WO2021250927A1 - 制御装置、制御システム、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】位置推定精度を向上させることが可能な制御装置、制御システム、およびプログラムを提供する。 【解決手段】物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置と、が無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を前記測距値に基づいて推定する制御部、を備える制御装置。

Description

制御装置、制御システム、およびプログラム

　本発明は、制御装置、制御システム、およびプログラムに関する。

　近年では、装置間で信号を送受信した結果に従って、一方の装置が他方の装置の位置を推定する技術が開発されている。位置推定技術の一例として、下記特許文献１には、ＵＷＢ（Ultra-Wide　Band）で無線通信を行うことで、ＵＷＢ受信機がＵＷＢ送信機からの無線信号の到来角度を推定する技術が開示されている。また、位置推定技術の他の一例として、無線通信を行うことで装置間の距離を測定し、当該距離を用いて位置推定が行われている。

国際公開第２０１５／１７６７７６号

　しかし、装置間に遮蔽物があると通信がうまく行われず、その結果として計測したい対象の計測精度が悪化するという課題があった。

　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、位置推定精度を向上させ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、物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置と、が無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御部、を備える制御装置が提供される。

　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、物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記位置固定型通信装置と前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置とが無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御装置と、を備える、制御システムが提供される。

　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、コンピュータを、物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置と、が無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御部、として機能させるための、プログラムが提供される。

　以上説明したように本発明によれば、位置推定精度を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。 本実施形態の技術的課題を説明するための図である。 本実施形態に係る通信装置の配置の一例を示す図である。 本実施形態に係る制御装置により実行される位置パラメータ推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態による車室外判定について説明するための図である。

　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。

　＜＜１．概要＞＞
　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と、車両２０に搭載される通信装置２００及び制御装置３００と、を含む。車両２０は、ユーザの利用対象（対象物）である移動体の一例である。

　本発明には、被認証側の装置と、当該装置との通信により得られた情報を用いて当該装置を認証する認証処理を行う認証側の装置と、が関与する。図１に示した例では、携帯機１００が被認証側の装置の一例であり、制御装置３００が認証側の装置の一例である。

　システム１においては、例えば車両２０のドライバーであるユーザが携帯機１００を携帯して車両２０に近付くと、携帯機１００と通信装置２００との間で認証のための無線通信が行われる。そして、通信装置２００により得られた情報を用いて制御装置３００が認証処理を行い、認証が成功すると、制御装置３００の制御により車両２０のドア錠がアンロックされたり、照明が点灯したり、エンジンが始動されたり等、車両２０がユーザにより利用可能な状態となる。このようなシステム１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。

　＜１．１．携帯機１００＞
　携帯機１００は、任意の制御装置として構成される。任意の制御装置の一例として、移動体のユーザに携帯して使用される、電子キー、スマートフォン、及びウェアラブル端末等の装置が挙げられる。図１に示すように、携帯機１００は、無線通信部１１０、制御部１２０、及び記憶部１３０を備える。

　（無線通信部１１０）
　無線通信部１１０は、通信装置２００との間で、所定の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。所定の無線通信規格では、例えばＲＦ（Radio Frequency）帯の信号及びＬＦ（Low　Frequency）帯の信号が使用されてもよい。または、ＢＬＥ（Bluetooth　Low　Energy（登録商標））の信号として送信されてもよい。若しくは、ＵＷＢ（Ultra-Wide　Band）を用いた信号が使用されてもよい。

　なおＵＷＢによるインパルス方式の信号は、測距を高精度に行うことができるという特性を有する。すなわち、ＵＷＢによるインパルス方式の信号は、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。空中伝搬時間とは、電波を送信してから受信するまでにかかる時間である。ここで、測距とは、信号を送受信する装置間の距離を測定することを指す。無線通信部１１０は、例えば、ＵＷＢを用いた信号を送受信することが可能なインタフェースとして構成される。

　なお、ＵＷＢを用いた信号は、例えば、測距用信号、角度推定用信号、及びデータ信号として送受信され得る。測距用信号とは、後述する測距処理において送受信される信号である。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ていてもよいし、例えば、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いてもよい。角度推定用信号とは、後述する角度推定処理において送受信される信号である。角度推定用信号は、測距用信号と同様の構成を有していてもよい。データ信号は、例えば、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ことが好ましい。

　ここで、無線通信部１１０は、少なくとも１つのアンテナを有する。そして、無線通信部１１０は、少なくとも１つのアンテナを介して無線信号を送受信する。

　（制御部１２０）
　制御部１２０は、携帯機１００による動作全般を制御する機能を有する。一例として、制御部１２０は、無線通信部１１０を制御して通信装置２００との通信を行う。また、制御部１２０は、記憶部１３０からの情報の読み出し及び記憶部１３０への情報の書き込みを行う。制御部１２０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。

　（記憶部１３０）
　記憶部１３０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１３０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１３０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。

　以上、携帯機１００の構成例について具体的に説明した。なお、図１に示す構成は一例であって、携帯機１００の構成はこれに限定されない。例えば携帯機１００は、携帯機１００に対するユーザの操作を受け付ける操作部、携帯機１００の動きや周辺の音声を検知するセンサ部、音声を出力する音声出力部、または携帯機１００を振動させる振動部等をさらに有する構成であってもよい。

　＜１．２．通信装置２００および制御装置３００＞
　通信装置２００および制御装置３００は、車両２０に対応付けて設けられる。ここでは、車両２０の車室内に設置される、又は通信モジュールとして車両２０に内蔵される等、通信装置２００は車両２０に搭載されるものとする。他にも、車両２０の駐車場に制御装置３００が設けられる等、車両２０と制御装置３００とが別体として構成されてもよい。その場合、制御装置３００は、携帯機１００と通信装置２００との通信結果に基づいて、車両２０に制御信号を無線送信し、車両２０を遠隔で制御し得る。車両２０には、複数の通信装置２００が設けられていてもよい。

　（通信装置２００）
　通信装置２００は、携帯機１００との間で無線通信を行う装置である。図１に示すように、通信装置２００は、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、および車両内通信部２４０を備える。

　無線通信部２１０は、携帯機１００の無線通信部１１０との間で、所定の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。無線通信部２１０は、携帯機１００からの信号を無線で受信する。また、無線通信部２１０は、携帯機１００へ信号を無線で送信する。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。

　ここで、無線通信部２１０は、少なくとも１つのアンテナを有する。そして、無線通信部２１０は、少なくとも１つのアンテナを介して無線信号を送受信する。

　制御部２２０は、通信装置２００による動作を制御する機能を有する。一例として、制御部２２０は、無線通信部２１０を制御して携帯機１００との間で通信を行う。他の一例として、制御部２２０は、車両内通信部２４０を制御して車両２０に対応付けて設けられる他の装置との間で通信を行う。他の一例として、制御部２２０は、記憶部２３０からの情報の読み出し及び記憶部２３０への情報の書き込みを行う。制御部２２０は、例えばＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）として構成される。

　記憶部２３０は、通信装置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２３０は、通信装置２００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２３０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。

　車両内通信部２４０は、車両２０に対応付けて設けられる他の装置との間で通信を行う機能を有する。一例として、車両内通信部２４０は、制御装置３００との間で通信を行う。車両内通信部２４０は、例えば、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）又はＣＡＮ（Controller　Area　Network）等の、任意の車載ネットワークの規格に準拠した通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

　（制御装置３００）
　制御装置３００は、通信装置２００との間で通信を実行する装置である。図１に示すように、制御装置３００は、車両内通信部３１０、制御部３２０、及び記憶部３３０を備える。

　車両内通信部３１０は、車両２０に対応付けて設けられる他の装置との間で通信を行う機能を有する。一例として、車両内通信部３１０は、通信装置２００との間で通信を行う。車両内通信部３１０は、例えば、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）又はＣＡＮ（Controller　Area　Network）等の、任意の車載ネットワークの規格に準拠した通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

　制御部３２０は、制御装置３００による動作を制御する機能を有する。一例として、制御部３２０は、車両内通信部３１０を制御して車両２０に対応付けて設けられる他の装置との間で通信を行う。他の一例として、制御部３２０は、記憶部３３０からの情報の読み出し及び記憶部３３０への情報の書き込みを行う。制御部３２０は、例えばＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）等の電子回路として構成される。

　とりわけ、制御部３２０は、通信装置２００と携帯機１００との間の無線通信により得られた情報に基づく処理を実行する。当該処理の一例は、携帯機１００を認証する認証処理である。また、当該処理の他の一例として、制御部３２０は、車両２０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、当該処理の他の一例として、制御部３２０は、車両２０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２０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。また、当該処理の他の一例として、制御部３２０は、車両２０に設けられた照明の点灯及び消灯の制御を行う。また、当該処理の他の一例として、制御部３２０は、車両２０に設けられた所定の電気関係の部品への通電の開始／停止の制御を行う。所定の電気関係の部品とは、例えば、エアコンディショナー、カーオーディオ、カーナビゲーション装置などが挙げられる。

　記憶部３３０は、制御装置３００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３３０は、制御装置３００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３３０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。

　以上、本システム１の構成の一例について具体的に説明した。なお、携帯機１００と通信装置２００の間で送受信される無線信号は、任意の周波数帯により送受信される。無線信号は、ＵＷＢを用いた信号に限定されず、例えば、ＬＦ（Radio　Frequency）帯の信号でもよいし、ＲＦ（Radio　Frequency）帯の信号として送信でもよいし、ＢＬＥ（Bluetooth　Low　Energy（登録商標））の信号でもよい。また、携帯機１００および通信装置２００は、ＵＷＢを用いた信号の送受信を行う無線通信部の他に、周波数帯の異なる通信により無線信号を送受信する無線通信部をさらに備えていてもよい。

　＜＜２．位置パラメータの推定＞＞
　本実施形態に係る制御装置３００は、携帯機１００が存在する位置を示す位置パラメータを推定する推定処理を行う。

　位置パラメータは、携帯機１００と、車両２０に搭載された通信装置２００との間の距離を含み得る。当該距離は、例えば通信装置２００のローカル座標系の原点から携帯機１００までの距離である。本実施形態では、通信装置２００を基準とする座標系として、通信装置２００のローカル座標系を設定してもよい。通信装置２００は、複数のアンテナを有する。通信装置２００のローカル座標系の一例は、通信装置２００が有する複数のアンテナの中心を原点とし、車両２０の前後方向をＸ軸、車両２０の左右方向をＹ軸、車両２０の上下方向をＺ軸とする座標系である。複数のアンテナの配置形状は特に限定しない。

　携帯機１００と通信装置２００との間の距離は、携帯機１００と通信装置２００との間で行われる、後述する測距用信号の送受信結果に基づいて、推定される。

　また、位置パラメータは、携帯機１００から送信された信号が通信装置２００に到来する角度を含み得る。当該角度は、通信装置２００を基準とする携帯機１００の角度である。例えば、当該角度は、通信装置２００のローカル座標系における原点と携帯機１００とを結ぶ直線と当該ローカル座標系における座標軸とがなす角度から成る。

　また、位置パラメータは、所定の座標系における携帯機１００の座標を含み得る。所定の座標系は、通信装置２００のローカル座標系であってもよい。例えば、当該ローカル座標系におけるＸ軸上の座標ｘ、Ｙ軸上の座標ｙ、及びＺ軸上の座標ｚにより、携帯機１００の三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）が示される。

　＜２．１．測距処理＞
　制御装置３００は、測距処理を行う。測距処理とは、通信装置２００と携帯機１００との間の距離を推定する処理である。測距処理は、測距用信号を送受信すること、及び測距用信号の空中伝搬時間に基づいて距離Ｒを計算することを含む。空中伝搬時間とは、信号が送信されてから受信されるまでにかかる時間である。制御装置３００は、通信装置２００と携帯機１００とが通信を行うことで得られた情報を通信装置２００から取得し、測距処理を行い得る。

　測距処理においては、通信装置２００と携帯機１００との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。次に、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、第１の測距用信号の応答として送信される測距用信号を、第２の測距用信号とも称する。

　測距処理の一例について説明する。例えば、まず、携帯機１００が測距の開始を指示する測距トリガ信号を送信する。次いで、測距トリガ信号を受信した通信装置２００は、第１の測距用信号を送信する。次に、第１の測距用信号を受信した携帯機１００は、第１の測距用信号を受信してから規定時間（ΔＴ１）経過後に、第２の測距用信号を送信する。通信装置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ΔＴ２を計測する。第２の測距用信号の受信時刻とは、第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻である。制御装置３００は、既知のΔＴ１と、計測されたΔＴ２とに基づいて、携帯機１００と通信装置２００との間の距離を計算する。具体的には、ΔＴ２からΔＴ１を差し引いた値を２で割ることで片道の信号送受信にかかる時間が計算され、かかる時間に信号の速度を掛けることで、携帯機１００と通信装置２００との間の距離が計算される。なお、時間ΔＴ１は、制御装置３００に既知でなくともよい。例えば、携帯機１００は、時間ΔＴ１を計測し、通信装置２００に報告してもよい。かかる報告は、時間ΔＴ１を示す情報を暗号化した情報を含むデータ信号を送信することで行われ得る。

　＜２．２．角度推定＞
　制御装置３００は、角度推定処理を行う。例えば、角度取得処理は、角度推定用信号を受信すること、及び角度推定用信号の受信結果に基づいて角度を計算することを含む。角度推定用信号とは、角度推定処理において送受信される信号である。

　まず、携帯機１００は、角度推定用信号を送信する。次いで、通信装置２００の無線通信部２１０により角度推定用信号が受信される。制御装置３００の制御部３２０は、無線通信部２１０により受信された角度推定用信号に基づいて、到達角度（AoA：Angle　of　Arrival）を推定する。

　－補足
　なお、角度推定用信号と、測距用信号とは、同一であってもよい。この場合、通信装置２００が、角度推定用信号及び第２の測距用信号を兼ねるひとつの無線信号を受信することで、制御装置３００により、通信装置２００と携帯機１００との距離並びに通信装置２００に対する携帯機１００の角度を計算することができる。

　＜２．３．座標推定＞
　制御装置３００は、座標推定処理を行う。座標推定処理とは、携帯機１００の三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を推定する処理である。制御装置３００は、例えば、測距処理及び角度推定処理の結果に基づいて、座標ｘ、ｙ、及びｚを計算する。また、制御装置３００は、通信装置２００が車両２０に複数搭載されている場合に、各通信装置２００と携帯機１００との距離に基づいて、座標ｘ、ｙ、及びｚを計算することも可能である。複数の通信装置２００の搭載位置は特に限定しないが、例えば車両２０の進行方向側の端部と、前記車両の進行方向の逆方向側の端部とに設けられていてもよい。座標推定処理で推定する携帯機１００の座標は、二次元座標（ｘ，ｙ）であってもよい。

　なお、ローカル座標系における携帯機１００の座標と、グローバル座標系におけるローカル座標系の原点の座標とを組み合わせることで、グローバル座標系における携帯機１００の座標も推定可能である。

　＜２．４．存在領域の判定＞
　位置パラメータの推定には、存在領域の判定が含まれる。制御装置３００の制御部３２０は、予め定義された複数の領域のうち、携帯機１００が存在する領域を判定し得る。一例として、領域が通信装置２００からの距離により定義される場合、制御部３２０は、測距処理により推定された距離に基づいて、携帯機１００が存在する領域を判定する。他の一例として、領域が通信装置２００からの角度により定義される場合、制御部３２０は、角度推定処理により推定された角度に基づいて、携帯機１００が存在する領域を判定する。他の一例として、領域が三次元座標により定義される場合、制御部３２０は、座標推定処理により推定された座標（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、携帯機１００が存在する領域を判定する。

　他にも、車両２０に特有の処理として、制御部３２０は、車両２０の車室内及び車室外を含む複数の領域の中から、携帯機１００が存在する領域を推定してもよい。例えば、制御部３２０は、携帯機１００が車両２０の車室内及び車室外のいずれの領域に存在するかを判定してもよい。これにより、ユーザが車室内にいる場合と車室外にいる場合とで異なるサービスを提供することが可能となる。他にも、制御部３２０は、車両２０から所定距離以内の領域である周辺領域、及び車両２０から所定距離以上の領域である遠方領域の中から、携帯機１００が存在する領域を特定してもよい。

　＜２．５．位置パラメータの推定結果の用途＞
　位置パラメータの推定結果は、例えば携帯機１００の認証のために使用され得る。例えば、制御部３２０は、運転席側であって通信装置２００からの距離が近い領域に携帯機１００が存在する場合に、認証成功を判定し、ドアを解錠する。また、制御部３２０は、車室内領域に携帯機が存在する場合、認証成功を判定し、エンジンの始動を許可する。

　＜＜３．技術的課題＞＞
　図２を参照しながら、本実施形態の技術的課題を説明する。図２は、本実施形態の技術的課題を説明する図である。図２に示すように、車両２０は天井部２３と床部２５を含む。また、天井部と床部２５とを繋ぐ側面部には、ガラス窓２８が設けられる。

　車両２０の車室内には、通信装置２００Ｅが設置される。通信装置２００Ｅは、図１に示す本実施形態による通信装置２００と実質的に同一の機能構成を有する。図２に示すように、通信装置２００Ｅは、天井部２３に配置される。通信装置２００Ｅを天井部２３に設置することで、車室内外の広い範囲において携帯機１００の位置推定が可能となる。

　ここで、車両２０に乗車しているユーザＤの後ろポケットに携帯機１００が入れられている場合等、携帯機１００からの直接波が人体や手荷物その他の物体により遮蔽される場合がある。この場合、天井部２３に配置された通信装置２００Ｅには、携帯機１００から送信された信号が車室内で反射した反射波が到達する。このため、当該反射波に基づいて位置推定が行われる。

　より具体的には、上述した携帯機１００と通信装置２００Ｅとの間の距離を算出する測距処理において、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ΔＴ２が計測されるが、当該第２の測距用信号の受信時刻とは、第２の測距用信号の第１到来波の受信時刻である。第１到来波は、直接波、遅延波、又は合成波のいずれかであり得る。直接波とは、送受信間の最短経路を経て、直接的に（即ち、反射、回折等されずに）受信側に受信される信号である。遅延波とは、送受信間の最短でない経路を経て、即ち、反射、回折等されて間接的に受信側に受信される信号である。遅延波は、直接波よりも遅延して受信側に受信される。合成波とは、複数の異なる経路を経た複数の信号が合成された状態で受信側に受信される信号である。

　したがって、第１到来波として検出された信号は、必ずしも直接波であるとは限らない。上述したように直接波が人体等により遮蔽され、第１到来波として反射波が検出された場合、上記計測されるΔＴ２には遅延時間が含まれる。このような遅延波の受信時刻でΔＴ２を計測し、当該ΔＴ２を用いて測距処理が行われると、実際の距離より長い誤った距離が算出される。また、遅延波に基づいて上述した角度推定処理が行われた場合も、誤った角度が算出される。このため、例えば図２に示す座標Ｐ１０が、携帯機１００の座標として推定され、携帯機１００が車室外に存在すると誤った判定が行われる恐れがある。このように、人体等による遮蔽が、携帯機１００の位置パラメータ推定の精度低下の一因となる。

　そこで、車室内において衣服のポケットや手荷物等に携帯機１００が入れられて人体や手荷物等により信号が遮蔽される場合にも、より正確に位置を推定できることが望ましい。

　＜＜４．技術的特徴＞＞
　制御装置３００は、以下に詳しく説明する通信装置２００の配置により、車室内において衣服のポケットや手荷物等に携帯機１００が入れられている場合にも、直接波を第１到来波として検出する。以下では一例として、第１到来波を検出する主体が通信装置２００である場合について説明する。以下に説明する処理は、携帯機１００により実行されてもよい。

　＜４．１．通信装置の配置＞
　通信装置２００は、車両２０に搭載される。通信装置２００は、位置固定型通信装置の一例である。位置固定型通信装置とは、物体によって区画された空間である対象空間に対する相対的な位置が固定された通信装置である。

　車両２０の車室は、対象空間の一例である。ここで、車室とは、ユーザが車両２０に搭乗するために車両２０に設けられた空間である。対象空間が車室である場合、対象空間を区画する物体の一例は、車両２０の最外殻を構成する構成要素である。車両２０の最外殻を構成する構成要素とは、車室を構成する構成要素のうち、車室からみて最も遠い層である。車両２０の最外殻を構成する構成要素の一例は、車両２０のボディを構成する鋼板、ドアを構成する鋼板、及びドアにはめ込まれたガラス窓である。なお、ボディを構成する鋼板、及びドアを構成する鋼板よりも車室側には、樹脂等で内装が施される場合がある。これら内装部分も、車室に含まれるものとする。

　図３は、本実施形態に係る通信装置２００の配置の一例を示す図である。図３において、車両２０の進行方向は前方向、車両２０の進行方向の逆方向は後方向とも称される。また、車両２０の進行方向に直交する、地面と水平の方向は左右方向とも称される。また、車両２０の進行方向に直交する、地面と垂直の方向は上下方向とも称される。また、車両２０は、車両２０の最外殻を構成する構成要素として、天井部２３と床部２５と側部を有する。側部には、運転席側の側部２６と、助手席側の側部と、車両２０前側の側部と、車両２０後側の側部と、が含まれる。

　位置固定型通信装置は、対象空間の内部において、天井部より床部に（距離的に）近い位置に固定される。かかる配置により、車室内において衣服のポケットや手荷物等に携帯機１００が入れられて、車室の上方向に伝搬する信号が人体や手荷物等により遮蔽される場合にも、携帯機１００からの直接波が通信装置２００に到達する。これにより、制御装置３００の制御部３２０は、直接波に基づいて位置パラメータを推定でき、推定精度が向上する。すなわち、携帯機１００の座標Ｐ１をより正確に推定し得る。例えば、携帯機１００が車室内に存在することを適切に判定することが可能となる。なお、携帯機１００は、位置可変型通信装置の一例である。位置可変型通信装置とは、対象空間に対する相対的な位置が可変な通信装置である。携帯機１００は、ユーザに携帯され、ユーザの移動に伴い移動する。例えば、携帯機１００は、車室内に位置したり、車室外に位置したりし得る。

　本実施形態による配置の一例として、例えば図３に示すように、車両２０の内部における床部２５の左右方向の中央部分に通信装置２００が配置されていてもよい。また、通信装置２００は、床部２５の左右いずれかの方向（運転席側または助手席側）に寄った部分に配置されていてもよい。また、通信装置２００は、床部２５の前方向側の端部に配置されていてもよい。また、通信装置２００は、床部２５の前方向側の端部かつ、左右方向の中央部分に配置されていてもよい。

　また、本実施形態による他の配置例として、通信装置２００は、座面部と床部２５との間に配置されていてもよい。座面部には、運転席の座面部２１、助手席の座面部、後部座席の座面部が含まれる。より限定的には、例えば通信装置２００は、運転席の座面部２１と、床部２５との間に配置されていてもよい。また、通信装置２００は、運転席の座面部２１の裏側に配置されていてもよい。

　また、本実施形態による他の配置例として、通信装置２００は、天井部２３と床部２５を繋ぐ側部であって、天井部より床部に近い位置に配置されていてもよい。より限定的には、通信装置２００は、天井部２３と床部２５を繋ぐ、運転席側の側部２６であって、かつ、座面部２１より下の高さに、配置されていてもよい。例えば、通信装置２００は、側部２６に含まれるドアの車室内側に配置されていてもよい。

　以上説明した配置により、携帯機１００の位置推定において、携帯機１００が実際には車室外に位置するにもかかわらず、車室内に位置すると誤って推定され難くすることが可能である。

　＜４．２．処理の流れ＞
　図４は、本実施形態に係る制御装置３００により実行される位置パラメータ推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

　図４に示すように、まず、制御装置３００の制御部３２０は、通信装置２００と携帯機１００との間で行われる無線通信により得られた情報に基づいて測距処理および角度推定を行い、算出した距離および角度に基づいて携帯機１００の座標Ｐ１（ｘ，ｙ，ｚ）を推定する（ステップＳ１０３）。上述したように、通信装置２００の配置の工夫により、携帯機１００からの直接波が通信装置２００に到達し、制御装置３００は、直接波を第１到来波として処理することができ、位置推定の精度が向上する。

　次に、制御部３２０は、推定した座標Ｐ１に基づいて、携帯機１００が車室内外のいずれに位置しているかを判定する（ステップＳ１０６）。上述したように、通信装置２００の配置の工夫により、携帯機１００からの直接波が通信装置２００に到達し、直接波を第１到来波として処理するため、制御装置３００は、正しく車室内に携帯機１００があると判定することができる。

　＜４．３．車室外に位置することの判定＞
　本実施形態による通信装置２００の配置は、車室内外の判定を正しく行うことが可能である。以下、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態による車室外判定について説明するための図である。

　本実施形態による通信装置２００の配置では、天井部２３に配置した場合と比較して、正確に位置推定を行うことが可能なエリアが狭くなる場合がある。例えば、車両２０のボディを構成する鋼板やドアを構成する鋼板により、ガラス窓より下方向の車室外エリアに位置する携帯機１００の直接波が遮蔽される。これにより制御装置３００は、ガラス窓より下方向の車室外エリアにおける位置を正確に推定することが困難となる。

　一方、図５に示すように、ガラス窓３８より下方向の車室外エリアに位置する携帯機１００の回析波や反射波は通信装置２００に到達し得る。かかる回析波や反射波に基づいて位置推定を実行した場合、実際の携帯機１００の座標Ｐ１とは異なる座標Ｐ１２が推定されるが、少なくとも車室外に位置することは正しく判定することができる。

　このように、本実施形態による通信装置２００の配置は、車室内外の判定を正しく行うことが可能となる。

　＜＜５．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、制御装置３００が測距値の計算を行う例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、通信装置２００が、測距値の計算を行ってもよい。その場合、制御装置３００は、ΔＴ２を示す情報を通信装置２００に報告する。

　また、上記実施形態では、携帯機１００における第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ１を示す情報をデータ信号に含めて通信装置２００に送信してもよい旨を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。データ信号は、第１の測距用信号の受信時刻及び第２の測距用信号の送信時刻に関する情報を含んでいればよい。

　また、上記実施形態では、通信装置２００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、携帯機１００が第１の測距用信号を送信してもよい。その場合、通信装置２００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、通信装置２００は、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ１を示す情報を含むデータ信号を送信する。他方、携帯機１００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ΔＴ２と、データ信号に含まれる時間ΔＴ１に基づいて、測距値を計算する。なお、時間ΔＴ１は携帯機１００に既知であってもよい。

　また、上記実施形態では、被認証者が携帯機１００であり、認証者が通信装置２００である例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００及び通信装置２００の役割は逆であってもよいし、役割が動的に交換されてもよい。また、通信装置２００同士で測距及び認証が行われてもよい。

　また、上記実施形態では、携帯機１００と通信装置２００の間における一往復の通信の送信時刻および受信時刻から距離を測定しているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、携帯機１００と通信装置２００の間における一往復半の通信の送信時刻および受信時刻から距離を測定してもよい。携帯機１００と通信装置２００の間における一往復半の通信は、例えば、まず、携帯機１００から第１の信号が送信され、次いで通信装置２００が第１の信号の受信に応じて第２の信号を送信し、そして携帯機１００が第２の信号の受信に応じて第３の信号を通信装置２００に送信する。制御装置３００は、各信号の送信時刻および受信時刻から、携帯機１００と通信装置２００の距離を測定し得る。

　例えば、上記実施形態では、伝搬時間に基づいて測距値を計算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、電波強度に基づいて測距値が計算されてもよい。

　例えば、上記実施形態では、無線通信規格としてＵＷＢを用いる例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一例として、ＲＦ帯の信号及びＬＦ帯の信号を使用する無線通信規格が、用いられてもよい。他の一例として、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）、及び赤外線を使用する無線通信規格等が、用いられてもよい。

　例えば、上記実施形態では、制御装置３００が通信装置２００と別体の構成として車両２０に搭載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。一例として、制御装置３００と通信装置２００とを含む通信ユニットが車両２０に搭載されていてもよい。また、制御装置３００の制御部３２０の機能が、通信装置２００の制御部２２０に設けられていてもよい。また、制御装置３００が携帯機１００に含まれていてもよい。また、制御装置３００は、携帯機１００及び通信装置２００以外の他の装置に含まれていてもよい。

　例えば、上記実施形態では、通信装置２００および制御装置３００が車両に搭載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。通信装置２００および制御装置３００は、車両以外の、航空機、船舶、ドローン、及びロボット等の任意の移動体に搭載されてもよい。ここで、移動体とは、移動する装置である。

　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、無線通信を行う任意のシステムに適用可能である。例えば、ユーザが利用する対象物として、ドローン、車両、船舶、飛行機、建築物（住宅など）、ロボット、ロッカー、家電製品等が挙げられる。また、本発明は、携帯機、車両、船舶、飛行機、スマートフォン、ドローン、建築物、ロボット、ロッカー及び家電製品等のうち任意の２つの装置を含むペアに適用可能である。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。この場合、一方の装置が認証者側の装置として動作し、他方の装置が被認証者側の装置として動作する。

　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及びシーケンス図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。

　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

　１：システム、１００：携帯機、１１０：無線通信部、１２０：制御部、１３０：記憶部、２０：車両、２００：通信装置、２１０：無線通信部、２２０：制御部、２３０：記憶部、２４０：車両内通信部、３００：制御装置、３１０：車両内通信部、３２０：制御部、３３０：記憶部
 

Claims (12)

1. 　物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置と、が無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御部、
   を備える制御装置。
2. 　前記制御部は、前記無線通信により前記位置可変型通信装置から送信される信号が前記固定型通信装置に到来する角度を取得し、当該取得した角度と前記測距値に基づいて、前記相対的な位置を推定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 　前記制御部は、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置の推定結果に基づいて、前記位置可変型通信装置が前記対象空間の内部に位置するか否かを判定する、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 　前記位置固定型通信装置は、移動体に搭載され、当該移動体の内部に設けられる座面部と前記床部との間に、配置される、請求項３に記載の制御装置。
5. 　前記位置固定型通信装置は、前記床部に配置される、請求項４に記載の制御装置。
6. 　前記位置固定型通信装置は、前記床部における、前記移動体の進行方向側の端部に、配置される、請求項５に記載の制御装置。
7. 　前記位置固定型通信装置は、前記床部における、前記移動体の進行方向側の端部、かつ、前記進行方向と直交する方向の中央に、配置される、請求項５に記載の制御装置。
8. 　前記位置固定型通信装置は、前記移動体の前記天井部と前記床部を繋ぐ側部であって、かつ、前記座面部より下の高さに、設けられる、請求項４に記載の制御装置。
9. 　前記位置固定型通信装置は、車両に搭載され、
   　前記位置可変型通信装置は、前記車両を利用するユーザに携帯して使用される装置であり、
   　前記対象空間は、前記ユーザが前記車両に搭乗するために前記車両に設けられた空間である車室である、請求項１～８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 　前記測距値を得るために前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置とが行う前記無線通信では、ＵＷＢ（Ultra-Wide　Band）を用いた信号が送受信される、請求項１～９のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 　物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、
    　前記位置固定型通信装置と前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置とが無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御装置と、
    を備える、制御システム。
12. 　コンピュータを、
    　物体によって区画された空間である対象空間の内部であって、当該対象空間の天井部より床部に近い位置に固定された位置固定型通信装置と、前記対象空間に対する相対的な位置が可変な位置可変型通信装置と、が無線通信を行うことで得られた、前記位置固定型通信装置と前記位置可変型通信装置との間の距離を示す測距値を取得し、前記対象空間に対する前記位置可変型通信装置の相対的な位置を、前記測距値に基づいて推定する制御部、
    として機能させるための、プログラム。
     
     

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