JP7437201B2

JP7437201B2 - 通信装置及び位置推定方法

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Publication number: JP7437201B2
Application number: JP2020051716A
Authority: JP
Inventors: 洋介大橋; 昌輝古田; 裕己河野; 繁則新田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
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Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2024-02-22
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Description

本発明は、通信装置及び位置推定方法に関する。

近年では、装置間の距離を測定（以下、測距とも称し得る）するための様々な技術が開発されている。例えば、下記特許文献１では、信号が送信されてから受信されるまでにかかる時間（以下、伝搬時間とも称する）に基づいて、装置間の距離を測定する技術が開示されている。

米国特許第９５６６９４５号明細書

装置間の距離を測定することは、一方の装置を基準とする他方の装置の位置を推定することとも捉えられる。しかしながら、装置の位置は、より詳細に推定されることが望ましい。

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、装置の位置をより詳細に推定す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、他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部と、前記複数の前記無線通信部の各々により行われた無線通信により得られた、前記複数の前記無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値に基づいて、前記他の通信装置が存在する位置を推定する制御部と、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、他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部の各々により行われた無線通信により得られた、前記複数の前記無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値に基づいて、前記他の通信装置が存在する位置を推定すること、を含む、位置推定方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、装置の位置をより詳細に推定す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。本実施形態に係る第１の無線通信部及び第２の無線通信部の配置の一例を示す図である。本実施形態に係る位置推定処理の一例を説明するための図である。本実施形態に係る位置推定処理の一例を説明するための図である。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。

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、必要に応じて第１の無線通信部２１０Ａ及び２１０Ｂ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、第１の無線通信部２１０Ａ及び２１０Ｂを特に区別する必要が無い場合には、単に第１の無線通信部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（第１の通信装置とも称する）と、認証者側の通信装置（第２の通信装置とも称する）と、が関与する。携帯機１００は、第１の通信装置の一例である。通信ユニット２００は、第２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は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、通信ユニット２００との間で無線通信を行う通信装置である。携帯機１００は、ユーザに携帯して使用される任意の装置として構成される。任意の装置の一例として、電子キー、スマートフォン、及びウェアラブル端末等が挙げられる。図１に示すように、携帯機１００は、第１の無線通信部１１０、第２の無線通信部１２０、記憶部１３０、及び制御部１４０を備える。

第１の無線通信部１１０は、第１の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。例えば、第１の無線通信部１１０は、通信ユニット２００との間で無線通信を行う。第２の無線通信部１２０は、第２の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。例えば、第２の無線通信部１２０は、通信ユニット２００との間で無線通信を行う。

第１の無線通信規格の一例として、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy（登録商標））が挙げられる。ＢＬＥは、低消費電力な無線通信規格として知られている。なお、ＢＬＥでは、２．４ＧＨｚ帯の信号が送受信される。

第２の無線通信規格の一例として、ＵＷＢ（Ultra-Wide Band）を用いた信号を送受信するものが挙げられる。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距を高精度に行うことができる。なお、ＵＷＢは、約３ＧＨｚ～約１０ＧＨｚの周波数帯域を指すことが多い。

ここで、無線通信においては、搬送波の周波数が高いほど受信側の消費電力が高くなることが知られている。搬送波の周波数が高いほど受信側のサンプリング周波数が高くなるためである。よって、ＢＬＥは、ＵＷＢを用いる無線通信規格と比較して、受信側の消費電力が低い、と言える。

以下では、第１の無線通信規格はＢＬＥであるものとする。即ち、第１の無線通信部１１０は、ＢＬＥ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ものとする。また、第２の無線通信規格はＵＷＢを用いる無線通信規格であるものとする。即ち、第２の無線通信部１２０は、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ものとする。

記憶部１３０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１３０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１３０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１４０は、携帯機１００における処理を実行する機能を有する。例えば、制御部１４０は、第１の無線通信部１１０及び第２の無線通信部１２０を制御して通信ユニット２００との間で通信を行う。また、制御部１４０は、記憶部１３０からの情報の読み出し及び記憶部１３０への情報の書き込みを行う。また、制御部１４０は、通信ユニット２００との間で行われる認証処理を制御する。制御部１４０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、携帯機１００との間で無線通信を行う通信装置である。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、通信ユニット２００が、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。

図１に示すように、通信ユニット２００は、複数の第１の無線通信部２１０、複数の第２の無線通信部２２０、記憶部２３０、及び制御部２４０を備える。

第１の無線通信部２１０は、第１の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。例えば、第１の無線通信部２１０は、携帯機１００との間で無線通信を行う。以下では、第１の無線通信部２１０は、ＢＬＥ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ものとする。

第２の無線通信部２２０は、第２の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。例えば、第２の無線通信部２２０は、携帯機１００との間で無線通信を行う。以下では、第２の無線通信部２２０は、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ものとする。

記憶部２３０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２３０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２３０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２４０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２４０は、第１の無線通信部２１０及び第２の無線通信部２２０を制御して携帯機１００との間で通信を行う。また、制御部２４０は、記憶部２３０からの情報の読み出し及び記憶部２３０への情報の書き込みを行う。制御部２４０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２４０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２４０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２４０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成される。

＜２．技術的特徴＞
（１）測距処理
携帯機１００及び通信ユニット２００は、測距処理を行う。測距処理とは、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を測定する処理である。測距処理において測定された距離を、以下では測距値とも称する。

測距処理においては、信号が無線で送受信され得る。

測距処理において送受信される信号の一例は、測距用信号である。測距用信号は、装置間の距離を測定するために送受信される信号である。測距用信号は、計測の対象となる信号でもある。例えば、測距用信号の送受信にかかる時間が計測される。典型的には、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る。もちろん、測距用信号は、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てもよい。

測距処理においては、装置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。そして、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送信される測距用信号を、第２の測距用信号とも称する。

測距処理において送受信される信号の他の一例は、データ信号である。データ信号は、データを格納して搬送する信号である。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。

測距処理において信号を送受信することを、以下では測距通信とも称する。本実施形態では、第２の無線通信部１２０及び第２の無線通信部２２０が測距通信を行うものとする。測距処理においては、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離として、測距通信を行った第２の無線通信部１２０と第２の無線通信部２２０との間の距離が、測定される。

測距処理の一例を、図２を参照しながら説明する。

図２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。

図２に示すように、まず、携帯機１００の第２の無線通信部１２０は、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ１２）。例えば、第１の測距用信号は、ＵＷＢを用いた信号として送信されてもよい。

次いで、通信ユニット２００の第２の無線通信部２２０は、携帯機１００から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号の応答としての第２の測距用信号を送信する（ステップＳ１４）。例えば、第２の測距用信号は、ＵＷＢを用いた信号として送信されてもよい。

このとき、通信ユニット２００の制御部２４０は、通信ユニット２００における第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ΔＴ２を計測しておく。他方、携帯機１００の制御部１４０は、通信ユニット２００から第２の測距用信号を受信すると、携帯機１００における第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ΔＴ１を計測しておく。

次に、携帯機１００の第２の無線通信部２２０は、時間ΔＴ１を示す情報を含むデータ信号を送信する（ステップＳ１６）。例えば、データ信号は、ＵＷＢを用いた信号として送信されてもよい。

そして、通信ユニット２００の制御部２４０は、第２の無線通信部２２０が携帯機１００からデータ信号を受信すると、受信されたデータ信号により示されるΔＴ１と計測したΔＴ２とに基づいて、携帯機１００と第２の無線通信部２２０との間の距離を示す測距値を取得する（ステップＳ１８）。例えば、まず、制御部２４０は、ΔＴ１－ΔＴ２を２で割ることで伝搬時間を計算する。ここでの伝搬時間とは、携帯機１００と第２の無線通信部２２０との間の片道の信号送受信にかかる時間である。そして、制御部２４０は、伝搬時間に信号の速度を掛けることで、携帯機１００と第２の無線通信部２２０との間の距離を示す測距値を計算する。

ここで、測距通信では、ＵＷＢを用いた信号が送受信されることが望ましい。少なくとも測距用信号は、ＵＷＢを用いた信号として送受信されることが望ましい。かかる構成によれば、ＵＷＢに関して上記説明したように、測距を高精度に行うことが可能となる。

（２）無線通信部の配置
第１の無線通信部２１０及び第２の無線通信部２２０は、車両２０２との相対的な位置が固定される。例えば、第１の無線通信部２１０及び第２の無線通信部２２０は、車両２０２の所定の位置に配置される。

図３は、本実施形態に係る第１の無線通信部２１０及び第２の無線通信部２２０の配置の一例を示す図である。図３に示す例では、車両２０２には、第１の無線通信部２１０Ａ及び第１の無線通信部２１０Ｂ、並びに第２の無線通信部２２０Ａ～第２の無線通信部２２０Ｄが設けられている。図３に示すように、車両２０２の進行方向は前方向とも称される。車両２０２の進行方向の逆方向は後方向とも称される。そして、車両２０２の進行方向に直交する方向は、右方向及び左方向とも称される。

第１の無線通信部２１０Ａ及び第１の無線通信部２１０Ｂは、それぞれ異なる位置に配置される。図３に示す例では、第１の無線通信部２１０Ａ及び第１の無線通信部２１０Ｂは、車両２０２の前後方向の中央付近の、左右に離隔した位置にそれぞれ配置されている。詳しくは、第１の無線通信部２１０Ａは、車両２０２の中央右側に配置されている。第１の無線通信部２１０Ｂは、車両２０２の中央左側に配置されている。例えば、第１の無線通信部２１０Ａ及び第１の無線通信部２１０Ｂは、車室内に配置されてもよい。車室とは、ユーザが車両２０２に搭乗するために車両２０２に設けられた空間である。

第２の無線通信部２２０Ａ～第２の無線通信部２２０Ｄは、それぞれ異なる位置に配置される。図３に示すように、第２の無線通信部２２０Ａ～第２の無線通信部２２０Ｄは、車両２０２の車室外に配置されている。詳しくは、第２の無線通信部２２０Ａ～第２の無線通信部２２０Ｄは、車両２０２の前後方向の端部であって、左右方向の端部に、それぞれ配置されている。例えば、第２の無線通信部２２０Ａは、車両２０２の前側端部であって右側端部に配置されている。第２の無線通信部２２０Ｂは、車両２０２の後側端部であって右側端部に配置されている。第２の無線通信部２２０Ｃは、車両２０２の後側端部であって左側端部に配置されている。第２の無線通信部２２０Ｄは、車両２０２の前側端部であって左側端部に配置されている。一例として、第２の無線通信部２２０Ａ～第２の無線通信部２２０Ｄは、車両２０２のバンパーに配置されてもよい。なお、バンパーとは、車両２０２が他の物体と接触したときの衝撃及び振動を和らげる緩衝装置である。

（３）位置推定処理
制御部２４０は、位置推定処理を行う。位置推定処理とは、携帯機１００が存在する位置を推定する処理である。

位置推定処理により推定された携帯機１００の位置は、携帯機１００と通信ユニット２００との間で行われる認証に用いられる。例えば、推定された携帯機１００の位置が、規定の範囲に含まれる場合に認証が成功し、規定の範囲に含まれない場合に認証が失敗する。

－複数の測距値に基づく位置推定処理
制御部２４０は、複数の第２の無線通信部２２０の各々により行われた無線通信により得られた、複数の第２の無線通信部２２０の各々と携帯機１００との間の距離を示す複数の測距値に基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する。ここでの無線通信とは、上述した測距通信である。制御部２４０は、複数の第２の無線通信部２２０の各々により測距通信を行わせることで、複数の第２の無線通信部２２０の各々と携帯機１００との間の距離を示す複数の測距値を取得する。そして、制御部２４０は、取得した複数の測距値に基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する。とりわけ、本実施形態に係る制御部２４０は、２つの異なる第２の無線通信部２２０により得られた２つの測距値に基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する。

本実施形態において推定される、携帯機１００が存在する位置とは、通信ユニット２００を基準とする、携帯機１００の相対的な位置である。詳しくは、携帯機１００が存在する位置は、第１の座標系における携帯機１００の座標である。第１の座標系とは、通信ユニット２００（より正確には、複数の第２の無線通信部２２０の各々）との相対的な位置が固定された任意の位置を、原点とする座標系である。第１の座標系の一例は、複数の第２の無線通信部２２０のうちいずれか１つの位置を原点とする座標系である。第１の座標系の他の一例は、車両２０２の任意の位置を原点とする座標系である。車両２０２の任意の位置の一例は、車両２０２の中心点である。

記憶部２３０は、複数の第２の無線通信部２２０の各々の位置を示す情報を記憶する。かかる位置を示す情報は、第１の座標系における座標であってもよい。制御部２４０は、複数の第２の無線通信部２２０の各々の位置にさらに基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する。

複数の測距値に基づく位置推定処理の一例を、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る位置推定処理の一例を説明するための図である。図４では、第２の無線通信部２２０Ａ、及び第２の無線通信部２２０Ｂの各々により行われた測距通信により得られた複数の測距値に基づいて、携帯機１００が存在する位置が推定される例が示されている。測距値Ｌ_Ａは、携帯機１００の第２の無線通信部１２０及び通信ユニット２００の第２の無線通信部２２０Ａにより行われた測距通信により得られた測距値である。測距値Ｌ_Ｂは、携帯機１００の第２の無線通信部１２０及び通信ユニット２００の第２の無線通信部２２０Ｂにより行われた測距通信により得られた測距値である。

制御部２４０は、第１の座標系において、第２の無線通信部２２０Ａの座標からの距離が測距値Ｌ_Ａであり、第２の無線通信部２２０Ｂの座標からの距離が測距値Ｌ_Ｂである、という条件を満たす座標を、携帯機１００が存在する位置として推定する。例えば、制御部２４０は、第２の無線通信部２２０Ａの座標を中心とする半径が距離Ｌ_Ａである円１０Ａと、第２の無線通信部２２０Ｂの座標を中心とする半径が距離Ｌ_Ｂである円１０Ｂと、の交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２を、携帯機１００が存在する位置として推定する。

上記説明した、複数の測距値に基づく位置推定処理によれば、携帯機１００が交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２のいずれかに存在することを、推定することができる。従って、本実施形態によれば、単なる測距値よりも、携帯機１００の位置を詳細に推定することが可能となる。

－複数の測距値及び空間情報に基づく位置推定処理
制御部２４０は、複数の測距値に加えて、携帯機１００が存在すると想定される空間を示す情報である空間情報にさらに基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定することを、位置推定処理として行ってもよい。つまり、制御部２４０は、位置推定処理において、測距値に加えて、さらに空間情報に基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定してもよい。かかる構成により、位置推定精度を向上させることが可能となる。

制御部２４０は、複数の測距値に基づいて推定した携帯機１００が存在し得る複数の位置のうち、空間情報により示される携帯機１００が存在すると想定される空間に属する位置を、携帯機１００の位置として推定することを、位置推定処理として行ってもよい。図４を参照しながら上記説明したように、制御部２４０は、複数の測距値に基づく位置推定処理により、携帯機１００が存在する位置として複数の位置を推定し得る。そこで、制御部２４０は、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された複数の位置を、空間情報に基づいてより少ない位置（例えば、１つの位置）に絞り込む。かかる構成により、携帯機１００が存在する位置をより詳細に推定することが可能となる。

空間情報は、携帯機１００が存在する方向を、携帯機１００が存在すると想定される空間として示す情報であってもよい。一例として、空間情報は、車両２０２の右側に携帯機１００が存在すると想定されることを示していてもよい。他の一例として、空間情報は、車両２０２の左側の携帯機１００が存在すると想定されることを示していてもよい。かかる構成によれば、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された複数の位置のうち、空間情報により示される方向の位置を、携帯機１００が存在する位置として推定することが可能となる。

空間情報は、測距値を得るために複数の第２の無線通信部２２０の各々により行われた測距通信において使用された無線通信規格とは異なる無線通信規格を使用して行われた無線通信により取得されてもよい。一例として、空間情報は、第１の無線通信部２１０がＢＬＥを使用して行った無線通信により取得されてもよい。例えば、空間情報は、複数の第１の無線通信部２１０の各々が携帯機１００の第１の無線通信部１１０からの信号を受信した際の、複数の第１の無線通信部２１０における電波強度の大小関係により示される、携帯機１００が存在する方向であってもよい。電波強度の一例は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）である。ＲＳＳＩが大きい第１の無線通信部２１０ほど、携帯機１００からの距離が近い。そのため、複数の第１の無線通信部２１０のうち、ＲＳＳＩが最も大きい第１の無線通信部２１０に近い方向に、携帯機１００が存在すると想定される。かかる構成によれば、ＵＷＢよりも受信側の消費電力が低いＢＬＥを用いて、空間情報を取得することが可能となる。即ち、通信ユニット２００の消費電力を抑制することが可能となる。

記憶部２３０、複数の第１の無線通信部２１０の各々の位置を示す情報を記憶する。かかる位置を示す情報は、第１の座標系における座標であってもよい。制御部２４０は、複数の第１の無線通信部２１０の各々の位置にさらに基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する。

複数の測距値及び空間情報に基づく位置推定処理の一例を、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る位置推定処理の一例を説明するための図である。図４を参照しながら上記説明したように、複数の測距値に基づく位置推定処理により、交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２が、携帯機１００が存在する位置として推定される。図５に示した例では、ＲＳＳＩ_Ａ及びＲＳＳＩ_Ｂの大小関係が、空間情報として取得されたものとする。ＲＳＳＩ_Ａは、第１の無線通信部２１０Ａにより得られたＲＳＳＩである。ＲＳＳＩ_Ｂは、第１の無線通信部２１０Ｂにより得られたＲＳＳＩ_Ｂである。

ＲＳＳＩ_ＡがＲＳＳＩ_Ｂよりも大きい場合、第１の座標系における第１の無線通信部２１０Ａの座標と第１の無線通信部２１０Ｂの座標との中央を通る軸１１よりも第１の無線通信部２１０Ａの方向に、携帯機１００が存在すると想定される。より簡易には、ＲＳＳＩ_ＡがＲＳＳＩ_Ｂよりも大きい場合、車両２０２の右側に携帯機１００が存在すると想定される。従って、ＲＳＳＩ_ＡがＲＳＳＩ_Ｂよりも大きい場合、制御部２４０は、交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２のうち、車両２０２の右側である交点Ｖ_１に携帯機１００が存在すると推定する。

他方、ＲＳＳＩ_ＢがＲＳＳＩ_Ａよりも大きい場合、第１の座標系における第１の無線通信部２１０Ａの座標と第１の無線通信部２１０Ｂの座標との中央を通る軸１１よりも第１の無線通信部２１０Ｂの方向に、携帯機１００が存在すると想定される。より簡易には、ＲＳＳＩ_ＢがＲＳＳＩ_Ａよりも大きい場合、車両２０２の左側に携帯機１００が存在すると想定される。従って、ＲＳＳＩ_ＢがＲＳＳＩ_Ａよりも大きい場合、制御部２４０は、交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２のうち、車両２０２の左側である交点Ｖ_２に携帯機１００が存在すると推定する。

上記説明した、複数の測距値及び空間情報に基づく位置推定処理によれば、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された交点Ｖ_１及交点Ｖ_２のうちどちらに携帯機１００が存在するかを、絞り込むことができる。従って、本実施形態によれば、単なる測距値よりも、また、複数の測距値に基づく位置推定処理よりも、携帯機１００の位置を詳細に推定することが可能となる。

（４）処理の流れ
図６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。なお、本シーケンスでは、第２の無線通信部２２０Ａ及び第２の無線通信部２２０Ｂが測距通信を行う例を説明する。

図６に示すように、まず、携帯機１００の第１の無線通信部１１０は、無線信号を送信する（ステップＳ１０２）。無線信号は、例えばＢＬＥを用いて送信される。第１の無線通信部２１０Ａにより無線信号が受信されると、通信ユニット２００の制御部２４０は、第１の無線通信部２１０Ａにより無線信号が受信された際の電波強度としてのＲＳＳＩ_Ａを取得する（ステップＳ１０４）。

同様に、携帯機１００の第１の無線通信部１１０は、無線信号を送信する（ステップＳ１０６）。無線信号は、例えばＢＬＥを用いて送信される。第１の無線通信部２１０Ｂにより無線信号が受信されると、通信ユニット２００の制御部２４０は、第１の無線通信部２１０Ｂにより無線信号が受信された際の電波強度としてのＲＳＳＩ_Ｂを取得する（ステップＳ１０８）。

次いで、携帯機１００の第２の無線通信部１２０と通信ユニット２００の第２の無線通信部２２０Ａとは、測距通信を行う（ステップＳ１１０）。測距通信においては、例えばＵＷＢを用いた信号が送信される。通信ユニット２００の制御部２４０は、第２の無線通信部２２０Ａによる測距通信において得られた情報に基づいて、携帯機１００と第２の無線通信部２２０Ａとの間の距離を示す測距値Ｌ_Ａを取得する（ステップＳ１１２）。

同様に、携帯機１００の第２の無線通信部１２０と通信ユニット２００の第２の無線通信部２２０Ｂとは、測距通信を行う（ステップＳ１１４）。測距通信においては、例えばＵＷＢを用いた信号が送信される。通信ユニット２００の制御部２４０は、第２の無線通信部２２０Ｂによる測距通信において得られた情報に基づいて、携帯機１００と第２の無線通信部２２０Ｂとの間の距離を示す測距値Ｌ_Ｂを取得する（ステップＳ１１６）。

そして、通信ユニット２００の制御部２４０は、測距値Ｌ_Ａ及び測距値Ｌ_Ｂ、並びに空間情報としてのＲＳＳＩ_Ａ及びＲＳＳＩ_Ｂの大小関係に基づいて、携帯機１００が存在する位置を推定する（ステップＳ１１８）。例えば、まず、制御部２４０は、第２の無線通信部２２０Ａの座標を中心とする半径が距離Ｌ_Ａである円１０Ａと、第２の無線通信部２２０Ｂの座標を中心とする半径が距離Ｌ_Ｂである円１０Ｂと、の交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２の座標を特定する。そして、制御部２４０は、ＲＳＳＩ_ＡがＲＳＳＩ_Ｂよりも大きい場合、交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２のうち、車両２０２の右側である交点Ｖ_１に携帯機１００が存在すると推定する。他方、制御部２４０は、ＲＳＳＩ_ＢがＲＳＳＩ_Ａよりも大きい場合、交点Ｖ_１及び交点Ｖ_２のうち、車両２０２の左側である交点Ｖ_２に携帯機１００が存在すると推定する。

＜３．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、空間情報の一例として、複数の第１の無線通信部２１０の各々におけるＲＳＳＩにより示される携帯機１００が存在する方向を示す情報を挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。

一例として、空間情報は、通信ユニット２００が存在する位置において過去に推定された、携帯機１００が存在した位置を含む空間を、携帯機１００が存在すると想定される空間として示す情報であってもよい。詳しくは、通信ユニット２００は、通信ユニット２００の位置を示す位置情報と、位置推定処理により推定された携帯機１００の位置を示す位置情報とを、対応付けて記憶しておく。そして、通信ユニット２００は、過去に位置推定処理を行った位置で位置推定処理を再度行う場合には、過去に行った位置推定処理において推定された携帯機１００の位置を含む空間に、同様に携帯機１００が存在すると推定する。例えば、車庫の右側にユーザの自宅がある場合、車庫に駐車された車両２０２に対し、ユーザは車両２０２の右側から接近することが多い。そこで、通信ユニット２００は、車両２０２が車庫に位置する場合、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された位置のうち車両２０２の右側の位置に、携帯機１００が存在すると推定する。かかる構成によれば、通信ユニット２００は、第１の無線通信部２１０による無線通信を行わずとも、空間情報に基づく位置推定処理を実行することが可能である。

他の一例として、空間情報は、車両２０２の車室内又は車室外を、携帯機１００が存在すると想定される空間として示していてもよい。例えば、通信ユニット２００は、車室内の様子を撮像する撮像部をさらに有していてもよい。そして、撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、空間情報が得られてもよい。

詳しくは、通信ユニット２００は、車室内にユーザが映っている場合に、車室内を携帯機１００が存在すると想定される空間として示す、空間情報を取得する。その場合、通信ユニット２００は、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された位置のうち車室内の位置に、携帯機１００が存在すると推定する。つまり、通信ユニット２００は、車室内における携帯機１００が存在する位置を推定してもよい。

他方、通信ユニット２００は、車室内にユーザが映っていない場合に、車室外を携帯機１００が存在すると想定される空間として示す、空間情報を取得する。その場合、通信ユニット２００は、複数の測距値に基づく位置推定処理により推定された位置のうち車室外の位置に、携帯機１００が存在すると推定する。つまり、通信ユニット２００は、車室外における携帯機１００が存在する位置を推定してもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、複数の測距値及び空間情報に基づいて、携帯機１００が存在する位置が推定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、１つの測距値及び空間情報に基づいて、携帯機１００が存在する位置が推定されてもよい。その場合、制御部２４０は、空間情報により示される携帯機１００が存在すると想定される空間のうち、第２の無線通信部２２０からの距離が測距値である円弧上のいずれかの位置に、携帯機１００が存在すると推定する。

例えば、上記実施形態では、制御部２４０が測距値の計算を行う例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一例として、第２の無線通信部２２０が、測距値の計算を行ってもよい。その場合、第２の無線通信部２２０は、計算した測距値を制御部２４０に報告する。

例えば、上記実施形態では、携帯機１００における第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ΔＴ１を示す情報がデータ信号に含まれるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。データ信号は、第１の測距用信号の送信時刻及び第２の測距用信号の受信時刻に関する情報を含んでいればよい。以下、データ信号に含まれる情報の他の一例を説明する。

データ信号に含まれる情報の他の一例は、携帯機１００における第１の測距用信号の送信時刻及び第２の測距用信号の受信時刻を示す情報である。つまり、携帯機１００は、ΔＴ１を計算せずに、ΔＴ１の始期と終期のタイムスタンプを送信してもよい。

データ信号に含まれる情報の他の一例は、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に基づき計算された携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を示す測距値である。つまり、携帯機１００は、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を示す測距値を計算し、計算した測距値を通信ユニット２００に送信してもよい。例えばΔＴ２が固定値である場合、携帯機１００は、ΔＴ１を計測することで、測距値を計算することができる。

例えば、上記実施形態では、携帯機１００が第１の測距用信号を送信する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信ユニット２００が第１の測距用信号を送信してもよい。その場合、携帯機１００は、第１の測距用信号を受信すると、その応答として第２の測距用信号を送信する。そして、携帯機１００は、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ２を示す情報を含むデータ信号を送信する。他方、通信ユニット２００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ΔＴ１と、データ信号に含まれる時間ΔＴ２とに基づいて、測距値を計算する。

例えば、上記実施形態では、伝搬時間に基づいて測距値を計算する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電波強度に基づいて測距値が計算されてもよい。

例えば、上記実施形態では、第１の無線通信規格がＢＬＥであり、第２の無線通信規格がＵＷＢを用いる無線通信規格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。一例として、第１の無線通信規格又は第２の無線通信規格として、超短波（ＵＨＦ：Ultra-High Frequency）及び長波（ＬＦ：Low Frequency）帯の信号を使用する無線通信規格が、用いられてもよい。他の一例として、第１の無線通信規格又は第２の無線通信規格として、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、及び赤外線を使用する無線通信規格等が、用いられてもよい。また、第１の無線通信規格と第２の無線通信規格とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。

例えば、上記実施形態では特に言及されていないが、第２の無線通信部２２０と制御部２４０との接続形態は多様に考えられる。一例として、複数の第２の無線通信部２２０の各々は、制御部２４０に直接接続されてもよい。即ち、複数の第２の無線通信部２２０の各々は、互いに並列した状態で制御部２４０に接続されてもよい。他の一例として、複数の第２の無線通信部２２０は、マスタとして機能する第２の無線通信部２２０と、スレーブとして機能する第２の無線通信部２２０と、に分類されてもよい。そして、スレーブはマスタを介して間接的に制御部２４０に接続され、マスタは制御部２４０に直接接続されてもよい。即ち、ひとつ以上のスレーブの各々は互いに並列した状態でマスタに接続され、マスタは制御部２４０に接続されてもよい。第１の無線通信部２１０と制御部２４０との接続形態に関しても同様である。

例えば、上記実施形態では、通信ユニット２００が、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対的な位置を推定する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一例として、携帯機１００が、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対的な位置を推定してもよい。その場合、携帯機１００は、通信ユニット２００の第１の無線通信部２１０及び第２の無線通信部２２０により行われた無線通信により得られた情報を、通信ユニット２００から取得する。そして、携帯機１００の制御部１４０は、上記実施形態において説明した通信ユニット２００の制御部２４０と同様の処理を行う。かかる構成の用途としては、カーファインダが挙げられる。カーファインダとは、駐車中に車両２０２の位置を確認する機能である。他の一例として、携帯機１００及び通信ユニット２００以外の他の装置により、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対的な位置が推定されてもよい。

例えば、上記実施形態では、通信ユニット２００が車両に搭載される通信装置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。通信ユニット２００は、車両以外の、航空機、及び船舶等の任意の移動体に搭載されてもよい。ここで、移動体とは、移動する装置である。

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、無線通信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。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。

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及びシーケンス図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：第１の無線通信部、１２０：第２の無線通信部、１３０：記憶部、１４０：制御部、２００：通信ユニット、２０２：車両、２１０：第１の無線通信部、２２０：第２の無線通信部、２３０：記憶部、２４０：制御部

Claims

車両に搭載される通信装置であって、
前記車両のユーザに携帯される装置である他の通信装置との間で無線通信を行う２つの第１の無線通信部と、
前記他の通信装置との間で無線通信を行う２つの第２の無線通信部と、
前記他の通信装置が存在すると想定される空間を示す情報である空間情報と、２つの前記第２の無線通信部の各々により行われた無線通信により得られた、２つの前記第２の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値と、に基づいて、前記他の通信装置が存在する位置を推定する制御部と、
を備え、
前記空間情報は、２つの前記第１の無線通信部により行われた無線通信により得られた、２つの前記第１の無線通信部のうちいずれか一方に近い方向に前記他の通信装置が存在することを示す情報を含み、
２つの前記第１の無線通信部は、前記車両の左右方向に離隔して配置され、
２つの前記第２の無線通信部は、前記車両の前後方向に離隔して配置される、
通信装置。
前記制御部は、複数の前記測距値に基づいて推定した前記他の通信装置が存在し得る複数の位置のうち、前記空間情報により示される前記他の通信装置が存在すると想定される前記空間に属する位置を、前記他の通信装置が存在する位置として推定することを、前記他の通信装置が存在する位置を推定することとして行う、請求項１に記載の通信装置。
前記第１の無線通信部が準拠する無線通信規格と、前記第２の無線通信部が準拠する無線通信規格とは、異なる、請求項１又は２に記載の通信装置。
前記空間情報は、前記通信装置が存在する位置において過去に推定された、前記他の通信装置が存在した位置に対応する方向を、前記他の通信装置が存在すると想定される空間として示す情報である、請求項１～３のいずれか一項に記載の通信装置。
前記空間情報は、前記車両の車室内又は車室外を、前記他の通信装置が存在すると想定される前記空間として示す情報を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の通信装置。
前記制御部は、前記車両の車室外における前記他の通信装置が存在する位置を推定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の通信装置。
車両のユーザに携帯される装置である他の通信装置との間で無線通信を行う２つの第１の無線通信部により行われた無線通信により得られた、２つの前記第１の無線通信部のうちいずれか一方に近い方向に前記他の通信装置が存在することを示す情報を含む、前記他の通信装置が存在すると想定される空間を示す情報である空間情報と、
前記他の通信装置との間で無線通信を行う２つの第２の無線通信部の各々により行われた無線通信により得られた、２つの前記第２の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値と、
に基づいて、前記他の通信装置が存在する位置を推定すること、
を含み、
２つの前記第１の無線通信部は、前記車両に搭載され、前記車両の左右方向に離隔して配置され、
２つの前記第２の無線通信部は、前記車両に搭載され、前記車両の前後方向に離隔して配置される、
位置特定方法。