WO2021053973A1 - 位置特定システム - Google Patents

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WO2021053973A1
WO2021053973A1 PCT/JP2020/029345 JP2020029345W WO2021053973A1 WO 2021053973 A1 WO2021053973 A1 WO 2021053973A1 JP 2020029345 W JP2020029345 W JP 2020029345W WO 2021053973 A1 WO2021053973 A1 WO 2021053973A1
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unit
variable
radio wave
reception intensity
arrival time
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智 中嶋
早坂　哲
康洋 鈴木
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アルプスアルパイン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a position identification system.
  • the vehicle-side control unit carries the strength data from some of the transmitting antennas detected by the portable device control unit in a region where crosstalk affects and / or saturates around the part of the transmitting antennas.
  • the handheld device receives the signal transmitted from the transmitting antenna when the handheld device is positioned along the inside of the car on the boundary surface between the inside and outside of the car in the area. It is determined whether or not the data group having the obtained plurality of intensity data includes the intensity data from the transmitting antenna detected by the portable device, and if it is determined to be included, it is determined that the portable device is located inside the vehicle. When it is determined that the portable device is not included, it is determined that the portable device is located outside the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
  • the conventional vehicle-side control unit determines the position of the portable device based on the strength data (reception strength) of the received signal, but the reception strength is determined by how to hold the portable device, battery voltage, multipath, etc. May fluctuate due to the influence of.
  • the purpose is to provide a position identification system that can improve the identification accuracy.
  • the position identification system is separated from the first measuring unit for measuring the first variable according to the arrival time of the radio wave and the first receiving intensity of the radio wave, and the first measuring unit.
  • Radio waves are transmitted from a second measuring unit that is installed and measures a second variable according to the arrival time of the radio wave and a second reception intensity of the radio wave, a plurality of regions, and each region of the plurality of regions.
  • a position specifying unit that specifies a region having the highest probability of including the transmission position of the radio wave from the plurality of regions using a predetermined discrimination theory is included.
  • FIG. 1 is a diagram showing a vehicle 10 and a smartphone 200.
  • the vehicle 10 includes a position measuring ECU (Electronic Control Unit) 100 and a measuring unit 13.
  • the position measurement ECU 100 and the measurement unit 13 construct a position identification system 100A. Therefore, reference numeral 100A is written in parentheses on the position measurement ECU 100 and the measurement unit 13.
  • the vehicle 10 includes an automatic parking ECU and other ECUs, an ultrasonic sensor, a camera, an acceleration sensor, a speed sensor, and the like, in addition to the position measurement ECU 100 and the measurement unit 13, but will be omitted here.
  • the position measurement ECU 100 measures the position of the smartphone 200 around the vehicle 10.
  • the smartphone 200 is an example of a terminal for a remote parking system that performs an operation of autonomously moving the vehicle 10 to a parking space by wireless communication from outside the vehicle 10.
  • the automatic parking ECU is an ECU that operates the vehicle 10 based on a command transmitted from the smartphone 200 to move the vehicle autonomously and parks the vehicle 10 in an empty parking space detected by a camera, an ultrasonic sensor, or the like.
  • the position measurement ECU 100, the measurement unit 13, the automatic parking ECU, the ultrasonic sensor, the camera, the acceleration sensor, the speed sensor, and the smartphone 200 construct a remote parking system that realizes automatic parking of the vehicle 10.
  • the functions required for the remote parking system are installed in the position measurement ECU 100, the automatic parking ECU, and the smartphone 200 as an example, but detailed description thereof will be omitted here.
  • the measuring unit 13 is a measuring unit that receives a beacon signal from the smartphone 200 and measures an angle indicating the direction in which the smartphone 200 is located with respect to the measuring unit 13, and includes a communication unit and an ECU.
  • the communication unit of the measurement unit 13 is, for example, a BLE (Bluetooth Low Energy) (registered trademark) standard short-range wireless communication device, and includes two antennas (positioning antennas).
  • the communication unit of the measurement unit 13 is an example of the reception unit, but may have a function of transmitting data to the smartphone 200.
  • the ECU of the measuring unit 13 measures the angle indicating the direction in which the smartphone 200 is located with respect to the measuring unit 13 from the phase difference of the beacon signals received by the two antennas in the AOA (Angle Of Arrival) format. Further, the measuring unit 13 measures RSSI (Received Signal Strength Indicator: received signal strength) when the beacon signal is received. The measurement unit 13 transmits data (angle data) representing the obtained angle and RSSI to the position measurement ECU 100.
  • AOA Angle Of Arrival
  • a plurality of measurement units 13 are provided in the vehicle 10.
  • the measuring unit 13 is not limited to Bluetooth, and may be a communication device of WLAN (Wireless Local Area Network) or other standards.
  • the vehicle 10 can be operated by the smartphone 200 when the distance from the measuring unit 13 to the smartphone 200 is within a predetermined distance (here, 6 m as an example).
  • the position measurement ECU 100 is realized by a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an internal bus, and the like.
  • the position measurement ECU 100 has a main control unit 110, a position measurement unit 120, a communication unit 130, and a memory 140.
  • the main control unit 110, the position measurement unit 120, and the communication unit 130 show the function of the position measurement program executed by the position measurement ECU 100 as a functional block.
  • the memory 140 functionally represents the memory of the position measurement ECU 100.
  • the main control unit 110 is a processing unit that controls the control processing of the position measurement ECU 100, and executes processing other than the processing executed by the position measurement unit 120 and the communication unit 130.
  • the position measuring unit 120 receives the angle data and RSSI from the measuring unit 13 and obtains the position of the smartphone 200.
  • the position measuring unit 120 covers all the subzones around the vehicle 10 based on the RSSI of the beacon signal received by the two adjacent measuring units 13 and the angle data representing the angle obtained from the phase difference of the beacon signals. Calculate the Mahalanobis distance and identify that the smartphone 200 is in the subzone with the smallest Mahalanobis distance.
  • the subzone will be described later with reference to FIG. The method of calculating the Mahalanobis distance will also be described later.
  • the communication unit 130 communicates with the smartphone 200 via the public network, and communicates information on the vehicle 10, commands for starting and ending parking processing, operation commands for vehicle 10 in parking processing, command data, and the like.
  • the memory 140 is an example of a storage unit that stores (stores) a position measurement program, data, and the like necessary for the main control unit 110, the position measurement unit 120, and the communication unit 130 to execute the above-mentioned processing.
  • the data stored in the memory 140 includes data used by the position measuring unit 120 when calculating the Mahalanobis distance.
  • the smartphone 200 is an example of a terminal for a remote parking system that autonomously moves the vehicle 10 to a parking space by wireless communication from outside the vehicle 10, and here, as an example, the measuring unit 13 and BLE (registration). It communicates in the (trademark) format and also communicates with the communication unit 130 via the public network.
  • the smartphone 200 outputs a BLE format beacon signal.
  • the beacon signal is an example of radio waves
  • the position of the smartphone 200 is an example of the transmission position of radio waves.
  • FIG. 2 is a plan view showing the vehicle 10 and the subzone.
  • FIG. 2 shows an XY coordinate system with the center of the vehicle 10 in a plan view as the origin O.
  • the position of the smartphone 200 is obtained as a value in such an XY coordinate system.
  • a plurality of measuring units 13 are provided at the four corners of the body of the vehicle 10. In FIG. 2, eight measuring units 13 are shown as an example. One measuring unit 13 is provided at the front left and right ends of the vehicle 10, and one measuring unit 13 is provided at the rear left and right ends of the vehicle 10. At the front and rear ends on the left side of the vehicle 10. Is provided with one measuring unit 13 at a time, and one measuring unit 13 is provided at the front and rear ends on the right side of the vehicle 10.
  • numbers 1 to 8 are assigned to the eight measuring units 13 for explanation.
  • the measuring units 13 of Nos. 1, 4, 5, and 8 are provided on the side of the vehicle 10, and the measuring units 13 of Nos. 2 and 3 are provided on the front of the vehicle.
  • the measuring unit 13 is provided at the rear of the vehicle.
  • Each measuring unit 13 has two antennas 13A.
  • the two antennas 13A of the measurement units 13 of Nos. 1, 4, 5, and 8 are separated from each other in the front-rear direction (length direction) of the vehicle 10, and the measurement units 13 of Nos. 1, 4, 5, and 7 are installed.
  • the two antennas 13A are installed apart from each other in the lateral direction (width direction) of the vehicle 10.
  • one of the two adjacent measuring units 13 is an example of the first measuring unit, and the other is an example of the second measuring unit. Further, the two antennas 13A included in one of the two adjacent measuring units 13 are an example of the first antenna, and the two antennas 13A included in the other are examples of the second antenna.
  • phase difference of the beacon signal measured by one of the two antennas 13A of the two adjacent measuring units 13 is an example of the first variable according to the arrival time of the radio wave
  • the other measuring unit 13 The phase difference of the beacon signal measured by the two antennas 13A is an example of the second variable according to the arrival time of the radio wave.
  • the angle measured from the phase difference measured by one of the two adjacent measuring units 13 is an example of the first arrival angle
  • the angle measured from the phase difference measured by the other is the second arrival angle. This is an example of an angle.
  • the RSSI of the beacon signal measured by one of the two adjacent measuring units 13 is an example of the first reception intensity
  • the RSSI of the beacon signal measured by the other measuring unit 13 is the second reception. This is an example of strength.
  • a plurality of subzones 20 are defined around the vehicle 10.
  • the plurality of subzones 20 are examples of a plurality of regions.
  • FIG. 2 the front and rear and 10 subzones 20 on the right side of the vehicle are shown, and the left subzone is omitted.
  • the left subzone is line symmetric with respect to the right subzone 20 and the Y axis.
  • the subzones 20 shown in FIG. 2 are In_Front, In_FrontRight, In_Right, In_RearRight, and In_Rear, and Out_Front, Out_FrontRight, Out_Right, Out_RearRight, and Out_Rear, and the coordinates of each subzone 20 are defined in XY coordinates.
  • the subzone 20 is divided into front and rear, left and right, diagonally front left and right, and diagonally rear left and right regions of the vehicle 10.
  • the smartphone 200 can operate the vehicle 10.
  • the smartphone 200 cannot operate the vehicle 10.
  • the area between In_Front, In_FrontRight, In_Right, In_RearRight, In_Rear and Out_Front, Out_FrontRight, Out_Right, Out_RearRight, Out_Rear is the area in the range of 4m to 6m from the nearest measuring unit 13, and the smartphone 200 is actually in this area. Even if it exists, it will be determined that it is inside any of the subzones 20.
  • FIG. 3 is a diagram showing data used for calculating the Mahalanobis distance.
  • the table data shown in FIG. 3 is created for each set of two adjacent measuring units 13.
  • FIG. 3 shows the table data for the set of the measuring units 13 of the 4th and 5th, and the same table data is the set of the measuring units 13 of the 1st and 2nd and the measuring units of the 2nd and 3rd. 13 sets, 3rd and 4th measuring unit 13 sets, 5th and 6th measuring section 13 sets, 6th and 7th measuring section 13 sets, 7th and 8th measuring section 13 There is also a set, a set of measurement units 13 of No. 8 and No. 1.
  • Table data includes the number of the two measurement portions 13 adjacent subzone, the feature x i, the average value x i bar x j, the x j bar. Since i and j are integers from 1 to 10, FIG. 3 shows the average value x i bar and x j bar from x 1 bar to x 10 bar.
  • the subzone represents the type of all subzones 20 (see FIG. 2) around the vehicle 10.
  • In addition to In_Front to In_Rear and Out_Front to Out_Rear shown in FIG. 2, the left side of the vehicle 10 which is not shown in FIG. also includes subzones.
  • the feature quantities x i and x j are RSSIs measured by the measuring units 13 of Nos. 1 to 8 for 1 ⁇ i ⁇ 8 and 1 ⁇ j ⁇ 8.
  • the average RSSI of the RSSI when the beacon signal is received by the two antennas 13A is defined as the RSSI of the measuring unit 13.
  • 9 ⁇ i ⁇ 10 and 9 ⁇ j ⁇ 10 are angle data measured in the AOA format by two adjacent measuring units 13. As shown in FIG. 3, the table data for the measuring units 13 of the 4th and 5th units is the angle data measured by the measuring units 13 of the 4th and 5th units.
  • the average values x i bar and x j bar are examples of the first reference reception strength and the second reference reception strength.
  • the values x i bar and x j bar are examples of the first reference variable, the second reference variable, the first reference arrival angle, and the second reference arrival angle.
  • the feature quantities x i and x j average values x i bar and x j bar for each subzone 20 are predetermined measurements of RSSI average value and angle data when the smartphone 200 is identified in each subzone 20. It is an average value for the number of times (Nm).
  • the average values x i bar and x j bar of such feature quantities x i and x j may be obtained in advance by an experiment or the like and stored in the table data.
  • Nd in the formula (2) is the number of measuring units 13 (8 in this case).
  • Equation (3) is an equation for obtaining the square MD 2 of the Mahalanobis distance MD.
  • the Mahalanobis distance MD can be obtained by taking the square root of MD 2 obtained by the equation (3).
  • the Mahalanobis distance MD is an example of a parameter representing the degree of separation between the radio wave transmission position (smartphone 200) and the subzone 20.
  • the Mahalanobis distance MD is obtained by using RSSI and angle data measured by two adjacent measuring units 13 that have received a beacon signal from the smartphone 200.
  • the position measuring unit 120 calculated the covariance S ij by the formula (2) using the table data shown in FIG. 3, and further.
  • the square MD 2 of the Mahalanobis distance MD is obtained by the equation (3).
  • the position measuring unit 120 can obtain the Mahalanobis distance MD by calculating the square root of MD 2.
  • the Mahalanobis distance MD obtained in this way is the Mahalanobis distance MD for the measuring units 13 of Nos. 4 and 5 and all the subzones 20.
  • the position measurement unit 120 identifies that the smartphone 200 is in the subzone 20 that takes the minimum Mahalanobis distance MD among the Mahalanobis distance MDs obtained for all the subzones 20.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing executed by the position measuring unit 120.
  • the position measuring unit 120 starts processing (start), it acquires RSSI and angle data from the two measuring units 13 (step S1).
  • the position measurement unit 120 reads the table data corresponding to the numbers of the two measurement units 13 that have acquired RSSI and the angle data from the memory 140 (step S2).
  • Position measuring unit 120 the average value x i bar of the feature x i, x j from the table data, it extracts the x j bar, calculates the covariance S ij in accordance with equation (2) using the RSSI and angle data ( Step S3).
  • the position measuring unit 120 obtains the square root MD 2 of the Mahalanobis distance MD for all the subzones 20 according to the equation (3), and further obtains the square root (Mahalanobis distance MD) (step S4).
  • the position measurement unit 120 identifies the subzone 20 that gives the minimum Mahalanobis distance MD among all the obtained Mahalanobis distance MDs as the subzone 20 in which the smartphone 200 is located (step S5).
  • FIG. 5 is a diagram showing a determination result of the position identification system 100A.
  • FIG. 5 shows the correct answer rate In when the smartphone 200 is in the In subzone 20, the correct answer rate Out when the smartphone 200 is in the Out subzone 20, and the correct answer rate Ave which is the average of the correct answer rate In and the correct answer rate Out. Shown. Further, for comparison, the correct answer rate In, the correct answer rate Out, and the correct answer rate Ave of the position of the smartphone 200 measured by the two measuring units 13 using the relationship between the two angles measured in the AOA format are shown. ..
  • the determination result of the position identification system 100A showed that the accuracy rate Ave was improved by about 5% as compared with the comparative example.
  • the Mahalanobis distance MD is obtained by using the RSSI measured by the measuring unit 13 and the angle measured by the measuring unit 13 in the AOA format.
  • the Mahalanobis distance MD obtained in this way is calculated using the angle measured by the measuring unit 13 in the AOA format in addition to RSSI.
  • RSSI may be affected by the way the smartphone 200 is held, but the angle measured in the AOA format is hardly affected by the way the smartphone 200 is held, so the subzone 20 where the smartphone 200 is located is high. It can be specified by accuracy.
  • the form of obtaining the Mahalanobis distance MD by using the two angles measured by the two measuring units 13 in the AOA format has been described, but instead of the two angles, the two measuring units 13 transmit the beacon signal.
  • the reception time (the arrival time at which the beacon signal arrives at the two measuring units 13) may be used.
  • TOA Time Of Arrival
  • format values are used for the feature quantities x i and x j for 9 ⁇ i ⁇ 10 and 9 ⁇ j ⁇ 10.
  • the reception time at which the two measuring units 13 receive the beacon signal is an example of the first variable and the second variable
  • the mean value x i bar and x j bar of j for example, the mean value of the reception time measured in advance in an experiment or the like may be stored in the table data.
  • the average values x i bar and x j bar of the feature quantities x i and x j for 9 ⁇ i ⁇ 10 and 9 ⁇ j ⁇ 10 are examples of the first reference arrival time and the second reference arrival time.
  • the Maharanobis distance MD may be obtained by using the quality factor for the phase measured by the two antennas 13A of the unit 13 and the quality factor for the variation of RSSI measured by the measuring unit 13.
  • the accuracy rate Ave when using the quality factor was 87.2%.
  • the form of obtaining the Mahalanobis distance MD by using the RSSI measured by the measuring unit 13 and the angle measured by the measuring unit 13 in the AOA format has been described, but instead of the Mahalanobis distance MD, a neural network has been described.
  • a network or a decision tree may be used to determine the distance between the radio wave transmission position (smartphone 200) and the subzone 20.
  • the measuring unit 13 includes the ECU, measures the angle data and transmits the angle data to the position measuring ECU 100 has been described, but the measuring unit 13 only receives the radio wave, and the position measuring ECU 100 measures the angle data. You may.

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Abstract

特定精度を向上できる位置特定システムを提供する。　位置特定システムは、電波の到達時刻に応じた第１変量と第１受信強度とを測定する第１測定部と、第１測定部から離隔して設置され、電波の到達時刻に応じた第２変量と第２受信強度とを測定する第２測定部と、複数の領域と各領域内から電波が発信された場合の第１及び第２測定部での電波の到達時刻に応じた第１及び第２基準変量とを関連付けたデータと、複数の領域と各領域内から電波が発信された場合の第１及び第２測定部での第１及び第２基準受信強度とを関連付けたデータとを記憶する記憶部と、第１及び第２変量と第１及び第２基準変量と、第１及び第２受信強度と第１及び第２基準受信強度とに基づいて所定の判別理論を用いて前記複数の領域のうちから前記電波の発信位置が含まれる確度が最も高い領域を特定する、位置特定部とを含む。

Description

位置特定システム
　本発明は、位置特定システムに関する。
　従来より、車両側制御部は、携帯機制御部が検出した一部の送信アンテナからの強度データから、当該一部の送信アンテナの周りにおいてクロストークが影響する及び／または飽和が生じる領域に携帯機が位置することを検出した場合には、当該領域のうち車内外境界面の車内側に沿わせて携帯機を位置させた際において、送信アンテナから送信される信号を携帯機が受信して得られる複数の強度データを有するデータ群に、携帯機が検出した送信アンテナからの強度データが含まれるか否かを判別し、含まれると判別したときは携帯機が車内側に位置すると判定し、含まれないと判別したときは携帯機が車外側に位置すると判定する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－１１５６４８号公報
　ところで、従来の車両側制御部は、受信信号の強度データ（受信強度）に基づいて携帯機の位置を判定しているが、受信強度は、携帯機の持ち方、バッテリの電圧、マルチパス等の影響によって変動するおそれがある。
　そこで、特定精度を向上させることができる位置特定システムを提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態の位置特定システムは、電波の到達時刻に応じた第１変量と、前記電波の第１受信強度とを測定する第１測定部と、前記第１測定部から離隔して設置され、電波の到達時刻に応じた第２変量と、前記電波の第２受信強度とを測定する第２測定部と、複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における電波の到達時刻にそれぞれ応じた第１基準変量及び第２基準変量とを関連付けた第１データと、前記複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における第１基準受信強度及び第２基準受信強度とを関連付けた第２データとを記憶する記憶部と、前記第１変量及び前記第２変量と前記第１基準変量及び前記第２基準変量と、前記第１受信強度及び前記第２受信強度と前記第１基準受信強度及び前記第２基準受信強度とに基づいて、所定の判別理論を用いて前記複数の領域のうちから前記電波の発信位置が含まれる確度が最も高い領域を特定する、位置特定部とを含む。
　特定精度を向上させることができる位置特定システムを提供することができる。
車両１０とスマートフォン２００を示す図である。 車両１０を示す平面図である。 マハラノビス距離の計算に利用するデータを示す図である。 位置測定部１２０が実行する処理を表すフローチャートである。 位置特定システム１００Ａの判定結果を示す図である。
　以下、本発明の位置特定システムを適用した実施の形態について説明する。
　＜実施の形態＞
　図１は、車両１０とスマートフォン２００を示す図である。車両１０は、位置測定ＥＣＵ(Electronic Control Unit：電子制御装置)１００と測定部１３とを含む。位置測定ＥＣＵ１００と測定部１３は、位置特定システム１００Ａを構築する。このため、位置測定ＥＣＵ１００と測定部１３には括弧書きで符号１００Ａを記す。
　車両１０は、位置測定ＥＣＵ１００と測定部１３の他に、自動駐車ＥＣＵ及びその他のＥＣＵや、超音波センサ、カメラ、加速度センサ、速度センサ等を含むが、ここでは省略する。
　位置測定ＥＣＵ１００は、車両１０の周囲におけるスマートフォン２００の位置を測定する。スマートフォン２００は、車両１０の外から無線通信によって車両１０を自立的に駐車スペースに移動させる操作を行うリモートパーキングシステム用の端末機の一例である。
　自動駐車ＥＣＵは、スマートフォン２００から送信される指令に基づいて車両１０を操作して自立的に移動させ、カメラや超音波センサ等で検出される空き駐車スペースに車両１０を駐車するＥＣＵである。
　位置測定ＥＣＵ１００、測定部１３、自動駐車ＥＣＵ、超音波センサ、カメラ、加速度センサ、速度センサ、及びスマートフォン２００は、車両１０の自動駐車を実現するリモートパーキングシステムを構築する。リモートパーキングシステムに必要な機能は、一例として位置測定ＥＣＵ１００、自動駐車ＥＣＵ、及びスマートフォン２００に搭載されるが、ここでは詳細な説明を省略する。
　測定部１３は、スマートフォン２００からビーコン信号を受信し、測定部１３に対してスマートフォン２００が位置する方向を表す角度を測定する測定部であり、通信部とＥＣＵを含む。測定部１３の通信部は、一例としてＢＬＥ(Bluetooth Low Energy)（登録商標）規格の近距離無線通信器であり、２つのアンテナ（測位用アンテナ）を含む。測定部１３の通信部は、受信部の一例であるが、スマートフォン２００にデータを送信する機能を有していてもよい。
　測定部１３のＥＣＵは、ＡＯＡ(Angle Of Arrival)形式で、２つのアンテナで受信されるビーコン信号の位相差から、測定部１３に対してスマートフォン２００が位置する方向を表す角度を測定する。また、測定部１３は、ビーコン信号を受信したときのＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator：受信信号強度)を測定する。測定部１３は、求めた角度を表すデータ（角度データ）とＲＳＳＩとを位置測定ＥＣＵ１００に伝送する。
　測定部１３は、車両１０に複数設けられている。なお、測定部１３は、Bluetoothに限らず、ＷＬＡＮ(Wireless Local Area Network)やその他の規格の通信器等であってもよい。
　リモートパーキングシステムでは、測定部１３からスマートフォン２００までの距離が所定距離（ここでは一例として６ｍ）以内である場合に、スマートフォン２００で車両１０を操作することができる。
　位置測定ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。位置測定ＥＣＵ１００は、主制御部１１０、位置測定部１２０、通信部１３０、及びメモリ１４０を有する。主制御部１１０、位置測定部１２０、通信部１３０は、位置測定ＥＣＵ１００が実行する位置測定プログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１４０は、位置測定ＥＣＵ１００のメモリを機能的に表したものである。
　主制御部１１０は、位置測定ＥＣＵ１００の制御処理を統括する処理部であり、位置測定部１２０、及び通信部１３０が実行する処理以外の処理を実行する。
　位置測定部１２０は、測定部１３から角度データとＲＳＳＩを受信し、スマートフォン２００の位置を求める。
　位置測定部１２０は、隣り合う２つの測定部１３によって受信されるビーコン信号のＲＳＳＩと、ビーコン信号の位相差から求まる角度を表す角度データとに基づいて、車両１０の周囲にあるすべてのサブゾーンについてマハラノビス距離を計算し、マハラノビス距離が最も小さいサブゾーンにスマートフォン２００が存在すると特定する。サブゾーンについては図２を用いて後述する。また、マハラノビス距離の計算方法についても後述する。
　通信部１３０は、公衆回線網を介してスマートフォン２００と通信を行い、車両１０の情報、駐車処理の開始及び終了の指令、駐車処理における車両１０の操作指令、及び指令データ等の通信を行う。
　メモリ１４０は、主制御部１１０、位置測定部１２０、通信部１３０が上述のような処理を実行するために必要な位置測定プログラム及びデータ等を格納（記憶）する記憶部の一例である。メモリ１４０に格納されるデータには、位置測定部１２０がマハラノビス距離を計算する際に利用するデータが含まれる。
　スマートフォン２００は、車両１０の外から無線通信によって車両１０を自立的に駐車スペースに移動させる操作を行うリモートパーキングシステム用の端末機の一例であり、ここでは一例として、測定部１３とＢＬＥ（登録商標）形式で通信を行うとともに、公衆回線網を介して通信部１３０と通信を行う。スマートフォン２００は、ＢＬＥ形式のビーコン信号を出力する。ビーコン信号は、電波の一例であり、スマートフォン２００の位置は、電波の発信位置の一例である。
　図２は、車両１０とサブゾーンを示す平面図である。図２には、車両１０の平面視における中心を原点ＯとしたＸＹ座標系を示す。スマートフォン２００の位置は、このようなＸＹ座標系の値として求められる。
　車両１０のボディの四隅には、複数の測定部１３が設けられている。図２では、一例として８つの測定部１３を示す。車両１０の前方の左右端部には測定部１３が１つずつ設けられ、車両１０の後方の左右端部には測定部１３が１つずつ設けられ、車両１０の左側方の前後端部には測定部１３が１つずつ設けられ、車両１０の右側方の前後端部には測定部１３が１つずつ設けられている。
　ここでは、８つの測定部１３に、１～８の番号を割り振って説明する。１、４、５、８番の測定部１３は、車両１０の側部に設けられており、２、３番の測定部１３は、車両の前部に設けられており、６、７番の測定部１３は、車両の後部に設けられている。
　各測定部１３は、２つのアンテナ１３Ａを有する。１、４、５、８番の測定部１３の２つのアンテナ１３Ａは、車両１０の前後方向（長さ方向）に離隔して設置されており、２、３、６、７番の測定部１３の２つのアンテナ１３Ａは、車両１０の横方向（幅方向）に離隔して設置されている。
　なお、隣り合う２つの測定部１３のうちの一方は第１測定部の一例であり、他方は第２測定部の一例である。また、隣り合う２つの測定部１３のうちの一方に含まれる２つのアンテナ１３Ａは、第１アンテナの一例であり、他方に含まれる２つのアンテナ１３Ａは、第２アンテナの一例である。
　また、隣り合う２つの測定部１３のうちの一方の２つのアンテナ１３Ａによって測定されるビーコン信号の位相差は、電波の到達時刻に応じた第１変量の一例であり、他方の測定部１３の２つのアンテナ１３Ａによって測定されるビーコン信号の位相差は、電波の到達時刻に応じた第２変量の一例である。隣り合う２つの測定部１３のうちの一方によって測定される位相差から測定される角度は、第１到来角度の一例であり、他方によって測定される位相差から測定される角度は、第２到来角度の一例である。
　また、隣り合う２つの測定部１３のうちの一方によって測定されるビーコン信号のＲＳＳＩは、第１受信強度の一例であり、他方の測定部１３によって測定されるビーコン信号のＲＳＳＩは、第２受信強度の一例である。
　車両１０の周囲には、複数のサブゾーン２０が規定される。複数のサブゾーン２０は、複数の領域の一例である。図２では、車両の前後と右の１０個のサブゾーン２０を示し、左のサブゾーンを省略する。左のサブゾーンは、右のサブゾーン２０とＹ軸に対して線対称である。図２に示すサブゾーン２０は、In_Front、In_FrontRight、In_Right、In_RearRight、In_Rearと、Out_Front、Out_FrontRight、Out_Right、Out_RearRight、Out_Rearとであり、ＸＹ座標において各サブゾーン２０の座標が規定されている。サブゾーン２０は、車両１０の前後、左右、左右斜め前方、及び左右斜め後方の領域に区分されている。
　位置測定ＥＣＵ１００によってスマートフォン２００の位置がIn_Front、In_FrontRight、In_Right、In_RearRight、In_Rearのサブゾーン２０の内部にあると判定されるときは、スマートフォン２００で車両１０の操作が可能である。
　位置測定ＥＣＵ１００によってスマートフォン２００の位置がOut_Front、Out_FrontRight、Out_Right、Out_RearRight、Out_Rearのサブゾーン２０の内部にあると判定されるときは、スマートフォン２００で車両１０の操作を行うことができない。
　In_Front、In_FrontRight、In_Right、In_RearRight、In_Rearと、Out_Front、Out_FrontRight、Out_Right、Out_RearRight、Out_Rearとの間は、最も近い測定部１３から４ｍ～６ｍの範囲の領域であり、実際にこの領域内にスマートフォン２００があっても、いずれかのサブゾーン２０の内部にいると判定されることになる。
　次に、マハラノビス距離の計算方法について説明する。図３は、マハラノビス距離の計算に利用するデータを示す図である。図３に示すテーブルデータは、隣り合う２つの測定部１３の組毎に作成される。図３には、４番と５番の測定部１３の組についてのテーブルデータを示すが、同様のテーブルデータは、１番と２番の測定部１３の組、２番と３番の測定部１３の組、３番と４番の測定部１３の組、５番と６番の測定部１３の組、６番と７番の測定部１３の組、７番と８番の測定部１３の組、８番と１番の測定部１３の組についても存在する。
　テーブルデータは、隣り合う２つの測定部１３の番号、サブゾーン、特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーを含む。ｉ、ｊは、１から１０の整数であるため、図３には、平均値ｘｉバー、ｘｊバーとしてｘ１バーからｘ１０バーを示す。
　サブゾーンは、車両１０の周囲のすべてのサブゾーン２０（図２参照）の種類を表し、図２に示すIn_FrontからIn_Rearと、Out_FrontからOut_Rearの他に、図２で図示を省略する車両１０の左のサブゾーンも含む。
　特徴量ｘｉ、ｘｊは、１≦ｉ≦８、１≦ｊ≦８については１番から８番の測定部１３で測定されたＲＳＳＩである。２つのアンテナ１３Ａでビーコン信号を受信した際のＲＳＳＩの平均のＲＳＳＩを測定部１３のＲＳＳＩとする。また、９≦ｉ≦１０、９≦ｊ≦１０については、隣り合う２つの測定部１３でＡＯＡ形式で測定された角度データである。図３のように４番と５番の測定部１３についてのテーブルデータでは、４番と５番の測定部１３で測定された角度データである。
　ここで、特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーのうち、ＲＳＳＩの平均値を表す１≦ｉ≦８、１≦ｊ≦８についての特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、第１基準受信強度、第２基準受信強度の一例である。
　また、特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーのうち、角度の平均値を表す９≦ｉ≦１０、９≦ｊ≦１０についての特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、第１基準変量、第２基準変量、第１基準到来角度、及び第２基準到来角度の一例である。
　特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、それぞれ、特徴量ｘｉ、ｘｊの所定の測定回数（Ｎｍ）分の平均値である。すなわち、特徴量ｘｉは次式（１）で表される。特徴量ｘｊも同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　各サブゾーン２０についての特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、各サブゾーン２０内にスマートフォン２００が存在すると特定された際のＲＳＳＩの平均値、角度データの所定の測定回数（Ｎｍ）分の平均値である。このような特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、例えば、予め実験等で求めてテーブルデータに格納しておけばよい。
　また、特徴量ｘｉ、ｘｊと平均値ｘｉバー、ｘｊバーとを用いれば、次式（２）で特徴量ｘｉ、ｘｊの共分散Ｓｉｊを求めることができる。式（２）のＮｄは、測定部１３の個数（ここでは８）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　このような特徴量ｘｉ、ｘｊ、平均値ｘｉバー、ｘｊバー、共分散Ｓｉｊを用いて、マハラノビス距離ＭＤは、次式（３）を用いて求めることができる。式（３）は、マハラノビス距離ＭＤの二乗ＭＤ２を求める式である。式（３）で求まるＭＤ２の平方根を取れば、マハラノビス距離ＭＤを求めることができる。マハラノビス距離ＭＤは、電波の発信位置（スマートフォン２００）とサブゾーン２０との離れ具合を表すパラメータの一例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　マハラノビス距離ＭＤは、スマートフォン２００からビーコン信号を受信した隣り合う２つの測定部１３で測定されたＲＳＳＩと角度データを用いて求められる。４番と５番の測定部１３でＲＳＳＩと角度が測定された場合には、位置測定部１２０は、図３に示すテーブルデータを用いて式（２）で共分散Ｓｉｊを計算し、さらに式（３）でマハラノビス距離ＭＤの二乗ＭＤ２を求める。位置測定部１２０は、ＭＤ２の平方根を計算することで、マハラノビス距離ＭＤを求めることができる。
　このようにして求まるマハラノビス距離ＭＤは、４番と５番の測定部１３と、すべてのサブゾーン２０とについてのマハラノビス距離ＭＤである。
　位置測定部１２０は、すべてのサブゾーン２０について求めたマハラノビス距離ＭＤのうち、最小のマハラノビス距離ＭＤを取るサブゾーン２０にスマートフォン２００がいると特定する。
　図４は、位置測定部１２０が実行する処理を表すフローチャートである。
　位置測定部１２０は、処理を開始すると（スタート）、２つの測定部１３からＲＳＳＩと角度データを取得する（ステップＳ１）。
　位置測定部１２０は、ＲＳＳＩと角度データを取得した２つの測定部１３の番号に対応するテーブルデータをメモリ１４０から読み出す（ステップＳ２）。
　位置測定部１２０は、テーブルデータから特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーを抽出し、ＲＳＳＩと角度データを用いて式（２）に従って共分散Ｓｉｊを計算する（ステップＳ３）。
　位置測定部１２０は、式（３）に従って、すべてのサブゾーン２０についてマハラノビス距離ＭＤの二乗ＭＤ２を求め、さらに平方根（マハラノビス距離ＭＤ）を求める（ステップＳ４）。
　位置測定部１２０は、求めたすべてのマハラノビス距離ＭＤのうち、最小のマハラノビス距離ＭＤを与えるサブゾーン２０をスマートフォン２００がいるサブゾーン２０として特定する（ステップＳ５）。
　以上で一連の処理が終了する（エンド）。
　図５は、位置特定システム１００Ａの判定結果を示す図である。図５には、スマートフォン２００がInのサブゾーン２０にいる場合の正解率In、スマートフォン２００がOutのサブゾーン２０にいる場合の正解率Out、正解率In及び正解率Outの平均である正解率Aveを示す。また、比較用に、２つの測定部１３がＡＯＡ形式で測定した２つの角度から二角挟辺の関係を用いて測定したスマートフォン２００の位置の正解率In、正解率Out、正解率Aveを示す。
　図５に示すように、位置特定システム１００Ａの判定結果は、比較例に比べて正解率Aveが約５％向上することが分かった。
　以上のように、実施の形態によれば、測定部１３で測定されるＲＳＳＩと、測定部１３でＡＯＡ形式で測定される角度とを用いて、マハラノビス距離ＭＤを求める。このようにして求まるマハラノビス距離ＭＤは、ＲＳＳＩに加えて測定部１３でＡＯＡ形式で測定される角度を用いて計算される。ＲＳＳＩは、スマートフォン２００の持ち方等による影響を受けるおそれがあるが、ＡＯＡ形式で測定される角度は、スマートフォン２００の持ち方等による影響を殆ど受けないため、スマートフォン２００が位置するサブゾーン２０を高精度に特定することができる。
　したがって、特定精度を向上させることができる位置特定システム１００Ａを提供することができる。
　なお、以上では、２つの測定部１３がＡＯＡ形式で測定する２つの角度を用いて、マハラノビス距離ＭＤを求める形態について説明したが、２つの角度の代わりに、２つの測定部１３がビーコン信号を受信する受信時刻（２つの測定部１３にビーコン信号が到来する到来時刻）を用いてもよい。この場合には、９≦ｉ≦１０、９≦ｊ≦１０についての特徴量ｘｉ、ｘｊについては、ＴＯＡ(Time Of Arrival)形式の値を用いることになる。
　この場合には、２つの測定部１３がビーコン信号を受信する受信時刻が第１変量、第２変量の一例であり、９≦ｉ≦１０、９≦ｊ≦１０についての特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーとしては、例えば、予め実験等で測定した受信時刻の平均値をテーブルデータに格納しておけばよい。９≦ｉ≦１０、９≦ｊ≦１０についての特徴量ｘｉ、ｘｊの平均値ｘｉバー、ｘｊバーは、第１基準到来時刻、第２基準到来時刻の一例である。
　また、以上では、測定部１３で測定されるＲＳＳＩと、測定部１３でＡＯＡ形式で測定される角度とを用いて、マハラノビス距離ＭＤを求める形態について説明したが、ＲＳＳＩと角度に加えて、測定部１３の２つのアンテナ１３Ａで測定される位相についてのクオリティファクタと、測定部１３で測定されるＲＳＳＩのばらつきについてのクオリティファクタとを用いて、マハラノビス距離ＭＤを求めてもよい。クオリティファクタを用いた場合の正解率Aveは、８７．２％であった。
　また、以上では、測定部１３で測定されるＲＳＳＩと、測定部１３でＡＯＡ形式で測定される角度とを用いて、マハラノビス距離ＭＤを求める形態について説明したが、マハラノビス距離ＭＤの代わりに、ニューラルネットワークや決定木を用いて、電波の発信位置（スマートフォン２００）とサブゾーン２０との離れ具合を求めてもよい。
　また、以上では、測定部１３がＥＣＵを含み、角度データを測定して位置測定ＥＣＵ１００に伝送する形態について説明したが、測定部１３は電波を受信するだけで、位置測定ＥＣＵ１００が角度データを測定してもよい。
　以上、本発明の例示的な実施の形態の位置特定システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０１９年９月１９日に出願した日本国特許出願２０１９－１７０６７３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
　１０　車両
　１３　測定部
　１００　位置測定ＥＣＵ
　１００Ａ　位置特定システム
　１１０　主制御部
　１２０　位置測定部
　１３０　通信部
　１４０　メモリ
　２００　スマートフォン

Claims (5)

  1. 　電波の到達時刻に応じた第１変量と、前記電波の第１受信強度とを測定する第１測定部と、
    　前記第１測定部から離隔して設置され、電波の到達時刻に応じた第２変量と、前記電波の第２受信強度とを測定する第２測定部と、
    　複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における電波の到達時刻にそれぞれ応じた第１基準変量及び第２基準変量とを関連付けた第１データと、前記複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における第１基準受信強度及び第２基準受信強度とを関連付けた第２データとを記憶する記憶部と、
    　前記第１変量及び前記第２変量と前記第１基準変量及び前記第２基準変量と、前記第１受信強度及び前記第２受信強度と前記第１基準受信強度及び前記第２基準受信強度とに基づいて、所定の判別理論を用いて前記複数の領域のうちから前記電波の発信位置が含まれる確度が最も高い領域を特定する、位置特定部と
    　を含む、位置特定システム。
  2. 　前記第１測定部及び前記第２測定部は、複数の第１アンテナ及び複数の第２アンテナをそれぞれ有し、前記第１変量及び前記第２変量として前記複数の第１アンテナで受信する電波の第１位相差及び前記複数の第２アンテナで受信する電波の第２位相差をそれぞれ測定し、前記第１位相差及び前記第２位相差から電波の第１到来角度及び第２到来角度を求め、
    　前記第１データは、前記複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における電波の第１基準到来角度及び第２基準到来角度とを関連付けたデータであり、
    　前記位置特定部は、前記第１到来角度及び前記第２到来角度と前記第１基準到来角度及び前記第２基準到来角度と、前記第１受信強度及び前記第２受信強度と前記第１基準受信強度及び前記第２基準受信強度とに基づいて、前記電波の発信位置が含まれる確度が最も高い領域を特定する、請求項１記載の位置特定システム。
  3. 　前記第１測定部及び前記第２測定部は、前記第１変量及び前記第２変量として電波の第１到来時刻及び第２到来時刻をそれぞれ測定し、
    　前記第１データは、前記複数の領域と、前記複数の領域の各領域内から電波が発信された場合の前記第１測定部及び前記第２測定部における電波の第１基準到来時刻及び第２基準到来時刻とを関連付けたデータであり、
    　前記位置特定部は、前記第１到来時刻及び前記第２到来時刻と前記第１基準到来時刻及び前記第２基準到来時刻と、前記第１受信強度及び前記第２受信強度と前記第１基準受信強度及び前記第２基準受信強度とに基づいて、前記電波の発信位置が含まれる確度が最も高い領域を特定する、請求項１記載の位置特定システム。
  4. 　前記電波の発信位置と前記複数の領域との離れ具合を表すパラメータを前記複数の領域の各々について計算し、前記パラメータが最小の領域を前記電波の発信位置を含む領域として特定する、請求項１～３記載の位置特定システム。
  5. 　前記パラメータは、マハラノビス距離である、請求項４記載の位置特定システム。
     
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