JP7465105B2 - 通信装置及びプログラム - Google Patents
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Description
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。
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。
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の車室内に第2の通信装置が設置される、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、無線通信部210、記憶部220、及び制御部230を備える。
スマートエントリーシステムにおいては、携帯機100と車両202の通信ユニット200との間での無線通信の結果に基づいて特定された携帯機100と通信ユニット200との相対的な位置関係に基づいて、携帯機100の認証が行われる場合がある。しかし、電波伝搬環境が適切でない状況では、位置関係の特定精度が悪化しやすい。
本実施形態に係る携帯機100及び通信ユニット200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CIR(Channel Impulse Response)を算出し得る。
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4~図6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。
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5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、及び測距用信号の送受信にかかる時間に基づいて距離Rを計算することを含む。
通信ユニット200は、角度推定処理を行うことで、図5に示した角度α及びβを推定する。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。
通信ユニット200は、座標推定処理を行うことで、図6に示した携帯機100の三次元座標(x,y,z)を推定する。
通信ユニット200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を計算してもよい。その場合、まず、通信ユニット200は、次式により座標x及びyを計算する。
通信ユニット200は、角度推定処理を省略し、測距処理の結果に基づいて座標x、y、及びzを計算してもよい。まず、上記数式(3)(4)(5)(6)により、次式の関係が成り立つ。
本実施形態に係る通信ユニット200(詳しくは、制御部230)は、信頼性パラメータを計算する。信頼性パラメータは、無線通信部210が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である。第1到来波は、上述した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に使用される。従って、位置パラメータの推定精度を、信頼性パラメータに基づいて評価することができる。信頼性パラメータは、例えば、連続値又は離散値であり、値が高いほど第1到来波が処理対象として適切であることを示し、値が低いほど第1到来波が処理対象として不適切であることを示し得る。もちろん、その逆であってもよい。以下では、第1到来波が処理対象として適切である度合を信頼性とも称する。そして、第1到来波が処理対象として適切であることを信頼性が高いとも称し、第1到来波が処理対象として不適切であることを信頼性が低いとも称する。
第1の信頼性パラメータは、第1到来波そのものが検出される対象として適切であるかを示す指標である。第1到来波が検出される対象として適切であるほど信頼性は高く、第1到来波が検出される対象として不適切であるほど信頼性は低い。
第2の信頼性パラメータは、第1到来波が直接波によるものであることの妥当性を示す指標である。第1到来波が直接波によるものであることの妥当性が高いほど信頼性は高く、第1到来波が直接波によるものであることの妥当性が低いほど信頼性は低い。
第3の信頼性パラメータは、第1到来波が合成波によるものではないことの妥当性を示す指標である。第1到来波が合成波によるものではないことの妥当性が高いほど信頼性は高く、第1到来波が合成波によるものではないことの妥当性が低いほど信頼性は低い。
第4の信頼性パラメータは、無線信号を受信した状況の妥当性を示す指標である。無線信号を受信した状況の妥当性が高いほど信頼性は高く、無線信号を受信した状況の妥当性が低いほど信頼性は低い。
以下、第5の信頼性パラメータ以降について説明するための補足説明を行う。
信頼性パラメータは、CIRにおいて特定要素よりも後に1番目にCIR値がピークをとる第1の要素の遅延時間と、特定要素よりも後に2番目にCIR値がピークをとる第2の要素の遅延時間と、の差である、第5の信頼性パラメータを含んでいてもよい。第5の信頼性パラメータについて、図11及び図12を参照しながら詳しく説明する。
信頼性パラメータは、無線通信部210のペアにおけるCIR波形の相関に基づいて導出される、第6の信頼性パラメータを含み得る。第6の信頼性パラメータについて、図13を参照しながら詳しく説明する。
信頼性パラメータは、特定要素の遅延時間と、CIRにおいてCIR値が最大となる要素の遅延時間と、の差である、第7の信頼性パラメータを含み得る。第7の信頼性パラメータについて、図14及び図15を参照しながら詳しく説明する。
通信ユニット200(詳しくは、制御部230)は、無線通信部210により無線信号を受信すること、及び受信した無線信号のうち検出された第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算すること、を含む測定処理を実行する。次いで、通信ユニット200は、測定処理において得られた第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を、測定処理において得られた信頼性パラメータに基づいて制御する。詳しくは、通信ユニット200は、高い信頼性を示す信頼性パラメータに対応する第1到来波に基づいて、位置パラメータを特定する。かかる構成により、通信ユニット200は、より高い精度で携帯機100が存在する位置を特定することができる。
測定処理において、通信ユニット200は、無線通信部210が有する複数のアンテナ211のうち1のアンテナ211により第1の測距用信号を送信する。携帯機100は、第1の測距用信号を受信すると、その応答として無線信号(第2の測距用信号及び角度推定用信号に相当する)を送信する。そして、通信ユニット200は、複数のアンテナ211によりかかる無線信号を受信する。これら一連の通信を、位置推定用通信とも称する。その後、位置推定用通信おいて検出された第1到来波に基づいて、信頼性パラメータが計算される。ここで、測定処理において、位置パラメータ推定処理が行われてもよい。第2の信頼性パラメータ及び第4の信頼性パラメータを計算するためには、位置パラメータが使用され得るためである。
通信ユニット200は、測定処理により得られた複数の第1到来波に基づいて、携帯機100の位置パラメータを特定する。詳しくは、通信ユニット200は、測定処理における複数回の位置推定用通信により得られた複数の第1到来波に基づいて、携帯機100の位置パラメータを特定する。これにより、一つ一つの第1到来波に過度に依存せずに、位置パラメータを特定することが可能となる。
通信ユニット200は、位置パラメータ特定処理により特定された位置パラメータに基づいて、携帯機100が存在するエリア(換言すると、空間)を特定する。一例として、エリアが通信ユニット200からの距離により定義される場合、通信ユニット200は、距離Rに基づいて携帯機100が属するエリアを特定する。他の一例として、エリアが通信ユニット200からの角度により定義される場合、通信ユニット200は角度α及びβに基づいて携帯機100が属するエリアを特定する。他の一例として、エリアが三次元座標により定義される場合、通信ユニット200は、座標(x,y,z)に基づいて携帯機100が属するエリアを特定する。他にも、車両202に特有のエリア特定処理として、通信ユニット200は、車両202の車室内及び車室外を含む複数のエリアの中から、携帯機100が存在するエリアを特定してもよい。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、通信ユニット200は、車両202から所定距離以内のエリアである周辺エリア、及び車両202から所定距離以上のエリアである遠方エリアの中から、携帯機100が存在するエリアを特定してもよい。
(1)第1の例
図16は、本実施形態に係る車両202の通信ユニット200により実行される位置特定処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローにおいては、測定処理において位置推定用通信がX回行われるものとする。
図17は、本実施形態に係る車両202の通信ユニット200により実行される位置特定処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローにおいては、測定処理において位置推定用通信がX回行われるものとする。また、本フローにおける中断条件は、上述した中断条件の第2の例であるものとする。
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。
Claims (13)
- 他の通信装置との間で無線信号を送受信する無線通信部と、
前記無線通信部が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された信号である第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算し、前記第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を前記信頼性パラメータに基づいて制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線通信部により第1の無線信号を送信すること、前記第1の無線信号に応答して前記他の通信装置から送信された第2の無線信号を受信すること、及び受信された前記第2の無線信号のうち前記所定の検出基準を満たす信号を前記第1到来波として検出することを含む位置推定用通信を複数回実行し、複数の前記位置推定用通信において得られた複数の前記第1到来波に基づいて前記位置パラメータを特定し、
前記信頼性パラメータは、前記第1到来波が直接波によるものであることの妥当性を示す指標である第2の信頼性パラメータを含み、
前記直接波は、送受信間の最短経路を経て受信される信号であり、
前記第2の信頼性パラメータは、前記無線通信部が有する複数のアンテナの各々における前記第1到来波の受信電力値の差に基づいて計算される、
通信装置。 - 他の通信装置との間で無線信号を送受信する無線通信部と、
前記無線通信部が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された信号である第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算し、前記第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を前記信頼性パラメータに基づいて制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線通信部により第1の無線信号を送信すること、前記第1の無線信号に応答して前記他の通信装置から送信された第2の無線信号を受信すること、及び受信された前記第2の無線信号のうち前記所定の検出基準を満たす信号を前記第1到来波として検出することを含む位置推定用通信を複数回実行し、複数の前記位置推定用通信において得られた複数の前記第1到来波に基づいて前記位置パラメータを特定し、
前記信頼性パラメータは、前記第1到来波が直接波によるものであることの妥当性を示す指標である第2の信頼性パラメータを含み、
前記直接波は、送受信間の最短経路を経て受信される信号であり、
前記第2の信頼性パラメータは、前記無線通信部が有する複数のアンテナのうち異なる2つのアンテナにより形成される複数のアンテナペアの各々により受信された前記第1到来波に基づき推定される前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータ間の整合性に基づいて計算される、
通信装置。 - 他の通信装置との間で無線信号を送受信する無線通信部と、
前記無線通信部が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された信号である第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算し、前記第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を前記信頼性パラメータに基づいて制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線通信部により第1の無線信号を送信すること、前記第1の無線信号に応答して前記他の通信装置から送信された第2の無線信号を受信すること、及び受信された前記第2の無線信号のうち前記所定の検出基準を満たす信号を前記第1到来波として検出することを含む位置推定用通信を複数回実行し、複数の前記位置推定用通信において得られた複数の前記第1到来波に基づいて前記位置パラメータを特定し、
前記信頼性パラメータは、前記第1到来波が合成波によるものではないことの妥当性を示す指標である第3の信頼性パラメータを含み、
前記合成波は、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される信号である、
通信装置。 - 他の通信装置との間で無線信号を送受信する無線通信部と、
前記無線通信部が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された信号である第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算し、前記第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を前記信頼性パラメータに基づいて制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線通信部により第1の無線信号を送信すること、前記第1の無線信号に応答して前記他の通信装置から送信された第2の無線信号を受信すること、及び受信された前記第2の無線信号のうち前記所定の検出基準を満たす信号を前記第1到来波として検出することを含む位置推定用通信を複数回実行し、複数の前記位置推定用通信において得られた複数の前記第1到来波に基づいて前記位置パラメータを特定し、
前記信頼性パラメータは、複数の前記第1到来波のばらつきを示す統計量に基づいて計算される第4の信頼性パラメータを含む、
通信装置。 - 前記制御部は、複数の前記第1到来波の各々に基づいて推定された複数の前記位置パラメータに対し前記信頼性パラメータに基づく統計処理を適用することで、前記位置パラメータを特定する、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、所定の条件が満たされた場合、前記位置パラメータ特定処理において前記位置パラメータを特定しない、請求項1~5のいずれか一項に記載の通信装置。
- 前記信頼性パラメータは、前記第1到来波そのものが検出される対象として適切であるかを示す指標である第1の信頼性パラメータを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の通信装置。
- 前記第1の信頼性パラメータは、前記第1到来波の電力値及びSNR(signal-noise ratio)の少なくともいずれかに基づいて計算される、請求項7に記載の通信装置。
- 前記第2の信頼性パラメータは、前記無線通信部が有する複数のアンテナの各々における前記第1到来波の受信時刻に基づいて計算される、請求項1又は2に記載の通信装置。
- 前記第3の信頼性パラメータは、前記第1到来波の時間方向の幅及び前記第1到来波における位相の状態の、少なくともいずれかに基づいて計算される、請求項3に記載の通信装置。
- 前記位置パラメータは、前記無線通信部が有する複数のアンテナのうち1のアンテナを基準とする前記他の通信装置までの距離、第1の所定の座標系における原点と前記他の通信装置とを結ぶ直線と座標軸とがなす角度、及び第2の所定の座標系における前記他の通信装置の座標の少なくともいずれかを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、車両に搭載され、
前記他の通信装置は、前記車両のユーザに携帯され、
前記制御部は、前記位置パラメータ特定処理により特定された前記位置パラメータに基づいて、前記車両の車室内及び車室外を含む複数のエリアの中から前記他の通信装置が存在するエリアを特定する、請求項1~11のいずれか一項に記載の通信装置。 - 他の通信装置との間で無線信号を送受信する通信装置を制御するコンピュータを、
前記通信装置が受信した無線信号のうち所定の検出基準を満たす信号として検出された信号である第1到来波が処理対象として適切であるかを示す指標である信頼性パラメータを計算し、前記第1到来波に基づいて前記他の通信装置が存在する位置を示す位置パラメータを特定する位置パラメータ特定処理を前記信頼性パラメータに基づいて制御する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、前記通信装置により第1の無線信号を送信すること、前記第1の無線信号に応答して前記他の通信装置から送信された第2の無線信号を受信すること、及び受信された前記第2の無線信号のうち前記所定の検出基準を満たす信号を前記第1到来波として検出することを含む位置推定用通信を複数回実行し、複数の前記位置推定用通信において得られた複数の前記第1到来波に基づいて前記位置パラメータを特定し、
前記信頼性パラメータは、前記第1到来波が直接波によるものであることの妥当性を示す指標である第2の信頼性パラメータを含み、
前記直接波は、送受信間の最短経路を経て受信される信号であり、
前記第2の信頼性パラメータは、前記通信装置が有する複数のアンテナの各々における前記第1到来波の受信電力値の差に基づいて計算される、
プログラム。
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