WO2023248540A1 - 測距装置 - Google Patents

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WO2023248540A1
WO2023248540A1 PCT/JP2023/007726 JP2023007726W WO2023248540A1 WO 2023248540 A1 WO2023248540 A1 WO 2023248540A1 JP 2023007726 W JP2023007726 W JP 2023007726W WO 2023248540 A1 WO2023248540 A1 WO 2023248540A1
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WO
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signal
phase
unit
frequencies
phases
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007726
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English (en)
French (fr)
Inventor
佑介 寺戸
大輔 高井
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
    • G01S13/84—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted for distance determination by phase measurement

Definitions

  • the present invention relates to a distance measuring device.
  • phase acquisition unit that acquires a plurality of first phases when the other device receives the plurality of first signals transmitted to the other device at different timings and at three or more types of plural frequencies; a phase measuring unit that measures a plurality of second phases when the receiving unit receives the second signals at the plurality of frequencies of three or more types at different timings from the other device; a signal strength acquisition unit that acquires signal intensities for a plurality of signal pairs of signals having the same frequency with the plurality of second signals; an extraction unit that extracts N signal pairs corresponding to N signal intensities excluding a plurality of signal intensities (N is an integer of 2 or more) from the plurality of signal pairs; a round trip phase calculation unit that calculates a round trip phase that is the sum of the first phase and the second phase of the first signal and the second signal for the N signal pairs; and a distance measuring section that measures the distance to the other device based on the frequency.
  • FIG. 3 is a diagram showing round-trip phases (upper side) for frequencies f0 to fm and signal strengths (lower side) for frequencies f0 to fm obtained by performing first transmission processing and first reception processing during a plurality of continuous wave transmission periods.
  • . 9C is a diagram illustrating signal pairs extracted by the extraction unit 177 by summarizing the results of FIGS. 9A to 9C.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a speed correction process among the correction processes performed by the correction unit 178.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating linear correction processing among the correction processing performed by the correction unit 178.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating linear correction processing among the correction processing performed by the correction unit 178.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating linear correction processing among the correction processing performed by the correction unit 178.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the control device 170.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the control device 1
  • the distance measurement device 100A of the vehicle 10 measures the distance and notifies the distance measurement result to the distance measurement device 100B of the smart key 20.
  • the distance measuring devices 100A and 100B have the same configuration, for example. Therefore, in the following, when the distance measuring devices 100A and 100B are not distinguished, they will simply be referred to as the distance measuring device 100.
  • the range finder 100A of the vehicle 10 and the range finder 100B of the smart key 20 the range finder 100B that does not measure distance is an example of another device.
  • the distance measuring device 100B of the vehicle 10 is an example of another device.
  • the distance measuring device 100A includes an antenna 101, a PA (Power Amplifier) 110, an LNA (Low Noise Amplifier) 120, an OM (Orthogonal Modulator) 130, and an ODM (Orthogonal DeMod).
  • ulator 140 Voltage Controlled Oscillator 150, PLL (Phase Locked) Loop) 155, a codec processing unit 160, and a control device 170.
  • the antenna 101 communicates with the antenna 101 of the ranging device 100B of the vehicle 10.
  • Antenna 101 is connected to PA 110 and LNA 120.
  • a changeover switch for switching the connection destination of the antenna 101 to either the PA 110 or the LNA 120 is omitted.
  • the antenna 101 of the range finder 100A transmits a first signal to the range finder 100B and receives a second signal from the range finder 100B.
  • the PA 110 is provided between the OM 130 and the antenna 101 and amplifies the modulated signal for transmission (first signal) input from the OM 130 and outputs the amplified signal to the antenna 101.
  • PA110 is a transmitting amplifier.
  • LNA 120 is provided between antenna 101 and ODM 140, amplifies the second signal received by antenna 101 with low noise, and outputs it to ODM 140.
  • LNA 120 is a receiving amplifier.
  • the VCO 150 oscillates at the frequency set by the PLL 155.
  • VCO 150 can oscillate at multiple frequencies set by PLL 155.
  • the PLL 155 sets the frequency at which the VCO 150 oscillates.
  • the PLL 155 can set multiple frequencies to the VCO 150.
  • the codec processing unit 160 includes an ADC (Analog to Digital Converter) and a DAC (Digital to Analog Converter), and performs codec processing.
  • the codec processing unit 160 detects BLE (registered trademark) packets, performs address determination processing, and the like. More specifically, the codec processing unit 160 digitally converts (ADC processing) the I/Q signal processed by the ODM 140 and converts it into BLE packet information.
  • the codec processing unit 160 generates an I/Q signal (divides it into an I signal and a Q signal) from the BLE packet (digital signal) input from the control device 170, converts it into analog by DAC processing, and sends a transmission signal. It is output to the OM 130 as an I/Q signal.
  • the signal of a predetermined frequency that the OM 130 of the range finder 100A transmits to the range finder 100B will be referred to as a transmission signal.
  • a signal transmitted as a transmission signal by the distance measuring device 100A and received by another device is referred to as a reception signal.
  • the control device 170 includes a main control section 170A, a transmission/reception control section 171, a switching section 172, a phase acquisition section 173, a phase measurement section 174, a signal strength acquisition section 175, a round trip phase calculation section 176, an extraction section 177, a correction section 178, and a measurement section 170. It has a distance part 179 and a memory 170M.
  • the memory 170M is an example of a storage section.
  • the control device 170 is realized by a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an input/output interface, an internal bus, and the like.
  • the transmission/reception control unit 171 causes the OM 130 to repeatedly perform a transmission process of transmitting the first signal to the range finder 100B during a predetermined period, and causes the OM 130 to send three or more types of signals to the range finder 100B at different timings.
  • a first signal of a plurality of frequencies is transmitted.
  • the transmission/reception control unit 171 causes the ODM 140 to repeatedly perform a reception process of receiving the second signal from the distance measurement device 100B during a predetermined period, and causes the ODM 140 to receive three or more types of signals from the distance measurement device 100B at different timings.
  • a second signal of the frequency is received.
  • the predetermined period is a continuous wave transmission period in BLE (registered trademark), and is 2.5 milliseconds.
  • the distance measurement device 100A transmits a first signal to the distance measurement device 100B, and the distance measurement device 100B transmits a second signal to the distance measurement device 100A.
  • the transmission/reception control unit 171 causes the OM 130 to transmit the first signal twice for each of the plurality of frequencies f1 to fm, and causes the ODM 140 to receive the second signal twice for each of the plurality of frequencies.
  • the OM 130 transmits the first signal over two transmission processes, a first transmission process and a second transmission process, for each of the plurality of frequencies f1 to fm.
  • the ODM 140 receives the second signal through two reception processes, the first reception process and the second reception process, for each of the plurality of frequencies f1 to fm.
  • the time period in which the OM 130 performs the first transmission process on each of the plurality of frequencies f1 to fm and the time period in which the ODM 140 performs the first reception process on each of the plurality of frequencies f1 to fm overlap. That is, the first transmission process and the first reception process are performed during the same time period. Further, the time period in which the OM 130 performs the second transmission process on each of the plurality of frequencies f1 to fm overlaps with the time period in which the ODM 140 performs the second reception process on each of the plurality of frequencies f1 to fm. That is, the second transmission process and the second reception process are performed during the same time period.
  • the time slot in which the first transmission process and the first reception process are performed is different from the time slot in which the second transmission process and the second reception process are performed.
  • the phase acquisition unit 173 acquires the first phase when the range finder 100B receives the first signal of a predetermined frequency that the range finder 100A transmits in the first transmission process and the second transmission process at each of the frequencies f1 to fm. It is acquired from the distance measuring device 100B. Since the first signal is transmitted twice at each frequency, the phase acquisition unit 173 acquires two first phases at each frequency.
  • the phase acquisition unit 173 acquires data representing the first phase from the distance measuring device 100B through BLE packet communication of a frequency different from communication for distance measurement.
  • the phase data representing the first phase may be written in the payload of the BLE packet. Further, the phase data representing the first phase may be measured by the phase measurement unit 174 of the range finder 100B and transmitted to the range finder 100A.
  • the phase measurement unit 174 measures the second phase when the ODM 140 receives the second signal in the first reception process and the second reception process at each of the frequencies f1 to fm. That is, the phase measurement unit 174 measures a plurality of second phases when the ODM 140 of the distance measurement device 100A receives the second signals at three or more types of frequencies at different timings from the distance measurement device 100B. Since the second signal is transmitted twice from the distance measuring device 100B at each frequency, the phase measurement unit 174 acquires two second phases at each frequency. The second phase is measured for ranging.
  • the signal strength acquisition unit 175 acquires the second reception strength when the ODM 140 receives a plurality of second signals by repeatedly performing the first reception processing and the second reception processing at each of the frequencies f1 to fm. Further, the signal strength acquisition unit 175 acquires the first signal strength from the distance measurement device 100B when the distance measurement device 100B receives the plurality of first signals. The first signal strength that the signal strength acquisition unit 175 acquires from the distance measurement device 100B is measured by the signal strength acquisition unit 175 of the distance measurement device 100B, and is written as signal strength data in the payload of the BLE packet as the second signal. and is transmitted to the distance measuring device 100A.
  • the signal strength acquisition unit 175 acquires the first signal strength from the signal strength data included in the plurality of second signals received by the ODM 140 repeatedly performing reception processing.
  • a pair of a first signal and a second signal having the same frequency is referred to as a signal pair.
  • the plurality of first signals transmitted in the first transmission process have mutually different frequencies f1 to fm.
  • the plurality of second signals received in the first reception process have mutually different frequencies f1 to fm.
  • the plurality of first signals transmitted in the second transmission process have mutually different frequencies f1 to fm.
  • the plurality of second signals received in the second reception process have mutually different frequencies f1 to fm.
  • a signal pair including a first signal transmitted in the first transmission process and a second signal received in the first reception process will be referred to as a first signal pair
  • a signal pair including the first signal transmitted in the first transmission process and the second signal received in the first reception process will be referred to as a first signal pair
  • a signal pair including the signal and the second signal received in the second reception process is referred to as a second signal pair.
  • the first signal pair and the second signal pair are particularly distinguished, they will simply be referred to as a signal pair.
  • the first signal pair refers to a first signal and a second signal (with the same frequency (f1 to fm) This is a signal pair of a plurality of first signals and a plurality of second signals (signals having the same frequency).
  • the second signal pair refers to a first signal and a second signal having the same frequency (f1 to fm) that are transmitted and received in the second transmission processing and second reception processing performed in the same time period (second time period). It is a signal pair of signals (signals having the same frequency among a plurality of first signals and a plurality of second signals).
  • first signal pairs there are a number of first signal pairs equal to the number of first signals and the number of second signals in the first transmission process and the first reception process.
  • second signal pairs there are a number of second signal pairs equal to the number of first signals and the number of second signals in the second transmission process and the second reception process. Further, the number of first signal pairs and the number of second signal pairs are equal.
  • the signal strength acquisition unit 175 determines the first signal strength when the distance measuring device 100B receives the plurality of first signals, or the first signal strength when the ODM 140 receives the plurality of first signals as the signal strength of the plurality of first signal pairs and the plurality of second signal pairs. By repeating the reception process, the second reception strength is obtained when a plurality of second signals are received.
  • the signal strength acquisition unit 175 obtains the first signal strength when the distance measuring device 100B receives a plurality of first signals by performing the first transmission processing and the first reception processing, or the first signal strength when the ODM 140 repeats the reception processing. By doing so, the second reception strength when a plurality of second signals are received is obtained.
  • the signal strength acquisition unit 175 obtains the first signal strength when the distance measuring device 100B receives the plurality of first signals by performing the second transmission processing and the second reception processing, or the first signal strength when the distance measuring device 100B receives the plurality of first signals, or the ODM 140 receives the first signal strength. By repeating this process, the second reception strength when a plurality of second signals are received is obtained.
  • the round trip phase calculation unit 176 sums the first phase and second phase of the first signal and second signal included in each first signal pair. Find the first reciprocating phase. Further, the round trip phase calculation unit 176 calculates the first phase and second phase of the first signal and second signal included in each second signal pair, for the plurality of second signal pairs acquired by the signal strength acquisition unit 175. The second reciprocating phase is obtained by summing the sum. Note that unless the first reciprocating phase and the second reciprocating phase are particularly distinguished, they are simply referred to as reciprocating phases.
  • the extraction unit 177 extracts signal intensities of a plurality of signal pairs obtained in the first transmission processing, second transmission processing, first reception processing, and second reception processing for frequencies f0 to fm that are less than a predetermined threshold.
  • N signal pairs corresponding to N (N is an integer of 2 or more) signal strengths excluding one or more signal strengths are extracted from the plurality of signal pairs.
  • N signal pairs are all signal pairs (plural signal pairs) whose signal strengths have been acquired by the signal strength acquisition unit 175, excluding one or more signal pairs whose signal strength is less than a predetermined threshold.
  • the threshold is a value that can exclude signal pairs whose signal strength has decreased due to multipath.
  • the extraction unit 177 extracts the N first signal pairs from the plurality of first signal pairs, excluding one or more signal pairs in which the signal strength of the first signal or the second signal is less than a predetermined threshold. Extract from one signal pair. Further, the extraction unit 177 extracts N second signal pairs excluding one or more signal pairs in which the signal strength of the first signal or the second signal is less than a predetermined threshold value from among the plurality of second signal pairs. is extracted from the signal pair. The extraction unit 177 extracts the first signal transmitted in the first transmission process and the second signal received in the first reception process in order to obtain two round trip phases from the first signal pair and the second signal pair. , if there is a signal whose signal strength is less than a predetermined threshold among the first signal transmitted in the second transmission process and the second signal received in the second reception process, the first signal pair is and the second signal pair are excluded without being extracted.
  • the correction unit 178 corrects a change in phase due to relative movement with the distance measuring device 100B for each of the N first reciprocating phases.
  • the correction unit 178 uses the difference between the first reciprocating phase and the second reciprocating phase at frequencies f1 to fm to correct the change in phase due to relative movement with the distance measuring device 100B. Further, the correction unit 178 calculates the relative speed with the distance measuring device 100B from the difference between the first reciprocating phase and the second reciprocating phase at frequencies f1 to fm, and calculates the relative speed of the distance measuring devices 100A and 100B and the plurality of reciprocating phases.
  • the N frequencies f1 to fm of the N first signal pairs corresponding to the N first reciprocating phases are linearly
  • the N reciprocating phases are corrected so that they have the following relationship.
  • the specific contents of correction by the correction unit 178 will be described later using FIGS. 11 to 13.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a communication method for distance measurement performed by the distance measurement devices 100A and 100B.
  • the transmission/reception control unit 171 of the range finder 100A reads data from the memory 170M and sets the frequency (predetermined frequency) and phase of the first signal to be transmitted from the range finder 100A to the range finder 100B. shall be.
  • the distance measuring device 100B transmits a second signal having the same frequency and phase as the frequency and phase of the received first signal to the distance measuring device 100A. It is assumed that the distance measuring devices 100A and 100B share data representing the frequency and phase of signals transmitted to each other before communicating for distance measurement.
  • the range finder 100A transmits a first signal at the frequency f1 to the range finder 100B, and the range finder 100B sends the first signal to the range finder 100A at the same frequency f1.
  • the second signal is then transmitted.
  • the phase acquisition unit 173 of the range finder 100A acquires from the range finder 100B the phase when the range finder 100B receives the first signal of frequency f1 transmitted by the range finder 100A.
  • the phase measurement unit 174 of the range finder 100A measures the phase when the range finder 100A receives the second signal of frequency f1 from the range finder 100B.
  • the range finder 100B transmits a second signal at the frequency f4 to the range finder 100A, and the range finder 100A transmits the first signal at the same frequency f4 to the range finder 100B.
  • the phase measurement unit 174 of the range finder 100A measures the phase when the range finder 100A receives the second signal of frequency f4 from the range finder 100B. Further, the phase acquisition unit 173 of the range finder 100A acquires from the range finder 100B the phase when the range finder 100B receives the first signal of frequency f4 transmitted by the range finder 100A.
  • the first communication (1) to the fourth communication (4) are repeatedly performed in a short period, and the distance between the distance measuring devices 100A and 100B is the same.
  • the phase when the distance measurement device 100B receives the first signal of frequency fm transmitted by the distance measurement device 100A is set to ⁇ AB, and the phase acquisition unit 173 of the distance measurement device 100A acquires the phase ⁇ AB. do.
  • the phase when the distance measuring device 100A receives the second signal of frequency fm from the distance measuring device 100B is ⁇ BA, and the phase measurement unit 174 of the distance measuring device 100A measures the phase ⁇ BA.
  • the frequency fm is, for example, one of the frequencies f1 to f4 described above.
  • ⁇ AB+ ⁇ BA is the total phase (round trip phase) when round trip communication is performed at frequency f between the distance measuring devices 100A and 100B.
  • the reciprocating phase at frequency fm is expressed as ⁇ 2w. 2w is an abbreviation for two-way.
  • the round-trip phase in the first communication (frequency f1) is ⁇ 1w1
  • the round-trip phase in the second communication (frequency f2) is ⁇ 2w2
  • the round-trip phase in the third communication is ⁇ 2w3
  • the round-trip phase in the fourth communication is ⁇ 2w3.
  • the round trip phase at frequency f4) is assumed to be ⁇ 2w4.
  • the wavelengths at frequencies f1 to f4 are assumed to be ⁇ 1 to ⁇ 4, respectively.
  • Such a reciprocating phase ⁇ 2w is calculated by the reciprocating phase calculating section 176.
  • the round trip phase decreases approximately linearly as the frequency increases, such as in the frequency bands from about 2436 MHz to about 2456 MHz and from about 2456 MHz to about 2476 MHz. Furthermore, since there is no multipath in the frequency band from about 2436 MHz to about 2456 MHz and from about 2456 MHz to about 2476 MHz, a good signal strength (RSSI) value of -40 or more is obtained.
  • RSSI signal strength
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the round trip phase and the frequency when the radio waves transmitted and received between the distance measuring devices 100A and 100B are affected by the Doppler effect. For example, when a user holding the smart key 20 including the distance measuring device 100B moves while operating the automatic parking support system mounted on the vehicle 10, the distance between the distance measuring devices 100A and 100B changes.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of detecting the moving speed v (m/s).
  • the range finder 100A transmits the first signals of three or more frequencies f1 to fm at different timings to the range finder 100B by performing transmission processing or reception processing once in each continuous wave transmission period. and receives second signals of three or more types of frequencies f1 to fm at different timings from the distance measuring device 100B.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C show the round-trip phase with respect to the frequency (upper side) obtained by performing the first transmission processing and the first reception processing in one continuous wave transmission period, and the signal strength with respect to the frequency (lower side).
  • FIG. The signal strength shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C is the lower value of the RSSI of the first signal and the second signal.
  • the signal strength threshold TH at which the extraction unit 177 extracts the signal pair is, for example, a level that is 10 dBm lower than the signal strength RS1 when there is no multipath. Further, in the following, it is assumed that the plurality of frequencies are f0 to fm.
  • FIG. 9A shows round trip phases (upper side) for frequencies obtained by performing one first transmission process and one first reception process at frequencies f0, f1, and f2, and signal strengths for frequencies f0, f1, and f2. (lower side).
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 acquire the signal strength and round trip phase for frequency f0 at time t0, acquire the signal strength and round trip phase for frequency f1 at time t1, and acquire the signal strength and round trip phase for frequency f2 at time t2.
  • the signal strength and round trip phase are acquired, and at time t3, the signal strength and round trip phase for frequency f0 are acquired.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 acquire the signal strength and round trip phase twice at times t0 and t3 for the frequency f0.
  • FIG. 9B shows round trip phases (upper side) for frequencies obtained by performing one first transmission process and one first reception process at frequencies f3, f4, and f5, and signal strengths for frequencies f3, f4, and f5. (lower side).
  • the signal strength acquisition section 175 and the round trip phase calculation section 176 acquire the signal strength and round trip phase for frequency f3 at time t4, acquire the signal strength and round trip phase for frequency f4 at time t5, and acquire the signal strength and round trip phase for frequency f5 at time t6.
  • the signal strength and round trip phase are acquired, and at time t7, the signal strength and round trip phase for frequency f6 are acquired.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 acquire the signal strength and round trip phase twice at times t4 and t7 for the frequency f3.
  • FIG. 9C shows round trip phases (upper side) for frequencies obtained by performing one first transmission process and one first reception process at frequencies f6, f7, and f8, and signal strengths for frequencies f6, f7, and f8. (lower side).
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 acquire the signal strength and round trip phase for frequency f3 at time t8, acquire the signal strength and round trip phase for frequency f4 at time t9, and acquire the signal strength and round trip phase for frequency f5 at time t10.
  • the signal strength and round trip phase are acquired, and at time t11, the signal strength and round trip phase for frequency f6 are acquired.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 acquire the signal strength and round trip phase twice at times t8 and t11 for the frequency f3.
  • the correction unit 178 calculates the difference ⁇ between the round-trip phases obtained twice for the same frequency.
  • the difference ⁇ is the difference ⁇ between the first reciprocating phase and the second reciprocating phase.
  • the correction unit 178 calculates a difference ⁇ s1 for the frequency f0 shown in FIG. 9A, a difference ⁇ s2 for the frequency f3 shown in FIG. 9B, and a difference ⁇ s3 for the frequency f6 shown in FIG. 9C.
  • straight lines that fit the reciprocating phases at frequencies f0, f1, and f2 are shown by broken lines.
  • straight lines that fit the reciprocating phases at frequencies f3, f4, and f5 are shown by broken lines.
  • straight lines that fit the reciprocating phases at frequencies f6, f7, and f8 are shown as broken lines.
  • the signal strength is greater than or equal to the threshold TH at frequencies f0 to f2, f3, f4, and f6 to f8, but at frequency f5, the signal strength is less than the threshold TH. .
  • the correction unit 178 corrects the reciprocating phases at frequencies f1 and f2 by equally allocating the difference ⁇ s1 about frequency f0 to the reciprocating phases at frequencies f1 and f2. . Since the difference ⁇ s1 between the round-trip phases obtained twice for the frequency f0 is an increase in the round-trip phase of the frequency f0 at time t3 with respect to the round-trip phase of the frequency f0 at time t0, the correction unit 178 adjusts the round-trip phase at the frequency f1. ( ⁇ s1)/2 is subtracted from ⁇ s1, and ⁇ s1 is subtracted from the round-trip phase at frequency f2.
  • the correction value for the reciprocating phase at frequency f1 is -( ⁇ s1)/2
  • the correction value for the reciprocating phase at frequency f2 is - ⁇ s1.
  • the correction unit 178 Subtract ( ⁇ s2)/2 from the round trip phase at . Since times t4 to t7 are at constant intervals, a value obtained by multiplying the difference ⁇ s2 by a ratio according to the elapsed time from time t4 is used as the correction value. That is, the correction value for the reciprocating phase at frequency f4 is -( ⁇ s2)/2.
  • the correction unit 178 ( ⁇ s3)/2 is subtracted from the reciprocating phase, and ⁇ s3 is subtracted from the reciprocating phase at frequency f8. Since times t8 to t11 are at constant intervals, a value obtained by multiplying the difference ⁇ s3 by a ratio according to the elapsed time from time t8 is used as the correction value. That is, the correction value for the reciprocating phase at frequency f7 is -( ⁇ s3)/2, and the correction value for the reciprocating phase at frequency f8 is - ⁇ s3.
  • FIGS. 12, 13, and 14 are diagrams illustrating linear correction processing among the correction processing performed by the correction unit 178.
  • the correction unit 178 calculates the slope S1 and intercept A1 of a straight line that fits the reciprocating phases of the frequencies f0, f1, and f2, as shown in FIG.
  • the correction unit 178 uses the calculated slope S and intercept A to make the reciprocating phases of frequencies f3 and f4 touch the straight line that fits the reciprocating phases of frequencies f0, f1, and f2, as shown in FIG. Then, the round-trip phase of frequencies f3 and f4 is offset.
  • the reciprocating phase ⁇ 3 at frequency f3 by subtracting ( ⁇ 3 ⁇ (f3 ⁇ S1+A1) from ⁇ 3, the reciprocating phase ⁇ 3 at frequency f3 is offset as shown in FIG. 13.
  • the reciprocating phase ⁇ 4 at frequency f4 ( ⁇ 3-(f3 ⁇ S1+A1)) from ⁇ 4, the round-trip phase ⁇ 4 of frequency f4 is offset as shown in FIG. ⁇ (f3 ⁇ S1+A1).
  • the correction unit 178 calculates the slope S2 and intercept A2 of a straight line that fits the reciprocating phase of the frequencies f0, f1, f2, f3, and f4.
  • the correction unit 178 uses the slope S2 and intercept A2 of the straight line that fit the reciprocating phases of frequencies f0, f1, f2, f3, and f4 to calculate the reciprocating phase of frequencies f6, f7, and f8, as shown in FIG.
  • the reciprocating phases of frequencies f6, f7, and f8 are offset so that the phases touch a straight line that fits the reciprocating phases of frequencies f0, f1, f2, f3, and f4.
  • N reciprocating phases and N signal pairs corresponding to the N reciprocating phases are obtained for the reciprocating phases of frequencies f0 to fm.
  • N reciprocating phases are corrected so that they have a linear relationship with the frequency. This is the linear correction process.
  • the distance measuring unit 179 calculates the linear relationship between the N round-trip phases obtained in this way and the N frequencies of the N signal pairs corresponding to the N round-trip phases (for example, in FIG. 14) is used to measure the distance of the distance measuring device 100B with respect to the distance measuring device 100A.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the control device 170.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 perform the first transmission processing, first reception processing, second transmission processing, and A second reception process is executed (step S1).
  • the signal strength acquisition section 175 and the round trip phase calculation section 176 perform the first transmission processing, the first reception processing, the second transmission processing, and the second reception processing in separate continuous wave transmission periods.
  • Step S1 in FIG. 15 shows partial processing 1, partial processing 2, and partial processing 3 as an example.
  • partial processing 1 as explained using FIG. 9A, one first transmission process and one first reception process are performed at frequencies f0, f1, and f2, and round-trip phases ⁇ 0(t0), ⁇ 1( t1), ⁇ 2 (t2), ⁇ 0 (t3), and signal strengths RSSI1, RSSI2, and RSSI3. Times t0 to t3 are times when the first signal regarding the round trip phase is transmitted.
  • partial processing 2 as explained using FIG.
  • one first transmission process and one first reception process are performed at frequencies f3, f4, and f5, and round-trip phases ⁇ 3(t4), ⁇ 4( t5), ⁇ 5 (t6), ⁇ 3 (t7), and signal strengths RSSI3, RSSI4, and RSSI5.
  • Times t4 to t7 are times when the first signal regarding the round trip phase is transmitted.
  • one first transmission process and one first reception process are performed at frequencies f6, f7, and f8, and round-trip phases ⁇ 6(t8), ⁇ 7( t9), ⁇ 8 (t10), ⁇ 6 (t11), and signal strengths RSSI6, RSSI7, and RSSI8.
  • Time t8 to t11 is the time when the first signal regarding the round trip phase is transmitted.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 repeatedly perform similar processing up to the frequency fm.
  • the signal strength acquisition unit 175 and the round trip phase calculation unit 176 output the round trip phase and signal strength obtained in the first transmission process, first reception process, second transmission process, and second reception process executed in step S1. (Step S2). Further, in step S2, the correction unit 178 calculates the difference ⁇ between the round-trip phases obtained twice for the same frequency in each process.
  • the main control unit 170A aggregates all the data obtained in step S2 (step S3).
  • the extraction unit 177 extracts the round trip phase calculated for the signal pair whose signal strength is equal to or higher than the threshold value TH (step S4).
  • step S4 N frequencies of N signal pairs corresponding to N round-trip phases are extracted.
  • the correction unit 178 executes speed correction processing (step S5).
  • the correction unit 178 uses three types of data obtained through a plurality of processes including partial processing 1, partial processing 2, and partial processing 3. Regarding the reciprocating phase of the frequency, the speed correction process described using FIG. 11 is performed.
  • the correction unit 178 executes linear correction processing (step S6).
  • the linear correction process is performed so that N reciprocating phases and N frequencies of N signal pairs corresponding to the N reciprocating phases are linearly corrected. This is a process of correcting N reciprocating phases so that they have a relationship.
  • a linear relationship between the frequency and the reciprocating phase can be obtained as shown in FIG. 14 as an example.
  • the round-trip phase is acquired twice for the lowest frequency in a plurality of partial processes including partial process 1, partial process 2, and partial process 3, and in step S2, the correction unit 178 acquires the same round-trip phase in each partial process.
  • the mode of calculating the difference ⁇ between the round-trip phases obtained twice for the frequency has been described.
  • the influence of the Doppler effect can be more accurately corrected according to fluctuations in the relative movement speed of the distance measuring devices 100A and 100B. Can be done.
  • round trip phases may be obtained twice for frequencies other than the lowest frequency.
  • the round-trip phase is determined for multiple signal pairs and the signal strength is obtained, and one or more signal strengths below a predetermined threshold are excluded from the signal strengths of the multiple signal pairs.
  • N is 2 N signal pairs corresponding to signal intensities (integer or more) are extracted from the plurality of signal pairs, and the distance to the distance measuring device 100B is measured based on the N round-trip phases and the plurality of frequencies. do. Therefore, the influence of multipath can be reduced.
  • N signal pairs are extracted from the plurality of signal pairs, excluding one or more signal pairs in which the signal strength of the first signal or the second signal is less than a predetermined threshold value, the It is possible to reliably reduce the effects of multipath, and more accurate distance measurement is possible.
  • the transmission/reception control unit 171 causes the OM 130 to repeatedly perform a transmission process of transmitting the first signal to the range finder 100B during a predetermined period, and causes the OM 130 to send three types of signals to the range finder 100B at different timings.
  • the ODM 140 receives the first signals from the range finder 100B at different timings.
  • a second signal having a plurality of frequencies of more than one type is received. Therefore, even when the period for performing transmission processing and reception processing is limited, the relationship between the frequency and the round trip phase can be reliably acquired, and distance measurement can be performed accurately.
  • phase acquisition unit 173 acquires a plurality of first phases from the phase data included in the plurality of second signals received by the ODM 140 repeatedly performing reception processing
  • the phase measurement unit 174 of the ranging device 100B The first phase of the measured first signal upon reception can be easily and reliably obtained. As a result, distance measurement can be performed accurately.
  • the signal strength acquisition unit 175 uses the first signal strength when the distance measuring device 100B receives the plurality of first signals as the signal strength for the plurality of signal pairs, or the first signal strength when the ODM 140 repeatedly performs the reception process. Obtain second reception strength when a plurality of second signals are received. Therefore, the round trip phase can be calculated using the phase at the time of signal reception, and distance measurement can be performed more accurately.
  • the signal strength acquisition unit 175 acquires the first signal strength from the signal strength data included in the plurality of second signals received by the ODM 140 repeatedly performing reception processing.
  • the first signal strength when the distance measuring device 100B receives the first signal can be acquired from the second signal, and the round trip phase can be calculated based on the first signal strength acquired from the second signal.
  • Distance measurement can be performed.
  • the distance measuring device 100B may include a signal strength acquisition unit 175, and the signal strength acquisition unit 175 of the distance measuring device 100B writes the second signal strength to the first signal transmitted by the distance measuring device 100A. Two signal strengths may be obtained.
  • the distance measuring section 179 further includes a correction section 178 that corrects a change in the reciprocating phase due to relative movement with the distance measuring device 100B.
  • the distance to the distance measuring device 100B is measured based on the phase and a plurality of frequencies. The influence of the Doppler effect due to relative movement with the distance measuring device 100B can be corrected, and distance measurement can be performed more accurately.
  • the transmission/reception control unit 171 causes the OM 130 to transmit the first signal multiple times for each of the multiple frequencies, and causes the ODM 140 to receive the second signal multiple times for each of the multiple frequencies, and the round trip phase calculation unit 176
  • the correction section 178 calculates a plurality of round trip phases for each of the plurality of frequencies
  • the correction section 178 calculates the round trip phases of the plurality of frequencies for each of the N signal pairs by the round trip phase calculation section 176.
  • a change in the reciprocating phase due to relative movement with the distance measuring device 100B is corrected using a plurality of differences between the reciprocating phases obtained for each of the reciprocating phases. Based on the difference between the plurality of reciprocating phases, the influence of the Doppler effect can be corrected according to the change in relative movement speed with the distance measuring device 100B, and distance measurement can be performed more accurately.
  • the correction unit 178 calculates the relative velocity with respect to the distance measuring device 100B from the difference between the plurality of round trip phases obtained for each of the N signal pairs, and calculates the relative velocity with respect to the distance measuring device 100B based on the relative velocity and the time difference between when each signal pair is obtained.
  • the N round trip phases are corrected so that the N round trip phases and the N frequencies of the N signal pairs corresponding to the N round trip phases have a linear relationship. Therefore, N round-trip phases and N frequencies obtained in intermittent periods such as continuous wave transmission periods in BLE (registered trademark) can be arranged on a straight line, and N round-trip phases and N Accurate ranging can be performed even in situations where acquisition of different frequencies is divided into a plurality of intermittent periods.
  • the predetermined period is a continuous wave transmission period. Therefore, distance measurement can be performed accurately based on N round-trip phases and N frequencies obtained during a plurality of intermittent continuous wave transmission periods in BLE (registered trademark).
  • the continuous wave transmission period is 2.5 milliseconds. Therefore, it is possible to accurately measure distances based on N round-trip phases and N frequencies obtained in multiple intermittent very short periods of 2.5 milliseconds using BLE (registered trademark). can.
  • the predetermined threshold is a threshold that can exclude one or more signal pairs whose signal strength has decreased due to multipath. Therefore, it is possible to eliminate the effects of multipath and perform distance measurement accurately.
  • the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and may be modified in various ways without departing from the scope of the claims. It is possible to transform or change the .
  • Vehicle 20 Smart key 100A, 100B Range finder 100R Wireless device 110
  • PA 120 LNA 130
  • OM Example of transmitter
  • ODM Example of receiving section
  • VCOs 155
  • PLL Codec processing unit 170
  • Control device 170A Main control unit 171 Transmission/reception control unit 172
  • Switching unit 173 Phase acquisition unit 174
  • Phase measurement unit 175 Signal strength acquisition unit 176

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Abstract

マルチパスが存在する環境下でも正確に測距可能な測距装置を提供する。　測距装置は、他のデバイスに対して３種類以上の複数周波数で送信した複数の第１信号を他のデバイスが受信したときの複数の第１位相を取得し、他のデバイスから３種類以上の複数周波数で第２信号を受信したときの複数の第２位相を測定し、複数の第１信号及び第２信号の信号対の信号強度のうちの閾値未満の１又は複数の信号強度を除いたＮ（Ｎ≧２）個の信号強度に対応するＮ個の信号対を複数の信号対から抽出し、各信号対に含まれる第１信号及び第２信号についての第１位相及び第２位相を合計した往復位相をＮ個の信号対について求め、Ｎ個の往復位相と、複数の周波数とに基づいて、他のデバイスとの距離を測距する。

Description

測距装置
　本発明は、測距装置に関する。
　従来より、第１の搬送波周波数に対応する第１の既知信号及び第１の搬送波周波数とは異なる第２の搬送波周波数に対応する第２の既知信号を送信すると共に第１の搬送波周波数に対応する第３の既知信号及び第２の搬送波周波数に対応する第４の既知信号を受信する第１送受信器とを具備した第１装置と、第３の既知信号及び第４の既知信号を送信すると共に第１及び第２の既知信号を受信する第２送受信器とを具備した第２装置と、第１から第４の既知信号の位相に基づいて、第１装置と第２装置との間の距離を算出する算出部とを具備し、第１送受信器及び第２送受信器は、第１及び第３の既知信号の１回ずつの送受信と、第２及び第４の既知信号の１回ずつの送受信と合わせて４回の送受信を行う測距装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１２８３４１号公報
　ところで、測距を行う際に、第１乃至第４の既知信号のようなＲＦ(Radio Frequency)信号にマルチパスが存在すると、途中で反射されて到来する電波の位相は、送信元のデバイスから直接的に到来する電波の位相とは異なり、測距を正確に行えなくなるおそれがある。途中で反射されて到来する電波の伝搬経路は、送信元のデバイスから直接的に到来する電波の伝搬経路とは異なるからである。
　そこで、マルチパスが存在する環境下でも正確に測距可能な測距装置を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の測距装置は、他のデバイスに第１信号を送信する送信部と、前記第１信号を受信した前記他のデバイスから第２信号を受信する受信部と、前記送信部が前記他のデバイスに対して異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数で送信した複数の前記第１信号を前記他のデバイスが受信したときの複数の第１位相を取得する位相取得部と、前記他のデバイスから異なるタイミングで前記受信部が前記３種類以上の複数の周波数で前記第２信号を受信したときの複数の第２位相を測定する位相測定部と、複数の前記第１信号と複数の前記第２信号とで前記周波数が等しい信号同士の複数の信号対についての信号強度を取得する信号強度取得部と、前記複数の信号対の信号強度のうちの所定の閾値未満の１又は複数の信号強度を除いたＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号強度に対応するＮ個の前記信号対を前記複数の信号対から抽出する抽出部と、各信号対に含まれる前記第１信号及び前記第２信号についての前記第１位相及び前記第２位相を合計した往復位相を前記Ｎ個の前記信号対について求める往復位相算出部と、前記Ｎ個の往復位相と、前記複数の周波数とに基づいて、前記他のデバイスとの距離を測距する測距部とを含む。
　マルチパスが存在する環境下でも正確に測距可能な測距装置を提供することができる。
実施形態の測距装置１００Ａ及び１００Ｂをそれぞれ実装した車両１０及びスマートキー２０を示す図である。 実施形態の測距装置１００Ａを示す図である。 測距装置１００Ａ及び１００Ｂが実行する測距のための通信方法を説明する図である。 測距における周波数ｆｍと位相φ２ｗｍの関係を示す図である。 直接波の経路ａとマルチパスの経路ｂとを説明する図である。 マルチパスが存在する場合の第１信号及び第２信号の周波数と往復位相の関係の一例を示す図である。 測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で送受信する電波にドップラー効果の影響がある場合の周波数に対する往復位相の関係を説明する図である。 移動速度ｖ（ｍ／ｓ）の検出方法を説明する図である。 複数の連続波送信期間に第１送信処理及び第１受信処理を行って得た周波数ｆ０～ｆｍに対する往復位相（上側）と、周波数ｆ０～ｆｍに対する信号強度（下側）とを示す図である。 複数の連続波送信期間に第１送信処理及び第１受信処理を行って得た周波数ｆ０～ｆｍに対する往復位相（上側）と、周波数ｆ０～ｆｍに対する信号強度（下側）とを示す図である。 複数の連続波送信期間に第１送信処理及び第１受信処理を行って得た周波数ｆ０～ｆｍに対する往復位相（上側）と、周波数ｆ０～ｆｍに対する信号強度（下側）とを示す図である。 図９Ａ～図９Ｃの結果を纏め、抽出部１７７が抽出する信号対を示す図である。 補正部１７８の補正処理のうちの速度補正の処理を説明する図である。 補正部１７８が行う補正処理のうちの線形補正の処理を説明する図である。 補正部１７８が行う補正処理のうちの線形補正の処理を説明する図である。 補正部１７８が行う補正処理のうちの線形補正の処理を説明する図である。 制御装置１７０が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
　以下、本発明の測距装置を適用した実施形態について説明する。
　図１は、実施形態の測距装置１００Ａ及び１００Ｂをそれぞれ実装した車両１０及びスマートキー２０を示す図である。ここでは一例として、測距装置１００Ａは、車両１０に搭載されるスマートエントリシステムに実装され、測距装置１００Ｂは、車両１０のスマートキー２０に実装される形態について説明する。測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、一例としてＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標））でパケット通信を行う。また、一例として、車両１０には、自動駐車支援システムが搭載されており、測距装置１００Ａは、自動駐車支援システムに含まれる。自動駐車支援システムは、スマートキー２０から無線通信で遠隔的に車両１０に指令を送信することによって、車両１０を自立的に駐車位置に駐車する、又は、車両１０を自立的に駐車位置から出庫させるシステムである。
　車両１０の測距装置１００Ａとスマートキー２０の測距装置１００Ｂとのうちの少なくともいずれか一方が車両１０とスマートキー２０との間の距離を測定し、車両１０のドアやトランク等のロックは、測距装置１００Ａ又は１００Ｂによって測距された距離が適切な距離である場合に解錠される。
　ここでは、一例として、車両１０の測距装置１００Ａが測距を行い、測距の結果をスマートキー２０の測距装置１００Ｂに通知することとする。測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、一例として同一の構成を有する。このため、以下において測距装置１００Ａ及び１００Ｂを区別しない場合には、単に測距装置１００と称す。車両１０の測距装置１００Ａとスマートキー２０の測距装置１００Ｂとのうち、測距を行わない測距装置１００Ｂは、他のデバイスの一例である。ここでは一例として車両１０の測距装置１００Ｂが他のデバイスの一例になる。なお、測距装置１００Ａをマスターデバイス、測距装置１００Ｂをスレーブデバイスとして取り扱うことや、これとは逆に、測距装置１００Ｂをマスターデバイス、測距装置１００Ａをスレーブデバイスとして取り扱うことも可能であるが、ここではそのような取り扱いは行わずに説明する。
　＜測距装置１００Ａの構成＞
　図２は、実施形態の測距装置１００Ａを示す図である。上述のように、車両１０の測距装置１００Ａと、スマートキー２０の測距装置１００Ｂとは、同一の構成を有する。ここでは、測距を行う測距装置１００Ａについて説明する。以下では、測距装置１００Ａがアンテナ１０１から測距装置１００Ｂに送信する信号を第１信号と称し、測距装置１００Ｂがアンテナ１０１から測距装置１００Ａに送信する信号を第２信号と称す。
　測距装置１００Ａは、アンテナ１０１、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１０、ＬＮＡ（Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２０、ＯＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１３０、ＯＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ＤｅＭｏｄｕｌａｔｏｒ）１４０、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１５０、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）１５５、コーデック処理部１６０、及び制御装置１７０を含む。
　アンテナ１０１は、車両１０の測距装置１００Ｂのアンテナ１０１と通信を行う。アンテナ１０１は、ＰＡ１１０とＬＮＡ１２０に接続されている。ここでは、アンテナ１０１の接続先をＰＡ１１０とＬＮＡ１２０とのいずれか一方に切り替える切替スイッチを省略する。測距装置１００Ａのアンテナ１０１は、第１信号を測距装置１００Ｂに送信し、測距装置１００Ｂから第２信号を受信する。
　ＰＡ１１０は、ＯＭ１３０とアンテナ１０１との間に設けられており、ＯＭ１３０から入力される送信用の変調信号（第１信号）を増幅してアンテナ１０１に出力する。ＰＡ１１０は送信用のアンプである。
　ＬＮＡ１２０は、アンテナ１０１とＯＤＭ１４０との間に設けられており、アンテナ１０１で受信された第２信号を低ノイズで増幅してＯＤＭ１４０に出力する。ＬＮＡ１２０は、受信用のアンプである。
　ＯＭ１３０は、送信部の一例であり、ＶＣＯ１５０から入力される高周波信号を用いて、コーデック処理部１６０から入力されるＩ／Ｑ信号を変調し、送信用の変調信号としてＰＡ１１０に出力する。
　ＯＤＭ１４０は、受信部の一例であり、ＶＣＯ１５０から入力される高周波信号を用いて、ＬＮＡ１２０から出力される信号を復調してＩ／Ｑ信号を取得し、Ｉ／Ｑ信号をコーデック処理部１６０に出力する。ＬＮＡ１２０から出力される信号は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから受信した信号である。
　ＶＣＯ１５０は、ＰＬＬ１５５が設定する周波数で発振する。ＶＣＯ１５０は、ＰＬＬ１５５によって設定される複数の周波数で発振可能である。
　ＰＬＬ１５５は、ＶＣＯ１５０が発振する周波数を設定する。ＰＬＬ１５５は、複数の周波数をＶＣＯ１５０に設定可能である。
　コーデック処理部１６０は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、コーデック処理を行う。コーデック処理部１６０は、ＢＬＥ（登録商標）のパケットの検出や、アドレス判定処理等を行う。より具体的には、コーデック処理部１６０は、ＯＤＭ１４０で処理されたＩ／Ｑ信号をデジタル変換（ＡＤＣ処理）し、ＢＬＥのパケット情報に変換する。また、コーデック処理部１６０は、制御装置１７０から入力されるＢＬＥのパケット（デジタル信号）からＩ／Ｑ信号を生成（Ｉ信号、Ｑ信号に分割）し、ＤＡＣ処理でアナログ変換して、送信信号としてのＩ／Ｑ信号としてＯＭ１３０に出力する。
　以下では、測距装置１００ＡのＯＭ１３０が測距装置１００Ｂに送信する所定周波数の信号を送信信号と称す。また、測距装置１００Ａによって送信信号として送信され、他のデバイスによって受信された信号を受信信号と称す。
　制御装置１７０は、主制御部１７０Ａ、送受信制御部１７１、切替部１７２、位相取得部１７３、位相測定部１７４、信号強度取得部１７５、往復位相算出部１７６、抽出部１７７、補正部１７８、測距部１７９、及びメモリ１７０Ｍを有する。メモリ１７０Ｍは格納部の一例である。制御装置１７０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むマイクロコンピュータによって実現される。
　主制御部１７０Ａ、送受信制御部１７１、切替部１７２、位相取得部１７３、位相測定部１７４、信号強度取得部１７５、往復位相算出部１７６、抽出部１７７、補正部１７８、測距部１７９は、制御装置１７０が実行するプログラムの機能（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１７０Ｍは、制御装置１７０のメモリを機能的に表したものである。
　主制御部１７０Ａは、制御装置１７０の処理を統括する処理部であり、送受信制御部１７１、切替部１７２、位相取得部１７３、位相測定部１７４、信号強度取得部１７５、往復位相算出部１７６、抽出部１７７、補正部１７８、測距部１７９が実行する処理以外の処理を実行する。主制御部１７０Ａは、例えば、測距の結果を車両１０の測距装置１００Ｂに通知する。通知には、測距のための通信とは異なる周波数のＢＬＥのパケット通信を利用する。通知においては、測距の結果等をＢＬＥのパケットのペイロードに書き込めばよい。
　送受信制御部１７１は、測距装置１００Ａと測距装置１００Ｂとの間における第１信号及び第２信号の送受信に関する制御を行う。具体的には、送受信制御部１７１は、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂに送信する信号の周波数（所定周波数）と位相を設定する。また、測距装置１００Ｂは、測距装置１００Ａに送信する信号と同一周波数の信号を測距装置１００Ａに送信するため、測距装置１００Ｂの送受信制御部１７１は、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａに送信する信号の周波数（所定周波数）と位相を設定する。なお、測距装置１００Ａ及び１００Ｂが送信し合う信号の同一周波数については、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で予め取り決めておけばよく、ＢＬＥのパケット通信を利用して周波数を表すデータを共有してもよい。
　また、送受信制御部１７１は、所定の期間において測距装置１００Ｂに対して第１信号を送信する送信処理をＯＭ１３０に繰り返し行わせて、ＯＭ１３０に測距装置１００Ｂに対して異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数の第１信号を送信させる。また、送受信制御部１７１は、所定の期間において、第２信号を測距装置１００Ｂから受信する受信処理をＯＤＭ１４０に繰り返し行わせて、ＯＤＭ１４０に測距装置１００Ｂから異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数の第２信号を受信させる。所定の期間は、ＢＬＥ（登録商標）における連続波送信期間であり、２．５ミリ秒である。所定の期間に、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂに第１信号を送信し、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａに第２信号を送信する。
　また、送受信制御部１７１は、複数の周波数ｆ１～ｆｍ（ｍは２以上の整数）の各々についてＯＭ１３０に複数回にわたって第１信号を送信させるとともに、複数の周波数の各々についてＯＤＭ１４０に複数回にわたって第２信号を受信させる。すなわち、ＯＭ１３０は、周波数ｆ１～ｆｍの各々について異なるタイミングで複数回にわたって第１信号を送信する。また、ＯＤＭ１４０は、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について複数回にわたって第２信号を受信する。各周波数において複数回にわたって第１信号の送信と第２信号の受信を行うのは、各周波数において複数の往復位相を得るためである。
　ここでは、一例として、送受信制御部１７１が、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々についてＯＭ１３０に２回にわたって第１信号を送信させるとともに、複数の周波数の各々についてＯＤＭ１４０に２回にわたって第２信号を受信させる形態について説明する。ＯＭ１３０は、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について、第１送信処理及び第２送信処理の２回の送信処理にわたって第１信号を送信する。また、ＯＤＭ１４０は、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について、第１受信処理及び第２受信処理の２回の受信処理にわたって第２信号を受信する。
　このように、ここでは、送受信制御部１７１が、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について、ＯＭ１３０に第１送信処理及び第２送信処理の２回の送信処理で２回にわたって第１信号を送信させるとともに、複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について、ＯＤＭ１４０に第１受信処理及び第２受信処理の２回の受信処理で２回にわたって第２信号を受信させる形態について説明する。複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々における送信処理の回数（第１信号を送信させる回数）と受信処理の回数（第２信号を受信させる回数）とは等しければよく、３回以上であってもよい。
　ＯＭ１３０が複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について第１送信処理を行う時間帯と、ＯＤＭ１４０が複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について第１受信処理を行う時間帯とは重複する。すなわち、第１送信処理と第１受信処理とは同じ時間帯に行われる。また、ＯＭ１３０が複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について第２送信処理を行う時間帯と、ＯＤＭ１４０が複数の周波数ｆ１～ｆｍの各々について第２受信処理を行う時間帯とは重複する。すなわち、第２送信処理と第２受信処理とは同じ時間帯に行われる。第１送信処理及び第１受信処理が行われる時間帯と、第２送信処理及び第２受信処理が行われる時間帯とは異なる。
　切替部１７２は、ＯＭ１３０が信号を送信する送信状態と、ＯＤＭ１４０が信号を受信する受信状態とを切り替える。切替部１７２は、送信状態ではＰＡ１１０が信号を増幅可能にし、受信状態ではＬＮＡが信号を増幅可能にする。切替部１７２は、送信状態と受信状態とを切り替える際に、位相や周波数を安定させるための安定時間を設ける。
　位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが周波数ｆ１～ｆｍの各々における第１送信処理及び第２送信処理で送信した所定周波数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１位相を測距装置１００Ｂから取得する。各周波数において、第１信号は２回送信されるため、位相取得部１７３は、各周波数において２つの第１位相を取得する。位相取得部１７３は、測距のための通信とは異なる周波数のＢＬＥのパケット通信で第１位相を表すデータを測距装置１００Ｂから取得する。第１位相を表す位相データは、ＢＬＥのパケットのペイロードに書き込めばよい。また、第１位相を表す位相データは、測距装置１００Ｂの位相測定部１７４が測定して、測距装置１００Ａに送信すればよい。
　位相測定部１７４は、周波数ｆ１～ｆｍの各々における第１受信処理及び第２受信処理で、ＯＤＭ１４０が第２信号を受信したときの第２位相を測定する。すなわち、位相測定部１７４は、測距装置１００Ｂから異なるタイミングで測距装置１００ＡのＯＤＭ１４０が３種類以上の複数の周波数で第２信号を受信したときの複数の第２位相を測定する。各周波数において、第２信号は測距装置１００Ｂから２回送信されるため、位相測定部１７４は、各周波数において２つの第２位相を取得する。第２位相は、測距用に測定される。
　信号強度取得部１７５は、周波数ｆ１～ｆｍの各々においてＯＤＭ１４０が第１受信処理及び第２受信処理を繰り返し行うことによって複数の第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する。また、信号強度取得部１７５は、複数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度を測距装置１００Ｂから取得する。信号強度取得部１７５が測距装置１００Ｂから取得する第１信号強度は、測距装置１００Ｂの信号強度取得部１７５によって測定され、第２信号としてのＢＬＥのパケットのペイロードに信号強度データとして書き込まれて測距装置１００Ａに送信される。
　このように、信号強度取得部１７５は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の第２信号に含まれる信号強度データから第１信号強度を取得する。
　ここで、周波数が互いに等しい第１信号及び第２信号の対（ペア）を信号対と称す。第１送信処理で送信された複数の第１信号は、互いに異なる周波数ｆ１～ｆｍを有する。また、第１受信処理で受信された複数の第２信号は、互いに異なる周波数ｆ１～ｆｍを有する。同様に、第２送信処理で送信された複数の第１信号は、互いに異なる周波数ｆ１～ｆｍを有する。また、第２受信処理で受信された複数の第２信号は、互いに異なる周波数ｆ１～ｆｍを有する。
　以下では、第１送信処理で送信された第１信号と、第１受信処理で受信された第２信号とを含む信号対を第１信号対と称し、第２送信処理で送信された第１信号と、第２受信処理で受信された第２信号とを含む信号対を第２信号対と称す。以下では、第１信号対と第２信号対を特に区別しない場合には、単に信号対と称す。
　第１信号対とは、同じ時間帯（第１時間帯）に行われる第１送信処理及び第１受信処理において送受信される、互いに周波数（ｆ１～ｆｍ）が等しい第１信号及び第２信号（複数の第１信号と複数の第２信号とで周波数が等しい信号同士）の信号対である。また、第２信号対とは、同じ時間帯（第２時間帯）に行われる第２送信処理及び第２受信処理において送受信される、互いに周波数（ｆ１～ｆｍ）が等しい第１信号及び第２信号（複数の第１信号と複数の第２信号とで周波数が等しい信号同士）の信号対である。
　第１信号の数と第２信号の数とは等しいため、第１信号対は、第１送信処理及び第１受信処理における第１信号の数及び第２信号の数と等しい数だけ存在する。同様に、第２信号対は、第２送信処理及び第２受信処理における第１信号の数及び第２信号の数と等しい数だけ存在する。また、第１信号対の数と、第２信号対の数とは等しい。
　信号強度取得部１７５は、複数の第１信号対及び複数の第２信号対についての信号強度として、複数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度、又は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって複数の第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する。信号強度取得部１７５は、第１送信処理及び第１受信処理が行われることによって、複数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度、又は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって複数の第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する。また、信号強度取得部１７５は、第２送信処理及び第２受信処理が行われることによって、複数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度、又は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって複数の第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する。
　信号強度取得部１７５は、複数の第１信号と複数の第２信号とで周波数が等しい信号同士の複数の第１信号対についての信号強度を取得するとともに、複数の第１信号と複数の第２信号とで周波数が等しい信号同士の複数の第２信号対についての信号強度を取得する。
　往復位相算出部１７６は、信号強度取得部１７５によって取得された複数の第１信号対について、各第１信号対に含まれる第１信号及び第２信号についての第１位相及び第２位相を合計した第１往復位相を求める。また、往復位相算出部１７６は、信号強度取得部１７５によって取得された複数の第２信号対について、各第２信号対に含まれる第１信号及び第２信号についての第１位相及び第２位相を合計した第２往復位相を求める。なお、第１往復位相と第２往復位相を特に区別しない場合には、単に往復位相と称す。
　抽出部１７７は、周波数ｆ０～ｆｍについての第１送信処理、第２送信処理、第１受信処理、及び、第２受信処理において得られる複数の信号対の信号強度のうちの所定の閾値未満の１又は複数の信号強度を除いたＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号強度に対応するＮ個の信号対を複数の信号対から抽出する。Ｎ個の信号対とは、信号強度取得部１７５によって信号強度が取得されたすべての信号対（複数の信号対）の中から、信号強度が所定の閾値未満の１又は複数の信号対を除いたＮ個の信号対である。閾値は、マルチパスによって信号強度が低下した信号対を除外可能な値である。
　抽出部１７７は、複数の第１信号対のうちの第１信号又は第２信号の信号強度が所定の閾値未満の１又は複数の信号対を除いたＮ個の第１信号対を複数の第１信号対から抽出する。また、抽出部１７７は、複数の第２信号対のうちの第１信号又は第２信号の信号強度が所定の閾値未満の１又は複数の信号対を除いたＮ個の第２信号対を複数の信号対から抽出する。抽出部１７７は、第１信号対と第２信号対とから２つの往復位相を得るために、第１送信処理で送信された第１信号と、第１受信処理で受信された第２信号と、第２送信処理で送信された第１信号と、第２受信処理で受信された第２信号とのうちの１つでも信号強度が所定の閾値未満の信号があれば、その第１信号対と第２信号対を抽出せずに除外する。
　補正部１７８は、Ｎ個の第１往復位相の各々について、測距装置１００Ｂとの相対移動による位相の変化分を補正する。補正部１７８は、周波数ｆ１～ｆｍにおける第１往復位相と第２往復位相との差分を用いて、測距装置１００Ｂとの相対移動による位相の変化分を補正する。また、補正部１７８は、周波数ｆ１～ｆｍにおける第１往復位相と第２往復位相との差分から測距装置１００Ｂとの相対速度を求め、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの相対速度と、複数の第１信号対と複数の第２信号対とが得られた時間差とに基づいて、Ｎ個の第１往復位相に対応するＮ個の第１信号対のＮ個の周波数ｆ１～ｆｍとが、線形的な関係を有するようにＮ個の往復位相を補正する。補正部１７８の具体的な補正内容については図１１乃至図１３を用いて後述する。
　測距部１７９は、補正部１７８によって補正されたＮ個の第１往復位相と、複数の周波数とに基づいて、測距装置１００Ｂとの距離を測距する。
　メモリ１７０Ｍは、制御装置１７０の主制御部１７０Ａ、送受信制御部１７１、切替部１７２、位相取得部１７３、位相測定部１７４、信号強度取得部１７５、往復位相算出部１７６、抽出部１７７、補正部１７８、測距部１７９が上述の処理を行うために必要なプログラムやデータ等を格納する。メモリ１７０Ｍは、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で送信し合う信号の所定周波数及び位相を設定したデータ等を格納する。
　＜測距装置１００Ａ及び１００Ｂが実行する測距のための通信方法＞
　ここでは、まず、マルチパスの影響が生じない場合の通信方法と測距方法について説明する。
　図３は、測距装置１００Ａ及び１００Ｂが実行する測距のための通信方法を説明する図である。ここでは、一例として、測距装置１００Ａの送受信制御部１７１がメモリ１７０Ｍからデータを読み出して測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂに送信する第１信号の周波数（所定周波数）と位相を設定することとする。また、測距装置１００Ｂは、受信した第１信号の周波数及び位相と等しい周波数及び位相の第２信号を測距装置１００Ａに送信することとする。測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距のための通信を行う前に、互いに送信する信号の周波数と位相を表すデータを共有していることとする。
　測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距のための通信では、同一の周波数で互いに送信を行う。より具体的には、測距のための通信では、測距装置１００Ａ及び１００Ｂのいずれか一方がある周波数で信号（第１信号又は第２信号）を送信すると、いずれか他方が同一の周波数で信号（第１信号又は第２信号）を送信する。このように互いに送信することが、測距のための通信における１回の通信になる。
　図３では、一例として、１回目の通信（１）では、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂに周波数ｆ１で第１信号を送信し、測距装置１００Ｂが測距装置１００Ａに同一の周波数ｆ１で第２信号を送信する。測距装置１００Ａの位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ１の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。また、測距装置１００Ａの位相測定部１７４は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ１の第２信号を受信したときの位相を測定する。
　２回目の通信（２）では、測距装置１００Ｂが測距装置１００Ａに周波数ｆ２で第２信号を送信し、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂに同一の周波数ｆ２で第１信号を送信する。測距装置１００Ａの位相測定部１７４は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ２の第２信号を受信したときの位相を測定する。また、測距装置１００Ａの位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ２の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。
　３回目の通信（３）では、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂに周波数ｆ３で第１信号を送信し、測距装置１００Ｂが測距装置１００Ａに同一の周波数ｆ３で第２信号を送信する。測距装置１００Ａの位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ３の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。また、測距装置１００Ａの位相測定部１７４は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ３の第２信号を受信したときの位相を測定する。
　４回目の通信（４）では、測距装置１００Ｂが測距装置１００Ａに周波数ｆ４で第２信号を送信し、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂに同一の周波数ｆ４で第１信号を送信する。測距装置１００Ａの位相測定部１７４は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ４の第２信号を受信したときの位相を測定する。また、測距装置１００Ａの位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ４の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。
　測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距を行っている間は、図３に示すような通信を行い続け、測距装置１００Ａの位相測定部１７４は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから第２信号を受信したときの位相を測定し、測距装置１００Ａの位相取得部１７３は、測距装置１００Ａが送信した第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。
　ここでは、１回目の通信（１）から４回目の通信（４）は、短い周期で繰り返し行っていて、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間の距離は同一であることとする。この場合に、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆｍの第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相をφＡＢとし、測距装置１００Ａの位相取得部１７３が、位相φＡＢを取得することとする。また、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆｍの第２信号を受信したときの位相をφＢＡとし、測距装置１００Ａの位相測定部１７４が位相φＢＡを測定することとする。周波数ｆｍは、例えば上述の周波数ｆ１～ｆ４のいずれかである。
　φＡＢ＋φＢＡは、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で周波数ｆで往復の通信を行った場合の合計の位相（往復位相）である。周波数ｆｍでの往復位相をφ２ｗと表す。２ｗはtwo-way（双方向）の略である。１回目の通信（周波数ｆ１）における往復の位相をφ１ｗ１、２回目の通信（周波数ｆ２）における往復の位相をφ２ｗ２、３回目の通信（周波数ｆ３）における往復の位相をφ２ｗ３、４回目の通信（周波数ｆ４）における往復の位相をφ２ｗ４とする。また、周波数ｆ１～ｆ４における波長をそれぞれλ１～λ４とする。このような往復位相φ２ｗは、往復位相算出部１７６によって算出される。
　上述のように、１回目の通信（１）から４回目の通信（４）を短い周期で繰り返し行えば、往復の通信を行う間における測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間の距離は同一であると考えられるため、１回目の通信（１）から４回目の通信（４）における測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間の距離をＬとすると、次式（１）～（４）が成り立つ。２Ｌは往復の距離である。ｎは１以上の整数である。
２Ｌ＝（ｎ＋φ２ｗ１）×λ１　　　（１）
２Ｌ＝（ｎ＋φ２ｗ２）×λ２　　　（２）
２Ｌ＝（ｎ＋φ２ｗ３）×λ３　　　（３）
２Ｌ＝（ｎ＋φ２ｗ４）×λ４　　　（４）
　式（１）、（２）からｎを消去すると、次式（５Ａ）が求まり、さらに式（５Ｂ）～（５Ｄ）のように変形すると、距離Ｌが求まる。ｃは光速である。
２Ｌ／λ１－φ２ｗ１＝２Ｌ／λ２－φ２ｗ２　　　（５Ａ）
２Ｌ（１／λ２－１／λ１）＝φ２ｗ２－φ２ｗ１　　　（５Ｂ）
２Ｌ（ｆ２－ｆ１）／ｃ＝φ２ｗ２－φ２ｗ１　　　（５Ｃ）
Ｌ／ｃ＝（１／２）×（φ２ｗ２－φ２ｗ１）／（ｆ２－ｆ１）　（５Ｄ）
　同様に、式（１）、（３）からｎを消去すると、式（６）のように変形できる。
Ｌ／ｃ＝（１／２）×（φ２ｗ３－φ２ｗ１）／（ｆ３－ｆ１）　（６）
　同様に、式（１）、（４）からｎを消去すると、同様に式（７）のように変形できる。
Ｌ／ｃ＝（１／２）×（φ２ｗ４－φ２ｗ１）／（ｆ４－ｆ１）　（７）
　式（５Ｄ）、（６）、（７）は、２つの往復位相φ２ｗｍ（ここではｍは１～４）の位相差と、２つの周波数ｆｍの周波数差との比が、距離Ｌと光速ｃの比に相当することを示している。
　このため、２つの往復位相φ２ｗｍの位相差をΔφ、２つの周波数ｆｍの周波数差をΔｆとすると、式（５Ｄ）、（６）、（７）は、次式（８）のように表すことができる。
Ｌ／ｃ＝（１／２）×Δφ／Δｆ　　　（８）
　図４は、測距における周波数ｆｍと位相φ２ｗｍの関係を示す図である。式（５Ｄ）、（６）、（７）で得られる距離Ｌと光速ｃの比を傾きＡ、Ｂ、Ｃとすると、傾きＡ、Ｂ、Ｃを図４に示すように表すことができる。具体的には、傾きＡはＡ＝（１／２）×Δφ／Δｆ＝（φ２ｗ２－φ２ｗ１）／（ｆ２－ｆ１）である。傾きＢはＢ＝（１／２）×Δφ／Δｆ＝（φ２ｗ３－φ２ｗ１）／（ｆ３－ｆ１）である。傾きＣはＣ＝（１／２）×Δφ／Δｆ＝（φ２ｗ４－φ２ｗ１）／（ｆ４－ｆ１）である。なお、２つの周波数ｆ１、ｆ２から求まる傾きＡ、２つの周波数ｆ１、ｆ３から求まる傾きＢ、２つの周波数ｆ１、ｆ４から求まる傾きＣのうちのいずれか１つだけを求めてもよい。また、ここでは、２つの周波数（ｆ１とｆ２、ｆ１とｆ３、ｆ１とｆ４）から傾きＡ、Ｂ、Ｃを求める形態について説明するが、３つ以上の周波数を用いて、周波数ｆｍと位相φ２ｗｍで与えられる３つ以上の点について、最小二乗法による直線近似で直線を求め、求めた直線の傾きをＬ／ｃとして求めてもよい。
　傾きＡに光速ｃを乗じれば、周波数ｆ１とｆ２の組み合わせから得られる距離Ｌを求めることができ、傾きＢに光速ｃを乗じれば、周波数ｆ１とｆ３の組み合わせから得られる距離Ｌを求めることができ、傾きＣに光速ｃを乗じれば、周波数ｆ１とｆ４の組み合わせから得られる距離Ｌを求めることができる。距離Ｌは、測距部１７９によって求められる。
　＜マルチパス＞
　マルチパスが存在すると、途中で反射されて到来する電波の位相は、送信元のデバイスから直接的に到来する電波の位相とは異なり、測距を正確に行えなくなるおそれがある。途中で反射されて到来する電波の伝搬経路は、送信元のデバイスから直接的に到来する電波の伝搬経路とは異なるからである。
　図５は、直接波の経路ａとマルチパスの経路ｂとを説明する図である。直接波の経路ａは、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａに電波が直接伝搬する経路である。マルチパスの経路ｂは、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａに電波が伝搬する際に、地面や建造物の壁等の反射面で反射されて伝搬する経路である。直接波の経路ａに比べると、マルチパスの経路ｂは長い。
　図６は、マルチパスが存在する場合の第１信号及び第２信号の周波数と往復位相の関係の一例を示す図である。図６において、横軸は測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で送信される第１信号及び第２信号の周波数（ＭＨｚ）を表す。左側の縦軸は往復位相を表し、右側の縦軸は信号強度（ＲＳＳＩ）を表す。図６には、位相の特性を破線で示し、信号強度（ＲＳＳＩ）の特性を実線で示す。
　マルチパスが存在しない場合には、周波数が約２４３６ＭＨｚから約２４５６ＭＨｚや約２４５６ＭＨｚから約２４７６ＭＨｚの帯域のように、周波数の増大に伴って往復位相が略線形的に減少する。また、周波数が約２４３６ＭＨｚから約２４５６ＭＨｚや約２４５６ＭＨｚから約２４７６ＭＨｚの帯域ではマルチパスが存在しないため、信号強度（ＲＳＳＩ）は－４０以上の良好な値が得られている。
　これに対して、マルチパスが存在する場合には、周波数が約２４１６ＭＨｚから約２４３６ＭＨｚの帯域のように、周波数の増大に伴って往復位相が急激に変化（ここでは低下）している帯域（約２４２４ＭＨｚの前後の帯域）があり、その帯域では信号強度（ＲＳＳＩ）が急激に低下している。往復位相が急激に低下している帯域では、マルチフェージングが生じることで、信号強度（ＲＳＳＩ）が低下している。このように往復位相が非線形的に変化すると、その周波数帯では適切な値の往復位相が得られず、適切に測距を行えなくなる。また、往復位相の非線形的な変化は、信号強度（ＲＳＳＩ）によって検出が可能である。
　このため、測距装置１００Ａは、このように信号強度（ＲＳＳＩ）が低くなる周波数帯を検出し、そのような周波数帯における往復位相を測距用のデータから除外することとする。マルチパスが存在する環境下でも正確に測距可能にするためである。
　＜ドップラー効果＞
　図７は、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で送受信する電波にドップラー効果の影響がある場合の周波数に対する往復位相の関係を説明する図である。例えば、測距装置１００Ｂを含むスマートキー２０を保持した利用者が、車両１０に搭載された自動駐車支援システムを操作しながら移動すると、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間の距離が変化する。
　ここで、車両１０とスマートキー２０の距離が一定である場合には、図７において破線で示すような周波数ｆ０～ｆｍと往復位相θ０～θｍとの関係が得られたとする。ここで、周波数ｆ０～ｆｍは、一例として、等間隔であり、ｆ０からｆｍにかけて順番に１ＭＨｚずつ増大するとする。
　このような場合に、車両１０が停止した状態で、スマートキー２０を保持した利用者が一定の移動速度ｖ（ｍ／ｓ）で車両１０から遠ざかると、ドップラー効果によって、周波数ｆ０～ｆｍと往復位相θ０～θｍとの関係は、実線で示すようにシフトする。時間ｔを用いると、θｍは、ドップラー効果によって次式（１）で表されるようにシフトする。式（９）で表されるように、周波数ｆｍが高くなるほど、ドップラー効果による往復位相θｍのシフト分は大きくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　利用者の移動速度ｖ（ｍ／ｓ）が分かれば、図７における実線の特性を破線の特性のように補正することができるため、測距装置１００Ａは、次のようにして利用者の移動速度ｖ（ｍ／ｓ）を検出する。なお、スマートキー２０を保持した利用者と車両１０との両方が移動してもよく、この場合には相対移動速度を検出すればよい。
　図８は、移動速度ｖ（ｍ／ｓ）の検出方法を説明する図である。周波数ｆ０～ｆｍの各々において第１送信処理及び第１受信処理を行うことで周波数ｆ０～ｆｍにおける第１往復位相θ０～θｍを求めるとともに、周波数ｆ０～ｆｍの各々において第２送信処理及び第２受信処理を行うことで周波数ｆ０～ｆｍにおける第２往復位相θａ０～θａｍを求めている。
　利用者が移動しているときに、第１時間帯に周波数ｆ０～ｆｍの各々において第１送信処理及び第１受信処理を行ってから、第１時間帯の後の第２時間帯に周波数ｆ０～ｆｍの各々において第２送信処理及び第２受信処理を行えば、図８に示すように、周波数ｆ０～ｆｍの各々における第１往復位相θ０～θｍと、第２往復位相θａ０～θａｍとの差分Δθ０～Δθｍは、一定値になる。この場合の第１往復位相θｋ（ｋ＝０～ｍ）を用いると、第２往復位相θａｋは、次式（１０）で表される。第１往復位相θｋ及び第２往復位相θａｋの周波数をｆｋとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（１０）に基づいて差分Δθｋ（ｋ＝０～ｍ）を求めれば、第１時間帯と第２時間帯との時間差を時間ｔとして用いることで、移動速度ｖを求めることができる。このような移動速度ｖの算出は、補正部１７８が行う。
　具体的には、例えば、第１時間帯の終点時刻ｔＡでの往復位相をθＡ、第２時間帯の終点時刻ｔＢでの往復位相をθＢとし、時間ｔ（＝ｔＢ－ｔＡ）、往復位相の変化量Δθ（＝θＢ－θＡ）、及び移動速度ｖを用いると、ドップラー効果について次式（１１）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　往復位相算出部１７６が第１時間帯の終点時刻ｔＡで往復位相θＡを算出するとともに第２時間帯の終点時刻ｔＢで往復位相θＢを算出し、補正部１７８が時間ｔ（＝ｔＢ－ｔＡ）における往復位相の変化量Δθ（＝θＢ－θＡ）を式（１１）に代入すれば、移動速度ｖを求めることができる。
　＜送信処理と受信処理のタイミング＞
　上述のように、送受信制御部１７１は、ＢＬＥ（登録商標）における１つの連続波送信期間（２．５ミリ秒）に一度の第１送信処理を行い、別の１つの連続波送信期間に一度の第１受信処理を行い、さらに別の１つの連続波送信期間に一度の第２送信処理を行い、さらに別の１つの連続波送信期間に一度の第２受信処理を行う。
　測距装置１００Ａは、このように、各連続波送信期間に一度の送信処理又は受信処理を行うことで、測距装置１００Ｂに対して異なるタイミングで３種類以上の周波数ｆ１～ｆｍの第１信号を送信し、測距装置１００Ｂから異なるタイミングで３種類以上の周波数ｆ１～ｆｍの第２信号を受信する。
　連続波送信期間は２．５ミリ秒と非常に短いため、一度の送信処理又は受信処理を行い、複数の連続波送信期間において送信処理又は受信処理を繰り返し行うことによって、測距を行う。
　ＢＬＥ（登録商標）のパケット通信は、測距以外の他の用途（例えばＡｕｄｉｏ信号の伝送）にも使用されるため、測距に使用可能な時間が非常に限られている。このため、できるだけ短時間に高精度の測位を実現することが求められており、測距装置１００Ａは、各連続波送信期間に一度の送信処理又は受信処理を行うこととしている。また、断続的な複数の連続波送信期間に一度の送信処理又は受信処理を行って得る結果を合算することで、周波数ｆ１～ｆｍに対する往復位相の関係を求め、測距を行う。
　＜信号対の抽出方法＞
　図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃは、１つの連続波送信期間に第１送信処理及び第１受信処理を行って得た周波数に対する往復位相（上側）と、周波数に対する信号強度（下側）とを示す図である。図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃに示す信号強度は、第１信号及び第２信号のＲＳＳＩのうちの低い方の値である。ここでは、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃを用いて信号対の抽出方法の一例について説明する。抽出部１７７が信号対を抽出する信号強度の閾値ＴＨは、一例として、マルチパスがない場合の信号強度ＲＳ１から１０ｄＢｍ低下したレベルとする。また、以下では複数の周波数はｆ０～ｆｍであることとする。
　ここでは、連続波送信期間毎に第１送信処理及び第１受信処理を行って得た周波数に対する往復位相（上側）と、周波数に対する信号強度（下側）とを示すが、連続波送信期間毎に第２送信処理及び第２受信処理を行って得た周波数に対する往復位相と、周波数に対する信号強度とについても同様である。なお、図９Ａに示す時刻ｔ０～ｔ２は、一定間隔であり、図９Ｂに示す時刻ｔ３～ｔ５は、一定間隔であり、図９Ｃに示す時刻ｔ６～ｔ８は、一定間隔である。時刻ｔ０～ｔ２、ｔ３～ｔ５、ｔ６～ｔ８の間隔は、すべて等しい。
　図９Ａには、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って得た周波数に対する往復位相（上側）と、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２に対する信号強度（下側）とを示す。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、時刻ｔ０で周波数ｆ０に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ１で周波数ｆ１に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ２で周波数ｆ２に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ３で周波数ｆ０に対する信号強度及び往復位相を取得する。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、周波数ｆ０については、時刻ｔ０及びｔ３において、信号強度及び往復位相を２回取得する。
　図９Ｂには、周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って得た周波数に対する往復位相（上側）と、周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５に対する信号強度（下側）とを示す。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、時刻ｔ４で周波数ｆ３に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ５で周波数ｆ４に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ６で周波数ｆ５に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ７で周波数ｆ６に対する信号強度及び往復位相を取得する。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、周波数ｆ３については、時刻ｔ４及びｔ７において、信号強度及び往復位相を２回取得する。
　図９Ｃには、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って得た周波数に対する往復位相（上側）と、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８に対する信号強度（下側）とを示す。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、時刻ｔ８で周波数ｆ３に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ９で周波数ｆ４に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ１０で周波数ｆ５に対する信号強度及び往復位相を取得し、時刻ｔ１１で周波数ｆ６に対する信号強度及び往復位相を取得する。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、周波数ｆ３については、時刻ｔ８及びｔ１１において、信号強度及び往復位相を２回取得する。
　また、補正部１７８は、同一の周波数について２回取得された往復位相の差分Δθを求める。差分Δθは、第１往復位相と、第２往復位相との差分Δθである。補正部１７８は、図９Ａに示す周波数ｆ０について差分Δθｓ１を求め、図９Ｂに示す周波数ｆ３について差分Δθｓ２を求め、図９Ｃに示す周波数ｆ６について差分Δθｓ３を求める。図９Ａには、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２における往復位相にフィットする直線を破線で示す。図９Ｂには、周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５における往復位相にフィットする直線を破線で示す。図９Ｃには、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８における往復位相にフィットする直線を破線で示す。
　また、図９Ａ～図９Ｃにおいて信号強度を見ると、周波数ｆ０～ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ６～ｆ８では信号強度が閾値ＴＨ以上であるが、周波数ｆ５では信号強度が閾値ＴＨ未満になっている。
　このような場合に、抽出部１７７は、信号強度が閾値ＴＨ未満の信号対を除外し、信号強度が閾値ＴＨ以上の信号対について算出された往復位相を抽出する。図１０は、図９Ａ～図９Ｃの結果を纏め、抽出部１７７が抽出する信号対を示す図である。抽出部１７７は、図１０に示すように信号強度が閾値ＴＨ未満の周波数ｆ５の信号対を除外し、周波数ｆ０～ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ６～ｆ８についての信号対について算出された往復位相を抽出する。
　図１１は、補正部１７８の補正処理のうちの速度補正の処理を説明する図である。速度補正の処理は、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの相対的な移動によるドップラー効果の影響を補正する処理である。
　補正部１７８は、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２で得た往復位相については、周波数ｆ０についての差分Δθｓ１を周波数ｆ１、ｆ２における往復位相に均等に割り振ることで、周波数ｆ１、ｆ２における往復位相を補正する。周波数ｆ０について２回取得された往復位相の差分Δθｓ１は時刻ｔ０での周波数ｆ０の往復位相に対する時刻ｔ３での周波数ｆ０の往復位相の増加分であるため、補正部１７８は、周波数ｆ１における往復位相から（Δθｓ１）／２を減じるとともに、周波数ｆ２における往復位相からΔθｓ１を減じる。時刻ｔ０～ｔ３は、一定間隔であるため、時刻ｔ０からの経過時間に応じた割合を差分Δθｓ１に乗じた値を補正値として用いる。すなわち、周波数ｆ１における往復位相についての補正値は－（Δθｓ１）／２であり、周波数ｆ２における往復位相についての補正値は－Δθｓ１である。
　同様に、周波数ｆ３について２回取得された往復位相の差分Δθｓ２は時刻ｔ４での周波数ｆ３の往復位相に対する時刻ｔ７での周波数ｆ３の往復位相の増加分であるため、補正部１７８は、周波数ｆ４における往復位相から（Δθｓ２）／２を減じる。時刻ｔ４～ｔ７は、一定間隔であるため、時刻ｔ４からの経過時間に応じた割合を差分Δθｓ２に乗じた値を補正値として用いる。すなわち、周波数ｆ４における往復位相についての補正値は－（Δθｓ２）／２である。
　また、周波数ｆ６について２回取得された往復位相の差分Δθｓ３は時刻ｔ８での周波数ｆ６の往復位相に対する時刻ｔ１１での周波数ｆ６の往復位相の増加分であるため、補正部１７８は、周波数ｆ７における往復位相から（Δθｓ３）／２を減じるとともに、周波数ｆ８における往復位相からΔθｓ３を減じる。時刻ｔ８～ｔ１１は、一定間隔であるため、時刻ｔ８からの経過時間に応じた割合を差分Δθｓ３に乗じた値を補正値として用いる。すなわち、周波数ｆ７における往復位相についての補正値は－（Δθｓ３）／２であり、周波数ｆ８における往復位相についての補正値は－Δθｓ３である。
　図１２、図１３、及び図１４は、補正部１７８が行う補正処理のうちの線形補正の処理を説明する図である。補正部１７８は、図１２に示すように周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２の往復位相にフィットする直線の傾きＳ１と切片Ａ１を算出する。
　次に、補正部１７８は、算出した傾きＳと切片Ａを用いて、図１３に示すように、周波数ｆ３、ｆ４の往復位相が周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２の往復位相にフィットする直線に接するように、周波数ｆ３、ｆ４の往復位相をオフセットさせる。周波数ｆ３での往復位相θ３については、（θ３－（ｆ３×Ｓ１＋Ａ１）をθ３から減じることで、図１３に示すように周波数ｆ３の往復位相θ３をオフセットさせる。周波数ｆ４での往復位相θ４については、（θ３－（ｆ３×Ｓ１＋Ａ１）をθ４から減じることで、図１３に示すように周波数ｆ４の往復位相θ４をオフセットさせる。周波数ｆ３、ｆ４の往復位相θ３、θ４については、同じ補正量（θ３－（ｆ３×Ｓ１＋Ａ１）を用いてオフセットさせる。そして、補正部１７８は、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の往復位相にフィットする直線の傾きＳ２と切片Ａ２を算出する。
　次に、補正部１７８は、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の往復位相にフィットする直線の傾きＳ２と切片Ａ２を用いて、図１４に示すように、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８の往復位相が周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の往復位相にフィットする直線に接するように、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８の往復位相をオフセットさせる。周波数ｆ６での往復位相θ６については、（θ６－（ｆ６×Ｓ２＋Ａ２）をθ６から減じることで、図１４に示すように周波数ｆ６の往復位相θ６をオフセットさせる。周波数ｆ７、ｆ８での往復位相θ７、θ８については、（θ６－（ｆ６×Ｓ２＋Ａ２）をθ７、θ８から減じることで、図１４に示すように周波数ｆ７、ｆ８の往復位相θ７、θ８をオフセットさせる。周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８の往復位相θ６、θ７、θ８については、同じ補正量（θ６－（ｆ６×Ｓ２＋Ａ２）を用いてオフセットさせる。そして、補正部１７８は、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ６、ｆ７、ｆ８の往復位相にフィットする直線の傾きＳ３と切片Ａ３を算出する。
　以上のような処理を周波数ｆ０～ｆｍの往復位相について行うことによって、周波数ｆ０～ｆｍの往復位相について、Ｎ個の往復位相と、Ｎ個の往復位相に対応するＮ個の信号対のＮ個の周波数とが、線形的な関係を有するように、Ｎ個の往復位相を補正する。これが線形補正の処理である。そして、測距部１７９は、このようにして得られる、Ｎ個の往復位相と、Ｎ個の往復位相に対応するＮ個の信号対のＮ個の周波数との線形的な関係（例えば、図１４に示す切片がＡ３で傾きがＳ３の直線）を用いて、測距装置１００Ａに対する測距装置１００Ｂの距離を測定する。
　＜フローチャート＞
　図１５は、制御装置１７０が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
　処理がスタートすると、信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、１つの連続波送信期間毎に、３種類の周波数を用いて第１送信処理、第１受信処理、第２送信処理、及び第２受信処理を実行する（ステップＳ１）。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、第１送信処理、第１受信処理、第２送信処理、及び第２受信処理を別々の連続波送信期間において行う。
　図１５のステップＳ１には、一例として、部分処理１、部分処理２、部分処理３を示す。部分処理１は、図９Ａを用いて説明したように、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って、往復位相θ０（ｔ０）、θ１（ｔ１）、θ２（ｔ２）、θ０（ｔ３）と、信号強度ＲＳＳＩ１、ＲＳＳＩ２、ＲＳＳＩ３を取得する処理である。時刻ｔ０～ｔ３は、往復位相に関する第１信号が送信された時刻である。部分処理２は、図９Ｂを用いて説明したように、周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って、往復位相θ３（ｔ４）、θ４（ｔ５）、θ５（ｔ６）、θ３（ｔ７）と、信号強度ＲＳＳＩ３、ＲＳＳＩ４、ＲＳＳＩ５を取得する処理である。時刻ｔ４～ｔ７は、往復位相に関する第１信号が送信された時刻である。部分処理３は、図９Ｃを用いて説明したように、周波数ｆ６、ｆ７、ｆ８で１回の第１送信処理及び１回の第１受信処理を行って、往復位相θ６（ｔ８）、θ７（ｔ９）、θ８（ｔ１０）、θ６（ｔ１１）と、信号強度ＲＳＳＩ６、ＲＳＳＩ７、ＲＳＳＩ８を取得する処理である。時刻ｔ８～ｔ１１は、往復位相に関する第１信号が送信された時刻である。信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、周波数ｆｍまで同様の処理を繰り返し実行する。
　信号強度取得部１７５及び往復位相算出部１７６は、ステップＳ１において実行した第１送信処理、第１受信処理、第２送信処理、及び第２受信処理において得られた往復位相、信号強度を出力する（ステップＳ２）。また、ステップＳ２では、補正部１７８は、各処理において同一の周波数について２回取得された往復位相の差分Δθを求める。
　主制御部１７０Ａは、ステップＳ２で得られたすべてのデータを集約する（ステップＳ３）。
　抽出部１７７は、信号強度が閾値ＴＨ以上の信号対について算出された往復位相を抽出する（ステップＳ４）。ステップＳ４により、Ｎ個の往復位相に対応するＮ個の信号対のＮ個の周波数が抽出される。
　補正部１７８は、速度補正の処理を実行する（ステップＳ５）。測距装置１００Ａ及び１００Ｂの相対的な移動によるドップラー効果の影響を補正するために、補正部１７８は、部分処理１、部分処理２、部分処理３を含む複数の処理で得られた３種類の周波数の往復位相について、図１１を用いて説明した速度補正の処理を行う。
　補正部１７８は、線形補正の処理を実行する（ステップＳ６）。線形補正の処理は、図１２～図１４を用いて説明したように、Ｎ個の往復位相と、Ｎ個の往復位相に対応するＮ個の信号対のＮ個の周波数とが、線形的な関係を有するように、Ｎ個の往復位相を補正する処理である。周波数と往復位相との線形的な関係は、一例として図１４に示すように得られる。
　測距部１７９は、ステップＳ６において補正部１７８によって補正されたＮ個の第１往復位相と、複数の周波数との線形的な関係の切片と傾きに基づいて、測距装置１００Ｂとの距離を測距する（ステップＳ７）。
　なお、以上では、部分処理１、部分処理２、部分処理３を含む複数の部分処理において、最も低い周波数について往復位相を２回取得し、ステップＳ２において、補正部１７８が、各部分処理において同一の周波数について２回取得された往復位相の差分Δθを求める形態について説明した。各部分処理において同一の周波数について２回取得された往復位相の差分Δθを求めることにより、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの相対移動速度の変動に応じて、ドップラー効果の影響をより正確に補正することができる。また、各部分処理では、最も低い周波数以外の周波数について往復位相を２回取得してもよい。
　しかしながら、複数の部分処理のうちの少なくともいずれか１つの部分処理において、最も低い周波数について往復位相を２回取得し、２回取得された往復位相の差分Δθに基づいて算出される移動速度を用いて、ステップＳ５でドップラー効果の影響を補正してもよい。例えば、部分処理１において、最も低い周波数ｆ０について２回取得された往復位相の差分Δθに基づいて算出される移動速度を用いて、部分処理１以外の部分処理についてドップラー効果の影響を補正してもよい。測距装置１００Ａ及び１００Ｂの相対移動速度が一定と考えられる場合には、このようにすることで、処理を簡略化することができる。
　以上のように、複数の信号対について往復位相を求めるとともに信号強度を取得し、複数の信号対の信号強度のうちの所定の閾値未満の１又は複数の信号強度を除いたＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号強度に対応するＮ個の信号対を複数の信号対から抽出し、Ｎ個の往復位相と、複数の周波数とに基づいて、測距装置１００Ｂとの距離を測距する。このため、マルチパスの影響を低減することができる。
　したがって、マルチパスが存在する環境下でも正確に測距可能な測距装置１００を提供することができる。
　また、複数の信号対のうちの第１信号又は第２信号の信号強度が所定の閾値未満の１又は複数の信号対を除いたＮ個の信号対を複数の信号対から抽出するので、より確実にマルチパスの影響を低減することができ、より正確に測距可能である。
　また、前記送受信制御部１７１は、所定の期間において測距装置１００Ｂに対して第１信号を送信する送信処理をＯＭ１３０に繰り返し行わせて、ＯＭ１３０に測距装置１００Ｂに対して異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数の第１信号を送信させ、所定の期間において、第２信号を測距装置１００Ｂから受信する受信処理をＯＤＭ１４０に繰り返し行わせて、ＯＤＭ１４０に測距装置１００Ｂから異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数の第２信号を受信させる。このため、送信処理と受信処理を行う期間が限られている状態でも、周波数と往復位相との関係を確実に取得することができ、正確に測距可能である。
　また、位相取得部１７３は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の第２信号に含まれる位相データから複数の第１位相を取得するので、測距装置１００Ｂの位相測定部１７４が測定した第１信号の受信時の第１位相を容易かつ確実に入手できる。この結果、正確に測距を行うことができる。
　また、信号強度取得部１７５は、複数の信号対についての信号強度として、複数の第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度、又は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって複数の第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する。このため、信号受信時の位相を用いて往復位相を算出することができ、より正確に測距を行うことができる。
　また、信号強度取得部１７５は、ＯＤＭ１４０が受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の第２信号に含まれる信号強度データから第１信号強度を取得する。第１信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１信号強度を第２信号から取得でき、第２信号から取得した第１信号強度に基づいて往復位相を算出することができ、より正確に測距を行うことができる。なお、測距装置１００Ｂが信号強度取得部１７５を有していてもよく、測距装置１００Ａが送信した第１信号に第２信号強度を書き込んで測距装置１００Ｂの信号強度取得部１７５が第２信号強度を取得してもよい。
　Ｎ個の往復位相の各々について、測距装置１００Ｂとの相対移動による往復位相の変化分を補正する補正部１７８をさらに含み、測距部１７９は、補正部１７８によって補正されたＮ個の往復位相と、複数の周波数とに基づいて、測距装置１００Ｂとの距離を測距する。測距装置１００Ｂとの相対移動によるドップラー効果の影響を補正でき、より正確に測距を行うことができる。
　送受信制御部１７１は、複数の周波数の各々についてＯＭ１３０に複数回にわたって第１信号を送信させるとともに、複数の周波数の各々についてＯＤＭ１４０に複数回にわたって第２信号を受信させ、往復位相算出部１７６は、Ｎ個の信号対の各々に対して、複数の周波数の各々について複数の往復位相を求め、補正部１７８は、Ｎ個の信号対の各々に対して、往復位相算出部１７６によって複数の周波数の各々について求められる複数の往復位相の差分を用いて、測距装置１００Ｂとの相対移動による往復位相の変化分を補正する。複数の往復位相の差分に基づいて、測距装置１００Ｂとの相対移動速度の変化に応じてドップラー効果の影響を補正でき、さらに正確に測距を行うことができる。
　補正部１７８は、Ｎ個の信号対の各々について求められる複数の往復位相の差分から測距装置１００Ｂとの相対速度を求め、相対速度と各信号対が得られた時間差とに基づいて、Ｎ個の往復位相と、Ｎ個の往復位相に対応するＮ個の信号対のＮ個の周波数とが、線形的な関係を有するように、Ｎ個の往復位相を補正する。このため、ＢＬＥ（登録商標）における連続波送信期間のような断続的な期間において求めたＮ個の往復位相とＮ個の周波数とを直線上に並べることができ、Ｎ個の往復位相とＮ個の周波数との取得が断続的な複数の期間に分割されるような状況でも、正確に測距を行うことができる。
　所定の期間は、連続波送信期間である。このため、ＢＬＥ（登録商標）における複数の断続的な連続波送信期間において求めたＮ個の往復位相とＮ個の周波数とに基づいて、正確に測距を行うことができる。
　連続波送信期間は、２．５ミリ秒である。このため、ＢＬＥ（登録商標）における複数の断続的な２．５ミリ秒という非常に短い期間において求めたＮ個の往復位相とＮ個の周波数とに基づいて、正確に測距を行うことができる。
　所定の閾値は、マルチパスによって信号強度が低下した１又は複数の信号対を除外可能な閾値である。このため、マルチパスの影響を排除して、正確に測距を行うことができる。
　以上、本発明の例示的な実施形態の測距装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施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、２０２２年６月２１日に出願した日本国特許出願２０２２－０９９８３５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
　２０　スマートキー
　１００Ａ、１００Ｂ　測距装置
　１００Ｒ　無線装置
　１１０　ＰＡ
　１２０　ＬＮＡ
　１３０　ＯＭ　　（送信部の一例）
　１４０　ＯＤＭ　　（受信部の一例）
　１５０　ＶＣＯ
　１５５　ＰＬＬ
　１６０　コーデック処理部
　１７０　制御装置
　１７０Ａ　主制御部
　１７１　送受信制御部
　１７２　切替部
　１７３　位相取得部
　１７４　位相測定部
　１７５　信号強度取得部
　１７６　往復位相算出部
　１７７　抽出部
　１７８　補正部
　１７９　測距部
　１７０Ｍ　メモリ

Claims (12)

  1. 　他のデバイスに第１信号を送信する送信部と、
    　前記第１信号を受信した前記他のデバイスから第２信号を受信する受信部と、
    　前記送信部が前記他のデバイスに対して異なるタイミングで３種類以上の複数の周波数で送信した複数の前記第１信号を前記他のデバイスが受信したときの複数の第１位相を取得する位相取得部と、
    　前記他のデバイスから異なるタイミングで前記受信部が前記３種類以上の複数の周波数で前記第２信号を受信したときの複数の第２位相を測定する位相測定部と、
    　複数の前記第１信号と複数の前記第２信号とで前記周波数が等しい信号同士の複数の信号対についての信号強度を取得する信号強度取得部と、
    　前記複数の信号対に含まれる前記第１信号及び前記第２信号についての前記第１位相及び前記第２位相を合計した往復位相を前記複数の信号対について求める往復位相算出部と、
    　前記複数の信号対の信号強度のうちの所定の閾値未満の１又は複数の信号強度を除いたＮ（Ｎは２以上の整数）個の信号強度に対応するＮ個の前記信号対を前記複数の信号対から抽出する抽出部と、
    　前記Ｎ個の往復位相と、前記複数の周波数とに基づいて、前記他のデバイスとの距離を測距する測距部と
    　を含む、測距装置。
  2. 　前記抽出部は、前記複数の信号対のうちの前記第１信号又は前記第２信号の信号強度が前記所定の閾値未満の１又は複数の信号対を除いたＮ個の前記信号対を前記複数の信号対から抽出する、請求項１に記載の測距装置。
  3. 　送受信の制御を行う送受信制御部をさらに含み、
    　前記送受信制御部は、
    　所定の期間において前記他のデバイスに対して前記第１信号を送信する送信処理を前記送信部に繰り返し行わせて、前記送信部に前記他のデバイスに対して異なるタイミングで前記３種類以上の複数の周波数の前記第１信号を送信させ、
    　前記所定の期間において、前記第２信号を前記他のデバイスから受信する受信処理を前記受信部に繰り返し行わせて、前記受信部に前記他のデバイスから異なるタイミングで前記３種類以上の複数の周波数の前記第２信号を受信させる、請求項１に記載の測距装置。
  4. 　前記位相取得部は、前記受信部が前記受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の前記第２信号に含まれる位相データから前記複数の第１位相を取得する、請求項３に記載の測距装置。
  5. 　前記信号強度取得部は、複数の信号対についての信号強度として、複数の前記第１信号を前記他のデバイスが受信したときの第１信号強度、又は、前記受信部が前記受信処理を繰り返し行うことによって複数の前記第２信号を受信したときの第２受信強度を取得する、請求項３に記載の測距装置。
  6. 　前記信号強度取得部は、前記受信部が前記受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の前記第２信号に含まれる信号強度データから前記第１信号強度を取得する、又は、前記受信部が前記受信処理を繰り返し行うことによって受信した複数の前記第１信号に含まれる信号強度データから前記第２信号強度を取得する、請求項５に記載の測距装置。
  7. 　前記Ｎ個の往復位相の各々について、前記他のデバイスとの相対移動による往復位相の変化分を補正する補正部をさらに含み、
    　前記測距部は、前記補正部によって補正された前記Ｎ個の往復位相と、前記複数の周波数とに基づいて、前記他のデバイスとの距離を測距する、請求項３に記載の測距装置。
  8. 　前記送受信制御部は、前記複数の周波数の各々について前記送信部に複数回にわたって前記第１信号を送信させるとともに、前記複数の周波数の各々について前記受信部に複数回にわたって前記第２信号を受信させ、
    　前記往復位相算出部は、前記Ｎ個の前記信号対の各々に対して、前記複数の周波数の各々について複数の前記往復位相を求め、
    　前記補正部は、前記Ｎ個の前記信号対の各々に対して、前記往復位相算出部によって前記複数の周波数の各々について求められる複数の前記往復位相の差分を用いて、前記他のデバイスとの相対移動による往復位相の変化分を補正する、請求項７に記載の測距装置。
  9. 　前記補正部は、
    　前記Ｎ個の前記信号対の各々について求められる複数の前記往復位相の差分から前記他のデバイスとの相対速度を求め、
    　前記相対速度と各信号対が得られた時間差とに基づいて、前記Ｎ個の往復位相と、前記Ｎ個の往復位相に対応する前記Ｎ個の信号対のＮ個の前記周波数とが、線形的な関係を有するように、前記Ｎ個の往復位相を補正する、請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記所定の期間は、連続波送信期間である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の測距装置。
  11. 　前記連続波送信期間は、２．５ミリ秒である、請求項１０に記載の測距装置。
  12. 　前記所定の閾値は、マルチパスによって信号強度が低下した１又は複数の前記信号対を除外可能な閾値である、請求項１に記載の測距装置。
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