＵＨＦ帯の信号を用いる場合、セキュリティ性を担保するためには、携帯機の信号を中継し不正に認証を成立させるリレーアタック等に対する対策が求められる。

上記の対策としては、例えば、車載器と携帯機との間において測距を行い、算出した測距値に基づく認証を行う方法も想定される。

しかし、測距値に基づく認証を正確に行うためには、測距値を精度高く取得することが求められる。

また、高精度の測距値を取得する手法としては、例えば、測距値を取得するための通信ユニットを車両に複数搭載し、通信ユニットごとに測距を行うことも想定される。しかし、この場合、車両に搭載する通信ユニットの数だけ製造コストが増加することとなる。

また、別の手法としては、単一の通信ユニットで複数回の測距を行うことが想定される。しかし、この場合であっても、測距の回数が増加するほど、消費電力が増大することとなる。

本発明の一実施形態に係る車載器２０は上記の点に着目して発想されたものであり、セキュリティ性を担保しつつ、消費電力を抑制することを可能とするものである。

このために、本実施形態に係る車載器２０が備える制御部２１０は、携帯機１０が送信する信号の到来角を推定し、当該到来角が所定の範囲内にある場合、携帯機１０の方向が所定の範囲内にある場合に、被制御装置に所定の動作を実行させる。

上記の制御によれば、リレーアタックの懸念を排除するとともに、複数回の測距による電力消費の増大を防ぐことが可能となる。

また、本実施形態に係る車載器２０の制御部２１０は、携帯機１０の方向に基づく上記の制御に加え、無線通信に基づいて推定された携帯機１０と車載器２０との距離が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

すなわち、制御部２１０は、推定された到来角が規定の範囲内であり、かつ測距値が規定の範囲内である場合に、被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

このような制御によれば、携帯機１０の方向と距離に基づくよりセキュアな認証を行うとともに、方向および距離に応じたより綿密な機能提供を実現することが可能となる。

なお、到来角の算出、および測距に用いられる信号は、上述したＵＷＢの周波数を用いたものであってもよい。この場合、無線通信部２２０は、測距のために携帯機１０が送信する第１の信号をアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂで受信することで、第１の信号の到来角を推定することができ、より少ない通信回数で上記のような制御を実現することができる。

一方、到来角の算出および測距には、互いに異なる無線通信規格に準拠した信号が用いられてもよい。これによれば、例えば、携帯機１０がスマートフォンである場合などにおいて、当該スマートフォンに標準で利用可能なＷｉ－Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）などを用いて上記の制御を行うことも可能である。

以下、本実施形態に係る車載器２０による制御について具体例を挙げて説明する。図２は、本実施形態に係る車載器２０による制御の一例について説明するための図である。

図２には、移動体Ｖ、および移動体Ｖに搭載される無線通信部２２０が有する２つのアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂの配置例が示されている。

図２に示すように、本実施形態に係るアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂは、移動体Ｖの中心付近において、移動体Ｖの進行方向に沿って規定の間隔を空けて配置されてもよい。なお、図２においては、移動体Ｖの進行方向が０°として示されている。

このような配置によれば、２つのアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂを用いて、移動体Ｖの側方、すなわち運転席、助手席、および後部座席のドア付近に存在する携帯機１０の角度を精度高く推定することができ、移動体Ｖに搭乗しようとするユーザに対し、携帯機１０の角度に応じた機能提供を効果的に行うことが可能となる。

また、図２においては、車載器２０の制御部２１０が、被制御装置に所定の動作を実行させるための条件が、ドットの背景により視覚的に示されている。

本実施形態に係る制御部２１０は、例えば、図２に示すように、推定された到来角（すなわち、移動体Ｖを基準とした携帯機１０の方向）が、４５°～１３５°または２２５°～３１５°の範囲であり、かつ取得された測距値が１ｍ～３ｍの範囲である場合に、被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

このような制御によれば、被制御装置に所定の動作を行わせるための条件としての携帯機１０の位置（方向および距離）を細かく限定することができ、セキュリティ性を高めるとともに、当該位置に適した各種の機能をユーザに提供することが可能となる。

なお、携帯機１０の方向に係る規定の範囲、および距離に係る規定の範囲は、それぞれ他方の値に基づいて決定されてもよい。

図２に示すアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂの配置の場合、０°方向または１８０°方向に近づくほど位相差が取得しづらくなることから到来角の推定精度が低下してしまう。

このため、制御部２１０は、例えば、図３に示すように、到来角（すなわち、移動体Ｖを基準とした携帯機１０の方向）が、１５°～４５°または２２５°～３１５°の範囲である場合には、測距値に係る規定の範囲を１ｍ～２．５ｍの範囲に狭めてもよい。

このように、本実施形態に係る制御部２１０は、推定された携帯機１０の距離が、携帯機１０の方向に応じて決定される規定の範囲内である場合に、被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

反対に、制御部２１０は、推定された携帯機１０の方向が、携帯機１０の距離に応じて決定される規定の範囲内である場合に、被制御装置に所定の動作を実行させてもよい。

上記のような制御によれば、推定された携帯機１０の方向または距離のいずれかに応じて他方の条件に変化をつけることが可能となり、よりセキュアな制御を実現することが可能となる。

以上、制御部２１０による制御について具体例を挙げて説明した。なお、上記で挙げた規定の範囲はあくまで一例であり、本実施形態に係る規定の範囲は仕様や運用に応じて適宜設定されてよい。

また、図２および図３で示したアンテナ素子２２５の配置もあくまで一例である。例えば、本実施形態に係る車載器２０は、到来角を推定するための少なくとも２つ以上のアンテナ素子のセットを複数有してもよい。

図４は、本実施形態に係るアンテナ素子２２５の配置例を示す図である。図４に示す一例の場合、車載器２０は、２つの無線通信部２２０ａおよび２２０ｂを備える。また、無線通信部２２０ａおよび２２０ｂは、到来角を推定するために必要な２つのアンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂのセット、２２５ｃおよび２２５ｄのセットをそれぞれ備える。

このような配置によれば、０°方向または１８０°方向に近づくほど、アンテナ素子２２５ａおよび２２５ｂに係る位相差が取得し易くなることから、無線通信部２２０ａによる到来角の推定精度が高くなる。同様に、９０°方向または２７０°方向に近づくほど、アンテナ素子２２５ｃおよび２２５ｄに係る位相差が取得し易くなることから、無線通信部２２０ｂによる到来角の推定精度が高くなる。

上記のような配置によれば、移動体Ｖの周囲全方向に対して高精度な到来角推定を行うことができ、よりセキュアな制御を実現することが可能となる。

＜＜１．３．処理の流れ＞＞
次に、本実施形態に係るシステム１による処理の流れについて詳細に説明する。図５は、本実施形態に係るシステム１による処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

図５に示す一例の場合、まず、携帯機１０の無線通信部１２０が、第１の信号を送信する（Ｓ１０２）。第１の信号は、測距および到来角の推定に用いられる。

また、第１の信号は、車載器２０の無線通信部２２０が有する２つ以上のアンテナ素子２２５により受信される。

次に、車載器２０の無線通信部２２０が、ステップＳ１０２において受信した第１の信号への応答として、第２の信号を送信する（Ｓ１０４）。第２の信号は測距に用いられる。

また、車載器２０の無線通信部２２０は、ステップＳ１０２において少なくとも２つのアンテナ素子２２５により受信した第１の信号に係る位相差に基づいて到来角を推定する（Ｓ１０６）。

一方、携帯機１０の制御部１１０は、ステップＳ１０２において無線通信部１２０が送信した第１の信号、およびステップＳ１０４において無線通信部１２０が受信した第２の信号に基づく測距を行い、測距値を算出する（Ｓ１０８）。

次に、無線通信部１２０が、ステップＳ１０８において算出された測距値を無線通信部２２０に送信する（Ｓ１１０）。

次に、車載器２０の制御部２１０が、ステップＳ１０６において推定された到来角、およびステップＳ１１０において受信した測距値基づく制御を実行する（Ｓ１１２）。

以上、本実施形態に係るシステム１による処理の流れについて一例を挙げて説明した。なお、上記で説明した流れはあくまで一例であり、システム１による処理は係る例に限定されない。

例えば、上記では、携帯機１０の制御部１１０が測距値の算出を行う場合を例示したが、本実施形態に係る測距値の算出は車載器２０の制御部２１０により行われてもよい。

この場合、例えば、携帯機１０の無線通信部１２０が測距値を算出するための情報（上述したΔＴ１等）を無線通信部２２０に送信してもよい。また、無線通信部２２０が第１の信号を送信し、無線通信部１２０が当該第１の信号への応答として第２の信号を送信してもよい。

また、例えば、移動体Ｖを基準とした携帯機１０の方向の推定は携帯機１０の無線通信部１２０が行ってもよい。この場合、車載器２０の無線通信部２２０が、上記方向を推定するための情報（例えば、位相差や、位相差を取得するための各種情報）を無線通信部１２０に送信すればよい。無線通信部１２０は、推定された方向に関する情報を無線通信部２２０に返送する。

このように、本実施形態に係るシステム１による処理は、柔軟に変形可能である。

＜２．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。

また、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－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｍｅｄｉａ）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。

１：システム、１０：携帯機、１１０：制御部、１２０：無線通信部、１２５：アンテナ素子、２０：車載器、２１０：制御部、２２０：無線通信部、２２５：アンテナ素子

Claims

移動体に搭載される制御装置であって、
少なくとも２つのアンテナ素子を有し、他の通信装置との間における無線通信を行う無線通信部と、
前記無線通信に基づいて推定された前記他の通信装置の方向に基づいて、被制御装置の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記他の通信装置の方向が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させ、
少なくとも２つの前記アンテナ素子は、前記移動体の進行方向に沿って規定の間隔を空けて配置される、
制御装置。
前記制御部は、前記無線通信に基づいて推定された前記他の通信装置との距離が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、
請求項１に記載の制御装置。
前記制御部は、推定された前記他の通信装置との距離が、推定された前記他の通信装置の方向に応じて決定される規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、
請求項２に記載の制御装置。
前記制御部は、推定された前記他の通信装置の方向が、推定された前記他の通信装置との距離に応じて決定される規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、
請求項２に記載の制御装置。
前記無線通信部は、少なくとも２つの前記アンテナ素子により受信した前記他の通信装置からの信号に基づいて、当該信号の到来角を推定し、
前記制御部は、前記到来角が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させる、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の制御装置。
少なくとも２つの前記アンテナ素子は、前記移動体の中心付近に配置される、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の制御装置。
少なくとも２つの前記アンテナ素子は、前記移動体の進行方向に沿って規定の間隔を空けて配置される、
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の制御装置。
前記無線通信部は、前記他の通信装置との間において超広帯域無線通信を行う、
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の制御装置。
移動体に搭載される制御装置、および通信装置を備えるシステムであって、
前記制御装置は、
少なくとも２つのアンテナ素子を有し、前記通信装置との間における無線通信を行う無線通信部と、
前記無線通信に基づいて推定された前記通信装置の方向に基づいて、被制御装置の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記通信装置の方向が規定の範囲内である場合に、前記被制御装置に所定の動作を実行させ、
少なくとも２つの前記アンテナ素子は、前記移動体の進行方向に沿って規定の間隔を空けて配置される、
システム。