WO2018235537A1 - 車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法 - Google Patents

車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法 Download PDF

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WO2018235537A1
WO2018235537A1 PCT/JP2018/020449 JP2018020449W WO2018235537A1 WO 2018235537 A1 WO2018235537 A1 WO 2018235537A1 JP 2018020449 W JP2018020449 W JP 2018020449W WO 2018235537 A1 WO2018235537 A1 WO 2018235537A1
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vehicle
signal
transmission
antennas
signals
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PCT/JP2018/020449
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松岡　健二
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle device, a communication system for a vehicle, and a method of estimating an arrival direction.
  • a vehicle communication system for locking and unlocking a vehicle door without using a mechanical key has been put to practical use.
  • a keyless entry system that locks or unlocks a vehicle door by wireless remote control using a portable device carried by the user, a user carrying the portable device approaches the vehicle, or only holds the door handle
  • the smart entry (registered trademark) system etc. which unlocks a vehicle door by this, etc. are utilized.
  • a vehicle communication system for starting a vehicle engine without using a mechanical key is also in practical use.
  • a push-start system has been put into practical use, in which a user carrying a portable device starts an engine simply by pressing an engine start button.
  • a welcome light system has been put to practical use, which turns on the interior light or the exterior light.
  • the on-vehicle device performs wireless communication with the portable device.
  • various signals are transmitted from the transmitting antenna of the in-vehicle device to the portable device using radio waves in the low frequency (LF) band, and the portable device receiving the signals uses the radio waves in the ultra high frequency (UHF) band. And by transmitting a response signal.
  • the in-vehicle device performs control such as unlocking, locking, engine start, lighting of a welcome light, etc. after authentication and position confirmation of the portable device.
  • the signal transmitted from the in-vehicle device is the LF band, and the transmission range of the signal is limited to a predetermined range around the vehicle.
  • the signal reception sensitivity of the portable device In order to detect the position of the portable device with high accuracy or to detect the portable device approaching the vehicle at an early stage, it is sufficient to set the signal reception sensitivity of the portable device to a high sensitivity. The life is shortened.
  • Patent Document 1 when it is determined that the portable device exists within a predetermined distance from the vehicle interior or the vehicle, the reception sensitivity of the portable device is set to high sensitivity, and the portable device exists within the predetermined distance from the vehicle interior and the vehicle There is disclosed a technology for setting the reception sensitivity of the portable device to a low sensitivity when it is judged that the reception is not made.
  • Patent Document 1 since the reception sensitivity of the portable device remains low until the portable device approaches the vehicle, the portable device approaching the vehicle can not be detected early. In addition, when it is misjudged that the portable device is not within a predetermined distance from the vehicle, the reception sensitivity of the portable device is low, which makes it difficult to detect the position of the portable device.
  • An object of the present invention is to expand the transmission range of a signal transmitted from a transmission antenna of an on-vehicle machine, and to estimate the arrival direction of a response signal transmitted from a portable machine, a communication system for vehicles, and an arrival It is to provide a direction estimation method.
  • An on-vehicle apparatus is an on-vehicle apparatus that causes a vehicle to transmit signals from a plurality of transmitting antennas arranged at a distance and performs processing in accordance with a response signal from a portable device that has received the signals.
  • a direction of arrival of the response signal is determined based on a phase difference between the response signal received through each of the plurality of reception antennas, and a reception unit that receives the response signal through each of the plurality of reception antennas spaced apart from the vehicle.
  • an estimation unit for estimating for estimating.
  • a vehicular communication system receives the above-mentioned in-vehicle device, a plurality of transmitting antennas spaced apart from the vehicle, and the signal transmitted from the in-vehicle device, and responds to the received signal. And a plurality of receiving antennas spaced apart from the vehicle and separately receiving the response signals from the portable device.
  • an arrival direction estimation method which causes a vehicle to transmit signals from a plurality of transmitting antennas spaced apart, and based on response signals from a portable device that has received the signals, the arrival direction of the response signal
  • a method of estimating a direction of arrival comprising: receiving the response signal through each of a plurality of receiving antennas spaced apart from the vehicle; and based on a phase difference of the response signal received through each of the plurality of receiving antennas. The arrival direction of the response signal is estimated.
  • the present application can not only be realized as an on-vehicle apparatus provided with such a characteristic processing unit or transmission unit, but can be realized as a signal transmission method in which such characteristic processing is taken as a step. Can be realized as a program for causing
  • the present invention can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes a part or the whole of the on-vehicle device, or can be realized as another system including the on-vehicle device.
  • the transmission range of the signal transmitted from the transmission antenna of the in-vehicle apparatus can be expanded, and the arrival direction of the response signal transmitted from the portable apparatus can be estimated.
  • FIG. 1 is a schematic view illustrating a configuration example of a communication system for a vehicle according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the on-vehicle device 1; It is explanatory drawing explaining the transmission range at the time of making a signal transmit separately from LF transmission antenna. It is explanatory drawing explaining the transmission range at the time of making a signal transmit separately from LF transmission antenna. It is an explanatory view explaining a transmission range at the time of making a signal transmit simultaneously from two LF transmitting antennas. It is an explanatory view explaining a transmission range at the time of making a signal transmit simultaneously from two LF transmitting antennas. It is a block diagram which shows the structural example of a detection apparatus.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a configuration example of an on-vehicle transmission unit according to a second embodiment. It is a distribution map which shows an example of magnetic field distribution of the signal wave transmitted from LF transmission antenna.
  • An on-vehicle apparatus is an on-vehicle apparatus that causes a vehicle to transmit signals from a plurality of transmitting antennas arranged at a distance and performs processing in accordance with a response signal from a portable device that has received the signals.
  • a direction of arrival of the response signal is determined based on a phase difference between the response signal received through each of the plurality of reception antennas, and a reception unit that receives the response signal through each of the plurality of reception antennas spaced apart from the vehicle.
  • an estimation unit for estimating for estimating.
  • the response signal from the portable device is received through each of the plurality of receiving antennas, and the arrival direction of the response signal is estimated based on the phase difference of the received response signal.
  • the position and movement direction of the portable device that is the transmission source of the response signal can be detected using the estimation result.
  • the on-vehicle apparatus causes the plurality of transmission antennas to transmit the signal in the LF band.
  • the signals transmitted simultaneously from the respective transmitting antennas are signals in the LF band
  • the amplitudes of the signals are uniform around the vehicle. Therefore, in a region where the directions of the magnetic fields of the signal waves emitted from the respective transmitting antennas are aligned, the signals do not interfere and weaken, and the simple superposition of the respective signals increases the signal strength.
  • At least two of the plurality of transmission antennas are spaced apart in the front-rear or left-right direction in the traveling direction of the vehicle, and are spaced apart in the front-rear or left-right direction.
  • the signals are transmitted simultaneously from two transmit antennas.
  • the transmission range of the signal when signals are simultaneously transmitted from two transmitting antennas spaced apart from each other in the traveling direction of the vehicle, the transmission range of the signal is expanded, for example, in the lateral direction of the vehicle.
  • the transmission range of the signal is expanded, for example, in the front-rear direction of the vehicle.
  • the transmission range of a signal is expanded to the front and rear and left and right direction of a vehicle.
  • the vehicle-mounted machine which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the phase control part which controls the phase of the signal transmitted simultaneously from said two transmitting antennas.
  • the on-vehicle device transmits a signal for activating the portable device through the plurality of transmission antennas.
  • the transmission range of the signal for activating the portable device can be expanded. Therefore, it is possible to activate the portable device farther from the vehicle.
  • the plurality of transmission antennas are respectively disposed at tire positions where the plurality of tires of the vehicle are provided, and are respectively provided to the plurality of tires.
  • a plurality of detection devices that wirelessly transmit air pressure signals obtained by detection are transmitted from the transmission antenna disposed at each tire position.
  • the on-vehicle device can communicate with the detection device that detects the air pressure of the tire using a plurality of transmission antennas, and can also communicate with the portable device using the transmission antenna.
  • a vehicular communication system receives the above-mentioned in-vehicle device, a plurality of transmitting antennas spaced apart from the vehicle, and the signal transmitted from the in-vehicle device, and responds to the received signal. And a plurality of receiving antennas spaced apart from the vehicle and separately receiving the response signals from the portable device.
  • the transmission range of the signal transmitted from the transmission antenna of the in-vehicle apparatus can be expanded. Therefore, the in-vehicle device can perform wireless communication with a more distant portable device, and can execute processing according to the result of the wireless communication.
  • an arrival direction estimation method which causes a vehicle to transmit signals from a plurality of transmitting antennas spaced apart, and based on response signals from a portable device that has received the signals, the arrival direction of the response signal
  • a method of estimating a direction of arrival comprising: receiving the response signal through each of a plurality of receiving antennas spaced apart from the vehicle; and based on a phase difference of the response signal received through each of the plurality of receiving antennas. The arrival direction of the response signal is estimated.
  • the response signal from the portable device is received through each of the plurality of receiving antennas, and the arrival direction of the response signal is estimated based on the phase difference of the received response signal.
  • the position and movement direction of the portable device that is the transmission source of the response signal can be detected using the estimation result.
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining a configuration example of a communication system for a vehicle according to the first embodiment.
  • the communication system for a vehicle according to the present embodiment includes an in-vehicle device 1 provided at an appropriate place of a vehicle body, a plurality of detection devices 2 provided on wheels of a plurality of tires 3 provided on a vehicle C, and a notification device.
  • a tire pressure monitoring system and a welcome light system are provided, including a portable device 5 and a lighting unit 6 outside the vehicle.
  • a first LF transmission antenna 14a, a second LF transmission antenna 14b, a third LF transmission antenna 14c, and a fourth LF transmission antenna 14d are connected to the in-vehicle device 1.
  • the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d are, for example, spaced apart at right front, right rear, left front and left rear tire positions of the vehicle C to which the four tires 3 are attached.
  • the tire position is the position of the tire house and its periphery, and the detection device 2 provided in each tire 3 separately receives the signals transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, 14d. It is a possible position.
  • the first to fourth LF transmitting antennas 14a, 14b, 14c, 14d need not be distinguished from one another, the first to fourth LF transmitting antennas 14a, 14b, 14c, 14d are simply referred to as LF transmitting antennas. Also stated.
  • the on-vehicle device 1 requests an air pressure information request signal for requesting air pressure information of the tire 3 from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, 14d to the LF band.
  • Each detection device 2 is separately transmitted by radio wave.
  • the detecting device 2 detects the air pressure of the tire 3 in response to the air pressure information request signal, and wirelessly transmits the air pressure signal including the detected air pressure information and its own sensor identifier to the on-vehicle device 1 by radio wave of UHF band.
  • the in-vehicle device 1 includes the RF receiving antennas 13a and 13b arranged at a distance from each other, receives the air pressure signal transmitted from each detecting device 2 by the RF receiving antennas 13a and 13b, and calculates the air pressure information of each tire 3 from the air pressure signal.
  • the notification device 4 is connected to the in-vehicle device 1 via a communication line, and the in-vehicle device 1 transmits the acquired air pressure information to the notification device 4.
  • the notification device 4 receives the air pressure information transmitted from the in-vehicle device 1 and notifies the air pressure information of each tire 3. Furthermore, the notification device 4 issues a warning when the air pressure of the tire 3 is less than a predetermined threshold.
  • the in-vehicle device 1 transmits signals (position detection signals) for detecting the portable device 5 around the vehicle C to the first to fourth LF transmission antennas 14a, It is transmitted to the portable device 5 by radio waves in the LF band from 14 b, 14 c, 14 d.
  • the portable device 5 receives the signals transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d, and transmits a response signal corresponding to the received signal to the on-vehicle device 1 by radio waves in the UHF band.
  • the in-vehicle device 1 receives the response signal transmitted from the portable device 5 at the RF receiving antennas 13a and 13b.
  • the in-vehicle device 1 turns on the exterior lighting unit 6.
  • the illumination of the exterior lighting unit 6 brightly illuminates the surroundings of the vehicle C so as to meet the user.
  • the LF band and the UHF band used in the communication system for a vehicle according to the present embodiment are an example of radio wave bands used when performing wireless communication, and the present invention is not necessarily limited thereto.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the on-vehicle device 1.
  • the in-vehicle device 1 includes a control unit 11 that controls the operation of each component of the in-vehicle device 1.
  • a storage unit 12, an on-vehicle reception unit 13, an on-vehicle transmission unit 14, and an in-vehicle communication unit 15 are connected to the control unit 11.
  • the control unit 11 includes, for example, a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output interface, and the like.
  • the CPU of the control unit 11 is connected to the storage unit 12, the on-vehicle reception unit 13, the on-vehicle transmission unit 14, and the in-vehicle communication unit 15 via an input / output interface.
  • the control unit 11 controls the operation of each component by executing a control program stored in the storage unit 12 and relates to a function of detecting the position of the portable device 5, a welcome light function, and a tire pressure monitoring function. Execute the process
  • the control unit 11 is not limited to the above configuration, and may be one or more processing circuits including a single core CPU, a multi-core CPU, a microcomputer, a volatile or non-volatile memory, and the like. Further, the control unit 11 may have functions such as a clock for measuring time, a timer for measuring an elapsed time from giving a measurement start instruction to giving a measurement end instruction, and a counter for counting the number.
  • the storage unit 12 is a non-volatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) or a flash memory.
  • the storage unit 12 stores a control program for realizing the welcome light function and the tire pressure monitoring function by the control unit 11 controlling the operation of each component of the in-vehicle apparatus 1.
  • a plurality of RF receiving antennas 13 a and 13 b arranged at a distance from the vehicle C are connected to the on-vehicle receiving unit 13.
  • the on-vehicle reception unit 13 receives a signal transmitted from the portable device 5 or the detection device 2 using radio waves in the RF band at the RF reception antennas 13a and 13b.
  • the on-vehicle receiving unit 13 is a circuit that demodulates the received signal and outputs the demodulated signal to the control unit 11.
  • a UHF band of 300 MHz to 3 GHz is used as a carrier wave, it is not limited to this frequency band. In the present embodiment, a mode in which two RF receiving antennas 13a and 13b are connected will be described, but three or more RF receiving antennas may be mounted.
  • the in-vehicle transmission unit 14 is connected to first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d each include a rod-like magnetic core made of ferrite and a coil wound around the outer periphery of the magnetic core.
  • a capacitor is connected to the coil to constitute a resonant circuit.
  • the resonant circuit is connected to the on-vehicle transmission unit 14.
  • the on-vehicle transmission unit 14 modulates the signal output from the control unit 11 into a signal of the LF band, and simultaneously or separately from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d.
  • the on-vehicle transmission unit 14 applies a current to the coil so that the transmission range of the signals transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, 14d is within a predetermined range around the vehicle, Send it.
  • the transmission range is a range in which the portable device 5 can receive the signal.
  • the LF band of 30 kHz to 300 kHz is used as the carrier wave, it is not limited to this frequency band.
  • FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining the transmission range in the case where signals are separately transmitted from the LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d.
  • FIG. 3A conceptually illustrates transmission ranges 7a, 7b, 7c, and 7d when signals are separately transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • FIG. 3B is a timing chart of signals transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • the horizontal axis is time, and the "signal" enclosed by a square indicates the transmission timing of the signal.
  • the transmission range 7a of the signal transmitted from the single first LF transmission antenna 14a remains within a predetermined range centered on the first LF transmission antenna 14a.
  • the transmission range 7b of the signal transmitted from the single second LF transmission antenna 14b remains within a predetermined range centered on the second LF transmission antenna 14b. Therefore, the strength of the signal at the center in the front-rear direction of the vehicle C is weak, and the portable device 5 in the position as shown in FIG. 3A can receive the signals transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b. Can not.
  • the transmission ranges 7c and 7d of the signals separately transmitted from the third and fourth LF transmission antennas 14c and 14d remain within predetermined ranges centered on the third and fourth LF transmission antennas 14c and 14d, respectively.
  • FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the transmission range when signals are simultaneously transmitted from two LF transmission antennas 14a and 14b (14c and 14d).
  • FIG. 4A shows a transmission range 7ab when signals are simultaneously transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b, and a signal when simultaneously transmitted from the third and fourth LF transmission antennas 14c and 14d.
  • the transmission range 7 cd is shown conceptually.
  • FIG. 4B is a timing chart of signals transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • the horizontal axis is time, and the "signal" enclosed by a square indicates the transmission timing of the signal.
  • the transmission range 7ab of the signals simultaneously transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b is transmitted from the single first LF transmission antenna 14a (or the second LF transmission antenna 14b). It expands compared with the transmission range 7a (7b) of a signal. Since the signals transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b are in the LF band, the amplitudes of the signals are uniform around the vehicle C, and from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b The respective transmitted signals are superimposed without being canceled out by interference, and the amplitude is increased. Therefore, for example, the portable device 5 in the position as shown in FIG. 4A can receive signals simultaneously transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b.
  • the transmission range 7cd of the signals simultaneously transmitted from the third and fourth LF transmission antennas 14c and 14d is the transmission range of the signal transmitted from the single third LF transmission antenna 14c (or the fourth LF transmission antenna 14d). It expands compared with 7c (7d). Since the signals transmitted from the third and fourth LF transmitting antennas 14c and 14d are in the LF band, the amplitudes of the signals are uniform around the vehicle C, and from the third and fourth LF transmitting antennas 14c and 14d The respective transmitted signals are superimposed without being canceled out by interference, and the amplitude is increased.
  • the transmission range can be expanded.
  • the on-vehicle device 1 in order to specify the position and moving direction of the portable device 5 while expanding the transmission range of the signal transmitted from the in-vehicle device 1, includes each of the plurality of RF receiving antennas 13a and 13b. The direction of arrival of the signal is estimated based on the phase difference of the signal received at. The estimation method of the arrival direction will be described in detail later.
  • the on-vehicle transmission unit 14 transmits the first to fourth LF transmission antennas A wakeup signal or an air pressure information request signal is separately transmitted from each of 14a, 14b, 14c and 14d.
  • the case where signals transmitted simultaneously from two or more first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d are identical will be mainly described, but this is an example, and it is completely It does not have to be the same signal. Further, as long as the signals transmitted simultaneously from the two or more first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d are superimposed and the amplitude becomes large, the phases of the respective signals may be shifted. Furthermore, the signals transmitted from the two or more first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d do not have to be transmitted at exactly the same timing, as long as the signals overlap and the amplitude increases. The transmission timing of each signal may be shifted.
  • the in-vehicle communication unit 15 is a communication circuit that performs communication in accordance with a communication protocol such as CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Interconnect Network), and is connected to the notification device 4 and the exterior lighting unit 6.
  • the in-vehicle communication unit 15 transmits the air pressure information of the tire 3 to the notification device 4 according to the control of the control unit 11.
  • the in-vehicle communication unit 15 transmits a lighting control signal to the exterior lighting unit 6 according to the control of the control unit 11.
  • the notification device 4 is, for example, a display unit for notifying the air pressure information of the tire 3 transmitted from the in-vehicle communication unit 15 by an image or a voice or an audio device including a speaker, a display unit provided on an instrument of an instrument panel, etc. It is.
  • the display unit is a liquid crystal display, an organic EL display, a head-up display, or the like.
  • the notification device 4 displays air pressure information of each tire 3 provided in the vehicle C.
  • the exterior lighting unit 6 is, for example, a light source provided at a door mirror or a door of the vehicle C, a drive circuit that supplies power to the light source to turn on the light source, a reception circuit that receives the lighting control signal transmitted from the in-vehicle communication unit 15 Equipped with When the lighting control signal transmitted from the in-vehicle communication unit 15 is received, the outside lighting unit 6 turns on the light source. When the exterior lighting unit 6 is turned on, the surroundings of the vehicle C are illuminated.
  • the exterior lighting part 6 which illuminates the vehicle exterior is illustrated as illumination which implement
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the detection device 2.
  • the detection device 2 includes a sensor control unit 21 that controls the operation of each component of the detection device 2.
  • the sensor storage unit 22, the sensor transmission unit 23, the sensor reception unit 24, and the air pressure detection unit 25 are connected to the sensor control unit 21.
  • the sensor control unit 21 includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output interface.
  • the CPU of the sensor control unit 21 is connected to the sensor storage unit 22, the sensor transmission unit 23, the sensor reception unit 24, and the air pressure detection unit 25 via an input / output interface.
  • the sensor control unit 21 reads the control program stored in the sensor storage unit 22 and controls each unit.
  • the detection device 2 includes a battery (not shown) and operates with power from the battery.
  • the sensor control unit 21 is not limited to the above configuration, and may be one or more processing circuits including a single core CPU, a multi-core CPU, a microcomputer, a volatile or non-volatile memory, and the like. Further, the sensor control unit 21 may have functions such as a clock for measuring time, a timer for measuring an elapsed time from giving a measurement start instruction to giving a measurement end instruction, and a counter for counting the number.
  • the sensor storage unit 22 is a non-volatile memory.
  • the sensor storage unit 22 stores a control program for the sensor control unit 21 to perform processing related to air pressure detection of the tire 3 and transmission of the air pressure signal. Also, a unique sensor identifier for identifying itself and the other detection device 2 is stored.
  • the air pressure detection unit 25 includes, for example, a diaphragm, and detects the air pressure of the tire 3 based on the amount of deformation of the diaphragm that changes according to the magnitude of pressure.
  • the air pressure detection unit 25 outputs a signal indicating the detected air pressure of the tire 3 to the sensor control unit 21.
  • the sensor control unit 21 acquires the air pressure of the tire 3 from the air pressure detection unit 25 by executing the control program, generates an air pressure signal including air pressure information and a sensor identifier unique to the detection device 2, and a sensor transmission unit Output to 23.
  • a temperature detection unit (not shown) may be provided that detects the temperature of the tire 3 and outputs a signal indicating the detected temperature to the sensor control unit 21. In this case, the sensor control unit 21 generates an air pressure signal including air pressure information, temperature information, a sensor identifier, and the like, and outputs the air pressure signal to the sensor transmission unit 23.
  • An RF transmission antenna 23 a is connected to the sensor transmission unit 23.
  • the sensor transmission unit 23 modulates the air pressure signal generated by the sensor control unit 21 into a signal in the UHF band, and transmits the modulated air pressure signal using the RF transmission antenna 23 a.
  • An LF receiving antenna 24 a is connected to the sensor receiving unit 24.
  • the sensor receiving unit 24 receives the air pressure information request signal transmitted from the in-vehicle device 1 using the electric wave of the LF band by the LF receiving antenna 24 a, and outputs the received air pressure information request signal to the sensor control unit 21.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the portable device 5.
  • the portable device 5 includes a portable control unit 51 that controls the operation of each component of the portable device 5.
  • the mobile control unit 51 is a microcomputer having, for example, one or more CPUs, a multi-core CPU, and the like.
  • the portable control unit 51 is provided with a portable device storage unit 52, a portable transmission unit 53, and a portable reception unit 54.
  • the portable device 5 includes a battery (not shown) and operates with power from the battery.
  • the portable control unit 51 reads a control program described later stored in the portable device storage unit 52, and controls the operation of each component.
  • the portable control unit 51 has a pause state in which the power consumption is small and a start state in which the power consumption is large.
  • the portable control unit 51 shifts from the inactive state to the activated state and starts the operation.
  • the start-up state when a predetermined time has passed without the portable device 5 receiving a signal from the in-vehicle device 1 after the required processing is finished, the state shifts to the hibernation state again.
  • the portable device storage unit 52 is a non-volatile memory similar to the storage unit 12.
  • the portable device storage unit 52 executes processing for confirming that the legitimate portable device 5 exists around the vehicle C by the portable control unit 51 controlling the operation of each component of the portable device 5 It stores a control program to
  • the portable transmission unit 53 is connected to the RF transmission antenna 53 a, and transmits a response signal corresponding to the signal transmitted from the on-vehicle device 1 under the control of the portable control unit 51.
  • the portable transmission unit 53 transmits a response signal using radio waves in the UHF band.
  • the UHF band is an example of a radio wave band for transmitting a signal, and is not necessarily limited to this.
  • the portable reception unit 54 is connected to the LF reception antenna 54 a via the received signal strength detection unit 55, receives various signals transmitted from the on-vehicle device 1 using radio waves of the LF band, and outputs the signals to the portable control unit 51.
  • the LF reception antenna 54a is, for example, a three-axis antenna, and a constant reception signal strength can be obtained regardless of the orientation or posture of the portable device 5 with respect to the vehicle C.
  • the reception signal strength detection unit 55 detects the reception signal strength of the signal received by the LF reception antenna 54a, particularly the reception signal strength of the detection signal for detecting the position of the portable device 5, and detects the detected reception signal strength It is a circuit to be output to the control unit 51.
  • the received signal strength may be used when detecting the position of the portable device 5 with respect to the vehicle C.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the in-vehicle device 1 and the portable device 5.
  • the control unit 11 of the in-vehicle device 1 executes the following process, for example, at an appropriate timing after the door is locked with the ignition switch of the vehicle C turned off.
  • the control unit 11 selects two LF transmission antennas from among the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, 14d mounted in the vehicle C (step S101), and controls the on-vehicle transmission unit 14.
  • Position detection signals are simultaneously transmitted from the two selected LF transmission antennas (step S102).
  • the control unit 11 selects the first and second LF transmission antennas 14a and 14b as the first combination, and simultaneously transmits position detection signals from the selected first and second LF transmission antennas 14a and 14b.
  • the portable device 5 monitors a signal transmitted from the outside even in the inactive state, and when the position detection signal is transmitted from the in-vehicle device 1, the portable reception unit 54 receives the position detection signal (step S151) .
  • the portable control unit 51 of the portable device 5 that has received the position detection signal transitions from the inactive state to the activated state (step S152), and transmits a response signal including its own identifier to the on-vehicle device 1 by the portable transmission unit 53 ( Step S153).
  • the control unit 11 of the in-vehicle device 1 transmitting the position detection signal by the process of step S102 receives the response signal transmitted from the portable device 5 by the two RF receiving antennas 13a and 13b within the predetermined standby time. It is determined whether or not (step S103).
  • the control unit 11 estimates the arrival direction of the response signal based on the phase difference between the response signals received by the two RF receiving antennas 13a and 13b (step S104) ).
  • Methods of estimating the direction of arrival of the response signal include beamformer method, Capon method, linear prediction method, minimum norm method, MUSIC method (MUSIC: Multiple Signal Classification), ESPRIT method (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques), etc. The following known methods can be used.
  • the estimation direction of the arrival direction by the MUSIC method will be described.
  • K is an integer of 2 or more.
  • the wavelength of the arrival wave is ⁇
  • the number of arrival waves is L
  • ⁇ n ( ⁇ i ) ⁇ (2 ⁇ / ⁇ ) d n sin ( ⁇ i ), which represents the reception phase of the i-th wave in the n-th array element.
  • d n represents the distance from the reference point to each element.
  • the autocorrelation matrix R is given by the following equation.
  • R E [x (t) x H (t)]
  • x (t) is a K-dimensional received signal vector whose element is the received signal of the n-th element (1 ⁇ n ⁇ K), and R is a K ⁇ K matrix.
  • Etinct is the set mean
  • x H (t) is the complex conjugate transpose of x (t).
  • the autocorrelation matrix R is eigen-expanded to obtain eigenvectors e i (1 ⁇ i ⁇ L) corresponding to very small eigenvalues.
  • L is the dimension of the noise subspace and can be estimated using dimension estimation methods such as AIC (Akaike Information Criteria).
  • the MUSIC spectrum P MU ( ⁇ ) has L sharp peaks when ⁇ coincides with the arrival angle ⁇ i (1 ⁇ i ⁇ L) of the incident wave.
  • the reception signal received by each of the two RF reception antennas 13 a and 13 b is input from the on-vehicle reception unit 13 to the control unit 11.
  • the control unit 11 fixes the phase of one of the two reception signals input from the on-vehicle reception unit 13 and the phase of the other reception signal so that the MUSIC spectrum P MU ( ⁇ ) becomes a peak.
  • the procedure for estimating the arrival angle (arrival direction) of the response signal by the MUSIC method has been described as an example, but the beamformer method, the Capon method, the linear prediction method, the minimum norm method, the ESPRIT method, etc.
  • the direction of arrival of the response signal may be estimated using any of the following methods.
  • the control unit 11 of the in-vehicle device 1 detects the position and the moving direction of the portable device 5 based on the arrival direction of the response signal estimated in step S104 (step S105). In the present embodiment, it is not necessary to detect the exact position of the portable device 5, and it may be configured to distinguish and detect positions such as the front, the side, and the rear of the vehicle C.
  • control unit 11 of the in-vehicle device 1 detects the position and the moving direction of the portable device 5, the control unit 11 executes a process according to the detection result (step S106). For example, the control unit 11 may perform a process of lighting the outside lighting unit 6 provided at a position corresponding to the detected position by transmitting a lighting control signal to the outside lighting unit 6. Further, the control unit 11 may perform a process of pushing up the doorknob provided at a position corresponding to the detected position by transmitting a control signal to a drive control unit (not shown) which pushes up the doorknob. .
  • step S103 When the response signal from the portable device 5 is not received within the predetermined standby time in step S103 (S103: NO), the control unit 11 combines the other LF transmission antennas for transmitting the position detection signal (for example, , And the third and fourth LF transmission antennas 14b and 14c) are selected (step S107), the process is returned to step S102, and the position detection process of the portable device 5 is continued.
  • the control unit 11 combines the other LF transmission antennas for transmitting the position detection signal (for example, , And the third and fourth LF transmission antennas 14b and 14c) are selected (step S107), the process is returned to step S102, and the position detection process of the portable device 5 is continued.
  • the signal transmission range can be expanded by transmitting signals simultaneously from the two LF transmission antennas.
  • the on-vehicle device 1 can estimate the arrival direction of the response signal within the transmission range based on the phase difference of the response signals received using the two RF receiving antennas 13a and 13b, and the position of the portable device 5 The moving direction can be estimated.
  • the configuration for realizing the welcome light function using the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, 14d constituting the tire pressure monitoring system has been described, but it goes without saying that the smart entry (registered trademark)
  • the welcome light function may be realized using an LF transmission antenna which configures the system arbitrarily.
  • the LF transmission antenna is arranged at each tire position, but the arrangement of the LF transmission antenna is not limited to each tire position.
  • an LF transmission antenna may be disposed at the rear of the vehicle, or even an LF transmission antenna may be disposed at the right side, left side, rear, etc. of the vehicle. Good.
  • the present invention is applied not only to a system realizing the welcome light function, but also to any system that requires communication with the portable device 5 such as walk-away close function, smart entry (registered trademark) function, and the like. It can be done.
  • the on-vehicle device 1 transmits a signal using a radio wave in the LF band has been described, but transmission is performed from two LF transmission antennas in a range where communication with the portable device 5 is required.
  • the frequency of the signal is not particularly limited as long as the signals do not interfere and cancel each other.
  • Second Embodiment In the second embodiment, a configuration for controlling the phase of a signal to be simultaneously transmitted from two LF transmission antennas will be described.
  • FIG. 8 is a block diagram for explaining a configuration example of the on-vehicle transmission unit 14 according to the second embodiment.
  • the on-vehicle transmission unit 14 includes first to fourth transmission units 140a, 140b, 140c, and 140d that respectively generate signals of the LF band to be transmitted from the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c, and 14d each have a rod-like magnetic core made of ferrite and a coil wound around the magnetic core, and are wound around the magnetic core. The winding directions of the wound coils are assumed to be the same.
  • the first transmission unit 140a includes a signal generation circuit 141a and a phase shift circuit 142a.
  • the signal generation circuit 141 a superimposes a signal wave of a signal (for example, position detection signal) input from the control unit 11 on a carrier wave, and modulates the signal wave to a signal in the LF band.
  • the carrier wave is generated by an RC oscillation circuit, a crystal transmission circuit or the like not shown.
  • the signal wave (modulated wave) modulated by the signal generation circuit 141a is input to the phase shift circuit 142a.
  • the phase shift circuit 142 a controls the phase of the input signal wave (modulated wave) based on, for example, the phase shift control signal input from the control unit 11.
  • the first transmission unit 140a transmits the signal wave whose phase is controlled by the phase shift circuit 142a to the outside through the first LF transmission antenna 14a.
  • the configurations of the second to fourth transmission units 140b, 140c, and 140d are also similar to the configuration of the first transmission unit 140a. That is, the second transmission unit 140b includes the signal generation circuit 141b and the phase shift circuit 142b, the third transmission unit 140c includes the signal generation circuit 141c and the phase shift circuit 142c, and the fourth transmission unit 140d includes the signal generation circuit 141d and the phase shift circuit 142c.
  • a phase circuit 142d is provided.
  • the second to fourth transmitters 140b, 140c, and 140d superimpose a signal wave of a signal (for example, position detection signal) input from the controller 11 on a carrier wave and modulate it into a signal of the LF band.
  • the phase is controlled based on the input phase shift control signal, and the phase-controlled signal waves are transmitted to the outside from the second to fourth LF transmission antennas 14b, 14c, and 14d.
  • FIG. 9 is a distribution diagram showing an example of the magnetic field distribution of the signal wave transmitted from the LF transmission antenna.
  • the example of FIG. 9 shows the direction of the magnetic field generated when signals of opposite phase are simultaneously transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b.
  • the X axis is taken in the direction coinciding with the lateral direction of the vehicle C
  • the Y axis is taken in the direction coincident with the longitudinal direction of the vehicle C.
  • the first and second LF transmission antennas 14a and 14b are both disposed on the Y axis, and are provided at positions equidistant from the X axis (for example, 1.2 m from the X axis).
  • the axial directions of the magnetic cores provided in the first and second LF transmission antennas 14a and 14b are parallel to the Y axis, and the winding directions of the coils wound around the magnetic cores are the same.
  • the magnetic fields of the signal waves transmitted from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b each have components in the X axis direction.
  • the directions of the magnetic fields of the signals emitted from the respective signals are substantially the same in the vicinity of the X axis.
  • the signal strength in the region near the X axis (eg, near the position of the portable device 5 shown in FIG. 4A) away from the Y axis is larger than that when one LF transmission antenna is driven alone. I understand.
  • the magnetic field strength at the position away from each other becomes small, so the influence of one magnetic field on the other magnetic field becomes small. For this reason, the magnetic field strength in front of the first LF transmission antenna 14a and the magnetic field strength in rear of the second LF transmission antenna 14b show the same values as the magnetic field strength when each of them is driven alone.
  • the transmission range 7a of the signal when the first LF transmission antenna 14a is used alone remains within the predetermined range centered on the first LF transmission antenna 14a.
  • the transmission range 7b when the second LF transmission antenna 14b is used alone remains within a predetermined range centered on the second LF transmission antenna 14b.
  • the signal waves emitted from each are superimposed near the X axis away from the Y axis,
  • the transmission range 7ab determined by the combined magnetic field spreads in the left-right direction near the center of the vehicle C in the front-rear direction.
  • the transmission range of the signal wave can be expanded in the left-right direction near the center of the vehicle C in the front-rear direction. For example, by expanding the transmission range of the position detection signal for detecting the portable device 5 using the configuration, the portable device 5 approaching the vehicle C in the lateral direction can be detected earlier.
  • the transmission range may be expanded by transmitting the winding directions of the coils constituting the first to fourth LF transmission antennas 14a, 14b, 14c and 14d.
  • a configuration in which the transmission range is expanded by transmitting signal waves of opposite phase For example, when the winding directions of the coils constituting the first and second LF transmission antennas 14a and 14b are opposite to each other, signal waves in phase from the first and second LF transmission antennas 14a and 14b are in phase.
  • the transmission range may be expanded by transmitting the
  • the configuration for controlling the phase of the first and second LF transmission antennas 14a and 14b (the third and fourth LF transmission antennas 14c and 14d) arranged in the front-rear direction has been described.
  • the phases of the first and third LF transmission antennas 14a and 14c (second and fourth LF transmission antennas 14b and 14d) may be controlled.

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Abstract

車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法を提供する。　車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、信号を受信した携帯機からの応答信号に応じて処理を行う車載機であって、車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて応答信号を受信する受信部と、複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した応答信号の位相差に基づき、応答信号の到来方向を推定する推定部とを備える。

Description

車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法
　本発明は、車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法に関する。
　本出願は、２０１７年６月１９日出願の日本出願第２０１７－１１９７７５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　メカニカルキーを用いずに車両ドアの施錠及び解錠を行う車両用通信システムが実用化されている。具体的には、使用者が所持する携帯機を用いた無線遠隔操作により車両ドアの施錠又は解錠を行うキーレスエントリシステム、携帯機を所持した使用者が車両に近づき、又はドアハンドルを握るだけで車両ドアの解錠を行うスマートエントリー（登録商標）システム等が実用化されている。
　また、メカニカルキーを用いずに車両のエンジン始動を行う車両用通信システムも実用化されている。具体的には、携帯機を所持した使用者がエンジンスタートボタンを押すだけでエンジンの始動を行うプッシュスタートシステムが実用化されている。
　更に、携帯機を所持した使用者が車両に近づいた際、車内灯又は車外灯を点灯させるウェルカムライトシステムが実用化されている。
　かかる車両用通信システムにおいて車載機は、携帯機と無線通信を行う。当該無線通信は、車載機の送信アンテナからＬＦ（Low Frequency）帯の電波を用いて各種信号を携帯機へ送信し、当該信号を受信した携帯機がＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を用いて応答信号を送信することによって行われる。車載機は、認証及び携帯機の位置確認を行った後に解錠、施錠、エンジン始動、ウェルカムライト点灯等の制御を行う。
　ところで、車載機から送信される信号はＬＦ帯であり、当該信号の送信範囲は車両周辺の所定範囲内に限定されている。携帯機の位置を高精度で検出し、あるいは車両に近づく携帯機を早期に検出するためには、携帯機による信号の受信感度を高感度に設定すれば良いが、携帯機を駆動する電池の寿命が短くなる。
　特許文献１には、携帯機が車室内又は車両から所定距離以内に存在すると判断された時、携帯機の受信感度を高感度に設定し、携帯機が車室内及び車両から所定距離以内に存在しないと判断された時、携帯機の受信感度を低感度に設定する技術が開示されている。
特開２０１５－１１３６４４号公報
　しかしながら、特許文献１においては、携帯機が車両に接近するまで、携帯機の受信感度は低感度のままであるため、車両に近づく携帯機を早期に検出することはできない。また、携帯機が車両から所定距離以内に無いと誤判断された場合、携帯機の受信感度は低感度の状態にあるため、携帯機の位置検出が困難になるという問題点を有する。
　本発明の目的は、車載機の送信アンテナから送信される信号の送信範囲を拡大すると共に、携帯機から送信される応答信号の到来方向を推定することができる車載機、車両用通信システム及び到来方向推定方法を提供することにある。
　本発明の一態様に係る車載機は、車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に応じて処理を行う車載機であって、前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信する受信部と、前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する推定部とを備える。
　本発明の一態様に係る車両用通信システムは、前述の車載機と、車両に離隔配置された複数の送信アンテナと、前記車載機から送信された前記信号を受信し、受信した前記信号に応じて応答信号を送信する携帯機と、前記車両に離隔配置され、前記携帯機からの応答信号を各別に受信する複数の受信アンテナとを備える。
　本発明の一態様に係る到来方向推定方法は、車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に基づき、該応答信号の到来方向を推定する到来方向推定方法であって、前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信し、前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する。
　なお、本願は、このような特徴的な処理部乃至送信部を備える車載機として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする信号送信方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、車載機の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、車載機を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。
　上記によれば、車載機の送信アンテナから送信される信号の送信範囲を拡大すると共に、携帯機から送信される応答信号の到来方向を推定することができる。
実施の形態１に係る車両用通信システムの構成例を説明する模式図である。 車載機１の構成例を示すブロック図である。 ＬＦ送信アンテナから各別に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。 ＬＦ送信アンテナから各別に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。 ２つのＬＦ送信アンテナから同時的に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。 ２つのＬＦ送信アンテナから同時的に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。 検出装置の構成例を示すブロック図である。 携帯機の構成例を示すブロック図である。 車載機及び携帯機の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る車載送信部の構成例を説明するブロック図である。 ＬＦ送信アンテナから送信される信号波の磁界分布の一例を示す分布図である。
　本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせても良い。
　本発明の一態様に係る車載機は、車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に応じて処理を行う車載機であって、前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信する受信部と、前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する推定部とを備える。
　本態様にあっては、複数の受信アンテナの夫々を通じて携帯機からの応答信号を受信し、受信した応答信号の位相差に基づき、応答信号の到来方向を推定する。また、推定結果を用いて、応答信号の送信元である携帯機の位置及び移動方向を検出することができる。
　本発明の一態様に係る車載機は、前記複数の送信アンテナからＬＦ帯の前記信号を送信させる。
　本態様にあっては、各送信アンテナから同時的に送信される信号はＬＦ帯の信号であるため、車両周辺では該信号の振幅は一様である。よって、それぞれの送信アンテナから発せられる信号波の磁界の向きが揃う領域では、信号は干渉して弱め合うことはなく、各信号の単純な重ね合わせにより信号強度が大きくなる。
　本発明の一態様に係る車載機は、前記複数の送信アンテナのうち少なくとも２つの送信アンテナは、前記車両の走行方向における前後又は左右に離隔配置されており、前後又は左右に離隔配置された前記２つの送信アンテナから前記信号を同時的に送信させる。
　本態様にあっては、車両の走行方向における前後に離隔配置された２つの送信アンテナから信号が同時的に送信された場合、信号の送信範囲は、例えば車両の左右方向に拡大する。同様に車両の走行方向における左右に離隔配置された２つの送信アンテナから信号が同時的に送信された場合、信号の送信範囲は、例えば車両の前後方向に拡大する。なお、車両の走行方向における前後左右方向に配置された複数の送信アンテナから信号が同時的に送信された場合、信号の送信範囲は、車両の前後及び左右方向に拡大する。
　本発明の一態様に係る車載機は、前記２つの送信アンテナから同時的に送信させる信号の位相を制御する位相制御部を備える。
　本態様にあっては、同時的に送信させる信号の位相を制御することによって、信号の送信範囲を拡大させる方向を制御することが可能となる。
　本発明の一態様に係る車載機は、前記複数の送信アンテナを通じて前記携帯機を起動させるための信号を送信させる。
　本態様にあっては、携帯機を起動させる信号の送信範囲を拡大することができる。従って、車両からより遠方の携帯機を起動させることが可能になる。
　本発明の一態様に係る車載機は、前記複数の送信アンテナは、前記車両の複数のタイヤが設けられるタイヤ位置にそれぞれ配されており、前記複数のタイヤにそれぞれ設けられ、該タイヤの空気圧を検出して得られる空気圧信号を無線送信する複数の検出装置へ、各タイヤ位置に配された前記送信アンテナから信号を送信させる。
　本態様にあっては、車載機は、複数の送信アンテナを用いて、タイヤの空気圧を検出する検出装置と通信することができ、当該送信アンテナを用いて携帯機と通信するともできる。
　本発明の一態様に係る車両用通信システムは、前述の車載機と、車両に離隔配置された複数の送信アンテナと、前記車載機から送信された前記信号を受信し、受信した前記信号に応じて応答信号を送信する携帯機と、前記車両に離隔配置され、前記携帯機からの応答信号を各別に受信する複数の受信アンテナとを備える。
　本態様にあっては、車載機の送信アンテナから送信される信号の送信範囲を拡大することができる。従って、車載機は、より遠方の携帯機とも無線通信を行うことができ、無線通信の結果に応じた処理を実行することができる。
　本発明の一態様に係る到来方向推定方法は、車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に基づき、該応答信号の到来方向を推定する到来方向推定方法であって、前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信し、前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する。
　本態様にあっては、本態様にあっては、複数の受信アンテナの夫々を通じて携帯機からの応答信号を受信し、受信した応答信号の位相差に基づき、応答信号の到来方向を推定する。また、推定結果を用いて、応答信号の送信元である携帯機の位置及び移動方向を検出することができる。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
　図１は実施の形態１に係る車両用通信システムの構成例を説明する模式図である。本実施形態に係る車両用通信システムは、車体の適宜箇所に設けられた車載機１と、車両Ｃに設けられた複数のタイヤ３のホイールそれぞれに設けられた複数の検出装置２と、報知装置４と、携帯機５と、車外照明部６とを備え、タイヤ空気圧監視システム及びウェルカムライトシステムを構成している。
　車載機１には、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａ、第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂ、第３ＬＦ送信アンテナ１４ｃ及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｄが接続されている。第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、例えば、４つのタイヤ３が取り付けられる車両Ｃの右前、右後、左前及び左後のタイヤ位置にそれぞれ離隔配置されている。タイヤ位置は、タイヤハウス及びその周辺の位置であり、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからそれぞれ送信される信号を、各タイヤ３に設けられた検出装置２が各別に受信できる位置である。
　なお、以下の説明において、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを区別して説明する必要がない場合、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを単にＬＦ送信アンテナとも記載する。
　タイヤ空気圧監視システムとして機能する車両用通信システムにおいて、車載機１は、タイヤ３の空気圧情報を要求する空気圧情報要求信号を、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからＬＦ帯の電波により各検出装置２それぞれへ各別に送信させる。検出装置２は、空気圧情報要求信号に応じて、タイヤ３の空気圧を検出し、検出して得られた空気圧情報及び自身のセンサ識別子を含む空気圧信号をＵＨＦ帯の電波により車載機１へ無線送信する。車載機１は、離隔配置されたＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂを備え、各検出装置２から送信された空気圧信号をＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂにて受信し、該空気圧信号から各タイヤ３の空気圧情報を取得する。車載機１には通信線を介して報知装置４が接続されており、車載機１は取得した空気圧情報を報知装置４へ送信する。報知装置４は車載機１から送信された空気圧情報を受信し、各タイヤ３の空気圧情報を報知する。また、報知装置４はタイヤ３の空気圧が所定の閾値未満である場合、警告を発する。
　一方、ウェルカムライトシステムとして機能する車両用通信システムにおいて、車載機１は、車両Ｃの周囲にある携帯機５を検出するための信号（位置検出信号）を、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからＬＦ帯の電波により携帯機５へ送信させる。携帯機５は、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信された信号を受信し、受信した信号に応じた応答信号をＵＨＦ帯の電波により車載機１へ送信する。車載機１は、携帯機５から送信された応答信号をＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂにて受信する。車載機１は、携帯機５との無線通信により、携帯機５の認証に成功すると、車外照明部６を点灯させる。車外照明部６の点灯によって、使用者を出迎えるように車両Ｃの周囲が明るく照らされる。
　なお、本実施形態に係る車両用通信システムにおいて使用するＬＦ帯及びＵＨＦ帯は、無線通信を行う際に用いる電波帯域の一例であり、必ずしもこれに限定されない。
　図２は車載機１の構成例を示すブロック図である。車載機１は、該車載機１の各構成部の動作を制御する制御部１１を備える。制御部１１には、記憶部１２、車載受信部１３、車載送信部１４、車内通信部１５が接続されている。
　制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェースなどを備える。制御部１１のＣＰＵは入出力インタフェースを介して記憶部１２、車載受信部１３、車載送信部１４、及び車内通信部１５に接続している。制御部１１は記憶部１２に記憶されている制御プログラムを実行することにより、各構成部の動作を制御し、携帯機５の位置を検出する機能、ウェルカムライト機能、及びタイヤ空気圧監視機能に係る処理を実行する。
　なお、制御部１１は、上記の構成に限定されるものではなく、シングルコアＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、マイコン、揮発性又は不揮発性のメモリ等を含む１又は複数の処理回路であればよい。また、制御部１１は、時刻を計時するクロック、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ等の機能を備えていてもよい。
　記憶部１２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部１２は、制御部１１が車載機１の各構成部の動作を制御することにより、ウェルカムライト機能及びタイヤ空気圧監視機能を実現するための制御プログラムを記憶している。
　車載受信部１３には、車両Ｃに離隔配置された複数のＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂが接続されている。車載受信部１３は、携帯機５又は検出装置２からＲＦ帯の電波を用いて送信された信号を、ＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂにて受信する。車載受信部１３は、受信した信号を復調し、復調された信号を制御部１１へ出力する回路である。搬送波としては３００ＭＨｚ～３ＧＨｚのＵＨＦ帯を使用するが、この周波数帯に限定するものでは無い。なお、本実施の形態では、２つのＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂを接続した形態について説明するが、３つ以上のＲＦ受信アンテナが搭載されていてもよい。
　車載送信部１４には、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが接続されている。第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、フェライトからなる棒状の磁性体コアと、該磁性体コアの外周に巻かれたコイルとを備える。コイルには、コンデンサが接続されており、共振回路を構成している。共振回路は車載送信部１４に接続されている。車載送信部１４は、制御部１１から出力された信号をＬＦ帯の信号に変調し、変調された信号を第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから同時的に又は各別に、携帯機５又は検出装置２へ送信させる回路である。車載送信部１４は、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信される信号の送信範囲が、車両周辺の一定範囲内になるように、前記コイルに電流を流し、信号を送信させる。送信範囲は、携帯機５による前記信号の受信が可能となる範囲である。なお、搬送波としては３０ｋＨｚ～３００ｋＨｚのＬＦ帯を使用するが、この周波数帯に限定するものでは無い。
　図３Ａ及び図３ＢはＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから各別に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。図３Ａは、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから各別に信号を送信させた場合の送信範囲７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを概念的に示している。図３Ｂは、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信される信号のタイミングチャートである。横軸は時間であり、四角で囲まれた「信号」は、信号の送信タイミングを示している。
　単独の第１ＬＦ送信アンテナ１４ａから送信される信号の送信範囲７ａは、当該第１ＬＦ送信アンテナ１４ａを中心とする所定範囲内にとどまる。同様に単独の第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂから送信される信号の送信範囲７ｂは、当該第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂを中心とする所定範囲内にとどまる。従って、車両Ｃの前後方向中央部における信号の強度は弱く、図３Ａに示すような位置にある携帯機５は、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから送信される信号を受信することができない。
　同様に、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄから各別に送信される信号の送信範囲７ｃ、７ｄは、それぞれ第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄを中心とする所定範囲内にとどまる。
　図４Ａ及び図４Ｂは２つのＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ（１４ｃ、１４ｄ）から同時的に信号を送信させた場合の送信範囲を説明する説明図である。図４Ａは、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから同時的に信号を送信させた場合の送信範囲７ａｂ、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄから同時的に信号を送信させた場合の送信範囲７ｃｄを概念的に示している。図４Ｂは、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信される信号のタイミングチャートである。横軸は時間であり、四角で囲まれた「信号」は、信号の送信タイミングを示している。
　図４Ａに示すように、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから同時的に送信される信号の送信範囲７ａｂは、単独の第１ＬＦ送信アンテナ１４ａ（又は第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂ）から送信される信号の送信範囲７ａ（７ｂ）に比べて拡大する。第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから送信される信号はＬＦ帯であるため、車両Ｃの周囲においては、当該信号の振幅は一様であり、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂからそれぞれ送信された信号は干渉によって打ち消されること無く重ね合わされ、振幅が増大する。そのため、例えば図４Ａに示すような位置にある携帯機５は、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから同時的に送信される信号を受信することが可能である。
　同様に、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄから同時的に送信される信号の送信範囲７ｃｄは、単独の第３ＬＦ送信アンテナ１４ｃ（又は第４ＬＦ送信アンテナ１４ｄ）から送信される信号の送信範囲７ｃ（７ｄ）に比べて拡大する。第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄから送信される信号はＬＦ帯であるため、車両Ｃの周囲においては、当該信号の振幅は一様であり、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄからそれぞれ送信された信号は干渉によって打ち消されること無く重ね合わされ、振幅が増大する。
　このように複数のＬＦ送信アンテナから同時的に信号を送信させた場合、送信範囲を拡大することができる。その一方で、同時的に信号を送信させるため、どのＬＦ送信アンテナから信号を送信したときに応答信号が得られたのかを判断することができず、携帯機５の位置及び移動方向を特定することができない。本実施の形態では、車載機１から送信する信号の送信範囲を拡大しつつ、携帯機５の位置及び移動方向を特定するために、車載機１は、複数のＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂのそれぞれにおいて受信した信号の位相差に基づき、信号の到来方向を推定する。到来方向の推定手法については後に詳述することとする。
　一方、車載送信部１４は、各タイヤ３の検出装置２を起動させるためのウェイクアップ信号を送信させる場合、又は各検出装置２に空気圧情報要求信号を送信させる場合、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから、各別にウェイクアップ信号又は空気圧情報要求信号を送信させる。
　本実施の形態では、２つ以上の第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから同時的に送信される信号が同一である場合を主に説明するが、一例であり、完全に同一の信号である必要は無い。また、２つ以上の第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから同時的に送信される信号が重畳して振幅が大きくなる限り、各信号の位相がずれていても良い。更に、２つ以上の第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信される信号は、完全に同一タイミングで送信される必要は無く、信号が重畳して振幅が大きくなる限り、各信号の送信タイミングがずれていても良い。
　車内通信部１５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）又はＬＩＮ（Local Interconnect Network）等の通信プロトコルに従って通信を行う通信回路であり、報知装置４及び車外照明部６に接続されている。車内通信部１５は、制御部１１の制御に従って、タイヤ３の空気圧情報を報知装置４へ送信する。また、車両Ｃの周囲にある携帯機５が検出された場合、車内通信部１５は、制御部１１の制御に従って、点灯制御信号を車外照明部６へ送信する。
　報知装置４は、例えば、車内通信部１５から送信されたタイヤ３の空気圧情報を画像又は音声によって報知する表示部又はスピーカを備えたオーディオ機器、インスツルメントパネルの計器に設けられた表示部等である。表示部は液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等である。例えば、報知装置４は、車両Ｃに設けられた各タイヤ３の空気圧情報を表示する。
　車外照明部６は、例えばドアミラー又は車両Ｃのドアに設けられた光源、光源に電力を供給して光源を点灯させる駆動回路、車内通信部１５から送信された点灯制御信号を受信する受信回路等を備える。車外照明部６は、車内通信部１５から送信された点灯制御信号を受信した場合、光源を点灯させる。車外照明部６が点灯すると、車両Ｃの周囲が照明される。
　なお、本実施形態では、ウェルカムライト機能を実現する照明として、車外を照明する車外照明部６を例示するが、車内を照明するものであっても良い。
　図５は検出装置２の構成例を示すブロック図である。検出装置２は、該検出装置２の各構成部の動作を制御するセンサ制御部２１を備える。センサ制御部２１には、センサ用記憶部２２、センサ送信部２３、センサ受信部２４、及び空気圧検出部２５が接続されている。
　センサ制御部２１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースなどを備える。センサ制御部２１のＣＰＵは入出力インタフェースを介してセンサ用記憶部２２、センサ送信部２３、センサ受信部２４、及び空気圧検出部２５に接続している。センサ制御部２１はセンサ用記憶部２２に記憶されている制御プログラムを読み出し、各部を制御する。検出装置２は、図示しない電池を備え、当該電池からの電力により動作する。
　なお、センサ制御部２１は、上記の構成に限定されるものではなく、シングルコアＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、マイコン、揮発性又は不揮発性のメモリ等を含む１又は複数の処理回路であればよい。また、センサ制御部２１は、時刻を計時するクロック、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ等の機能を備えていてもよい。
　センサ用記憶部２２は不揮発性メモリである。センサ用記憶部２２には、センサ制御部２１がタイヤ３の空気圧検出及び空気圧信号の送信に係る処理を行うための制御プログラムが記憶されている。また、自身と、他の検出装置２とを識別するための固有のセンサ識別子を記憶している。
　空気圧検出部２５は、例えばダイヤフラムを備え、圧力の大きさによって変化するダイヤフラムの変形量に基づき、タイヤ３の空気圧を検出する。空気圧検出部２５は検出したタイヤ３の空気圧を示す信号をセンサ制御部２１へ出力する。センサ制御部２１は、制御プログラムを実行することにより、空気圧検出部２５からタイヤ３の空気圧を取得し、空気圧情報及び検出装置２に固有のセンサ識別子等を含む空気圧信号を生成し、センサ送信部２３へ出力する。
　なお、タイヤ３の温度を検出し、検出した温度を示す信号をセンサ制御部２１へ出力する温度検出部（不図示）を備えても良い。この場合、センサ制御部２１は、空気圧情報、温度情報、センサ識別子等を含む空気圧信号を生成し、センサ送信部２３へ出力する。
　センサ送信部２３には、ＲＦ送信アンテナ２３ａが接続されている。センサ送信部２３は、センサ制御部２１が生成した空気圧信号をＵＨＦ帯の信号に変調し、変調した空気圧信号を、ＲＦ送信アンテナ２３ａを用いて送信する。
　センサ受信部２４には、ＬＦ受信アンテナ２４ａが接続されている。センサ受信部２４は、車載機１からＬＦ帯の電波を用いて送信された空気圧情報要求信号を、ＬＦ受信アンテナ２４ａにて受信し、受信した空気圧情報要求信号をセンサ制御部２１へ出力する。
　図６は携帯機５の構成例を示すブロック図である。携帯機５は、該携帯機５の各構成部の動作を制御する携帯制御部５１を備える。携帯制御部５１は、例えば一又は複数のＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ等を有するマイコンである。携帯制御部５１には、携帯機用記憶部５２、携帯送信部５３、及び携帯受信部５４が設けられている。携帯機５は、図示しない電池を備え、当該電池からの電力により動作する。
　携帯制御部５１は、携帯機用記憶部５２に記憶されている後述の制御プログラムを読み出し、各構成部の動作を制御する。携帯制御部５１は、消費電力が小さい休止状態と、消費電力が大きい起動状態とを有している。休止状態において、携帯機５が、車載機１から送信された信号（例えばウェイクアップ信号）を受信した場合、携帯制御部５１は休止状態から起動状態へ移行し、動作を開始する。起動状態において、所要の処理を終えた後、携帯機５が車載機１からの信号を受信すること無く所定時間が経過した場合、再び、休止状態へ移行する。
　携帯機用記憶部５２は、記憶部１２と同様の不揮発性メモリである。携帯機用記憶部５２は、携帯制御部５１が携帯機５の各構成部の動作を制御することにより、正規の携帯機５が車両Ｃの周囲に存在することを確認するための処理を実行するための制御プログラムを記憶している。
　携帯送信部５３はＲＦ送信アンテナ５３ａに接続されており、携帯制御部５１の制御に従って、車載機１から送信された信号に応じた応答信号を送信する。携帯送信部５３はＵＨＦ帯の電波を用いて応答信号を送信する。なおＵＨＦ帯は信号を送信する電波帯域の一例であり、必ずしもこれに限定されない。
　携帯受信部５４は受信信号強度検出部５５を介してＬＦ受信アンテナ５４ａに接続されており、車載機１からＬＦ帯の電波を用いて送信された各種信号を受信し、携帯制御部５１へ出力する。ＬＦ受信アンテナ５４ａは例えば３軸アンテナであり、車両Ｃに対する携帯機５の向き又は姿勢に拘わらず、一定の受信信号強度が得られる。
　受信信号強度検出部５５は、ＬＦ受信アンテナ５４ａが受信した信号の受信信号強度、特に携帯機５の位置を検出するための検出用信号の受信信号強度を検出し、検出した受信信号強度を携帯制御部５１へ出力する回路である。受信信号強度は、車両Ｃに対する携帯機５の位置を検出する際に利用してもよい。
　以下、本実施の形態に係る車載機１による携帯機５の検出方法について説明する。
　図７は車載機１及び携帯機５の処理手順を示すフローチャートである。車載機１の制御部１１は、例えば、車両Ｃのイグニッションスイッチがオフ状態でドアが施錠された後の適宜のタイミングにて以下の処理を実行する。制御部１１は、車両Ｃに搭載された第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち、２つのＬＦ送信アンテナを選択し（ステップＳ１０１）、車載送信部１４を制御することにより、選択した２つのＬＦ送信アンテナから位置検出信号を同時的に送信させる（ステップＳ１０２）。例えば、制御部１１は、第１の組み合わせとして第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂを選択し、選択した第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから位置検出信号を同時的に送信させる。
　携帯機５は、休止状態においても外部から送信される信号を監視しており、車載機１から位置検出信号が送信されると、携帯受信部５４にて位置検出信号を受信する（ステップＳ１５１）。位置検出信号を受信した携帯機５の携帯制御部５１は、休止状態から起動状態へ移行し（ステップＳ１５２）、自身の識別子を含む応答信号を携帯送信部５３にて車載機１へ送信する（ステップＳ１５３）。
　ステップＳ１０２の処理によって位置検出信号を送信させた車載機１の制御部１１は、所定の待ち受け時間内に、携帯機５から送信された応答信号を２つのＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂにて受信したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
　応答信号を受信したと判断した場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御部１１は、２つのＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂにより受信した応答信号の位相差に基づき、応答信号の到来方向を推定する（ステップＳ１０４）。応答信号の到来方向を推定する手法としては、ビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法、線形予測法、最小ノルム法、ＭＵＳＩＣ法（MUSIC : Multiple Signal Classification）、ＥＳＰＲＩＴ法（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）などの既知の手法を用いることができる。
　一例として、ＭＵＳＩＣ法による到来方向の推定方向について説明する。まず、Ｋを２以上の整数として、Ｋ素子のアレイアンテナを考える。到来波の波長をλ、到来波数をＬ、第ｉ到来波の到来角をθi （ｉ＝１，…，Ｌ）とすると、第ｉ到来波に対するアレイレスポンス・ベクトルａ（θi）は、次式で与えられる。
　ａ（θi ）＝［ｅｘｐ｛ｊΨ1（θi ）｝，…，ｅｘｐ｛ｊΨK（θi ）｝］T 
　ここで、Ψn （θi ）＝－（２π／λ）ｄn ｓｉｎ（θi ）であり、第ｎ番目のアレイ素子における第ｉ波の受信位相を表す。なお、ｄn は、基準点から各素子までの距離を表す。
　このとき、自己相関行列Ｒは、次式で与えられる。
　Ｒ＝Ｅ［ｘ（ｔ）ｘH （ｔ）］
　ここで、ｘ（ｔ）は、第ｎ素子（１≦ｎ≦Ｋ）の受信信号を要素とするＫ次元の受信信号ベクトルであり、ＲはＫ×Ｋ行列となる。Ｅ［…］は集合平均、ｘH （ｔ）はｘ（ｔ）の複素共役転置を表す。
　自己相関行列Ｒを固有展開し、非常に小さな固有値に対応する固有ベクトルｅi （１≦ｉ≦Ｌ）を求める。Ｌは雑音部分空間の次元であり、ＡＩＣ（Akaike Information Criteria）などの次元推定法を用いて推定することができる。
　到来角θのアレイレスポンス・ベクトルをａ（θ）とすると、θが入射波の到来角と一致するとき、ａ（θ）は雑音部分空間に直交するので、ｅi Hａ（θ）＝０（１≦ｉ≦Ｌ）を満足する。この式から、ＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU（θ）を、以下のように定義することができる。
　ＰMU（θ）＝ａH （θ）ａ（θ）／（Σ｜ｅi Hａ（θ）｜2 ）
　ＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU（θ）は、θが入射波の到来角θi （１≦ｉ≦Ｌ）と一致する場合、Ｌ個の鋭いピークを有する。本実施の形態では、２つのＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂの夫々において受信した受信信号が車載受信部１３より制御部１１に入力される。制御部１１は、例えば、車載受信部１３より入力された２つの受信信号のうち一方の受信信号の位相を固定し、ＭＵＳＩＣスペクトラムＰMU（θ）がピークとなるように他方の受信信号の位相を探索すれば、受信した応答信号の到来角θi （ｉ＝１，…，Ｌ）を推定することができる。
　本実施の形態では、一例として、ＭＵＳＩＣ法により応答信号の到来角（到来方向）を推定する手順について説明したが、前述したビームフォーマ法、Ｃａｐｏｎ法、線形予測法、最小ノルム法、ＥＳＰＲＩＴ法などの任意の手法を用いて、応答信号の到来方向を推定してもよい。
　車載機１の制御部１１は、ステップＳ１０４で推定した応答信号の到来方向に基づき、携帯機５の位置及び移動方向を検出する（ステップＳ１０５）。なお、本実施の形態では、携帯機５の厳密な位置を検出する必要はなく、車両Ｃの前方、側方、後方等の位置を区別して検出する構成であってもよい。
　車載機１の制御部１１は、携帯機５の位置及び移動方向を検出した場合、検出結果に応じた処理を実行する（ステップＳ１０６）。例えば、制御部１１は、点灯制御信号を車外照明部６へ送信することにより、検出した位置に対応する位置に設けられた車外照明部６を点灯させる処理を行ってもよい。また、制御部１１は、ドアノブをプッシュアップさせる駆動制御部（不図示）へ制御信号を送信することにより、検出した位置に対応する位置に設けられたドアノブをプッシュアップさせる処理を行ってもよい。
　ステップＳ１０３において所定の待ち受け時間内に携帯機５からの応答信号を受信しなかった場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部１１は、位置検出信号を送信させる他のＬＦ送信アンテナの組み合わせ（例えば、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｂ、１４ｃ）を選択して（ステップＳ１０７）、処理をステップＳ１０２へ戻し、携帯機５の位置検出処理を続行する。
　このように構成された車載機１及び車両用通信システムによれば、２つのＬＦ送信アンテナから同時的に信号を送信させることにより、信号の送信範囲を拡大することができる。また、車載機１は、２つのＲＦ受信アンテナ１３ａ、１３ｂを用いて受信した応答信号の位相差に基づき、送信範囲内における応答信号の到来方向を推定することができ、携帯機５の位置及び移動方向を推定することができる。
　なお、本実施形態では、タイヤ空気圧監視システムを構成する第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを用いてウェルカムライト機能を実現する構成を説明したが、言うまでもなくスマートエントリー（登録商標）、その他の任意にシステムを構成するＬＦ送信アンテナを用いてウェルカムライト機能を実現しても良い。
　また、本実施の形態では、２つのＬＦ送信アンテナの組み合わせから同一信号を同時的に送信させる例を説明したが、言うまでもなく、３つ以上のＬＦ送信アンテナの組み合わせから同一信号を同時的に送信させるように構成しても良い。
　更に、本実施の形態では、各タイヤ位置にそれぞれＬＦ送信アンテナを配置した構成としたが、ＬＦ送信アンテナの配置は各タイヤ位置に限定されるものではない。例えば、各タイヤ位置に加え、車両の後部にＬＦ送信アンテナが配置される構成であってもよく、また車両の右側面、左側面、後部等にＬＦ送信アンテナが配置される構成であってもよい。
　更に、本発明は、ウェルカムライト機能を実現するシステムに適用されるだけでなく、ウォークアウェイクローズ機能、スマートエントリー（登録商標）機能、その他、携帯機５との通信が必要な任意のシステムに適用され得る。
　更にまた、本実施形態では、車載機１がＬＦ帯の電波を用いて信号を送信させる例を説明したが、携帯機５との通信が必要な範囲において、２つのＬＦ送信アンテナから送信される信号が干渉して打ち消し合うことが無ければ信号の周波数は特に限定されるものでは無い。
（実施形態２）
　実施形態２では、２つのＬＦ送信アンテナから同時的に送信させる信号の位相を制御する構成について説明する。
　図８は実施形態２に係る車載送信部１４の構成例を説明するブロック図である。車載送信部１４は、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから送信するＬＦ帯の信号をそれぞれ生成する第１乃至第４送信部１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄを備える。なお、実施形態２において、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、フェライトからなる棒状の磁性体コアと、磁性体コアに巻かれたコイルとを備え、磁性体コアに巻かれたコイルの巻線方向は互いに同一であるとする。
　第１送信部１４０ａは、信号生成回路１４１ａ及び移相回路１４２ａを含む。信号生成回路１４１ａは、制御部１１から入力される信号（例えば位置検出信号）の信号波を搬送波（キャリア）に重畳して、ＬＦ帯の信号に変調する。なお、搬送波は、図に示していないＲＣ発振回路、水晶発信回路等により生成される。移相回路１４２ａには、信号生成回路１４１ａにて変調された信号波（被変調波）が入力される。移相回路１４２ａは、入力された信号波（被変調波）の位相を、例えば制御部１１から入力される移相制御信号に基づいて制御する。第１送信部１４０ａは、移相回路１４２ａによって位相が制御された信号波を、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａを通じて外部へ送信する。
　第２乃至第４送信部１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄの構成についても第１送信部１４０ａの構成と同様である。すなわち、第２送信部１４０ｂは信号生成回路１４１ｂ及び移相回路１４２ｂを備え、第３送信部１４０ｃは信号生成回路１４１ｃ及び移相回路１４２ｃを備え、第４送信部１４０ｄは信号生成回路１４１ｄ及び移相回路１４２ｄを備える。第２乃至第４送信部１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄは、制御部１１から入力される信号（例えば位置検出信号）の信号波を搬送波に重畳してＬＦ帯の信号に変調した後、制御部１１から入力される移相制御信号に基づいて位相を制御し、位相が制御された信号波を、第２乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから外部へ送信する。
　図９はＬＦ送信アンテナから送信される信号波の磁界分布の一例を示す分布図である。図９の例では、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから逆位相の信号を同時的に送信させた場合に発生する磁界の向きを示している。図９に示す分布図において、車両Ｃの左右方向と一致する方向にＸ軸をとり、車両Ｃの前後方向と一致する方向にＹ軸をとっている。第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂは、共にＹ軸上に配置されており、Ｘ軸から等距離の位置（例えばＸ軸から１．２ｍの位置）に設けられているものとする。また、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂが備える磁性体コアの軸方向はＹ軸に平行であり、磁性体コアに巻かれたコイルの巻線方向は互いに同一であるものとする。
　第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから互いに逆位相の信号波を送信させた場合、それぞれから発せられる信号波の磁界の向きはＹ軸近傍で逆向きとなる。この結果、Ｙ軸近傍（特に第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂの間の領域）における信号強度は、一方のＬＦ送信アンテナを単独で駆動した場合と比較して、小さくなることが分かる。
　一方、Ｙ軸から離れた領域では、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから送信される信号波の磁界はそれぞれＸ軸方向の成分を持つ。第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから互いに逆位相の信号波を送信させた場合、それぞれから発せられる信号の磁界の向きはＸ軸近傍で略同一の向きとなる。この結果、Ｙ軸から離れたＸ軸近傍の領域（例えば図４Ａに示す携帯機５の位置付近）における信号強度は、一方のＬＦ送信アンテナを単独で駆動した場合と比較して、大きくなることが分かる。
　なお、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂの出力が強くない場合、それぞれから離隔した位置での磁界強度は小さくなるため、一方の磁界が他方の磁界に与える影響は小さくなる。このため、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａより前方の磁界強度、及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂより後方の磁界強度は、それぞれを単独で駆動した場合の磁界強度と同様の値を示すことになる。
　実施形態１で説明したように、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａを単独で用いた場合の信号の送信範囲７ａは、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａを中心とした所定範囲内にとどまる。同様に、第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂを単独で用いた場合の送信範囲７ｂは、第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂを中心とした所定範囲内にとどまる。
　これに対し、第１ＬＦ送信アンテナ１４ａ及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ｂから逆相の信号波を同時的に送信させた場合、それぞれから発せられた信号波はＹ軸から離れたＸ軸近傍で重ね合わされ、合成磁界により定まる送信範囲７ａｂは車両Ｃの前後方向の中心付近にて左右方向に広がる。
　図示しないが、第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄから逆相の信号波を同時的に送信させた場合も同様であり、車両Ｃの前後方向の中心付近にて信号波の送信範囲を左右方向に拡大することができる。
　以上のように、実施形態２では、車両Ｃの前後方向の中心付近にて信号波の送信範囲を左右方向に拡大することができる。当該構成を用いて、例えば携帯機５を検出するための位置検出信号の送信範囲を拡大することにより、車両Ｃに横方向から近づく携帯機５をより早期に検出することができる。
　なお、実施形態２では、第１乃至第４ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを構成するコイルの巻線方向を同一としたため、逆相の信号波を送信させることによって送信範囲を拡大する構成としたが、例えば、第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂを構成するコイルの巻線方向が逆向きである場合には、これらの第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂから同相の信号波を送信させることによって送信範囲を拡大する構成としてもよい。
　また、実施の形態２では、前後方向に並ぶ第１及び第２ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｂ（第３及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｃ、１４ｄ）の位相を制御する構成について説明したが、左右方向に並ぶ第１及び第３ＬＦ送信アンテナ１４ａ、１４ｃ（第２及び第４ＬＦ送信アンテナ１４ｂ、１４ｄ）の位相を制御する構成としてもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　車載機
　２　検出装置
　３　タイヤ
　４　報知装置
　５　携帯機
　６　車外照明部
　７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ　送信範囲
　７ａｂ，７ｃｄ　送信範囲
　１１　制御部（推定部）
　１２　記憶部
　１３　車載受信部（受信部）
　１３ａ、１３ｂ　ＲＦ受信アンテナ
　１４　車載送信部
　１４ａ　第１ＬＦ送信アンテナ（送信アンテナ）
　１４ｂ　第２ＬＦ送信アンテナ（送信アンテナ）
　１４ｃ　第３ＬＦ送信アンテナ（送信アンテナ）
　１４ｄ　第４ＬＦ送信アンテナ（送信アンテナ）
　１５　車内通信部
　２１　センサ制御部
　２２　センサ用記憶部
　２３　センサ送信部
　２３ａ　ＲＦ送信アンテナ
　２４　センサ受信部
　２４ａ　ＬＦ受信アンテナ
　２５　空気圧検出部
　５１　携帯制御部
　５２　携帯機用記憶部
　５３　携帯送信部
　５３ａ　ＲＦ送信アンテナ
　５４　携帯受信部
　５４ａ　ＬＦ受信アンテナ
　５５　受信信号強度検出部
　１４０ａ　第１送信部
　１４０ｂ　第２送信部
　１４０ｃ　第３送信部
　１４０ｄ　第４送信部
　１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ　信号生成回路
　１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ　移相回路（位相制御部）
　Ｃ　車両

Claims (9)

  1. 　車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に応じて処理を行う車載機であって、
    　前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信する受信部と、
    　前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する推定部と
    　を備える車載機。
  2. 　前記複数の送信アンテナから送信させた信号に対する前記携帯機からの応答信号を受信しなかった場合、信号を送信させる複数の送信アンテナの組み合わせを変更する送信制御部
    　を備える請求項１に記載の車載機。
  3. 　前記複数の送信アンテナからＬＦ（Low Frequency）帯の前記信号を送信させる
    　請求項１又は請求項２に記載の車載機。
  4. 　前記複数の送信アンテナのうち少なくとも２つの送信アンテナは、前記車両の走行方向における前後又は左右に離隔配置されており、
    　前後又は左右に離隔配置された前記２つの送信アンテナから前記信号を同時的に送信させる
    　請求項１から請求項３の何れか１つに記載の車載機。
  5. 　前記２つの送信アンテナから同時的に送信させる信号の位相を制御する位相制御部
    　を備える請求項４に記載の車載機。
  6. 　前記複数の送信アンテナを通じて前記携帯機を起動させるための信号を送信させる
    　請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の車載機。
  7. 　前記複数の送信アンテナは、
    　前記車両の複数のタイヤが設けられるタイヤ位置にそれぞれ配されており、
    　前記複数のタイヤにそれぞれ設けられ、該タイヤの空気圧を検出して得られる空気圧信号を無線送信する複数の検出装置へ、各タイヤ位置に配された前記送信アンテナから信号を送信させる
    　を備える請求項１から請求項６の何れか１つに記載の車載機。
  8. 　請求項１から請求項７の何れか１つに記載の車載機と、
    　車両に離隔配置された複数の送信アンテナと、
    　前記車載機から送信された前記信号を受信し、受信した前記信号に応じて応答信号を送信する携帯機と、
    　前記車両に離隔配置され、前記携帯機からの応答信号を各別に受信する複数の受信アンテナと
    　を備える車両用通信システム。
  9. 　車両に離隔配置された複数の送信アンテナから信号を送信させ、該信号を受信した携帯機からの応答信号に基づき、該応答信号の到来方向を推定する到来方向推定方法であって、
    　前記車両に離隔配置された複数の受信アンテナの夫々を通じて前記応答信号を受信し、
    　前記複数の受信アンテナの夫々を通じて受信した前記応答信号の位相差に基づき、前記応答信号の到来方向を推定する
    　到来方向推定方法。
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