WO2021192421A1 - 通信ユニット、通信装置及び位置推定方法 - Google Patents

通信ユニット、通信装置及び位置推定方法 Download PDF

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WO2021192421A1
WO2021192421A1 PCT/JP2020/044785 JP2020044785W WO2021192421A1 WO 2021192421 A1 WO2021192421 A1 WO 2021192421A1 JP 2020044785 W JP2020044785 W JP 2020044785W WO 2021192421 A1 WO2021192421 A1 WO 2021192421A1
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wireless communication
communication
communication unit
communication device
unit
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PCT/JP2020/044785
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洋介 大橋
昌輝 古田
裕己 河野
繁則 新田
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株式会社東海理化電機製作所
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    • H04W64/003—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management locating network equipment

Definitions

  • the present invention relates to a communication device and a position estimation method.
  • Patent Document 1 merely provides a service according to the distance, and it is difficult to provide a service according to a more detailed situation.
  • an object of the present invention is to provide a mechanism capable of estimating the position of a distance measurement target in more detail by using a distance measurement technique. To provide.
  • a plurality of wireless communication units that are communication units and perform wireless communication with other communication devices, and the communication unit as a reference.
  • a control unit that estimates the relative position of another communication device is provided, and the control unit is obtained by each of the plurality of wireless communication units performing wireless communication with the other communication device.
  • a communication unit is provided that estimates the relative position of the other communication device.
  • the control unit includes a communication unit and a control unit that estimates the relative position of the communication device with reference to the other communication device.
  • the control unit includes the wireless communication unit with each of the plurality of other wireless communication units.
  • a plurality of distance measuring values indicating a distance between the wireless communication unit and each of the plurality of other wireless communication units obtained by performing wireless communication between the wireless communication units, and the plurality of distance measurement values in the other communication device.
  • a communication device is provided that estimates the relative position of the communication device based on a position characteristic including the position of each of the other wireless communication units.
  • the other communication device based on a communication unit including a plurality of wireless communication units that perform wireless communication with another communication device.
  • Estimating the relative position of the other communication device including estimating the relative position of the other communication device, is obtained by each of the plurality of wireless communication units performing wireless communication with the other communication device.
  • wireless communication is performed with a plurality of other wireless communication units provided in the other communication device based on the other communication device.
  • Estimating the relative position of the communication device including estimating the relative position of the communication device including the wireless communication unit that performs communication, means that the wireless communication unit communicates with each of the plurality of other wireless communication units.
  • a position estimation method including estimating the relative position of the communication device based on a position characteristic including each position of the wireless communication unit.
  • a mechanism capable of specifying the position of the distance measurement target in more detail by using the distance measurement technology.
  • elements having substantially the same functional configuration may be distinguished by adding different alphabets after the same reference numerals.
  • a plurality of elements having substantially the same functional configuration are distinguished as necessary, such as wireless communication units 210A, 210B, and 210C.
  • wireless communication units 210A, 210B and 210C are distinguished as necessary, such as wireless communication units 210A, 210B, and 210C.
  • only the same reference numerals are given.
  • the wireless communication unit 210 when it is not necessary to distinguish the wireless communication units 210A, 210B and 210C, it is simply referred to as the wireless communication unit 210.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the system 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the system 1 according to the present embodiment includes a portable device 100 and a communication unit 200.
  • the communication unit 200 in this embodiment is mounted on the vehicle 202.
  • the vehicle 202 is an example of a user's usage target.
  • the present invention involves a communication device on the authenticated person side (hereinafter, also referred to as a first communication device) and a communication device on the certifier side (hereinafter, also referred to as a second communication device).
  • a communication device on the authenticated person side hereinafter, also referred to as a first communication device
  • a communication device on the certifier side hereinafter, also referred to as a second communication device.
  • the portable device 100 is an example of the first communication device
  • the communication unit 200 is an example of the second communication device.
  • a radio for authentication is performed between the portable device 100 and the communication unit 200 mounted on the vehicle 202. Communication takes place. Then, if the authentication is successful, the door lock of the vehicle 202 is unlocked or the engine is started, and the vehicle 202 becomes available to the user.
  • a smart entry system is also referred to as a smart entry system.
  • the portable device 100 is configured as an arbitrary device carried by the user.
  • Optional devices include electronic keys, smartphones, wearable terminals and the like.
  • the portable device 100 includes a wireless communication unit 110, a storage unit 120, and a control unit 130.
  • the wireless communication unit 110 has a function of performing wireless communication with the communication unit 200.
  • the wireless communication unit 110 performs wireless communication with each of the plurality of wireless communication units 210 included in the communication unit 200.
  • the wireless communication unit 110 receives a wireless signal from the communication unit 200. Further, the wireless communication unit 110 transmits a wireless signal to the communication unit 200.
  • the wireless communication performed between the wireless communication unit 110 and the communication unit 200 is performed in accordance with an arbitrary wireless communication standard.
  • An example of a wireless communication standard is one that transmits and receives signals using UWB (Ultra-Wide Band).
  • UWB Ultra-Wide Band
  • the impulse method if the impulse method is used, the airborne propagation time of radio waves can be measured with high accuracy by using radio waves with a very short pulse width of nanoseconds or less, and the propagation time can be measured. It is possible to perform distance measurement based on the above with high accuracy. Distance measurement is the measurement of distance.
  • UWB often refers to a frequency band of about 3 GHz to about 10 GHz.
  • the wireless communication unit 110 is configured as, for example, a communication interface capable of UWB communication.
  • the storage unit 120 has a function of storing various information for the operation of the portable device 100.
  • the storage unit 120 stores a program for operating the portable device 100, an ID (identifier) for authentication, a password, an authentication algorithm, and the like.
  • the storage unit 120 includes, for example, a storage medium such as a flash memory, and a processing device that executes recording / reproduction on the storage medium.
  • the control unit 130 has a function of executing processing in the portable device 100.
  • the control unit 130 controls the wireless communication unit 110 to perform wireless communication with the communication unit 200.
  • the information is read from the storage unit 120 and the information is written to the storage unit 120.
  • the control unit 130 controls the processing for authentication performed with the communication unit 200. Examples of the processing for authentication include distance measurement processing described later.
  • the control unit 130 is composed of, for example, an electronic circuit such as a CPU (Central Processing Unit) and a microprocessor.
  • the communication unit 200 is provided in association with the vehicle 202.
  • the communication unit 200 is mounted on the vehicle 202.
  • the communication unit 200 may be installed in the vehicle interior of the vehicle 202.
  • the communication unit 200 may be built in the vehicle 202 as a communication module.
  • the communication unit 200 includes a plurality of wireless communication units 210 (210A, 210B, etc.), a storage unit 220, and a control unit 230.
  • the wireless communication unit 210 has a function of performing wireless communication with the portable device 100.
  • the wireless communication unit 210 receives a wireless signal from the portable device 100. Further, the wireless communication unit 210 transmits a wireless signal to the portable device 100.
  • the wireless communication performed between the wireless communication unit 210 and the portable device 100 is performed in accordance with an arbitrary wireless communication standard. Examples of such wireless communication standards include those that transmit and receive signals using UWB.
  • the wireless communication unit 210 is configured as, for example, a communication interface capable of UWB communication.
  • the storage unit 220 has a function of storing various information for the operation of the communication unit 200.
  • the storage unit 220 stores a program for operating the communication unit 200, an authentication algorithm, and the like.
  • the storage unit 220 includes, for example, a storage medium such as a flash memory, and a processing device that executes recording / reproduction on the storage medium.
  • the control unit 230 has a function of controlling the overall operation of the in-vehicle device mounted on the communication unit 200 and the vehicle 202. For example, the control unit 230 controls the wireless communication unit 210 to communicate with the portable device 100. Further, the control unit 230 reads out the information from the storage unit 220 and writes the information to the storage unit 220. In addition, the control unit 230 controls the processing for authentication performed with the portable device 100. Examples of the processing for authentication include distance measurement processing and relative position estimation processing, which will be described later.
  • the control unit 230 also functions as a door lock control unit that controls the door lock of the vehicle 202, and locks and unlocks the door lock.
  • the control unit 230 also functions as an engine control unit that controls the engine of the vehicle 202, and starts / stops the engine.
  • the power source provided in the vehicle 202 may be a motor or the like in addition to the engine.
  • the control unit 230 is configured as an electronic circuit such as an ECU (Electronic Control Unit).
  • the portable device 100 and the communication unit 200 perform distance measurement processing.
  • the distance measuring process is a process of measuring the distance between the portable device 100 and the communication unit 200. More precisely, the distance measuring process is a process of measuring the distance between the wireless communication unit 110 of the portable device 100 and the wireless communication unit 210 of the communication unit 200.
  • the distance measured in the distance measurement process is also referred to as a distance measurement value below.
  • signals for the distance measurement processing can be transmitted and received.
  • the distance measuring signal is a signal transmitted and received to measure the distance between the devices.
  • the distance measuring signal is also a signal to be measured. For example, the time required to send and receive the distance measurement signal is measured.
  • the ranging signal is configured in a frame format that does not have a payload portion to store the data.
  • the distance measuring signal may be configured in a frame format having a payload portion for storing data.
  • a plurality of distance measurement signals can be transmitted and received between the devices.
  • the distance measuring signal transmitted from one device to the other device is also referred to as a first distance measuring signal.
  • the distance measuring signal transmitted from the device that received the first distance measuring signal to the device that transmitted the first distance measuring signal is also referred to as a second distance measuring signal.
  • a data signal is a signal that stores and conveys data.
  • the data signal is composed of a frame format having a payload portion for storing data.
  • the distance between the wireless communication unit 110 that has transmitted and received the distance measurement signal and the wireless communication unit 210 is measured as the distance between the portable device 100 and the communication unit 200.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing an example of the flow of distance measurement processing executed by the system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the portable device 100 and the communication unit 200 are involved in this sequence.
  • the wireless communication unit 110 of the portable device 100 transmits the first ranging signal (step S102).
  • the wireless communication unit 210 of the communication unit 200 receives the first ranging signal from the portable device 100, the wireless communication unit 210 transmits a second ranging signal as a response to the first ranging signal (step S104). ).
  • the control unit 230 of the communication unit 200 measures the time ⁇ T2 from the reception time of the first distance measurement signal to the transmission time of the second distance measurement signal in the communication unit 200.
  • the control unit 130 of the portable device 100 receives the second ranging signal from the communication unit 200
  • the control unit 130 receives the second ranging signal from the transmission time of the first ranging signal in the portable device 100. The time ⁇ T1 until the time is measured.
  • the wireless communication unit 110 of the portable device 100 transmits a data signal including information indicating the time ⁇ T1 (step S106).
  • the control unit 230 of the communication unit 200 determines the distance between the portable device 100 and the communication unit 200 based on the measured ⁇ T2 and the time ⁇ T1 indicated by the information contained in the data signal. Calculate (step S108). Specifically, the control unit 230 calculates the one-way signal propagation time by dividing the result of ⁇ T1- ⁇ T2 by 2. Then, the control unit 230 calculates the distance (that is, the distance measurement value) between the portable device 100 and the communication unit 200 by multiplying the propagation time by the speed of the signal.
  • the communication unit 200 performs relative position estimation processing.
  • the relative position estimation process is a process of estimating the relative position of the portable device 100 with reference to the communication unit 200.
  • the relative position of the portable device 100 with respect to the communication unit 200 is a position where the portable device 100 exists in the coordinate system with reference to the communication unit 200.
  • the relative position estimation process will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of the wireless communication unit 210 according to the present embodiment.
  • the vehicle 202 is provided with wireless communication units 210A to 210H.
  • the positions where the wireless communication units 210A to 210H are arranged are different from each other.
  • the control unit 230 indicates the distance between each of the plurality of wireless communication units 210 and the portable device 100, which is obtained by each of the plurality of wireless communication units 210 performing wireless communication with the portable device 100.
  • the relative position of the portable device 100 is estimated based on the plurality of distance measurement values and the position characteristics including the positions of the plurality of wireless communication units 210 in the communication unit 200.
  • the result of the wireless communication is the time ⁇ T1 and ⁇ T2 required for transmitting and receiving the first distance measuring signal and the second distance measuring signal in the above-mentioned distance measuring process.
  • the distance measurement value here indicates the distance between the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210 that transmitted and received the first distance measurement signal and the second distance measurement signal in the above-mentioned distance measurement process. Information.
  • the position characteristics here are the respective positions of the wireless communication units 210A to 210H. That is, the control unit 230 estimates the relative position of the portable device 100 based on the combination of the position of the wireless communication unit 210 and the distance measurement value in the wireless communication unit 210 with respect to each of the plurality of wireless communication units 210. By using a plurality of distance measurement values, it is possible to estimate the relative position of the portable device 100 with high accuracy.
  • the control unit 230 estimates the coordinates of the portable device 100 as the relative position of the portable device 100 in a coordinate system whose origin is a specific point in which the relative positional relationship with the plurality of wireless communication units 210 is fixed.
  • a coordinate system will also be referred to as a local coordinate system below.
  • An example of the local coordinate system is a coordinate system whose origin is the position of any one of the plurality of wireless communication units 210.
  • Another example of the local coordinate system is a coordinate system whose origin is the position of the control unit 230.
  • Another example of the local coordinate system is a coordinate system whose origin is an arbitrary position of the vehicle 202.
  • An example of an arbitrary position of the vehicle 202 is the center point of the vehicle 202.
  • the position characteristic includes the position of each of the plurality of wireless communication units 210 in the communication unit 200. More specifically, the positional characteristic includes the coordinates of each of the plurality of wireless communication units 210 in the local coordinate system.
  • the position characteristic is stored, for example, by the storage unit 220 and used for the relative position estimation process.
  • the control unit 230 sets relative positions of at least three distance measurement values obtained by each of at least three wireless communication units 210 among the plurality of wireless communication units 210 performing wireless communication with the portable device 100.
  • the relative position of the portable device 100 is estimated as a plurality of distance measurement values used in the estimation process.
  • the control unit 230 performs the above-mentioned distance measuring process using each of at least three wireless communication units 210.
  • the control unit 230 estimates the relative position of the portable device 100 based on at least three distance measurement values obtained by the distance measurement process using each of the at least three wireless communication units 210.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the relative position estimation process according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows an example in which the relative position of the portable device 100 is estimated based on the distance measurement values obtained according to the results of wireless communication performed by each of the wireless communication units 210C, 210D, and 210E. ..
  • the distance L C is the distance measurement values obtained according to the result of wireless communication performed by the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210C.
  • the distance L D is the distance measurement values obtained according to the result of wireless communication performed by the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210D.
  • the distance L E is the distance measurement values obtained according to the result of wireless communication performed by the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210E.
  • the distance from the coordinates of the wireless communication unit 210C is L C
  • the distance from the coordinates of the wireless communication unit 210D is L D
  • the distance from the coordinates of the wireless communication unit 210E L is E, satisfying the condition coordinates that is estimated as the relative position of the portable apparatus 100.
  • the control unit 230, and the circle radius of the distance L C around the coordinates of the wireless communication unit 210C, and the circle is a radius of the distance L D around the coordinates of the wireless communication unit 210D
  • a wireless communication unit and a circle with a radius of the distance L E about the coordinates of the 210E, the intersection V of the coordinates estimates the relative position of the portable device 100.
  • the relative position of the portable device 100 is estimated.
  • the relative position here is the coordinates of the portable device 100 in the local coordinate system. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to estimate the relative position of the portable device 100 in more detail than the simple distance measurement value.
  • the control unit 230 together with the coordinates of the portable device 100 in the local coordinate system, or instead, set the region in which the portable device 100 exists among a plurality of regions based on the predefined communication unit 200 as relative to the portable device 100. It may be estimated as a position.
  • the position characteristic further includes a plurality of regions based on the communication unit 200.
  • a plurality of regions based on the communication unit 200 can be defined as a plurality of regions in the local coordinate system.
  • the control unit 230 estimates the region where the portable device 100 exists among the plurality of regions included in the position characteristics as the relative position of the portable device 100. This point will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the relative position estimation process according to the present embodiment.
  • the origin O in the local coordinate system is the center of the vehicle 202.
  • the X-axis is an axis parallel to the left-right direction of the vehicle 202.
  • the Y-axis is an axis parallel to the front-rear direction of the vehicle 202.
  • the Z axis is an axis parallel to the vertical direction of the vehicle 202.
  • sections W 1 , W 2 , ..., W 5 are defined for each predetermined distance from the origin O.
  • sections W- 1 , W- 2 , ..., W- 5 are defined for each predetermined distance from the origin O.
  • sections L 1 , L 2 , ..., L 5 are defined for each predetermined distance from the origin O.
  • sections L- 1 , L- 2 , ..., L- 5 are defined for each predetermined distance from the origin O.
  • a plurality of regions based on the communication unit 200 are defined by a combination of a section in the X-axis direction and a section in the Y-axis direction.
  • a section may be defined for the Z-axis as well as the X-axis and the Y-axis.
  • a plurality of regions based on the communication unit 200 are defined by a combination of a section in the X-axis direction, a section in the Y-axis direction, and a section in the Z-axis direction.
  • the storage unit 220 stores the coordinates of the start point and the end point of each of the plurality of sections defined in each of the plurality of axial directions as a position characteristic.
  • the control unit 230 identifies which region among the plurality of regions defined in the positional characteristics the coordinates of the portable device 100 in the local coordinate system belong to. For example, in the example shown in FIG. 5, belonging to an area intersection V estimated by the processing described above with reference to FIG. 4 is defined by the section W 3 and section L 4. Therefore, the control unit 230, a region defined by the section W 3 and section L 4, is estimated as the relative position of the portable apparatus 100.
  • the control unit 230 provides a service related to the vehicle 202 based on the relative position of the portable device 100 estimated by the relative position estimation process.
  • the relative position of the portable device 100 is used for authentication performed between the portable device 100 and the communication unit 200.
  • the control unit 230 determines the authentication success when the relative position of the portable device 100 is included in the specified range.
  • the control unit 230 determines the authentication failure when the relative position of the portable device 100 is not included in the specified range.
  • the relative position of the portable device 100 is used to lock and unlock the door lock of the vehicle 202.
  • the control unit 230 unlocks the door lock when the relative position of the portable device 100 is included in the specified range.
  • the control unit 230 locks the door lock when the relative position of the portable device 100 is not included in the specified range.
  • the relative position of the portable device 100 is used to start and stop the engine of the vehicle 202.
  • the control unit 230 starts the engine when the relative position of the portable device 100 is included in the specified range.
  • the control unit 230 stops the engine when the relative position of the portable device 100 is not included in the specified range.
  • the relative position of the portable device 100 is used for remote parking of the vehicle 202.
  • Remote parking is a function of parking by remote control.
  • the control unit 230 enables remote parking when the relative position of the portable device 100 is included in the specified range.
  • the control unit 230 makes remote parking impossible when the relative position of the portable device 100 is not included in the specified range.
  • the defined range may be a specific area among a plurality of areas defined in the positional characteristics. In that case, the determination as to whether or not the relative position of the portable device 100 is included in the specified range is performed depending on whether or not the area estimated as the area where the portable device 100 exists is included in the specific area. ..
  • the specified range may differ depending on the type of service. That is, in the location characteristic, a plurality of areas may be defined for each type of service. Then, in the relative position estimation process, the control unit 230 may estimate in which area of the plurality of areas corresponding to the type of service to be provided that the portable device 100 exists.
  • the storage unit 220 may store the position characteristics for each candidate of the mounting destination object on which the communication unit 200 can be mounted.
  • the control unit 230 estimates the relative position of the portable device 100 based on the position characteristics corresponding to the mounting destination object on which the communication unit 200 is mounted.
  • the communication unit 200 can be mounted on various types of vehicles 202. In addition to the vehicle 202, the communication unit 200 can be mounted on other mobile bodies such as aircraft and ships, and non-mobile bodies such as buildings. In this respect, according to this configuration, the relative position of the portable device 100 can be appropriately estimated regardless of which candidate the communication unit 200 is mounted on the mounting destination article.
  • Table 1 below shows an example of the position characteristics regarding the positions of the plurality of wireless communication units 210 for each candidate for the loading destination article.
  • vehicle A, vehicle B, and vehicle C are listed as candidates for the loading destination article.
  • the coordinates of the wireless communication unit 210 in the local coordinate system for each candidate of the loading destination article are stored in the storage unit 220 as a position characteristic.
  • the control unit 230 estimates the relative position of the portable device 100 with reference to the row of the vehicle A in Table 1 above.
  • the storage unit 220 may store the position characteristics related to a plurality of areas for each candidate of the mounting destination object on which the communication unit 200 can be mounted.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an example of a flow of relative position estimation processing executed by the system 1 according to the present embodiment.
  • the portable device 100 and the communication unit 200 are involved in this sequence.
  • This sequence is a sequence in an example in which the wireless communication units 210A to 210H shown in FIG. 3 are arranged in the vehicle 202. Then, in this sequence, for the processing in which each of the plurality of wireless communication units 210 is involved, a code including the same alphabet as the alphabet attached to the end of the wireless communication unit 210 is added at the end.
  • the portable device 100 and the communication unit 200 perform distance measurement processing using the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210A (steps S202A and S204A).
  • wireless communication is executed between the wireless communication unit 210A and the wireless communication unit 110 (step S202A).
  • a first distance measuring signal, a second distance measuring signal, and a data signal are transmitted and received between the wireless communication unit 210A and the wireless communication unit 110.
  • the control unit 230 calculates the distance between the wireless communication unit 210A and the portable device 100 according to the result of the wireless communication in step S202A (step S204A).
  • the communication unit 200 performs distance measurement processing using each of the wireless communication unit 110 and the wireless communication units 210B to 210H (steps S202B and S204B to steps S202H and S204H).
  • the content of the process is as described above with respect to steps S202A and S204A.
  • control unit 230 estimates the relative position of the portable device 100 with respect to the communication unit 200 based on the plurality of distance measurement values obtained by the plurality of distance measurement processes performed on the wireless communication units 210A to 210H. (Step S206).
  • control unit 230 provides a service related to the vehicle 202 based on the estimated relative position of the portable device 100 (step S208).
  • the communication unit 200 estimates the relative position of the portable device 100 with respect to the communication unit 200.
  • the portable device 100 estimates the relative position of the portable device 100 with reference to the communication unit 200.
  • the distance measurement processing according to the present embodiment is the same as the distance measurement processing according to the first embodiment.
  • the portable device 100 acquires a distance measurement value indicating the distance between the portable device 100 and the communication unit 200.
  • the distance measurement value obtained by the distance measurement process described above with reference to FIG. 2 may be reported from the communication unit 200 to the portable device 100.
  • the control unit 130 wirelessly communicates with the wireless communication unit 110 by reversing the execution subject of each step in the distance measurement process described above with reference to FIG. 2 between the portable device 100 and the communication unit 200.
  • the distance to the communication unit 210 may be calculated.
  • the portable device 100 estimates the relative position of the portable device 100 with reference to the communication unit 200.
  • the control unit 130 is obtained by the wireless communication unit 110 performing wireless communication with each of the plurality of wireless communication units 210, and the wireless communication unit 110 and each of the plurality of wireless communication units 210.
  • the relative position of the portable device 100 is estimated based on the plurality of distance measurement values indicating the distance between the distances and the position characteristics including the positions of the plurality of wireless communication units 210 in the communication unit 200.
  • the details of the relative position estimation process are as described above in the first embodiment. Further, the provision of the service and the position characteristics of each candidate for the mounted machine article are also as described above in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing an example of a flow of relative position estimation processing executed by the system 1 according to the present embodiment.
  • the portable device 100 and the communication unit 200 are involved in this sequence.
  • This sequence is a sequence in an example in which the wireless communication units 210A to 210H shown in FIG. 3 are arranged in the vehicle 202. Then, in this sequence, for the processing in which each of the plurality of wireless communication units 210 is involved, a code including the same alphabet as the alphabet attached to the end of the wireless communication unit 210 is added at the end.
  • the portable device 100 and the communication unit 200 perform distance measurement processing using the wireless communication unit 110 and the wireless communication unit 210A (steps S302A and S304A).
  • the distance measuring process described above with reference to FIG. 2 is executed by reversing the execution subject of each step between the portable device 100 and the communication unit 200.
  • wireless communication is executed between the wireless communication unit 210A and the wireless communication unit 110 (step S302A).
  • the control unit 130 calculates the distance between the wireless communication unit 210A and the portable device 100 according to the result of the wireless communication in step S302A (step S304A).
  • the portable device 100 performs distance measurement processing using each of the wireless communication unit 110 and the wireless communication units 210B to 210H (steps S302B and S304B to steps S302H and S304H).
  • the content of the process is as described above with respect to steps S302A and S304A.
  • control unit 130 estimates the relative position of the portable device 100 with respect to the communication unit 200 based on the plurality of distance measurement values obtained by the plurality of distance measurement processes performed on the wireless communication units 210A to 210H. (Step S306).
  • control unit 130 provides a service related to the vehicle 202 based on the estimated relative position of the portable device 100 (step S308).
  • the present invention is not limited to such an example.
  • the plurality of regions may be defined in a radial pattern centered on the origin in the local coordinate system.
  • the size of each of the plurality of regions may be different for each region.
  • the lengths of the plurality of sections W defined in the X-axis direction may be different from each other.
  • the lengths of the plurality of sections L defined in the Y-axis direction may be different from each other.
  • the wireless communication unit 210, the storage unit 220, and the control unit 230 have been described as separate components, but the physical configuration for realizing these components is arbitrary.
  • the wireless communication unit 210 and the function of calculating the distance measurement value based on the information obtained by the wireless communication performed by the wireless communication unit 210 among the functions of the control unit 230 are one ECU (hereinafter, measurement). It may be realized as a distance ECU).
  • an ECU having a function of estimating the relative position of the portable device 100 among the functions of the control unit 230 (hereinafter, also referred to as a relative position estimation ECU) may be provided separately from the distance measuring ECU.
  • the distance measuring ECU transmits the distance measuring value obtained by performing the distance measuring process to the relative position estimation ECU.
  • the relative position estimation ECU estimates the relative position of the portable device 100 based on the distance measurement value received from the distance measurement ECU.
  • any one of the plurality of ranging ECUs may also serve as a relative position estimation ECU.
  • the distance measuring ECU may have a function of storing the position characteristics related to the position of the distance measuring ECU among the functions of the storage unit 220.
  • the relative position estimation ECU acquires the position characteristics from each ranging ECU at an arbitrary timing such as the timing at which the portable device 100 and the communication unit 200 communicate with each other, and estimates the relative position of the portable device 100. Can be done.
  • the data signal includes information indicating the time ⁇ T1 from the transmission time of the first distance measurement signal to the reception time of the second distance measurement signal in the portable device 100.
  • the data signal may include information regarding the transmission time of the first distance measurement signal and the reception time of the second distance measurement signal.
  • the information contained in the data signal will be described.
  • the information included in the data signal is the information indicating the transmission time of the first distance measurement signal and the reception time of the second distance measurement signal in the portable device 100. That is, the portable device 100 may transmit the start and end time stamps of ⁇ T1 without calculating ⁇ T1.
  • the portable device 100 and the communication unit 200 are calculated based on the time from the transmission time of the first distance measurement signal to the reception time of the second distance measurement signal. It is a distance measurement value indicating the distance between them. That is, the portable device 100 may calculate a distance measurement value indicating the distance between the portable device 100 and the communication unit 200, and transmit the calculated distance measurement value to the communication unit 200. For example, when ⁇ T2 is a fixed value, the portable device 100 can calculate the distance measurement value based on the measured ⁇ T1 and the fixed value ⁇ T2 by measuring ⁇ T1.
  • the communication unit 200 may transmit the first ranging signal.
  • the portable device 100 receives the first ranging signal, it transmits a second ranging signal as a response.
  • the portable device 100 transmits a data signal including information indicating the time ⁇ T2 from the reception time of the first ranging signal to the receiving time of the second ranging signal.
  • the communication unit 200 determines the distance measurement value based on the time ⁇ T1 from the transmission time of the first distance measurement signal to the reception time of the second distance measurement signal and the time ⁇ T2 included in the data signal. calculate.
  • ⁇ T2 may be a fixed value.
  • the communication unit 200 can calculate the distance measurement value based on the measured ⁇ T1 and the fixed value ⁇ T2 by measuring ⁇ T1. Therefore, the portable device 100 may omit the transmission of the data signal including the information indicating ⁇ T2.
  • the distance is measured based on the time required for transmission and reception of the distance measurement signal, but the present invention is not limited to such an example.
  • Distance measurement may be performed based on the received power when the distance measurement signal transmitted by one of the portable device 100 and the communication unit 200 is received by the other.
  • distance measurement may be performed using GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • UWB is used as a wireless communication standard, but the present invention is not limited to such an example.
  • a wireless communication standard one using BLE (Bluetooth Low Energy (registered trademark)), Wi-Fi (registered trademark), and infrared rays may be used.
  • the present invention is not limited to such an example.
  • the present invention can be applied to any system that acquires position information by transmitting and receiving signals.
  • the present invention is applicable to a pair including any two devices such as a portable device, a vehicle, a smartphone, a drone, a house, and a home electric appliance.
  • one of the pairs is provided with at least three wireless communication units. Then, one of the pairs acquires the position information of the other.
  • the pair may include two devices of the same type or two different types of devices.
  • each device described in the present specification may be realized by using software, hardware, or a combination of software and hardware.
  • the programs constituting the software are stored in advance in, for example, a recording medium (non-transitory media) provided inside or outside each device. Then, each program is read into RAM at the time of execution by a computer and executed by a processor such as a CPU.
  • the recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like.
  • the above-mentioned computer program may be distributed via, for example, a network without using a recording medium.

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Abstract

【課題】測距技術を利用して測距対象の位置をより詳細に推定することが可能な仕組みを提供する。 【解決手段】通信ユニットであって、他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部と、前記通信ユニットを基準とする前記他の通信装置の相対位置を推定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、前記複数の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値、及び前記通信ユニットにおける前記複数の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定する、通信ユニット。

Description

通信ユニット、通信装置及び位置推定方法
　本発明は、通信装置及び位置推定方法に関する。
　近年、測距対象物までの距離を測定する測距技術が様々なサービスに利用されている。例えば、下記特許文献１では、車両と携帯機との間の距離を測定し、測定した距離に応じてドアのロック又はアンロックの可否を判定したり、ドアが開いていることを警告したりする技術が開示されている。
特開２０１４－５１８０９号公報
　しかし、上記特許文献１に開示された技術では、単なる距離に応じたサービスが提供されるに過ぎず、より細かな状況に応じたサービスを提供することが困難であった。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、測距技術を利用して測距対象の位置をより詳細に推定することが可能な仕組みを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信ユニットであって、他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部と、前記通信ユニットを基準とする前記他の通信装置の相対位置を推定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、前記複数の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値、及び前記通信ユニットにおける前記複数の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定する、通信ユニットが提供される。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信装置であって、他の通信装置に設けられた複数の他の無線通信部との間で無線通信を行う無線通信部と、前記他の通信装置を基準とする前記通信装置の相対位置を推定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記無線通信部が前記複数の他の無線通信部の各々との間で無線通信を行うことにより得られた、前記無線通信部と前記複数の他の無線通信部の各々との間の距離を示す複数の測距値、及び前記他の通信装置における前記複数の他の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記通信装置の相対位置を推定する、通信装置が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部を備える通信ユニットを基準とする前記他の通信装置の相対位置を推定すること、を含み、前記他の通信装置の相対位置を推定することは、前記複数の無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、前記複数の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値、及び前記通信ユニットにおける前記複数の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定することを含む、位置推定方法が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置を基準とする、前記他の通信装置に設けられた複数の他の無線通信部との間で無線通信を行う無線通信部を備える通信装置の相対位置を推定すること、を含み、前記通信装置の相対位置を推定することは、前記無線通信部が前記複数の他の無線通信部の各々との間で無線通信を行うことにより得られた、前記無線通信部と前記複数の無線通信部の各々との間の距離を示す複数の測距値、及び前記他の通信装置における前記複数の他の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記通信装置の前記相対位置を推定することを含む、位置推定方法が提供される。
　以上説明したように本発明によれば、測距技術を利用して測距対象の位置をより詳細に特定することが可能な仕組みが提供される。
本発明の第１の実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るシステムにより実行される測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係る無線通信部の配置の一例を示す図である。 本実施形態に係る相対位置推定処理の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る相対位置推定処理の一例を説明するための図である。 本実施形態に係るシステムにより実行される相対位置推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係るシステムにより実行される相対位置推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の要素を、必要に応じて無線通信部２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、無線通信部２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単に無線通信部２１０と称する。
　＜＜１．第１の実施形態＞＞
　＜１．１．構成例＞
　図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステム１は、携帯機１００、及び通信ユニット２００を含む。本実施形態における通信ユニット２００は、車両２０２に搭載される。車両２０２は、ユーザの利用対象の一例である。
　本発明には、被認証者側の通信装置（以下、第１の通信装置とも称する）と、認証者側の通信装置（以下、第２の通信装置とも称する）と、が関与する。図１に示した例では、携帯機１００が第１の通信装置の一例であり、通信ユニット２００が第２の通信装置の一例である。
　システム１においては、ユーザ（例えば、車両２０２のドライバー）が携帯機１００を携帯して車両２０２に近づくと、携帯機１００と車両２０２に搭載された通信ユニット２００との間で認証のための無線通信が行われる。そして、認証が成功すると、車両２０２のドア錠がアンロックされたりエンジンが始動されたりして、車両２０２がユーザにより利用可能な状態になる。このようなシステムは、スマートエントリーシステムとも称される。以下、各構成要素について順に説明する。
　（１）携帯機１００
　携帯機１００は、ユーザにより携帯される任意の装置として構成される。任意の装置には、電子キー、スマートフォン、及びウェアラブル端末等が含まれる。図１に示すように、携帯機１００は、無線通信部１１０、記憶部１２０、及び制御部１３０を備える。
　－無線通信部１１０
　無線通信部１１０は、通信ユニット２００との間で、無線通信を行う機能を有する。とりわけ、無線通信部１１０は、通信ユニット２００が備える複数の無線通信部２１０の各々との間で無線通信を行う。無線通信部１１０は、通信ユニット２００から無線信号を受信する。また、無線通信部１１０は、通信ユニット２００へ無線信号を送信する。
　無線通信部１１０と通信ユニット２００との間で行われる無線通信は、任意の無線通信規格に準拠して行われる。
　無線通信規格の一例として、ＵＷＢ（Ultra-Wide　Band）を用いた信号を送受信するものが挙げられる。ＵＷＢを用いた信号の無線通信において、インパルス方式を利用すれば、ナノ秒以下の非常に短いパルス幅の電波を使用することで電波の空中伝搬時間を高精度に測定することができ、伝搬時間に基づく測距を高精度に行うことができる。測距とは、距離を測定することである。なお、ＵＷＢは、約３ＧＨｚ～約１０ＧＨｚの周波数帯域を指すことが多い。
　無線通信部１１０は、例えば、ＵＷＢでの通信が可能な通信インタフェースとして構成される。
　－記憶部１２０
　記憶部１２０は、携帯機１００の動作のための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部１２０は、携帯機１００の動作のためのプログラム、並びに認証のためのＩＤ（identifier）、パスワード、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部１２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。
　－制御部１３０
　制御部１３０は、携帯機１００における処理を実行する機能を有する。例えば、制御部１３０は、無線通信部１１０を制御して通信ユニット２００との間で無線通信を行う。また、記憶部１２０からの情報の読み出し及び記憶部１２０への情報の書き込みを行う。また、制御部１３０は、通信ユニット２００との間で行われる認証のための処理を制御する。認証のための処理としては、後述する測距処理が挙げられる。制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）及びマイクロプロセッサ等の電子回路によって構成される。
　（２）通信ユニット２００
　通信ユニット２００は、車両２０２に対応付けて設けられる。ここでは、通信ユニット２００は車両２０２に搭載されるものとする。一例として、通信ユニット２００は、車両２０２の車室内に設置されてもよい。他の一例として、通信ユニット２００は、通信モジュールとして車両２０２に内蔵されてもよい。図１に示すように、通信ユニット２００は、複数の無線通信部２１０（２１０Ａ及び２１０Ｂ等）、記憶部２２０、及び制御部２３０を備える。
　－無線通信部２１０
　無線通信部２１０は、携帯機１００との間で、無線通信を行う機能を有する。無線通信部２１０は、携帯機１００から無線信号を受信する。また、無線通信部２１０は、携帯機１００へ無線信号を送信する。
　無線通信部２１０と携帯機１００との間で行われる無線通信は、任意の無線通信規格に準拠して行われる。かかる無線通信規格としては、ＵＷＢを用いた信号を送受信するものが挙げられる。無線通信部２１０は、例えば、ＵＷＢでの通信が可能な通信インタフェースとして構成される。
　－記憶部２２０
　記憶部２２０は、通信ユニット２００の動作のための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部２２０は、通信ユニット２００の動作のためのプログラム、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部２２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。
　－制御部２３０
　制御部２３０は、通信ユニット２００、及び車両２０２に搭載された車載機器の動作全般を制御する機能を有する。例えば、制御部２３０は、無線通信部２１０を制御して携帯機１００との通信を行う。また、制御部２３０は、記憶部２２０からの情報の読み出し及び記憶部２２０への情報の書き込みを行う。また、制御部２３０は、携帯機１００との間で行われる認証のための処理を制御する。認証のための処理としては、後述する測距処理、及び相対位置推定処理が挙げられる。
　また、制御部２３０は、車両２０２のドア錠を制御するドアロック制御部としても機能し、ドア錠のロック及びアンロックを行う。また、制御部２３０は、車両２０２のエンジンを制御するエンジン制御部としても機能し、エンジンの始動／停止を行う。なお、車両２０２に備えられる動力源は、エンジンの他にモータ等であってもよい。制御部２３０は、例えばＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）等の電子回路として構成される。
　＜１．２．技術的特徴＞
　（１）測距処理
　携帯機１００及び通信ユニット２００は、測距処理を行う。測距処理とは、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を測定する処理である。より正確には、測距処理とは、携帯機１００の無線通信部１１０と、通信ユニット２００の無線通信部２１０との間の距離を測定する処理である。測距処理において測定された距離を、以下では測距値とも称する。
　測距処理においては、測距処理のための信号が送受信され得る。
　測距処理のための信号の一例は、測距用信号である。測距用信号は、装置間の距離を測定するために送受信される信号である。測距用信号は、計測の対象となる信号でもある。例えば、測距用信号の送受信にかかる時間が計測される。典型的には、測距用信号は、データを格納するペイロード部分を有さないフレームフォーマットで構成される。もちろん、測距用信号は、データを格納するペイロード部分を有するフレームフォーマットで構成されてもよい。
　測距処理においては、装置間で複数の測距用信号が送受信され得る。複数の測距用信号のうち、一方の装置から他方の装置へ送信される測距用信号を第１の測距用信号とも称する。そして、第１の測距用信号を受信した装置から、第１の測距用信号を送信した装置へ送信される測距用信号を、第２の測距用信号とも称する。
　測距処理のための信号の他の一例は、データ信号である。データ信号は、データを格納して搬送する信号である。データ信号は、データを格納するペイロード部分を有するフレームフォーマットで構成される。
　測距処理においては、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離として、測距用信号を送受信した無線通信部１１０と無線通信部２１０との間の距離が、測定される。
　測距処理の一例を、図２を参照しながら説明する。
　図２は、本実施形態に係るシステム１により実行される測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図２に示すように、本シーケンスでは、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。
　図２に示すように、まず、携帯機１００の無線通信部１１０は、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ１０２）。次いで、通信ユニット２００の無線通信部２１０は、携帯機１００から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号の応答として第２の測距用信号を送信する（ステップＳ１０４）。
　このとき、通信ユニット２００の制御部２３０は、通信ユニット２００における第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ２を計測しておく。他方、携帯機１００の制御部１３０は、通信ユニット２００から第２の測距用信号を受信すると、携帯機１００における第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１を計測しておく。
　次に、携帯機１００の無線通信部１１０は、時間ΔＴ１を示す情報を含むデータ信号を送信する（ステップＳ１０６）。
　そして、通信ユニット２００の制御部２３０は、データ信号を受信すると、計測したΔＴ２、及びデータ信号に含まれる情報により示される時間ΔＴ１に基づいて、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を計算する（ステップＳ１０８）。詳しくは、制御部２３０は、ΔＴ１－ΔＴ２の結果を２で割ることで片道の信号の伝搬時間を計算する。そして、制御部２３０は、かかる伝搬時間に信号の速度を掛けることで、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離（即ち、測距値）を計算する。
　（２）相対位置推定処理
　通信ユニット２００は、相対位置推定処理を行う。相対位置推定処理とは、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を推定する処理である。通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置とは、通信ユニット２００を基準とする座標系において携帯機１００が存在する位置である。以下、図３～図５を参照しながら、相対位置推定処理について詳しく説明する。
　図３は、本実施形態に係る無線通信部２１０の配置の一例を示す図である。図３に示すように、車両２０２に無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈが設けられている。そして、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈが配置される位置は互いに異なる。
　制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々が携帯機１００との間で無線通信を行うことにより得られた、複数の無線通信部２１０の各々と携帯機１００との間の距離を示す複数の測距値、及び通信ユニット２００における複数の無線通信部２１０の各々の位置を含む位置特性に基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。ここでの無線通信の結果とは、上述した測距処理における、第１の測距用信号及び第２の測距用信号の送受信にかかる時間ΔＴ１及びΔＴ２である。ここでの測距値とは、上述した測距処理において第１の測距用信号及び第２の測距用信号を送受信した、無線通信部１１０と無線通信部２１０との間の距離を示す情報である。ここでの位置特性は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈの各々の位置である。つまり、制御部２３０は、複数の無線通信部２１０の各々に関する、無線通信部２１０の位置と当該無線通信部２１０における測距値との組み合わせに基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。複数の測距値に基づくことで、高い精度で携帯機１００の相対位置を推定することが可能となる。
　制御部２３０は、複数の無線通信部２１０との相対的な位置関係が固定された特定の点を原点とする座標系における、携帯機１００の座標を、携帯機１００の相対位置として推定する。かかる座標系を、以下ではローカル座標系とも称する。ローカル座標系の一例は、複数の無線通信部２１０のうちいずれか１つの無線通信部２１０の位置を原点とする座標系である。ローカル座標系の他の一例は、制御部２３０の位置を原点とする座標系である。ローカル座標系の他の一例は、車両２０２の任意の位置を原点とする座標系である。車両２０２の任意の位置の一例は、車両２０２の中心点である。かかる構成により、任意の点を原点とするローカル座標系における携帯機１００の位置を推定することが可能となる。
　位置特性は、通信ユニット２００における複数の無線通信部２１０の各々の位置を含む。より詳しくは、位置特性は、ローカル座標系における複数の無線通信部２１０の各々の座標を含む。位置特性は、例えば記憶部２２０により記憶され、相対位置推定処理に使用される。
　制御部２３０は、複数の無線通信部２１０のうち少なくとも３つの無線通信部２１０の各々が携帯機１００との間で無線通信を行うことにより得られた、少なくとも３つの測距値を、相対位置推定処理に用いる複数の測距値として、携帯機１００の相対位置を推定する。詳しくは、制御部２３０は、上述した測距処理を、少なくとも３つの無線通信部２１０の各々を用いて行う。そして、制御部２３０は、少なくとも３つの無線通信部２１０の各々を用いた測距処理により得られた少なくとも３つの測距値に基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。
　相対位置推定処理の一例を、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る相対位置推定処理の一例を説明するための図である。図４では、無線通信部２１０Ｃ、２１０Ｄ、及び２１０Ｅの各々により行われた無線通信の結果に従って得られた測距値に基づいて、携帯機１００の相対位置が推定される例が示されている。距離ＬＣは、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ｃにより行われた無線通信の結果に従って得られた測距値である。距離ＬＤは、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ｄにより行われた無線通信の結果に従って得られた測距値である。距離ＬＥは、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ｅにより行われた無線通信の結果に従って得られた測距値である。
　制御部２３０は、ローカル座標系において、無線通信部２１０Ｃの座標からの距離がＬＣであり、無線通信部２１０Ｄの座標からの距離がＬＤであり、無線通信部２１０Ｅの座標からの距離がＬＥである、という条件を満たす座標を、携帯機１００の相対位置として推定する。例えば、制御部２３０は、無線通信部２１０Ｃの座標を中心とする半径が距離ＬＣである円と、無線通信部２１０Ｄの座標を中心とする半径が距離ＬＤである円と、無線通信部２１０Ｅの座標を中心とする半径が距離ＬＥである円と、の交点Ｖの座標を、携帯機１００の相対位置として推定する。
　上記説明したように、本実施形態によれば、携帯機１００の相対位置が推定される。ここでの相対位置とは、ローカル座標系における携帯機１００の座標である。従って、本実施形態によれば、単なる測距値よりも、詳細な携帯機１００の相対位置を推定することが可能となる。
　制御部２３０は、ローカル座標系における携帯機１００の座標と共に、又は代えて、予め定義された通信ユニット２００を基準とする複数の領域のうち携帯機１００が存在する領域を、携帯機１００の相対位置として推定してもよい。
　その場合、位置特性は、通信ユニット２００を基準とする複数の領域をさらに含む。通信ユニット２００を基準とする複数の領域は、ローカル座標系における複数の領域として定義され得る。そして、制御部２３０は、位置特性に含まれる複数の領域のうち携帯機１００が存在する領域を、携帯機１００の相対位置として推定する。この点について、図５を参照しながら説明する。
　図５は、本実施形態に係る相対位置推定処理の一例を説明するための図である。図５に示す例では、ローカル座標系における原点Ｏは、車両２０２の中心である。Ｘ軸は、車両２０２の左右方向に平行する軸である。Ｙ軸は、車両２０２の前後方向に平行する軸である。Ｚ軸は、車両２０２の上下方向に平行する軸である。図５に示すように、Ｘ軸正方向においては、原点Ｏから所定距離ごとに、区間Ｗ１、Ｗ２、…、Ｗ５が定義されている。Ｘ軸負方向においては、原点Ｏから所定距離ごとに、区間Ｗ－１、Ｗ－２、…、Ｗ－５が定義されている。Ｙ軸正方向においては、原点Ｏから所定距離ごとに、区間Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌ５が定義されている。Ｙ軸負方向においては、原点Ｏから所定距離ごとに、区間Ｌ－１、Ｌ－２、…、Ｌ－５が定義されている。
　通信ユニット２００を基準とする複数の領域は、Ｘ軸方向の区間とＹ軸方向の区間との組み合わせにより定義される。なお、図５では図示されていないが、Ｚ軸に関しても、Ｘ軸及びＹ軸と同様に区間が定義されていてもよい。その場合、通信ユニット２００を基準とする複数の領域は、Ｘ軸方向の区間、Ｙ軸方向の区間、及びＺ軸方向の区間の組み合わせにより定義される。記憶部２２０は、位置特性として、複数の軸方向の各々において定義された、複数の区間の各々の始点及び終点の座標を記憶する。
　制御部２３０は、ローカル座標系における携帯機１００の座標が、位置特性において定義された複数の領域のうちどの領域に属するかを特定する。例えば、図５に示した例では、図４を参照して上記説明した処理により推定された交点Ｖが区間Ｗ３及び区間Ｌ４により定義される領域に属する。そこで、制御部２３０は、区間Ｗ３及び区間Ｌ４により定義される領域を、携帯機１００の相対位置として推定する。
　（３）サービス提供
　制御部２３０は、相対位置推定処理により推定された携帯機１００の相対位置に基づいて、車両２０２に関するサービスを提供する。
　一例として、携帯機１００の相対位置は、携帯機１００と通信ユニット２００との間で行われる認証に用いられる。例えば、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれる場合に、認証成功を判定する。他方、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれない場合に、認証失敗を判定する。
　他の一例として、携帯機１００の相対位置は、車両２０２のドア錠のロック及びアンロックに用いられる。例えば、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれる場合に、ドア錠をアンロックする。他方、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれない場合に、ドア錠をロックする。
　他の一例として、携帯機１００の相対位置は、車両２０２のエンジンの始動及び停止に用いられる。例えば、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれる場合に、エンジンを始動する。他方、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれない場合に、エンジンを停止する。
　他の一例として、携帯機１００の相対位置は、車両２０２のリモート駐車に用いられる。リモート駐車とは、遠隔操作により駐車する機能である。例えば、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれる場合に、リモート駐車を可能にする。他方、制御部２３０は、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれない場合に、リモート駐車を不可能にする。
　ここで、規定の範囲とは、位置特性において定義された複数の領域のうち、特定の領域であってもよい。その場合、携帯機１００の相対位置が規定の範囲に含まれるか否かの判定は、携帯機１００が存在する領域として推定された領域が、特定の領域に含まれるか否かにより、行われる。
　なお、規定の範囲は、サービスの種別ごとに異なっていてもよい。つまり、位置特性において、サービスの種別ごとに複数の領域が定義されてもよい。そして、上記相対位置推定処理において、制御部２３０は、提供するサービスの種別に対応する複数の領域のうちいずれの領域に携帯機１００が存在するかを、推定してもよい。
　（４）搭載先物品の候補ごとの位置特性
　記憶部２２０は、通信ユニット２００が搭載され得る搭載先物体の候補ごとに、位置特性を記憶してもよい。その場合、制御部２３０は、通信ユニット２００が搭載された搭載先物体に対応する位置特性に基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。通信ユニット２００は、様々な種類の車両２０２に搭載可能である。また、通信ユニット２００は、車両２０２以外にも、航空機及び船舶等の他の移動体、並びに建物等の非移動体に搭載可能である。この点、本構成により、通信ユニット２００が搭載先物品の候補のうちいずれの候補に搭載されるとしても、携帯機１００の相対位置を適切に推定することが可能となる。
　下記表１に、搭載先物品の候補ごとの、複数の無線通信部２１０の位置に関する位置特性の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す例では、搭載先物品の候補として、車両Ａ、車両Ｂ、及び車両Ｃが挙げられている。そして、それらの搭載先物品の候補ごとの、ローカル座標系における無線通信部２１０の座標が、位置特性として記憶部２２０に記憶される。例えば、通信ユニット２００が搭載される車両２０２が車両Ａである場合、制御部２３０は、上記表１における車両Ａの行を参照して、携帯機１００の相対位置を推定する。
　なお、上記では、複数の無線通信部２１０の位置に係る位置特性が、通信ユニット２００が搭載され得る搭載先物体の候補ごとに定義される旨を説明したが、複数の領域に係る位置特性についても同様である。つまり、記憶部２２０は、通信ユニット２００が搭載され得る搭載先物体の候補ごとに、複数の領域に係る位置特性を記憶してもよい。
　（５）処理の流れ
　図６は、本実施形態に係るシステム１により実行される相対位置推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図６に示すように、本シーケンスには、携帯機１００、及び通信ユニット２００が関与する。本シーケンスは、図３に示した無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈが車両２０２に配置された例におけるシーケンスである。そして、本シーケンスでは、複数の無線通信部２１０の各々が関与する処理については、無線通信部２１０の末尾に付されるアルファベットと同一のアルファベットを末尾に含む符号が付される。
　図６に示すように、まず、携帯機１００及び通信ユニット２００は、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ａを用いた測距処理を行う（ステップＳ２０２Ａ及びＳ２０４Ａ）。詳しくは、無線通信部２１０Ａと無線通信部１１０との間で無線通信が実行される（ステップＳ２０２Ａ）。例えば、図２を参照しながら上記説明したように、無線通信部２１０Ａと無線通信部１１０との間で、第１の測距用信号、第２の測距用信号及びデータ信号が送受信される。次いで、制御部２３０は、ステップＳ２０２Ａにおける無線通信の結果に従って、無線通信部２１０Ａと携帯機１００との間の距離を計算する（ステップＳ２０４Ａ）。これらの処理については、図２を参照しながら上記説明した通りである。
　通信ユニット２００は、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ｂ～２１０Ｈの各々を用いた測距処理を行う（ステップＳ２０２Ｂ及びＳ２０４Ｂ～ステップＳ２０２Ｈ及びＳ２０４Ｈ）。処理の内容は、ステップＳ２０２Ａ及びＳ２０４Ａに関し上記説明した通りである。
　そして、制御部２３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈに関し行った複数の測距処理により得られた複数の測距値に基づいて、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を推定する（ステップＳ２０６）。
　そして、制御部２３０は、推定した携帯機１００の相対位置に基づいて、車両２０２に関するサービスを提供する（ステップＳ２０８）。
　＜＜２．第２の実施形態＞＞
　第１の実施形態では、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を通信ユニット２００が推定した。これに対し、第２の実施形態では、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を携帯機１００が推定する。
　（１）構成
　本実施形態に係る携帯機１００及び通信ユニット２００の構成は、図１を参照しながら上記説明した通りである。
　（２）測距処理
　本実施形態に係る測距処理は、上記第１の実施形態に係る測距処理と同様である。
　ただし、本実施形態では、携帯機１００が、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を示す測距値を取得する。一例として、図２を参照して上記説明した測距処理により得られた測距値が、通信ユニット２００から携帯機１００に報告されてもよい。他の一例として、図２を参照して上記説明した測距処理における各ステップの実行主体を携帯機１００と通信ユニット２００とで逆にすることで、制御部１３０が、無線通信部１１０と無線通信部２１０との間の距離を計算してもよい。
　（３）相対位置推定処理
　本実施形態に係る相対位置推定処理は、上記第１の実施形態に係る測距処理と同様である。
　ただし、本実施形態では、携帯機１００が、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を推定する。詳しくは、制御部１３０は、無線通信部１１０が複数の無線通信部２１０の各々との間で無線通信を行うことにより得られた、無線通信部１１０と複数の無線通信部２１０の各々との間の距離を示す複数の測距値、及び通信ユニット２００における複数の無線通信部２１０の各々の位置を含む位置特性に基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。相対位置推定処理の詳細については、第１の実施形態において上記説明した通りである。また、サービスの提供、及び搭載機物品の候補ごとの位置特性についても、第１の実施形態において上記説明した通りである。
　（４）処理の流れ
　図７は、本実施形態に係るシステム１により実行される相対位置推定処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図７に示すように、本シーケンスには、携帯機１００、及び通信ユニット２００が関与する。本シーケンスは、図３に示した無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈが車両２０２に配置された例におけるシーケンスである。そして、本シーケンスでは、複数の無線通信部２１０の各々が関与する処理については、無線通信部２１０の末尾に付されるアルファベットと同一のアルファベットを末尾に含む符号が付される。
　図７に示すように、まず、携帯機１００及び通信ユニット２００は、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ａを用いた測距処理を行う（ステップＳ３０２Ａ及びＳ３０４Ａ）。本測距処理においては、図２を参照しながら上記説明した測距処理が、各ステップの実行主体を携帯機１００と通信ユニット２００とで逆にして実行される。詳しくは、無線通信部２１０Ａと無線通信部１１０との間で無線通信が実行される（ステップＳ３０２Ａ）。次いで、制御部１３０は、ステップＳ３０２Ａにおける無線通信の結果に従って、無線通信部２１０Ａと携帯機１００との間の距離を計算する（ステップＳ３０４Ａ）。
　携帯機１００は、無線通信部１１０及び無線通信部２１０Ｂ～２１０Ｈの各々を用いた測距処理を行う（ステップＳ３０２Ｂ及びＳ３０４Ｂ～ステップＳ３０２Ｈ及びＳ３０４Ｈ）。処理の内容は、ステップＳ３０２Ａ及びＳ３０４Ａに関し上記説明した通りである。
　そして、制御部１３０は、無線通信部２１０Ａ～２１０Ｈに関し行った複数の測距処理により得られた複数の測距値に基づいて、通信ユニット２００を基準とする携帯機１００の相対位置を推定する（ステップＳ３０６）。
　そして、制御部１３０は、推定した携帯機１００の相対位置に基づいて、車両２０２に関するサービスを提供する（ステップＳ３０８）。
　＜＜３．補足＞＞
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記実施形態では、複数の領域が矩形状に定義される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、複数の領域は、ローカル座標系における原点を中心とする放射線状に定義されてもよい。また、複数の領域の各々の大きさは、領域ごとに異なっていてもよい。例えば、図５を参照して説明した例において、Ｘ軸方向に定義された複数の区間Ｗの長さは互いに異なっていてもよい。同様に、Ｙ軸方向に定義された複数の区間Ｌの長さは互いに異なっていてもよい。
　例えば、上記実施形態では、無線通信部２１０、記憶部２２０、及び制御部２３０をそれぞれ別の構成要素として説明したが、これらの構成要素をどのような物理構成で実現するかは任意である。
　詳しくは、無線通信部２１０と、制御部２３０の機能のうち当該無線通信部２１０が行った無線通信により得られた情報に基づき測距値を計算する機能とが、ひとつのＥＣＵ（以下、測距ＥＣＵとも称する）として実現されてもよい。その場合、一例として、制御部２３０の機能のうち携帯機１００の相対位置を推定する機能を有するＥＣＵ（以下、相対位置推定ＥＣＵとも称する）が、測距ＥＣＵとは別に設けられてもよい。その場合、測距ＥＣＵは、測距処理を行うことで得た測距値を相対位置推定ＥＣＵに送信する。そして、相対位置推定ＥＣＵは、測距ＥＣＵから受信した測距値に基づいて、携帯機１００の相対位置を推定する。他の一例として、複数の測距ＥＣＵのうちいずれかひとつが、相対位置推定ＥＣＵを兼ねていてもよい。
　さらに、測距ＥＣＵは、記憶部２２０の機能のうち当該測距ＥＣＵの位置に係る位置特性を記憶する機能を有していてもよい。その場合、相対位置推定ＥＣＵは、携帯機１００と通信ユニット２００とが通信を行うタイミング等の任意のタイミングで、各々の測距ＥＣＵから位置特性を取得して、携帯機１００の相対位置を推定し得る。
　他にも例えば、上記実施形態では、携帯機１００における第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１を示す情報がデータ信号に含まれるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。データ信号は、第１の測距用信号の送信時刻及び第２の測距用信号の受信時刻に関する情報を含んでいればよい。以下、データ信号に含まれる情報の他の一例を説明する。
　データ信号に含まれる情報の他の一例は、携帯機１００における第１の測距用信号の送信時刻及び第２の測距用信号の受信時刻を示す情報である。つまり、携帯機１００は、ΔＴ１を計算せずに、ΔＴ１の始期と終期のタイムスタンプを送信してもよい。
　データ信号に含まれる情報の他の一例は、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間に基づき計算された携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を示す測距値である。つまり、携帯機１００は、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を示す測距値を計算し、計算した測距値を通信ユニット２００に送信してもよい。例えばΔＴ２が固定値である場合、携帯機１００は、ΔＴ１を計測することで、計測したΔＴ１及び固定値であるΔＴ２に基づいて、測距値を計算することができる。
　例えば、上記実施形態では、携帯機１００が第１の測距用信号を送信する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信ユニット２００が第１の測距用信号を送信してもよい。その場合、携帯機１００は、第１の測距用信号を受信すると、その応答として第２の測距用信号を送信する。そして、携帯機１００は、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ２を示す情報を含むデータ信号を送信する。他方、通信ユニット２００は、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１と、データ信号に含まれる時間ΔＴ２とに基づいて、測距値を計算する。なお、ΔＴ２は、固定値であってもよい。その場合、通信ユニット２００は、ΔＴ１を計測することで、計測したΔＴ１及び固定値であるΔＴ２に基づいて、測距値を計算することができる。従って、携帯機１００は、ΔＴ２を示す情報を含むデータ信号の送信を省略してもよい。
　例えば、上記実施形態では、測距用信号の送受信にかかる時間に基づいて測距されるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００及び通信ユニット２００のうち一方が送信した測距用信号を他方が受信した際の受信電力に基づいて測距されてもよい。他に、測距は、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）を利用して行われてもよい。
　例えば、上記実施形態では、無線通信規格としてＵＷＢを用いるものを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、無線通信規格として、ＢＬＥ（Bluetooth　Low　Energy（登録商標））、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、及び赤外線を用いるものが用いられてもよい。
　例えば、上記実施形態では、本発明がスマートエントリーシステムに適用される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、信号を送受信することで位置情報を取得する任意のシステムに適用可能である。例えば、携帯機、車両、スマートフォン、ドローン、家、及び家電製品等うち任意の２つの装置を含むペアに、本発明は適用可能である。ただし、ペアのうち一方に、少なくとも３つの無線通信部が備えられる。そして、ペアのうち一方が他方の位置情報を取得する。なお、ペアは、２つの同じ種類の装置を含んでいてもよいし、２つの異なる種類の装置を含んでいてもよい。
　なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：non-transitory　media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
　また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
　１：システム、１００：携帯機、１１０：無線通信部、１２０：記憶部、１３０：制御部、２００：通信ユニット、２０２：車両、２１０：無線通信部、２２０：記憶部、２３０：制御部

Claims (9)

  1. 　通信ユニットであって、
    　他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部と、
    　前記通信ユニットを基準とする前記他の通信装置の相対位置を推定する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記複数の無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、前記複数の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値、及び前記通信ユニットにおける前記複数の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定する、
    通信ユニット。
  2. 　前記制御部は、前記複数の無線通信部との相対的な位置関係が固定された特定の点を原点とする座標系における、前記他の通信装置の座標を、前記他の通信装置の前記相対位置として推定する、請求項１に記載の通信ユニット。
  3. 　前記位置特性は、前記通信ユニットを基準とする複数の領域をさらに含み、
    　前記制御部は、前記複数の領域のうち前記他の通信装置が存在する領域を、前記他の通信装置の前記相対位置として推定する、請求項１又は２に記載の通信ユニット。
  4. 　前記通信ユニットは、前記通信ユニットが搭載され得る搭載先物体の候補ごとに、前記位置特性を記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記通信ユニットが搭載された前記搭載先物体に対応する前記位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定する、請求項１～３のいずれか一項に記載の通信ユニット
  5. 　前記制御部は、複数の前記無線通信部のうち少なくとも３つの前記無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、少なくとも３つの前記測距値を、前記複数の前記測距値として、前記他の通信装置の前記相対位置を推定する、請求項１～４のいずれか一項に記載の通信ユニット。
  6. 　前記通信ユニットは、車両に搭載され、
    　前記他の通信装置は、前記車両のユーザに携帯して使用される装置である、請求項１～５のいずれか一項に記載の通信ユニット。
  7. 　通信装置であって、
    　他の通信装置に設けられた複数の他の無線通信部との間で無線通信を行う無線通信部と、
    　前記他の通信装置を基準とする前記通信装置の相対位置を推定する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記無線通信部が前記複数の他の無線通信部の各々との間で無線通信を行うことにより得られた、前記無線通信部と前記複数の他の無線通信部の各々との間の距離を示す複数の測距値、及び前記他の通信装置における前記複数の他の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記通信装置の相対位置を推定する、
    通信装置。
  8. 　他の通信装置との間で無線通信を行う複数の無線通信部を備える通信ユニットを基準とする前記他の通信装置の相対位置を推定すること、
    を含み、
    　前記他の通信装置の相対位置を推定することは、前記複数の無線通信部の各々が前記他の通信装置との間で無線通信を行うことにより得られた、前記複数の無線通信部の各々と前記他の通信装置との間の距離を示す複数の測距値、及び前記通信ユニットにおける前記複数の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記他の通信装置の前記相対位置を推定することを含む、
    位置推定方法。
  9. 　他の通信装置を基準とする、前記他の通信装置に設けられた複数の他の無線通信部との間で無線通信を行う無線通信部を備える通信装置の相対位置を推定すること、
    を含み、
    　前記通信装置の相対位置を推定することは、前記無線通信部が前記複数の他の無線通信部の各々との間で無線通信を行うことにより得られた、前記無線通信部と前記複数の無線通信部の各々との間の距離を示す複数の測距値、及び前記他の通信装置における前記複数の他の無線通信部の各々の位置を含む位置特性に基づいて、前記通信装置の前記相対位置を推定することを含む、
    位置推定方法。
     
PCT/JP2020/044785 2020-03-23 2020-12-02 通信ユニット、通信装置及び位置推定方法 WO2021192421A1 (ja)

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