WO2018105225A1 - 携帯機位置推定システム - Google Patents

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WO2018105225A1
WO2018105225A1 PCT/JP2017/036569 JP2017036569W WO2018105225A1 WO 2018105225 A1 WO2018105225 A1 WO 2018105225A1 JP 2017036569 W JP2017036569 W JP 2017036569W WO 2018105225 A1 WO2018105225 A1 WO 2018105225A1
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vehicle
portable device
time
signal
impulse signal
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PCT/JP2017/036569
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哲也 楠本
坂本　浩二
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株式会社デンソー
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Publication date
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    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication

Definitions

  • the present disclosure relates to a portable device position estimation system that detects the presence of a portable device around a vehicle.
  • an in-vehicle system and a portable device are configured to be capable of UWB (Ultra Wide Band) communication, and a response signal from the portable device after the in-vehicle system transmits an impulse signal used in UWB communication.
  • UWB Ultra Wide Band
  • the structure which estimates the distance of the portable device with respect to a vehicle based on the time (henceforth, round trip time) until it receives is disclosed.
  • Patent Document 1 as a configuration of an in-vehicle system, in order to cover an operation area of an electronic key system for a vehicle, a transmitter and a receiver for UWB band impulse signals are provided near a driver seat and a passenger seat, respectively.
  • a configuration in which one is arranged (that is, two sets in total) is disclosed.
  • the vehicle electronic key system here refers to a vehicle in which the in-vehicle system and the portable device perform authentication processing by wireless communication, and the in-vehicle system is based on the success of the authentication processing. It is a system that executes control.
  • an impulse signal transmitter and an impulse signal receiver are configured to have omnidirectional characteristics. Therefore, a transmitter / receiver including a transmitter and a receiver as a set has a circular detection area. Form. Therefore, a plurality of transceivers are required to form an elliptical detection area. Of course, as the number of transmitters and receivers increases, the manufacturing cost increases.
  • This disclosure is intended to provide a portable device position estimation system that can form an elliptical detection area at a lower cost.
  • the portable device position estimation system includes an in-vehicle system mounted on a vehicle and a portable device carried by a user of the vehicle.
  • the in-vehicle system is a vehicle-side transmitter that transmits an impulse signal that is a pulse signal having an ultra-wide bandwidth when a predetermined transmission instruction signal is input, and a device that receives the impulse signal,
  • the vehicle side receiver that outputs a notification signal indicating that the impulse signal has been received is connected to each of the vehicle side transmitter and the vehicle side receiver, and
  • a vehicle-side control unit that outputs the transmission instruction signal to the vehicle-side transmitter and receives the notification signal output from the vehicle-side receiver.
  • the portable device transmits the impulse signal as a response signal to the received impulse signal when the portable device side receiver that receives the impulse signal and the portable device side receiver receives the impulse signal.
  • a portable device-side transmitter detects that the impulse signal as the response signal transmitted from the portable device is received based on the input of the notification signal; and the transmission instruction signal
  • a round trip timer that measures the time from when the reception detection unit detects that the impulse signal as the response signal is received as a round trip time, and the round that the round trip timer measures
  • a position estimation unit that estimates a position of the portable device with respect to the vehicle based on a trip time.
  • the vehicle-side receiver is disposed at a position away from the vehicle-side transmitter by a predetermined distance in the vehicle front-rear direction or the vehicle width direction.
  • the position estimating unit calculates a round trip distance that is a sum of a distance from the vehicle-side transmitter to the portable device and a distance from the portable device to the vehicle-side receiver based on the round trip time, Based on the round-trip distance, it is determined whether or not the portable device exists in an elliptical detection area with the respective installation positions of the vehicle-side transmitter and the vehicle-side receiver as focal points.
  • the vehicle-side transmitter and the vehicle-side receiver are arranged a predetermined distance apart.
  • the trajectory of the point where the round trip distance, which is the sum of the distance from the vehicle-side transmitter to the portable device and the distance from the portable device to the vehicle-side receiver, is constant is the vehicle-side transmitter and the vehicle-side reception. It becomes an ellipse with each machine's installation position as the focal point.
  • an elliptical detection area can be formed by defining a region where the round-trip distance is within a predetermined distance as the detection area.
  • the number of transmitters and receivers required in order to form an elliptical detection area may be one. Therefore, according to the above configuration, an elliptical detection area can be formed at a lower cost.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a portable device position estimation system
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the installation positions of the vehicle-side transmitter and the vehicle-side receiver and the detection area
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the vehicle-side control unit.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the reception detection unit.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the round trip time and the round trip flight time.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a process performed by the in-vehicle system to estimate the position of the portable device 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing a detection area in the comparison configuration
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a modification of the in-vehicle system.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a modification of the installation positions of the vehicle-side transmitter and the vehicle-side receiver.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a portable device position estimation system 100 according to the present disclosure.
  • the portable device position estimation system 100 includes an in-vehicle system 1 mounted on a vehicle and a portable device 2 that is a communication terminal carried by a user of the vehicle.
  • the in-vehicle system 1 and the portable device 2 are configured to be able to transmit and receive impulse radio waves (hereinafter referred to as impulse signals) used in ultra-wideband (UWB) communication.
  • An impulse signal used in UWB communication is a signal having a pulse width of an extremely short time (for example, 2 ns) and a bandwidth of 500 MHz or more (that is, an ultra-wide bandwidth).
  • the UWB band in the present embodiment refers to the 3.1 GHz to 10.6 GHz band as an example. That is, the impulse signal in the present embodiment is realized using radio waves in the 3.1 GHz to 10.6 GHz band.
  • the bandwidth of the impulse signal may be 500 MHz or more, and may have a bandwidth of 1.5 GHz or more.
  • the portable device 2 in the present embodiment is configured to return an impulse signal as a response signal when an impulse signal is received.
  • the in-vehicle system 1 estimates the position of the portable device relative to the vehicle based on the time from when the impulse signal is transmitted until the impulse signal is returned from the portable device 2 (hereinafter, round trip time).
  • round trip time the time from when the impulse signal is transmitted until the impulse signal is returned from the portable device 2
  • the portable device 2 can be realized with the aid of communication terminals used for various purposes.
  • the following configuration is introduced into a portable device used in the electronic key system for a vehicle so as to function as the portable device 2 in the present embodiment.
  • the vehicle electronic key system is a system in which the vehicle-mounted device mounted on the vehicle performs vehicle control such as locking and unlocking of the vehicle door by performing wireless communication with a portable device carried by the vehicle user. It is.
  • the vehicle electronic key system includes a known keyless entry system.
  • a vehicle-mounted device and a portable device perform authentication processing by wireless communication, and the vehicle-mounted device performs predetermined vehicle control based on the successful authentication processing (so-called smart). Entry system) is also included.
  • the portable device 2 includes a portable device-side receiver 21, a portable device-side control unit 22, and a portable device-side transmitter 23.
  • the portable device side control unit 22 is connected to each of the portable device side receiver 21 and the portable device side transmitter 23 so as to be able to communicate with each other.
  • the portable device-side receiver 21 is configured to receive a UWB band impulse signal.
  • the portable device-side receiver 21 receives the impulse signal transmitted from the in-vehicle system 1 via an antenna (not shown), performs predetermined processing such as shaping, amplification, frequency conversion, and outputs the impulse signal to the portable device-side control unit 22.
  • the portable device-side control unit 22 When the portable device-side receiver 21 receives the impulse signal, the portable device-side control unit 22 outputs a signal instructing the portable device-side transmitter 23 to transmit the impulse signal.
  • the portable device side control unit 22 may be realized using a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like. Note that the portable device-side control unit 22 may be realized using one or a plurality of ICs.
  • the portable device-side transmitter 23 includes an antenna for transmitting an impulse signal, and transmits the impulse signal based on an instruction from the portable device-side control unit 22. It takes a predetermined time (hereinafter referred to as response processing time) until the portable device 2 receives the impulse signal and transmits the impulse signal as the response signal.
  • the response processing time is determined according to the hardware configuration of the portable device 2. Therefore, the assumed value of the response processing time can be specified in advance by a test or the like.
  • the in-vehicle system 1 includes a vehicle-side control unit 11, a vehicle-side transmitter 12, and a vehicle-side receiver 13.
  • the vehicle-side control unit 11 is configured to control the overall operation of the in-vehicle system 1 and is connected to be communicable with each of the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13.
  • the vehicle side control unit 11 is configured as a computer. That is, a CPU 111 as a central processing unit, a RAM 112 as a volatile storage medium, a ROM 113 as a nonvolatile storage medium, an I / O 114 as a signal input / output interface, and a clock oscillator 115 that sequentially outputs a clock signal are provided. .
  • the clock oscillator 115 may have a desired operating frequency and accuracy.
  • a crystal oscillator, a rubidium oscillator, or the like can be used as the clock oscillator 115.
  • the ROM 113 stores a program for causing a normal computer to function as the vehicle-side control unit 11 in the present embodiment (hereinafter, a position estimation program).
  • the position estimation program may be stored in a non-transitory tangible recording medium (non- transitory tangible storage medium). Executing the position estimation program by the CPU 111 corresponds to executing a method corresponding to the position estimation program.
  • the ROM 113 stores various calculation parameters.
  • the ROM 113 corresponds to a storage unit.
  • the vehicle-side control unit 11 outputs a signal (hereinafter referred to as a trigger signal) instructing transmission of an impulse signal to the vehicle-side transmitter 12 at a predetermined timing, and causes the vehicle-side transmitter 12 to transmit the impulse signal.
  • the trigger signal corresponds to the transmission instruction signal.
  • the vehicle side control part 11 is based on the time (namely, round trip time) after outputting a trigger signal to the vehicle side transmitter 12 until the vehicle side receiver 13 receives an impulse signal. 2 is estimated.
  • the round trip time functions as an index of the distance between the vehicle and the portable device 2.
  • the vehicle-side transmitter 12 is configured to transmit an impulse signal based on an instruction from the vehicle-side control unit 11.
  • the vehicle-side transmitter 12 includes a pulse generator 121 and a transmission antenna 122 for radiating an impulse signal as finer components.
  • the pulse generator 121 When a trigger signal is input, the pulse generator 121 generates an electrical impulse signal and outputs it to the transmission antenna 122.
  • the transmitting antenna 122 converts the electrical impulse signal input from the pulse generator 121 into a radio wave and radiates it. That is, the transmission antenna 122 radiates a pulsed radio wave having a predetermined bandwidth in the UWB band as an impulse signal.
  • the rise time Tr of an impulse signal in the UWB band is about 1 nanosecond. Also in this embodiment, it is assumed that the vehicle-side transmitter 12 is configured so that the rise time Tr of the impulse signal is 1 nanosecond.
  • the rise time Tr is the time required for the signal intensity to exceed 10% of the maximum amplitude for the first time until it exceeds 90% of the maximum amplitude.
  • the rise time Tr of the impulse signal is determined according to the hardware configuration such as the circuit configuration of the vehicle-side transmitter 12.
  • the rise time Tr of the impulse signal can be specified by simulation or actual test.
  • the vehicle-side receiver 13 is configured to receive an impulse signal.
  • the vehicle-side receiver 13 includes a receiving antenna 131, an amplifier 132, and a frequency converter 133 as finer components.
  • the receiving antenna 131 is an antenna for receiving a UWB band impulse signal.
  • the receiving antenna 131 outputs an electrical signal corresponding to the received signal to the amplifier 132.
  • the amplifier 132 amplifies a signal (for example, an impulse signal) received by the receiving antenna 131 and outputs the amplified signal to the frequency converter 133.
  • the frequency converter 133 converts the frequency of the signal input from the amplifier 132 into a frequency (so-called baseband) signal that can be processed by the vehicle-side control unit 11 and outputs the signal. For example, when the reception antenna 131 receives an impulse signal in the UWB band, the frequency converter 133 transmits an electrical impulse signal (hereinafter, received pulse signal) at a frequency that can be processed by the vehicle-side control unit 11 to the vehicle-side control unit 11. Output to.
  • the reception pulse signal corresponds to a signal (that is, a notification signal) that notifies the vehicle-side control unit 11 that the vehicle-side receiver 13 has received the impulse signal.
  • FIG. 2 is a view of the vehicle as viewed from above (that is, an overhead view).
  • the contour shape of the vehicle body in FIG. 2 is indicated by a broken line.
  • a vehicle on which the in-vehicle system 1 is mounted has a length from the front end to the rear end of 4.5 m and a length in the vehicle width direction of 2 m.
  • the point Cnt in FIG. 2 represents the center of the vehicle.
  • the center of the vehicle is the midpoint of the line segment connecting the vehicle width direction center portion of the vehicle front end portion and the vehicle width direction center portion of the vehicle rear end portion.
  • the straight line Ln1 represents a straight line (hereinafter referred to as a vehicle center line) that is parallel to the vehicle longitudinal direction and passes through the center of the vehicle.
  • the vehicle center line is a straight line that overlaps a line segment that connects the vehicle width direction center portion of the vehicle front end portion and the vehicle width direction center portion of the vehicle rear end portion.
  • a straight line Ln2 in FIG. 2 represents a straight line (hereinafter, a vehicle width direction line) that is parallel to the vehicle width direction and passes through the center of the vehicle.
  • the vehicle-side transmitter 12 is disposed on the vehicle center line Ln1 at a position 2 m from the center Cnt on the vehicle front end side, and the vehicle-side receiver 13 is positioned 2 m from the center Cnt on the vehicle center line Ln1. It arranges at the position which becomes the rear end side. That is, the vehicle side transmitter 12 and the vehicle side receiver 13 are arranged 4 m apart in the vehicle front-rear direction.
  • F1 in FIG. 2 represents the installation position of the vehicle-side transmitter 12, and F2 represents the installation position of the vehicle-side receiver 13.
  • the locus of the point P where the sum of distances (hereinafter referred to as return path distances) D2 from the portable device 2 to the vehicle-side receiver 13 (hereinafter referred to as round-trip distances) is constant is an ellipse with F1 and F2 as focal points.
  • the round trip distance is estimated from the round trip time by a method described later.
  • trajectory of the point P from which a round-trip distance becomes 7.5 m is represented by the dashed-dotted line.
  • the locus of point P at which the round-trip distance is 7.5 m is an ellipse having a major radius of 3.75 m and a minor radius of 3.2 m.
  • the area inside the alternate long and short dash line corresponds to an area where the round-trip distance is 7.5 m or less. That is, the alternate long and short dash line corresponds to the boundary line of the area where the round-trip distance is within 7.5 m.
  • the detection area can be set to an elliptical shape by defining an area in which the round-trip distance is within a predetermined distance as a detection area.
  • the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 are arranged apart from each other in the vehicle front-rear direction on the vehicle center line, and the detection area is defined by the reciprocal distance, whereby the detection area is elongated in the vehicle front-rear direction.
  • the detection area here corresponds to an area where the in-vehicle system 1 determines that the portable device 2 exists around the vehicle.
  • the round trip distance that defines the size of the detection area is referred to as an area formation distance.
  • positions the vehicle side transmitter 12 in the vehicle front end side rather than the vehicle side receiver 13 as an example is employ
  • adopted it is not restricted to this.
  • the positions of the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 may be interchanged. That is, the vehicle-side receiver 13 may be disposed on the vehicle front end side with respect to the vehicle-side transmitter 12.
  • the present invention is not limited to this. You may arrange in the position which shifted
  • the vehicle-side control unit 11 has a transmission instruction unit F1, a reception detection unit F2, and a direct trip timer F3 as functions realized by the CPU 111 executing a position estimation program stored in the ROM 113. , A round trip timer F4, and a position estimation unit F5.
  • the various functional blocks included in the vehicle-side control unit 11 may be realized as hardware using one or a plurality of ICs. Further, some or all of the various functional blocks may be realized by a combination of software execution by the CPU 111 and hardware members.
  • the transmission instruction unit F1 outputs a trigger signal to the vehicle-side transmitter 12 at a predetermined timing.
  • a predetermined cycle hereinafter referred to as a search cycle.
  • the specific value of the search cycle may be designed as appropriate, for example, 100 milliseconds. Of course, the search cycle may be 50 milliseconds or 200 milliseconds. Note that if the search cycle is relatively short, the possibility of early detection of the approach of the portable device 2 to the vehicle can be increased. Further, if the search cycle is relatively long, the transmission frequency of the impulse signal can be suppressed, so that power consumption can be suppressed.
  • the reception detection unit F ⁇ b> 2 Based on the received pulse signal input from the vehicle-side receiver 13, the reception detection unit F ⁇ b> 2 indicates that the impulse signal transmitted by the vehicle-side transmitter 12 has been directly received by the vehicle-side receiver 13 or returned from the portable device 2. It is detected that the vehicle-side receiver 13 has received the impulse signal that has been received. Detecting reception of a predetermined signal corresponds to determining that the signal has been received.
  • the impulse signal transmitted from the vehicle-side transmitter 12 and directly reaching the vehicle-side receiver 13 is referred to as a direct wave
  • the impulse signal returned from the portable device 2 is referred to as a response wave. .
  • the operation of the reception detection unit F2 will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 4 represents the elapsed time since the trigger signal was output, and the impulse signal Sg0 indicated by a broken line conceptually represents the impulse signal output from the vehicle-side transmitter 12.
  • the reception detection unit F2 determines that the reception pulse signal Sg1 input first after the trigger signal is output is a reception pulse signal corresponding to a direct wave. That is, it is determined that a direct wave has been received when the reception pulse signal Sg1 is first input after the trigger signal is output.
  • the reception detection unit F2 does not perform the detection process of receiving the impulse signal based on the reception pulse signal in the reflected wave arrival time zone that is determined from the time when the trigger signal is transmitted. That is, the received pulse signal input in the reflected wave arrival time zone is treated as not being input.
  • the reflected wave arrival time zone introduced here is a time zone in which the impulse wave transmitted by the vehicle-side transmitter 12 is expected to be reflected by a structure existing inside and outside the room.
  • the specific values of the time (hereinafter referred to as observation stop time) Ta defining the start time of the reflected wave arrival time zone and the time (hereinafter referred to as observation restart time) Tb defining the end time of the reflected wave arrival time zone are: What is necessary is just to design suitably by a test etc.
  • the reflection arrival time zone for example, a received pulse signal input after an observation stop time Ta or longer after the trigger signal is output is not determined to be a received pulse signal corresponding to a direct wave. . Thereby, it is possible to reduce the possibility of erroneously determining that the reflected wave is received as a direct wave.
  • the observation stop time Ta corresponds to the maximum value of the time during which a direct wave can be received.
  • the observation stop time Ta is a value obtained by dividing the distance between the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 by the radio wave propagation speed C, a predetermined internal processing time determined according to the hardware configuration of the in-vehicle system 1, and a predetermined value. It may be a value added with the margin of.
  • the propagation speed C of radio waves in the air is 3 ⁇ 10 ⁇ 8 [m / s].
  • the internal processing time is the sum of the trigger transmission time, transmission processing time, reception processing time, and reception signal transmission time.
  • the trigger transmission time is the time required for the trigger signal to be transmitted from the vehicle-side controller 11 to the vehicle-side transmitter 12, and the transmission processing time is the time required for internal processing at the vehicle-side transmitter 12.
  • the transmission processing time includes an impulse rise time Tr.
  • the reception processing time is the time required for internal processing in the vehicle side receiver 13, and the reception signal transmission time is the time required for the reception pulse signal to be transmitted from the vehicle side receiver 13 to the vehicle side control unit 11. .
  • the reception detection unit F2 receives a response wave when a reception pulse signal Sg2 having an amplitude greater than or equal to a predetermined threshold Pth is input after the time when the observation resumption time Tb or more has elapsed since the trigger signal was output. Is determined.
  • the threshold value Pth may be an arbitrary value included in a range from 10% to 90% of the maximum amplitude of the assumed reception pulse signal. It should be noted that detailed conditions adopted as the reception time may be appropriately designed. For example, the timing at which the intensity of the received pulse signal exceeds the threshold value Pth may be adopted as the reception time of the impulse signal. Further, the timing at which the intensity of the received pulse signal reaches its peak may be adopted as the reception time of the impulse signal.
  • the observation resumption time Tb may be determined according to the time when it is expected to start receiving the response wave.
  • the observation resumption time Tb may be a value obtained by adding the assumed value of the response processing time in the portable device 2 to the internal processing time.
  • the reception detection unit F2 detects reception of a direct wave
  • the reception detection unit F2 directly notifies the trip timer F3. Further, when the reception detection unit F2 detects reception of a response wave, the reception detection unit F2 notifies the round trip timer F4 to that effect.
  • the vehicle-side receiver 13 may have the function of the reception detection unit F2.
  • the direct trip timer F3 is a timer that measures a time from when a trigger signal is transmitted to the vehicle-side transmitter 12 until the reception detection unit F2 detects reception of a direct wave (hereinafter referred to as a direct trip time).
  • the direct trip timer F3 measures the time elapsed since the trigger signal was transmitted by counting the clock signal input from the clock oscillator 115.
  • the count value of the direct trip timer F3 is returned to 0 (that is, reset) every time a trigger signal is transmitted.
  • the count of the clock signal by the direct trip timer F3 may be stopped at the timing when the reception detection unit F2 detects the reception of the direct wave.
  • the round trip timer F4 is a timer that measures the time from when a trigger signal is transmitted to the vehicle-side transmitter 12 until the reception detection unit F2 detects reception of a response wave (that is, round trip time).
  • the round trip timer F4 measures the time elapsed since the trigger signal was transmitted by counting the clock signal input from the clock oscillator 115.
  • the count value of the round trip timer F4 is returned to 0 (that is, reset) every time a trigger signal is transmitted.
  • the count of the clock signal by the round trip timer F4 should just be stopped at the timing which the reception detection part F2 detected reception of the response wave.
  • the position estimation unit F5 estimates the positional relationship of the portable device with respect to the vehicle based on the direct trip time acquired by the direct trip timer F3 and the round trip time acquired by the round trip timer F4.
  • the position estimation unit F5 subtracts the estimated value of the response processing time in the portable device 2 from the value obtained by subtracting the trip time directly from the round trip time, and also transmits the vehicle side receiver from the vehicle side transmitter 12.
  • the time required for the impulse signal to propagate to 13 (hereinafter referred to as direct wave propagation time) is added. It is assumed that the assumed value of the response processing time and the direct wave propagation time are registered in the ROM 113 as calculation parameters.
  • the direct wave propagation time may be a value obtained by dividing the distance from the vehicle-side transmitter 12 to the vehicle-side receiver 13 by the radio wave propagation velocity C.
  • the specific value of the direct wave propagation time may be specified in advance by a test or the like.
  • the time calculated as described above is the time required for the impulse signal to propagate from the vehicle-side transmitter 12 to the portable device 2 (hereinafter, the forward flight time) and from the portable device 2 to the vehicle-side receiver 13. This corresponds to the sum of the time required for the impulse signal to propagate (hereinafter referred to as the return flight time), that is, the round trip flight time.
  • the return flight time the time required for the impulse signal to propagate
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing various time components included in the round trip time and the direct trip time.
  • T1 in FIG. 5 represents the trigger transmission time
  • T2 represents the transmission processing time in the vehicle-side transmitter 12.
  • T3 represents the outbound flight time
  • T4 represents the response processing time in the portable device 2.
  • T5 represents the return flight time
  • T6 represents the reception processing time at the vehicle-side receiver 13.
  • T7 represents the reception signal transmission time
  • T8 represents the direct wave propagation time.
  • T ⁇ -T ⁇ T3 + T4 + T5-T8, and T3 + T5 provided on the right side corresponds to the round-trip flight time.
  • T3 + T5 corresponding to the round-trip flight time is represented by T ⁇ T ⁇ T4 + T8. Therefore, the round trip flight time can be obtained by further subtracting the response processing time from the value obtained by subtracting the direct trip time from the round trip time and adding the direct wave propagation time.
  • the round-trip distance is calculated by multiplying the round-trip flight time obtained as described above by the propagation velocity C of radio waves in the air. Then, when the round-trip distance is equal to or less than a predetermined area formation distance (for example, 7.5 m), it is determined that the portable device 2 exists in the detection area. On the other hand, when the round-trip distance is larger than the area formation distance, it is determined that the portable device 2 does not exist within the detection area (in other words, around the vehicle).
  • a predetermined area formation distance for example, 7.5 m
  • step S101 the vehicle-side control unit 11 outputs a trigger signal to the vehicle-side transmitter 12, and the process proceeds to step S102.
  • step S102 the vehicle-side transmitter 12 transmits an impulse signal in the UWB band, and the process proceeds to step S103.
  • step S103 the reception detection unit F2 detects the reception of the direct wave in cooperation with the vehicle-side receiver 13.
  • the direct trip timer F3 specifies the direct trip time T ⁇ based on the detection result of the reception detector F2, and proceeds to step S105.
  • step S105 the reception detection unit F2 cooperates with the vehicle-side receiver 13 to detect reception of a response wave. If reception of a response wave is detected, the process proceeds to step S106.
  • step S106 the round trip timer F4 specifies the round trip time T ⁇ based on the detection result of the reception detection unit F2, and proceeds to step S106.
  • step S106 the position estimation unit F5 uses the direct trip time T ⁇ acquired in step S104, the round trip time T ⁇ acquired in step S105, the assumed response processing time registered in the ROM 113, and the direct wave propagation time. Based on the above, the round trip distance is calculated. Then, the calculated round-trip distance is compared with a predetermined area formation distance to determine whether or not the portable device 2 exists in the detection area (that is, positional relationship).
  • the detection area can be set to an elliptical shape by disposing the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 apart from each other in the vehicle front-rear direction and defining the detection area by the round-trip distance. That is, even if there is one transmitter and one receiver for impulse signals, the detection area can be formed in an elliptical shape.
  • the area formation distance is 7.5 m and the calculated round trip distance is 6 m, not only does the mobile device 2 exist in the detection area, but the round trip distance is 6 m. It can be specified that the portable device 2 exists on the ellipse.
  • the portable device 2 is within the detection area based on the calculated round-trip distance. It can also be identified whether it exists outside the passenger compartment.
  • the distance defining the area defined as the vehicle interior (hereinafter referred to as the indoor definition distance) may be set in advance in the ROM 113 or the like.
  • the round trip time component included in the round trip time is extracted using the direct trip time. According to such a configuration, variations in the trigger transmission time T1, the transmission processing time T2, the reception processing time T6, and the reception signal transmission time T7 included in the in-vehicle system 1 can be canceled, so that a more accurate round trip flight time can be achieved. Can be identified. As a result, a more accurate round trip distance can be calculated.
  • the comparative configuration here is a configuration in which a device (transceiver) for transmitting and receiving an UWB band impulse signal is arranged at the center of the vehicle.
  • a device for transmitting and receiving an UWB band impulse signal
  • the length from the front end to the rear end of the vehicle on which the in-vehicle system having the comparative configuration is mounted is 4.5 m as in the above-described embodiment, and the length in the vehicle width direction is also 2 m.
  • the configuration in which the transmitter / receiver is arranged at the center Cnt of the vehicle corresponds to a configuration in which the vehicle-side transmitter and the vehicle-side receiver are collectively arranged at one place (specifically, the center of the vehicle).
  • the detection area is formed in a circular shape with a radius of 3.2 m.
  • the alternate long and short dash line represents the contour of the detection area.
  • the portable device 2 exists on the side of the vehicle, and the portable device 2
  • the distance from the outer edge of the vehicle body to the portable device 2 differs greatly from when the vehicle is present on the rear end side of the vehicle.
  • the distance from the outer edge of the vehicle body to the portable device 2 is 2.2 m, while the portable device 2 is present at the rear end of the vehicle.
  • the distance from the outer edge of the vehicle body to the portable device 2 is only 0.95 m.
  • the distance from the outer edge of the vehicle body to the portable device 2 greatly varies depending on the direction with respect to the vehicle.
  • the detection area can be set to an ellipse having the major axis in the vehicle longitudinal direction. Therefore, the nonuniformity of the distance from the boundary line of the detection area to the outer edge of the vehicle body for each direction with respect to the vehicle can be suppressed.
  • the distance from the vehicle side to the detection area boundary can be set to 1.5 m while the distance from the vehicle side surface to the detection area boundary is 2.2 m.
  • the non-uniformity of the distance from the boundary line of the detection area to the outer edge of the vehicle body can be suppressed, even if there is one vehicle-side transmitter 12 and one vehicle-side receiver 13. A rough distance from the outer edge of the vehicle body to the portable device 2 can be recognized.
  • the estimation result of the portable device position estimation system 100 described above can be used for a smart entry system or an automatic parking system.
  • the smart entry system it is preferable that the presence of the portable device 2 can be detected not only near the door for the user to enter the vehicle compartment but also near the trunk door (hereinafter referred to as the trunk door) provided at the rear end of the vehicle. If it can be detected that the portable device 2 is also present in the vicinity of the trunk door, the vehicle control for unlocking the trunk door locking mechanism based on the satisfaction of a predetermined condition such as the user touching the handle of the trunk door. This is because it can be executed.
  • the vehicle periphery at this time includes the front-rear direction, which is the traveling direction of the vehicle.
  • the elliptical detection area whose major axis is the longitudinal direction of the vehicle provided by the above-described embodiment corresponds to such a demand. That is, it can be said that the portable device position estimation system 100 described above is suitable as a means for detecting the presence of the portable device 2 around the vehicle in a smart entry system or an automatic parking system.
  • the configuration in which the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 are arranged 4 m apart in the vehicle front-rear direction is disclosed, but the present invention is not limited to this.
  • the distance between the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 may be set so as to form a desired elliptical detection area. If the major radius of the detection area is a and the minor radius is b, the distance d between the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 can be expressed by the following equation.
  • the installation positions of the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 may be appropriately designed based on the long radius and short radius of the detection area to be formed and the following formula.
  • the distance d between the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 needs to be larger than a value ( ⁇ 0.3 m) obtained by multiplying the rising time Tr of the impulse signal by the radio wave propagation speed C. .
  • a value ( ⁇ 0.3 m) obtained by multiplying the rising time Tr of the impulse signal by the radio wave propagation speed C. is due to the following reason.
  • the impulse signal in the UWB band is a signal that rises sharply, there is a rise time Tr of about 1 nanosecond. Since the rise time Tr is reflected in the round trip flight time, the round trip flight time includes an error corresponding to the rise time Tr. That is, the round trip distance calculated from the round trip flight time includes an error derived from the rise time Tr.
  • the distance d between the vehicle-side transmitter 12 and the vehicle-side receiver 13 is set to a value equal to or smaller than Tr ⁇ C, it is substantially the same as when a circular detection area is formed by a distance measurement error derived from the rise time Tr. It may become a detection area. That is, even if a distance measurement error is included, in order to make the shape of the detection area elliptical, it is necessary to set the interval d> Tr ⁇ C.
  • the measurement results may be stored in the RAM 112 or the like, and steps S103 and S104 may be omitted from the next time.
  • the process for specifying the time required for receiving the direct wave (that is, the direct trip time) is separated from the process for specifying the time required for receiving the response wave from the portable device 2 (that is, the round trip time).
  • the round trip time may be implemented. According to such a configuration, it is not necessary to directly measure the trip time every time the impulse signal is transmitted, and the calculation load on the CPU 111 can be reduced.
  • the non-flight time is specifically the total time of the trigger transmission time T1, the transmission processing time T2, the response processing time T4, the reception processing time T6, and the reception signal transmission time T7.
  • the non-flight time may be specified in advance by a simulation or a test and stored in the ROM 113 as a calculation parameter.
  • the in-vehicle system 1 may have a function as an in-vehicle device used in the smart entry system. That is, the in-vehicle system 1 has a function of performing authentication processing by wireless communication with the portable device 2 and performing predetermined control such as unlocking the vehicle door and starting the engine based on the success of the authentication processing. Also good.
  • the authentication processing here is processing for confirming that the portable device 2 is a portable device associated with the in-vehicle system 1 (that is, a regular portable device). The fact that the authentication process by wireless communication has been established corresponds to the determination that the mobile device 2 is a legitimate portable device 2.
  • the in-vehicle system 1 in the modification 4 is configured to execute an authentication process when the position estimation unit F5 determines that the portable device 2 exists in the detection area.
  • the authentication process performed when it is determined that the portable device 2 exists in the detection area is carried on condition that the calculated round-trip distance is equal to or less than a predetermined threshold (here, area formation distance). This is equivalent to authenticating the machine.
  • wireless communication for authentication processing may be performed by a known method such as a challenge-response method.
  • wireless communication for authentication processing may be performed by a well-known method.
  • wireless communication for authentication processing may be performed using radio waves in the LF (Low Frequency) band and radio waves in the UHF (Ultra High Frequency) band.
  • the LF band is a frequency band from 20 kHz to 200 kHz, for example
  • the UHF band is a frequency band from 300 MHz to 3 GHz, for example.
  • the in-vehicle system 1 and the portable device 2 may be configured to be able to perform so-called UWB-IR (Ultra Wide Band Band-Impulse Radio) type wireless communication using an UWB band impulse signal.
  • UWB-IR Ultra Wide Band Band-Impulse Radio
  • OSK On-Off Keying
  • the in-vehicle system 1 and the portable device 2 may perform UWB communication using a known modulation method.
  • the in-vehicle system 1 and the portable device 2 can perform authentication processing of the portable device 2 by transmitting and receiving an impulse signal in the UWB band.
  • the vehicle-side transmitter 12A and the vehicle-side receiver 13A represent the outline of the detection area formed by the combination of the vehicle-side transmitter 12A and the vehicle-side receiver 13A, and the two-dot chain line represents the vehicle-side transmitter 12B and the vehicle-side receiver.
  • the outline of the detection area formed by the combination of 13B is represented.
  • the vehicle longitudinal direction is defined as the longitudinal direction.
  • the position of the portable device 2 is made finer. It becomes possible to identify.
  • the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 10, they may be arranged in the vehicle width direction at a predetermined interval d. According to such a configuration, an elliptical detection area whose longitudinal direction is the vehicle width direction can be set, as indicated by a dashed line in FIG. As described above, the interval d may be appropriately designed so that a desired detection area is formed in a range larger than the value obtained by multiplying the rising time Tr of the impulse signal by the radio wave propagation speed C.
  • the communication between the vehicle-side control unit 11 and the vehicle-side transmitter 12 and the communication between the vehicle-side control unit 11 and the vehicle-side receiver 13 are signals having a lower frequency than the UWB band.
  • the communication between the vehicle-side control unit 11 and the vehicle-side transmitter 12 and the communication between the vehicle-side control unit 11 and the vehicle-side receiver 13 may be performed using a UWB band signal.
  • each section is expressed as S101, for example.
  • each section can be divided into a plurality of subsections, while a plurality of sections can be combined into one section.
  • each section configured in this manner can be referred to as a device, module, or means.

Landscapes

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Abstract

携帯機位置推定システムは、インパルス信号を送信する車両側送信機（１２）と、応答信号を受信する車両側受信機（１３）と、インパルス信号の送信指示信号を出力するとともに、応答信号の通知信号が入力される車両側制御部（１１）とを有する車載システム（１）と、前記インパルス信号を受信する携帯機側受信機（２１）と、応答信号を送信する携帯機側送信機（２３）とを有する携帯機（２）とを備える。前記車両側制御部（１１）は、前記応答信号を検出する受信検出部と、ラウンドトリップ時間を計測するラウンドトリップタイマと、前記携帯機の位置を推定する位置推定部とを備える。前記位置推定部は、前記車両側送信機から前記携帯機までの距離と前記携帯機から前記車両側受信機までの距離の和である往復距離を算出し、前記車両側送信機と前記車両側受信機を焦点とする楕円形の検出エリア内に前記携帯機が存在するか否かを判定する。

Description

携帯機位置推定システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１２月５日に出願された日本特許出願番号２０１６－２３６１５８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、車両周辺に携帯機が存在することを検出する携帯機位置推定システムに関するものである。
　従来、車両に搭載された車載システムが、ユーザによって携帯される携帯機と無線信号を送受信することで、車載システムが車両周辺に携帯機が存在することを検出する携帯機位置推定システムが種々提案されている。
　例えば特許文献１には、車載システムと携帯機とがＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信可能に構成されており、車載システムが、ＵＷＢ通信で用いられるインパルス信号を送信してから携帯機からの応答信号を受信するまでの時間（以降、ラウンドトリップ時間）に基づいて車両に対する携帯機の距離を推定する構成が開示されている。
　また、特許文献１には車載システムの構成として、車両用電子キーシステムの作動エリアをカバーするために、運転席付近と助手席付近のそれぞれに、ＵＷＢ帯のインパルス信号の送信機及び受信機を１つずつ（つまり合計２セット）配置した構成が開示されている。なお、ここでの車両用電子キーシステムとは車載システムと携帯機とが無線通信による認証処理を実施し、当該認証処理が成功したことに基づいて車載システムが車両ドアの施開錠等の車両制御を実行するシステムである。
特開２０１４－２２７６４７号公報
　一般的に、インパルス信号の送信機及びインパルス信号の受信機は、それぞれ無指向性を有するように構成されるため、送信機と受信機を１セットとする送受信機は、円形状の検出エリアを形成する。そのため、仮に楕円形の検出エリアを形成するためには、複数の送受信機が必要となる。当然、送信機や受信機の数が多いほど、製造コストが増加してしまう。
　本開示は、より低コストに楕円形の検出エリアを形成可能な携帯機位置推定システムを提供することを目的とする。
　本開示の態様において、携帯機位置推定システムは、車両に搭載された車載システムと、記車両のユーザに携帯される携帯機とを備える。前記車載システムは、所定の送信指示信号が入力された場合に、超広帯域幅を有するパルス状の信号であるインパルス信号を送信する車両側送信機と、前記インパルス信号を受信する装置であって、前記インパルス信号を受信した場合に、前記インパルス信号を受信したことを示す通知信号を出力する車両側受信機と、前記車両側送信機及び前記車両側受信機のそれぞれと接続されてあって、前記車両側送信機に対して前記送信指示信号を出力するとともに、前記車両側受信機から出力される前記通知信号が入力される車両側制御部とを備える。前記携帯機は、前記インパルス信号を受信する携帯機側受信機と、前記携帯機側受信機が前記インパルス信号を受信した場合に、受信した前記インパルス信号に対する応答信号として、前記インパルス信号を送信する携帯機側送信機とを備える。前記車両側制御部は、前記通知信号の入力されたことに基づいて、前記携帯機から送信された前記応答信号としての前記インパルス信号を受信したことを検出する受信検出部と、前記送信指示信号を出力してから、前記受信検出部が前記応答信号としての前記インパルス信号を受信したことを検出するまでの時間をラウンドトリップ時間として計測するラウンドトリップタイマと、前記ラウンドトリップタイマが計測した前記ラウンドトリップ時間に基づいて、前記車両に対する前記携帯機の位置を推定する位置推定部とを備える。前記車両側受信機は、前記車両側送信機から車両前後方向又は車幅方向に所定距離離れた位置に配置されている。前記位置推定部は、前記ラウンドトリップ時間に基づいて、前記車両側送信機から前記携帯機までの距離と前記携帯機から前記車両側受信機までの距離の和である往復距離を算出し、前記往復距離に基づいて、前記車両側送信機と前記車両側受信機のそれぞれの設置位置を焦点とする楕円形の検出エリア内に前記携帯機が存在するか否かを判定する。
　以上の構成では、車両側送信機と車両側受信機とが所定距離離れて配置されている。このような構成において、車両側送信機から携帯機までの距離と携帯機から車両側受信機までの距離の和である往復距離が一定となる点の軌跡は、車両側送信機と車両側受信機のそれぞれの設置位置を焦点とする楕円形となる。
　そのため、往復距離が所定距離以内となる領域を検出エリアとして定義することによって、楕円形の検出エリアを形成することができる。また、上記の構成によれば、楕円形の検出エリアを形成するために必要な送信機と受信機の数は１つずつで良い。故に、上記構成によれば、より低コストに楕円形の検出エリアを形成することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、携帯機位置推定システムの概略的な構成を示すブロック図であり、 図２は、車両側送信機及び車両側受信機の設置位置と検出エリアの関係について説明するための図であり、 図３は、車両側制御部の構成を示すブロック図であり、 図４は、受信検出部の作動を説明するための図であり、 図５は、ラウンドトリップ時間と往復飛行時間の関係について説明するための図であり、 図６は、車載システムが携帯機２の位置を推定するために実施する処理を説明するためのフローチャートであり、 図７は、比較構成における検出エリアを表した図であり、 図８は、本実施形態の効果を説明するための図であり、 図９は、車載システムの変形例を示す図であり、 図１０は、車両側送信機と車両側受信機の設置位置の変形例を示す図である。
　＜携帯機位置推定システム１００の概略的な構成について＞
　以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本開示に係る携帯機位置推定システム１００の概略的な構成の一例を示す図である。図１に示すように携帯機位置推定システム１００は、車両に搭載された車載システム１と、当該車両のユーザによって携帯される通信端末である携帯機２と、を備えている。
　車載システム１と携帯機２は、超広帯域（UWB ：Ultra Wide Band）通信で使用されるインパルス状の電波（以降、インパルス信号）を送受信可能に構成されている。ＵＷＢ通信で用いられるインパルス信号とは、パルス幅が極短時間（例えば２ｎｓ）であって、かつ、５００ＭＨｚ以上の帯域幅（つまり超広帯域幅）を有する信号である。
　なお、ＵＷＢ通信に利用できる周波数帯（以降、ＵＷＢ帯）としては、３．１ＧＨｚ～１０．６ＧＨｚや、３．４ＧＨｚ～４．８ＧＨｚ、７．２５ＧＨｚ～１０．６ＧＨｚ、２２ＧＨｚ～２９ＧＨｚ等がある。これら種々の周波数帯のうち、本実施形態におけるＵＷＢ帯とは、一例として３．１ＧＨｚ～１０．６ＧＨｚ帯を指すものとする。つまり、本実施形態におけるインパルス信号は３．１ＧＨｚ～１０．６ＧＨｚ帯の電波を用いて実現される。なお、インパルス信号の帯域幅は、５００ＭＨｚ以上であればよく、１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を備えていても良い。
　本実施形態における携帯機２は、インパルス信号を受信した場合、応答信号としてインパルス信号を返送するように構成されている。車載システム１は、インパルス信号を送信してから、携帯機２からインパルス信号が返送されてくるまでの時間（以降、ラウンドトリップ時間）に基づいて、車両に対する携帯機の位置を推定する。以下、車載システム１及び携帯機２の具体的な構成について順に説明する。
　＜携帯機２の構成について＞
　まずは、携帯機２の構成及び作動について説明する。携帯機２は種々の用途に供される通信端末を援用して実現することができる。ここでは一例として、車両用電子キーシステムで利用される携帯機に下記の構成を導入することによって、本実施形態における携帯機２として機能させるものとする。
　なお、車両用電子キーシステムとは、車両に搭載された車載器が、車両のユーザによって携帯される携帯機と無線通信を実施することで車両ドアの施開錠等の車両制御を実行するシステムである。車両用電子キーシステムには、周知のキーレスエントリーシステムが含まれる。また、車両用電子キーシステムには、車載器と携帯機とが無線通信による認証処理を実施し、当該認証処理が成功したことに基づいて車載器が所定の車両制御を実行するシステム（いわゆるスマートエントリーシステム）も含まれる。
　携帯機２は、図１に示すように、携帯機側受信機２１、携帯機側制御部２２、及び携帯機側送信機２３を備える。携帯機側制御部２２は、携帯機側受信機２１及び携帯機側送信機２３のそれぞれと通信可能に接続されている。
　携帯機側受信機２１は、ＵＷＢ帯のインパルス信号を受信するための構成である。携帯機側受信機２１は、図示しないアンテナを介して車載システム１が送信したインパルス信号を受信し、整形、増幅、周波数変換等の所定の処理を施して携帯機側制御部２２に出力する。
　携帯機側制御部２２は、携帯機側受信機２１がインパルス信号を受信した場合に、携帯機側送信機２３に対して、インパルス信号の送信を指示する信号を出力する。この携帯機側制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えた、コンピュータを用いて実現されればよい。なお、携帯機側制御部２２は、１つ又は複数のＩＣを用いて実現されていても良い。
　携帯機側送信機２３は、インパルス信号を送信するためのアンテナを備え、携帯機側制御部２２からの指示に基づいて、インパルス信号を送信する。携帯機２がインパルス信号を受信してから応答信号としてのインパルス信号を送信するまでには所定の時間（以降、応答処理時間）がかかる。応答処理時間は、携帯機２のハードウェア構成に応じて定まる。そのため、応答処理時間の想定値は、試験等によって予め特定しておくことができる。
　＜車載システム１の構成について＞
　次に、車載システム１の構成について説明する。車載システム１は図１に示すように、車両側制御部１１、車両側送信機１２、及び車両側受信機１３を備える。車両側制御部１１は、車載システム１全体の動作を制御する構成であり、車両側送信機１２、及び車両側受信機１３のそれぞれと通信可能に接続されている。
　車両側制御部１１は、コンピュータとして構成されている。つまり、中央演算装置としてのＣＰＵ１１１、揮発性の記憶媒体であるＲＡＭ１１２、不揮発性の記憶媒体であるＲＯＭ１１３、信号の入出力インターフェースとしてのＩ／Ｏ１１４、及びクロック信号を逐次出力するクロック発振器１１５を備える。
　クロック発振器１１５は、所望の動作周波数、及び、精度を有するものを用いればよい。例えばクロック発振器１１５としては、水晶発振器や、ルビジウム発振器などを用いることができる。ＲＯＭ１１３には、通常のコンピュータを本実施形態における車両側制御部１１として機能させるためのプログラム（以降、位置推定プログラム）等が格納されている。なお、位置推定プログラムは、非遷移的実体的記録媒体（non- transitory tangible storage medium）に格納されていればよい。ＣＰＵ１１１が位置推定プログラムを実行することは、位置推定プログラムに対応する方法が実行されることに相当する。また、ＲＯＭ１１３には種々の演算用パラメータが格納されている。ＲＯＭ１１３が記憶部に相当する。
　車両側制御部１１が備える詳細な機能については別途後述するが、概略的には次の通りである。車両側制御部１１は、所定のタイミングで車両側送信機１２に対して、インパルス信号の送信を指示する信号（以降、トリガ信号）を出力し、車両側送信機１２にインパルス信号を送信させる。トリガ信号が送信指示信号に相当する。そして、車両側制御部１１は、車両側送信機１２にトリガ信号を出力してから車両側受信機１３がインパルス信号を受信するまでの時間（つまりラウンドトリップ時間）に基づいて、車両と携帯機２との位置関係を推定する。
　なお、携帯機２が車両から離れているほどインパルス信号が空間を伝搬する距離が大きくなるため、ラウンドトリップ時間も長くなる。つまり、ラウンドトリップ時間は、車両と携帯機２との距離の指標として機能する。
　車両側送信機１２は、車両側制御部１１からの指示に基づいて、インパルス信号を送信する構成である。車両側送信機１２は、より細かい構成要素として、パルス発生器１２１と、インパルス信号を放射するための送信アンテナ１２２を備える。パルス発生器１２１は、トリガ信号が入力された場合に電気的なインパルス信号を生成して送信アンテナ１２２に出力する。送信アンテナ１２２は、パルス発生器１２１から入力される電気的なインパルス信号を電波に変換して放射する。つまり、送信アンテナ１２２は、ＵＷＢ帯において所定の帯域幅を有するパルス状の電波をインパルス信号として放射する。
　なお、一般的にＵＷＢ帯のインパルス信号の立上り時間Ｔｒは、１ナノ秒程度である。本実施形態においても車両側送信機１２はインパルス信号の立上り時間Ｔｒが１ナノ秒となるように構成されているものとする。立上り時間Ｔｒとは、信号強度が初めて最大振幅の１０％を越えてから最大振幅の９０％を越えるまでに要する時間である。インパルス信号の立上がり時間Ｔｒは、車両側送信機１２の回路構成などのハードウェア構成に応じて定まる。インパルス信号の立上り時間Ｔｒは、シミュレーションや実試験によって特定できる。
　車両側受信機１３は、インパルス信号を受信するための構成である。車両側受信機１３は、より細かい構成要素として、受信アンテナ１３１、増幅器１３２、及び周波数変換器１３３を備える。受信アンテナ１３１は、ＵＷＢ帯のインパルス信号を受信するためのアンテナである。受信アンテナ１３１は、受信信号に応じた電気信号を増幅器１３２に出力する。増幅器１３２は、受信アンテナ１３１が受信した信号（例えばインパルス信号）を増幅して周波数変換器１３３に出力する。
　周波数変換器１３３は、増幅器１３２から入力された信号の周波数を、車両側制御部１１で処理可能な周波数（いわゆるベースバンド）の信号に変換して出力する。例えば、受信アンテナ１３１がＵＷＢ帯のインパルス信号を受信した場合、周波数変換器１３３は車両側制御部１１が処理可能な周波数における電気的なインパルス信号（以降、受信パルス信号）を車両側制御部１１に出力する。受信パルス信号は、車両側受信機１３がインパルス信号を受信したことを車両側制御部１１に通知する信号（つまり通知信号）に相当する。
　＜車両側送信機１２と車両側受信機１３の設置位置について＞
　ここで、図２を用いて、車両側送信機１２と車両側受信機１３の設置位置について説明する。図２は、車両を上方から見た図（すなわち俯瞰図）である。便宜上、図２において車体そのものの輪郭形状は破線で示している。ここでは一例として車載システム１が搭載されている車両は、前端から後端までの長さは４．５ｍであり、車幅方向の長さが２ｍの車両とする。
　図２の点Ｃｎｔは、車両の中心を表している。車両の中心は、車両前端部分の車幅方向中央部と、車両後端部分の車幅方向中央部分とを結ぶ線分の中間点とする。直線Ｌｎ１は、車両前後方向に平行であって、且つ、車両の中心を通る直線（以降、車両中心線）を表している。なお、車両中心線は、車両前端部分の車幅方向中央部と、車両後端部分の車幅方向中央部分とを結ぶ線分と重なる直線である。図２の直線Ｌｎ２は、車幅方向に平行であって、且つ、車両の中心を通る直線（以降、車幅方向線）を表している。
　本実施形態では一例として、車両側送信機１２を車両中心線Ｌｎ１上において中心Ｃｎｔから２ｍ車両前端側となる位置に配置し、車両側受信機１３を車両中心線Ｌｎ１上において中心Ｃｎｔから２ｍ車両後端側となる位置に配置する。つまり、車両側送信機１２と車両側受信機１３とを車両前後方向に４ｍ離して配置する。図２中のＦ１は車両側送信機１２の設置位置を、Ｆ２は車両側受信機１３の設置位置をそれぞれ表している。
　このように車両側送信機１２と車両側受信機１３を車両中心線上において車両前後方向に離して配置した場合、車両側送信機１２から携帯機２までの距離（以降、往路距離）Ｄ１と、携帯機２から車両側受信機１３までの距離（以降、復路距離）Ｄ２の和（以降、往復距離）が一定となる点Ｐの軌跡は、Ｆ１、Ｆ２を焦点とする楕円形となる。往復距離は、後述する方法によってラウンドトリップ時間から推定される。
　なお、図２では、往復距離が７．５ｍとなる点Ｐの軌跡を一点鎖線で表している。具体的には、往復距離が７．５ｍとなる点Ｐの軌跡は、長半径が３．７５ｍ、短半径が３．２ｍの楕円形である。一点鎖線よりも内側の領域は、往復距離が７．５ｍ以下となる領域に相当する。つまり、一点鎖線は、往復距離が７．５ｍ以内となるエリアの境界線に相当する。
　このような構成において、往復距離が所定の距離以内となるエリアを検出エリアと定義することによって、検出エリアを楕円形状に設定することができる。つまり、車両側送信機１２と車両側受信機１３を車両中心線上において車両前後方向に離して配置し、かつ、検出エリアを往復距離によって定義することにより、検出エリアを車両前後方向に長い楕円形状に設定できる。なお、ここでの検出エリアとは、車載システム１が車両周辺に携帯機２が存在すると判定するエリアに相当する。以降では、検出エリアの大きさを定義する往復距離をエリア形成距離と称する。
　なお、本実施形態では一例として車両側送信機１２を車両側受信機１３よりも車両前端側に配置する構成を採用しているが、これに限らない。車両側送信機１２と車両側受信機１３の位置は入れ替えてもよい。つまり、車両側受信機１３を車両側送信機１２よりも車両前端側に配置してもよい。
　また、本実施形態では一例として車両側送信機１２と車両側受信機１３を車両中心線Ｌｎ１上に配置する構成を採用しているが、これに限らない。車両中心線Ｌｎ１からずれた位置に、車両前後方向に所定の間隔をおいて並べて配置してもよい。
　＜車両側制御部１１の機能について＞
　車両側制御部１１は、ＣＰＵ１１１がＲＯＭ１１３に保存されている位置推定プログラムを実行することによって実現される機能として、図３に示すように、送信指示部Ｆ１、受信検出部Ｆ２、直接トリップタイマＦ３、ラウンドトリップタイマＦ４、及び位置推定部Ｆ５を備える。なお、車両側制御部１１が備える種々の機能ブロックの一部又は全部は、１つ又は複数のＩＣを用いてハードウェアとして実現されていてもよい。また、種々の機能ブロックの一部又は全部は、ＣＰＵ１１１によるソフトウェアの実行とハードウェア部材を組み合わせによって実現されていても良い。
　送信指示部Ｆ１は、所定のタイミングでトリガ信号を車両側送信機１２に出力する。本実施形態では一例として送信指示部Ｆ１は、所定の周期（以降、探索周期）で定期的にトリガ信号を出力するものとする。探索周期の具体的な値は適宜設計されればよく、例えば１００ミリ秒などとすればよい。もちろん、探索周期は５０ミリ秒や２００ミリ秒であってもよい。なお、探索周期を相対的に短くすれば、携帯機２の車両への接近を早期に検出する可能性を高めることができる。また、探索周期を相対的に長くすれば、インパルス信号の送信頻度を抑制できるため、消費電力を抑制できる。
　受信検出部Ｆ２は、車両側受信機１３から入力される受信パルス信号に基づいて、車両側送信機１２が送信したインパルス信号を車両側受信機１３が直接受信したことや、携帯機２から返送されてきたインパルス信号を車両側受信機１３が受信したことを検出する。所定の信号の受信を検出することは、当該信号を受信したと判定することに相当する。便宜上以降では、車両側送信機１２から送信されて車両側受信機１３に直接到達したインパルス信号のことを直接波と称するとともに、携帯機２から返送されてきたインパルス信号のことを応答波と称する。
　この受信検出部Ｆ２の作動については図４を用いて説明する。図４の横軸は、トリガ信号を出力してからの経過時間を表しており、破線で示すインパルス信号Ｓｇ０は、車両側送信機１２が出力するインパルス信号を概念的に表している。受信検出部Ｆ２は、トリガ信号が出力されてから最初に入力される受信パルス信号Ｓｇ１については、直接波に対応する受信パルス信号であると判定する。つまり、トリガ信号が出力されてから最初に受信パルス信号Ｓｇ１が入力された場合に、直接波を受信したと判定する。
　ただし、受信検出部Ｆ２は、トリガ信号を送信した時点を起算時点として定まる反射波到来時間帯においては、受信パルス信号に基づくインパルス信号を受信したことの検出処理を実施しない。つまり、反射波到来時間帯に入力された受信パルス信号については、入力されなかったものとして取り扱う。
　ここで導入する反射波到来時間帯とは、車両側送信機１２が送信したインパルス波が室内外に存在する構造物で反射されて到来することが想定される時間帯である。反射波到来時帯の開始時刻を定義する時間（以降、観測停止時間）Ｔａ、及び、反射波到来時間帯の終了時刻を定義する時間（以降、観測再開時間）Ｔｂの具体的な値は、試験等によって適宜設計されれば良い。
　上記反射到来時間帯を設定することにより、例えば、トリガ信号を出力してから観測停止時間Ｔａ以上経過してから入力された受信パルス信号については、直接波に対応する受信パルス信号とは判定しない。これにより、反射波の受信を直接波の受信と誤判定する恐れを低減できる。観測停止時間Ｔａは、換言すれば、直接波を受信し得る時間の最大値に相当する。
　観測停止時間Ｔａは、車両側送信機１２と車両側受信機１３の距離を電波の伝搬速度Ｃで除算した値に、車載システム１のハードウェア構成に応じて定まる所定の内部処理時間と、所定の裕度を加えた値とすればよい。なお、空気中における電波の伝搬速度Ｃは、３×１０＾８［ｍ／ｓ］である。
　内部処理時間は、トリガ伝達時間や、送信処理時間、受信処理時間、及び受信信号伝達時間を足し合わせた時間である。トリガ伝達時間は、トリガ信号が車両側制御部１１から車両側送信機１２に伝達するまでに要する時間であり、送信処理時間は、車両側送信機１２での内部処理に要する時間である。送信処理時間には、インパルスの立上り時間Ｔｒも含まれる。受信処理時間は、車両側受信機１３での内部処理に要する時間であり、受信信号伝達時間は、車両側受信機１３から車両側制御部１１へ受信パルス信号が伝達するために要する時間である。
　また、受信検出部Ｆ２は、トリガ信号を出力してから観測再開時間Ｔｂ以上経過した時点以降において、振幅が所定の閾値Ｐｔｈ以上の受信パルス信号Ｓｇ２が入力された場合に、応答波を受信したと判定する。閾値Ｐｔｈは、想定される受信パルス信号の最大振幅の１０％から９０％までの範囲に含まれる任意の値とすればよい。なお、受信時刻として採用する詳細な条件は適宜設計されれば良い。例えば受信パルス信号の強度が閾値Ｐｔｈを超過したタイミングを、インパルス信号の受信時点として採用すれば良い。また、受信パルス信号の強度がピークとなったタイミングを、インパルス信号の受信時点として採用してもよい。
　観測再開時間Ｔｂは、応答波を受信し始めることが想定される時間に応じて決定されれば良い。例えば、観測再開時間Ｔｂは、内部処理時間に携帯機２での応答処理時間の想定値を加算した値とすれば良い。
　受信検出部Ｆ２は、直接波の受信を検出した場合、その旨を直接トリップタイマＦ３に通知する。また、受信検出部Ｆ２は、応答波の受信を検出した場合に、その旨をラウンドトリップタイマＦ４に通知する。なお、受信検出部Ｆ２の機能は、車両側受信機１３が備えていても良い。
　直接トリップタイマＦ３は、車両側送信機１２にトリガ信号を送信してから、受信検出部Ｆ２が直接波の受信を検出するまでの時間（以降、直接トリップ時間）を計測するタイマである。直接トリップタイマＦ３は、クロック発振器１１５から入力されるクロック信号を計数することによって、トリガ信号を送信してからの経過時間を測定する。直接トリップタイマＦ３のカウント値は、トリガ信号が送信される度に０に戻される（つまりリセットされる）。また、直接トリップタイマＦ３によるクロック信号のカウントは、受信検出部Ｆ２が直接波の受信を検出したタイミングで停止されればよい。
　ラウンドトリップタイマＦ４は、車両側送信機１２にトリガ信号を送信してから、受信検出部Ｆ２が応答波の受信を検出するまでの時間（つまりラウンドトリップ時間）を計測するタイマである。ラウンドトリップタイマＦ４は、クロック発振器１１５から入力されるクロック信号を計数することによって、トリガ信号を送信してからの経過時間を測定する。ラウンドトリップタイマＦ４のカウント値は、トリガ信号が送信される度に０に戻される（つまりリセットされる）。また、ラウンドトリップタイマＦ４によるクロック信号のカウントは、受信検出部Ｆ２が応答波の受信を検出したタイミングで停止されればよい。
　位置推定部Ｆ５は、直接トリップタイマＦ３が取得した直接トリップ時間と、ラウンドトリップタイマＦ４が取得したラウンドトリップ時間に基づいて、車両に対する携帯機の位置関係を推定する。
　具体的には、位置推定部Ｆ５は、ラウンドトリップ時間から直接トリップ時間を差し引いた値に、携帯機２での応答処理時間の想定値を減算するとともに、車両側送信機１２から車両側受信機１３までインパルス信号が伝搬するために要する時間（以降、直接波伝搬時間）を加える。応答処理時間の想定値や直接波伝搬時間は、演算用のパラメータとしてＲＯＭ１１３に登録されているものとする。なお、直接波伝搬時間は、車両側送信機１２から車両側受信機１３までの距離を電波の伝搬速度Ｃで除算した値とすればよい。もちろん、直接波伝搬時間の具体的な値は、予め試験等によって特定してもよい。
　以上のようにして算出される時間は、車両側送信機１２から携帯機２までインパルス信号が伝搬するために要した時間（以降、往路飛行時間）と、携帯機２から車両側受信機１３までインパルス信号が伝搬するために要した時間（以降、復路飛行時間）の和、つまり往復飛行時間に相当する。上記の方法によって算出される時間が往復飛行時間に相当する理由については、図５を用いて説明する。
　図５はラウンドトリップ時間や、直接トリップ時間に含まれる種々の時間成分を概念的に表した図である。図５中のＴ１はトリガ伝達時間を表しており、Ｔ２は車両側送信機１２での送信処理時間を表している。Ｔ３は往路飛行時間を表しており、Ｔ４は携帯機２での応答処理時間を表している。Ｔ５は復路飛行時間を表しており、Ｔ６は車両側受信機１３での受信処理時間を表している。Ｔ７は受信信号伝達時間を表しておりＴ８は直接波伝搬時間を表している。
　直接トリップ時間は、トリガ伝達時間、送信処理時間、直接波伝搬時間、受信処理時間、及び受信信号伝達時間の合計値である。そのため、直接トリップ時間をＴαとすると、Ｔα＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ８＋Ｔ６＋Ｔ７で表すことができる。一方、ラウンドトリップ時間は、トリガ伝達時間、送信処理時間、往路飛行時間、応答処理時間、復路飛行時間、受信処理時間、及び受信信号伝達時間の合計値である。そのため、ラウンドトリップ時間をＴβとすると、Ｔβ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７で表すことができる。
　ここで、Ｔβ－Ｔα＝Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５－Ｔ８であり、右辺が備えるＴ３＋Ｔ５は、往復飛行時間に相当する。上記式を変形することによって、往復飛行時間に相当するＴ３＋Ｔ５は、Ｔβ－Ｔα－Ｔ４＋Ｔ８で表される。故に、往復飛行時間は、ラウンドトリップ時間から直接トリップ時間を減算した値から、さらに、応答処理時間を減算し、直接波伝搬時間を加えることで求めることができる。
　次に、以上のようにして求めた往復飛行時間に、空気中の電波の伝搬速度Ｃを乗算することによって、往復距離を算出する。そして、往復距離が所定のエリア形成距離（例えば７．５ｍ）以下となっている場合に、携帯機２が検出エリア内に存在すると判定する。一方、往復距離がエリア形成距離よりも大きい場合には、携帯機２は検出エリア内（換言すれば車両周辺）に存在しないと判定する。
　＜車載システム１の作動について＞
　次に、図６に示すフローチャートを用いて、携帯機２の車両への接近を検出するために車載システム１が実施する一連の処理（以降、車両側処理）について説明する。図６に示すフローチャートは、例えば車両が駐車されている状態において、所定の探索周期で実行されればよい。なお、車載システム１が車両側処理を実行するための電力は、図示しない車載バッテリから供給されれば良い。
　まず、ステップＳ１０１では車両側制御部１１が車両側送信機１２に対してトリガ信号を出力して、ステップＳ１０２に移る。ステップＳ１０２で車両側送信機１２が、ＵＷＢ帯のインパルス信号を送信してステップＳ１０３に移る。ステップＳ１０３では受信検出部Ｆ２が車両側受信機１３と協働して、直接波の受信を検出する。直接波の受信を検出するとステップＳ１０４に移る。ステップＳ１０４では直接トリップタイマＦ３が、受信検出部Ｆ２の検出結果に基づいて直接トリップ時間Ｔαを特定してステップＳ１０５に移る。
　ステップＳ１０５では受信検出部Ｆ２が車両側受信機１３と協働して、応答波の受信を検出する。応答波の受信を検出するとステップＳ１０６に移る。ステップＳ１０６ではラウンドトリップタイマＦ４が、受信検出部Ｆ２の検出結果に基づいてラウンドトリップ時間Ｔβを特定してステップＳ１０６に移る。ステップＳ１０６では位置推定部Ｆ５が、上記ステップＳ１０４で取得した直接トリップ時間Ｔαと、上記ステップＳ１０５で取得したラウンドトリップ時間Ｔβと、ＲＯＭ１１３に登録されている応答処理時間の想定値と直接波伝搬時間とに基づいて、往復距離を算出する。そして、その算出した往復距離と所定のエリア形成距離とを比較して、携帯機２が検出エリア内に存在するか否か（つまり位置関係）を判定する。
　＜実施形態の効果＞
　以上の構成では、車両側送信機１２と車両側受信機１３を車両前後方向に離して配置し、かつ、検出エリアを往復距離によって定義することにより、検出エリアを楕円形状に設定できる。つまり、インパルス信号の送信機と受信機が１つずつであっても、検出エリアを楕円形に形成することができる。
　また、エリア形成距離を７．５ｍとした場合に、算出された往復距離が６ｍである場合には、単に、検出エリア内に携帯機２が存在することが分かるだけでなく、往復距離が６ｍとなる楕円上に携帯機２が存在することまで特定することができる。
　さらに、往復距離が所定距離（例えば４．５ｍ）以内となるエリアは車室内であると定義しておくことで、算出される往復距離に基づき、携帯機２が検出エリア内のうち、車室内に存在するのか、車室外に存在するのかを識別することもできる。車室内とするエリアを定義する距離（以降、室内定義距離）は、予めＲＯＭ１１３等に設定しておけばよい。
　また、上記によれば、直接トリップ時間を用いてラウンドトリップ時間に含まれる往復飛行時間成分を抽出する。このような構成によれば、車載システム１が備えるトリガ伝達時間Ｔ１、送信処理時間Ｔ２、受信処理時間Ｔ６、及び受信信号伝達時間Ｔ７のばらつきを打ち消すことができるため、より精度良い往復飛行時間を特定できる。その結果、より精度良い往復距離を算出できる。
　また、実施形態のさらなる効果について、比較構成を導入して説明する。ここでの比較構成とは、ＵＷＢ帯のインパルス信号を送信するための送信及び受信するための装置（送受信機）を、車両の中心に配置した構成である。便宜上、比較構成の車載システムが搭載された車両の前端から後端までの長さは、前述の実施形態と同様に、４．５ｍであり、車幅方向の長さもまた同様に２ｍであるものとする。なお、送受信機を車両の中心Ｃｎｔに配置した構成は、車両側送信機と車両側受信機とを一箇所（具体的には車両の中心）にまとめて配置した構成に相当する。
　比較構成のように送受信機を車両の中心に配置し、かつ、実施形態と同様に車両側方に２．２ｍの検出エリアが形成されるように、エリア形成距離を設定した場合、図７に示すように、検出エリアは半径３．２ｍの円形状に形成される。なお、図７において一点鎖線が検出エリアの輪郭を表している。このような比較構成においては、ラウンドトリップ時間に基づいて算出した往復距離を２で除算することによって、送受信機から携帯機までの距離を特定することは可能である。しかしながら、車両は前後方向に長いボディを有するため、携帯機２が存在する位置によっては車体外縁部から携帯機２までの距離には大きな差が生じてしまう。
　例えば、送受信機から携帯機までの距離が３．２ｍ（つまり検出エリアの境界線上）と特定できている場合であっても、携帯機２が車両の側方に存在する場合と、携帯機２が車両の後端部側に存在する場合とでは、車体外縁部から携帯機２までの距離は大きく異なる。具体的には、携帯機２が車両の側方に存在する場合には、車体外縁部から携帯機２までの距離は２．２ｍである一方、携帯機２が車両の後端部に存在する場合には、車体外縁部から携帯機２までの距離は０．９５ｍしかない。携帯機２が前端部側に存在する場合も同様である。すなわち、比較構成では、車体外縁部から検出エリアの境界線までの距離が、車両に対する方向によって大きく異なってしまう。
　これに対し、本実施形態の構成によれば検出エリアを、車両前後方向を長軸とする楕円形に設定できる。そのため、車両に対する方向毎の、検出エリアの境界線から車体外縁部までの距離の不均一性を抑制することができる。具体的には図８に示すように、車両側面から検出エリアの境界までの距離は２．２ｍとしつつ、車両後端部から検出エリアの境界までの距離を１．５ｍに設定できる。
　そして、本実施形態の構成によれば検出エリアの境界線から車体外縁部までの距離の不均一性を抑制できるため、車両側送信機１２と車両側受信機１３が１つずつであっても車体の外縁部から携帯機２までの大まかな距離を認識可能となる。
　なお、上述した携帯機位置推定システム１００の推定結果は、スマートエントリーシステムや、自動駐車システムに利用することができる。スマートエントリーシステムでは、ユーザが車室内に入るためのドア付近以外に、車両後端部に設けられたトランク用のドア（以降、トランクドア）付近でも携帯機２の存在を検出できることが好ましい。トランクドア付近でも携帯機２が存在することを検出できれば、トランクドアのハンドルがユーザによってタッチされるなどの所定の条件が充足されたことに基づいて、トランクドアのロック機構をアンロックする車両制御を実行できるためである。
　また、自動駐車システムでは、携帯機２が車両周辺にあることを感知しなければならない。このときの車両周辺には、車両の進行方向となる前後方向も含まれる。上述した実施形態が提供する車両前後方向を長軸方向とする楕円形の検出エリアは、そのような要求に対応するものである。つまり、上述した携帯機位置推定システム１００は、スマートエントリーシステムや自動駐車システムにおいて携帯機２が車両周辺に存在することを検出するための手段として適していると言える。
　［変形例１］
　上述した実施形態では、車両側送信機１２と車両側受信機１３とを車両前後方向に４ｍ離して配置する構成を開示したが、これに限らない。車両側送信機１２と車両側受信機１３との離隔は、所望の楕円形の検出エリアを形成するように設定されればよい。仮に検出エリアの長半径をａ、短半径をｂとする場合、車両側送信機１２と車両側受信機１３との間隔ｄは下記式で表すことができる。車両側送信機１２と車両側受信機１３の設置位置は、形成したい検出エリアの長半径、短半径と、下記の式に基づいて適宜設計されればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ただし、車両側送信機１２と車両側受信機１３との間隔ｄは、インパルス信号の立上り時間Ｔｒに電波の伝搬速度Ｃを乗じた値（≒０．３ｍ）よりも大きい値とする必要がある。これは次の理由による。上述したように、ＵＷＢ帯のインパルス信号は、急峻に立ち上がる信号ではあるものの、１ナノ秒程度の立上がり時間Ｔｒが存在する。この立ち上り時間Ｔｒは、往復飛行時間に反映されるため、往復飛行時間には、立上り時間Ｔｒに応じた誤差が含まれる。つまり、往復飛行時間から算出される往復距離には、立上り時間Ｔｒに由来する誤差が含まれる。
　仮に車両側送信機１２と車両側受信機１３との間隔ｄを、Ｔｒ×Ｃ以下の値とすると、立上り時間Ｔｒに由来する測距誤差によって、円形の検出エリアを形成した場合と略同一な検出エリアとなってしまう場合がある。つまり、測距誤差を含んだとしても検出エリアの形状を楕円形とするためには、間隔ｄ＞Ｔｒ×Ｃとする必要がある。
　［変形例２］
　上述した実施形態では、インパルス信号を送信する度に直接トリップ時間を計測する構成を開示したが、これに限らない。例えばイグニッション電源がオンになったタイミングなど、所定のタイミングで直接トリップ時間を一回計測したら、その計測結果を一定時間、往復距離の算出に流用してもよい。
　具体的には、上述した図６のフローチャートにおいてステップＳ１０３及びＳ１０４を一回実施した場合にはその測定結果をＲＡＭ１１２等に保存しておき、次回以降においてはステップＳ１０３及びＳ１０４を省略しても良い。換言すれば、直接波の受信に要する時間（つまり、直接トリップ時間）を特定する処理と、携帯機２からの応答波の受信に要する時間（つまり、ラウンドトリップ時間）を特定する処理を、切り分けても実施してもよい。そのような構成によれば、インパルス信号を送信する毎に直接トリップ時間を計測する必要がなくなり、ＣＰＵ１１１での演算負荷を低減することができる。
　［変形例３］
　上述した実施形態では、直接トリップ時間を計測し、その計測結果を用いて往復飛行時間及び往復距離を算出する構成を開示したがこれに限らない。ラウンドトリップ時間に含まれる往復飛行時間以外の要素の合計時間（以降、非フライト時間）をＲＯＭ１１３等に登録しておき、測定されたラウンドトリップ時間からＲＯＭ１１３に登録されている非フライト時間を減算することで、往復飛行時間等を算出しても良い。
　非フライト時間は、具体的には、トリガ伝達時間Ｔ１、送信処理時間Ｔ２、応答処理時間Ｔ４、受信処理時間Ｔ６、受信信号伝達時間Ｔ７の合計時間である。非フライト時間は、シミュレーションや試験等によって予め特定し、演算用パラメータとしてＲＯＭ１１３に格納しておけばよい。
　［変形例４］
　車載システム１は、スマートエントリーシステムで用いられる車載器としての機能を備えていても良い。すなわち、車載システム１は、携帯機２と無線通信による認証処理を実施し、認証処理が成功したことに基づいて車両ドアの開錠やエンジン始動などの所定の制御を実施する機能を備えていてもよい。なお、ここでの認証処理とは、携帯機２が車載システム１と対応付けられている携帯機（つまり、正規の携帯機）であることを確認する処理である。無線通信による認証処理が成立したということは、正規の携帯機２であると判定したことに相当する。
　変形例４における車載システム１は、位置推定部Ｆ５によって携帯機２が検出エリア内に存在すると判定した場合に認証処理を実行するように構成されていることが好ましい。なお、携帯機２が検出エリア内に存在すると判定した場合に認証処理を実行することは、算出された往復距離が所定の閾値（ここではエリア形成距離）以下となっていることを条件に携帯機の認証を行うことに相当する。
　なお、携帯機２の認証処理は、チャレンジ－レスポンス方式など周知の方式によって実施されれば良い。さらに、認証処理のための無線通信もまた周知の方式によって実施されれば良い。例えば認証処理のための無線通信は、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波とＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を用いて実施されればよい。ＬＦ帯とは例えば２０ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数帯であり、ＵＨＦ帯とは例えば３００ＭＨｚ～３ＧＨｚの周波数帯である。
　また、車載システム１と携帯機２とは、ＵＷＢ帯のインパルス信号を用いた、いわゆるＵＷＢ－ＩＲ（Ultra Wide Band - Impulse Radio）方式の無線通信を実施可能に構成されていてもよい。ＵＷＢ－ＩＲ通信の変調方式としては、例えば、インパルス信号の存在／欠如によって情報を送信するオンオフ変調（ＯＯＫ：On Off Keying）方式などがある。車載システム１と携帯機２とは、周知の変調方式を用いてＵＷＢ通信を実施すれば良い。
　そのような構成によれば、車載システム１と携帯機２とは、ＵＷＢ帯のインパルス信号を送受信することで、携帯機２の認証処理を実施することができる。これにより、車載システム１と携帯機２とが、認証処理のためにＬＦ帯やＵＨＦ帯の信号を送受信する必要がない。故に、車載システム１と携帯機２とがＵＨＦ帯の電波を送信／受信する構成、ＬＦ帯の電波を送信／受信する構成を省略できる。
　［変形例５］
　以上では車両側送信機１２と車両側受信機１３とを１つずつ車両に搭載した構成を開示したがこれに限らない。図９に示すように、車両側送信機１２と車両側受信機１３を２つずつ備えていても良い。なお、図９に示す車両側送信機１２Ａ、１２Ｂが車両側送信機１２に相当する。また、車両側受信機１３Ａ、１３Ｂが車両側受信機１３に相当する。
　なお、図９に示す一点鎖線は、車両側送信機１２Ａと車両側受信機１３Ａの組み合わせによって形成される検出エリアの輪郭を表しており、二点鎖線は車両側送信機１２Ｂと車両側受信機１３Ｂの組み合わせによって形成される検出エリアの輪郭を表している。車両前後方向に所定距離だけ離して配置した１つの車両側送信機１２と１つの車両側受信機１３を１組とするセットを車幅方向に並べて配置することで、車両前後方向を長手方向とする楕円形の検出エリアが車幅方向に２つ並ぶように形成できる。仮に図９に示すように、車両中央部分ではそれぞれの検出エリアが重なり、車両側方においては検出エリアが重ならないように、それぞれの検出エリアを設定することによって、携帯機２の位置をより細かく特定できるようになる。
　［変形例６］
　以上では、車両側送信機１２と車両側受信機１３を車両前後方向に並べて配置する構成を開示したがこれに限らない。図１０に示すように、所定の間隔ｄをおいて車幅方向に並ぶように配置しても良い。そのような構成によれば、図１０の一点鎖線で示すように、車幅方向を長手方向とする楕円形の検出エリアを設定することができる。間隔ｄは、前述の通り、インパルス信号の立上り時間Ｔｒに電波の伝搬速度Ｃを乗じた値よりも大きい範囲において、所望の検出エリアが形成されるように適宜設計されれば良い。
　［変形例７］
　上述した実施形態では、車両側制御部１１と車両側送信機１２との通信、及び、車両側制御部１１と車両側受信機１３との通信を、ＵＷＢ帯よりも相対的に低い周波数の信号を用いて実施する構成を開示したがこれに限らない。車両側制御部１１と車両側送信機１２との通信、及び、車両側制御部１１と車両側受信機１３との通信をＵＷＢ帯の信号で実施してもよい。
　ここで、この出願に記載されるフローチャート、あるいは、フローチャートの処理は、複数のセクション（あるいはステップと言及される）から構成され、各セクションは、たとえば、Ｓ１０１と表現される。さらに、各セクションは、複数のサブセクションに分割されることができる、一方、複数のセクションが合わさって一つのセクションにすることも可能である。さらに、このように構成される各セクションは、デバイス、モジュール、ミーンズとして言及されることができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1. 　車両に搭載された車載システム（１）と、
    前記車両のユーザに携帯される携帯機（２）と、
    を備える携帯機位置推定システムであって、
    　前記車載システムは、
    　　　所定の送信指示信号が入力された場合に、超広帯域幅を有するパルス状の信号であるインパルス信号を送信する車両側送信機（１２）と、
    　　　　前記インパルス信号を受信する装置であって、前記インパルス信号を受信した場合に、前記インパルス信号を受信したことを示す通知信号を出力する車両側受信機（１３）と、
    　　　　前記車両側送信機及び前記車両側受信機のそれぞれと接続されてあって、前記車両側送信機に対して前記送信指示信号を出力するとともに、前記車両側受信機から出力される前記通知信号が入力される車両側制御部（１１）と、を備え、
    　前記携帯機は、
    　　　前記インパルス信号を受信する携帯機側受信機（２１）と、
    　　　前記携帯機側受信機が前記インパルス信号を受信した場合に、受信した前記インパルス信号に対する応答信号として、前記インパルス信号を送信する携帯機側送信機（２３）と、を備え、
    　前記車両側制御部は、
    　　　前記通知信号の入力されたことに基づいて、前記携帯機から送信された前記応答信号としての前記インパルス信号を受信したことを検出する受信検出部（Ｆ２）と、
    　　　前記送信指示信号を出力してから、前記受信検出部が前記応答信号としての前記インパルス信号を受信したことを検出するまでの時間をラウンドトリップ時間として計測するラウンドトリップタイマ（Ｆ４）と、
    　　　前記ラウンドトリップタイマが計測した前記ラウンドトリップ時間に基づいて、前記車両に対する前記携帯機の位置を推定する位置推定部（Ｆ５）と、を備え、
    　前記車両側受信機は、前記車両側送信機から車両前後方向又は車幅方向に所定距離離れた位置に配置されており、
    　前記位置推定部は、
    　　　前記ラウンドトリップ時間に基づいて、前記車両側送信機から前記携帯機までの距離と前記携帯機から前記車両側受信機までの距離の和である往復距離を算出し、
    　　　前記往復距離に基づいて、前記車両側送信機と前記車両側受信機のそれぞれの設置位置を焦点とする楕円形の検出エリア内に前記携帯機が存在するか否かを判定する携帯機位置推定システム。
  2. 　請求項１において、
    　前記車両側送信機と前記車両側受信機との間隔は、前記インパルス信号が立ち上がるために要する時間である立上り時間に、空気中における電波の伝搬速度を乗じた値よりも大きい値に設定されている携帯機位置推定システム。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記車両側送信機と前記車両側受信機は、前記車両の中心線上に所定の間隔をおいて並ぶように配置されている携帯機位置推定システム。
  4. 　請求項１又は２において、
    　前記車両側送信機と前記車両側受信機は、所定の間隔をおいて車幅方向に並ぶように配置されている携帯機位置推定システム。
  5. 　請求項１から４の何れか１項において、
    　前記受信検出部は、前記通知信号が入力されたタイミングに基づいて、前記車両側送信機が送信した前記インパルス信号を前記車両側受信機が直接受信したことを検出し、
    　前記車両側制御部は、さらに、
    　　　前記送信指示信号を出力してから、前記受信検出部が前記車両側送信機から送信された前記インパルス信号を前記車両側受信機が直接受信したことを検出するまでの時間を、直接トリップ時間として計測する直接トリップタイマ（Ｆ３）と、
    　　　前記位置推定部が前記往復距離を算出するために用いる演算用パラメータが登録されている記憶部（１１３）と、を備え、
    　前記記憶部には前記演算用パラメータとして、
    　　　前記携帯機が、前記車両側送信機から送信された前記インパルス信号を受信してから、前記応答信号としての前記インパルス信号を送信するまでに要する時間の想定値である応答処理時間と、
    　　　前記車両側送信機から送信された前記インパルス信号が前記車両側受信機まで伝搬するために要する時間である直接波伝搬時間と、が登録されており、
    　前記位置推定部は、
    　前記ラウンドトリップタイマが計測した前記ラウンドトリップ時間と、前記直接トリップタイマが計測した前記直接トリップ時間の差に、前記記憶部に登録されている前記直接波伝搬時間を加算するとともに、前記応答処理時間を減算することによって往復飛行時間を特定し、
    　前記往復飛行時間に前記インパルス信号の伝搬速度を乗じることによって前記往復距離を算出する携帯機位置推定システム。
  6. 　請求項１から５の何れか１項において、
    　前記車載システムは、前記車載システムと前記携帯機との間での無線通信による認証処理が成功したことに基づいて前記車両に対して所定の制御を実施するものであって、
    　前記車載システムは、前記位置推定部が測定した前記往復距離が所定の閾値以下であることを条件に前記携帯機の認証を行う携帯機位置推定システム。
  7. 　請求項６において、
    　前記車載システムと前記携帯機は、前記インパルス信号を用いた方式の無線通信であるＵＷＢ通信を実施可能に構成されており、
    　前記車載システムと前記携帯機との認証処理は、前記ＵＷＢ通信を用いて実施される携帯機位置推定システム。
     
     
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