(57)【要約】【課題】コストの増加を抑制しつつ、携帯端末の位置が不明となる恐れを低減可能な車両用位置推定システムを提供する。【解決手段】各ＵＷＢ通信機は、携帯端末とインパルス信号を送受信することで、携帯端末までの距離情報を生成し、スマートＥＣＵに提供する。スマートＥＣＵは、携帯端末までの距離情報の生成に成功したＵＷＢ通信機が３機以上である場合には、それらの距離情報と各ＵＷＢ通信機の設置位置に基づいて携帯端末の位置座標を算出する。携帯端末までの距離情報の生成に成功したＵＷＢ通信機が３機未満である場合には、携帯端末の位置座標の算出を断念し、携帯端末が存在するエリアの特定を試行する。具体的には、各ＵＷＢ通信機での通信状況に基づいて、右側エリア、左側エリア、後方エリア、前席エリア、後席エリア、及び無効エリアの何れの領域に存在するのかを判定する。【選択図】図７
2020122727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の所定位置に配置されている車載通信機（１２）が、前記車両のユーザによって携帯される携帯端末と無線通信することで、前記車両に対する前記携帯端末の位置を推定する車両用位置推定システムであって、
前記車載通信機は、前記車両においてそれぞれ異なる場所に３機以上取り付けられてあって、各前記車載通信機は、前記携帯端末からの信号を受信することによって前記車載通信機から前記携帯端末までの距離を直接的又は間接的に示す距離情報を生成するように構成されており、
３機以上の前記車載通信機が生成した前記距離情報と、前記距離情報を生成した各前記車載通信機の設置位置とを組み合わせることによって、前記携帯端末の位置座標を算出する位置座標算出部（Ｆ５１）と、
所定の前記車載通信機であるエリア形成局と前記携帯端末との通信状況に基づいて、前記エリア形成局から所定のシステム作動距離以内となる領域であるシステム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定するエリア内外判定部（Ｆ５２）と、を備え、
前記携帯端末と通信可能な前記車載通信機が３機以上であることを含む、所定の座標演算条件が充足されている場合には、前記位置座標算出部が前記携帯端末の位置座標を算出する一方、
前記座標演算条件が充足されていない場合には、前記エリア内外判定部が前記システム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用位置推定システムであって、
各前記車載通信機に不具合が生じているか否かを判定する通信機診断部（Ｆ４）を備え、
前記通信機診断部によって正常に動作していると判定されている前記車載通信機の数が３機未満である場合には、前記エリア内外判定部が前記システム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用位置推定システムであって、
前記携帯端末からの信号を受信できている前記車載通信機の数が３機未満である場合には、前記エリア内外判定部が前記システム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の車両用位置推定システムであって、
前記車両の周辺環境がマルチパス環境であるか否かを判定する外部環境判定部（Ｆ７）を備え、
前記外部環境判定部によって前記周辺環境が前記マルチパス環境であると判定されている場合には、前記エリア内外判定部が前記システム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の車両用位置推定システムであって、
前記車両の周辺環境がマルチパス環境であるか否かを判定する外部環境判定部（Ｆ７）を備え、
前記外部環境判定部によって前記周辺環境が前記マルチパス環境であると判定されている場合には、
前記位置座標算出部が前記携帯端末の位置座標を算出するとともに、前記エリア内外判定部が前記エリア形成局によって生成された前記距離情報に基づいて前記システム作動エリア内に前記携帯端末が存在するのか否かを判定し、
前記エリア内外判定部の判定結果と、前記位置座標算出部の算出結果が整合している場合に、前記位置座標算出部の算出結果を前記携帯端末の位置として採用するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の車両用位置推定システムであって、
前記車載通信機として、
前記車両の右側面部に搭載されてあって、前記車両の右側に前記システム作動エリアを形成する前記エリア形成局としての右側通信機（１２Ａ）と、
前記車両の左側面部に搭載されてあって、前記車両の左側に前記システム作動エリアを形成する前記エリア形成局としての左側通信機（１２Ｂ）と、を備え、
前記エリア内外判定部は、
前記右側通信機が前記携帯端末からの信号を受信できている場合、前記右側通信機が生成した前記距離情報に基づいて、前記携帯端末が前記車両の右側に形成されている前記システム作動エリアである右側エリア内に存在するのか否かを判定するとともに、
前記左側通信機が前記携帯端末からの信号を受信できている場合、前記左側通信機が生成した前記距離情報に基づいて、前記携帯端末が前記車両の左側に形成されている前記システム作動エリアである左側エリア内に存在するのか否かを判定するように構成されている車両用位置推定システム。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用位置推定システムであって、
前記右側通信機は、前記車両の右側に配されているドア、Ｂピラー、及びサイドシルの何れに取り付けられており、
前記左側通信機は、前記車両の左側面部において、前記右側通信機と左右対称な位置に取り付けられていることを特徴とする車両用位置推定システム。
【請求項８】
請求項１から６の何れか１項に記載の車両用位置推定システムであって、
前記車載通信機は、超広帯域のインパルス信号を用いて前記携帯端末と無線通信を実施するように構成されている車両用位置推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ユーザによって携帯される通信装置（以降、携帯端末）の車両に対する相対位置を、電波を用いて推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置が既知の３以上の基準局がスマートフォン等の携帯端末と無線通信を行うことで各基準局から携帯端末までの距離を特定し、各基準局からの距離情報に基づいて携帯端末の位置を推定する方法が提案されている（例えば特許文献１）。基準局から携帯端末までの距離を特定する方法としては、電波の伝搬時間（換言すれば飛行時間）を用いる方式や、受信強度（ＲＳＳ：Received Signal Strength）を用いる方式などが提案されている。また、電波の伝搬時間を用いた測位方式としては、ＴＯＡ（Time Of Arrival）方式や、ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）方式などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両においてそれぞれ異なる箇所に上記基準局としての通信機（以降、車載通信機）を３機以上設置した構成によれば、各車載通信機が携帯端末までの距離情報を生成することで、車両に対する携帯端末の相対位置（以降、端末位置）を推定できる。しかしながら、上記方式は、３機以上の車載通信機が携帯端末と通信可能であることを前提とする。故に、携帯端末と通信可能な車載通信機が３機未満である場合には端末位置を特定不能となる。
【０００５】
例えば、１つ又は複数の車載通信機が故障し、正常に動作可能な車載通信機が３機未満となった場合には、端末位置を特定できなくなってしまう。また、３機以上の車載通信機が正常であっても、携帯端末の位置によっては、携帯端末と通信可能な車載通信機が３機未満となっている状況もありうる。例えば携帯端末が一部の車載通信機の見通し外に位置している場合には、一部の車載通信機が携帯端末と通信できない事象が生じうる。そのような場合にも端末位置を特定不能となる。
【０００６】
そのような課題に対し、車載通信機の数を増設すれば、端末位置が不明となる恐れは低減できる。しかしながら、車載通信機の増設はコストの増大を招く。加えて、車両の搭載スペースは有限であるため、車載通信機の設置可能数にも上限がある。例えば車両のモデルによっては３機しか車載通信機を設置できないことも考えられる。
【０００７】
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、コストの増加を抑制しつつ、携帯端末の位置が不明となる恐れを低減可能な車両用位置推定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その目的を達成するための車両用位置推定システムは、車両の所定位置に配置されている車載通信機（１２）が、車両のユーザによって携帯される携帯端末と無線通信することで、車両に対する携帯端末の位置を推定する車両用位置推定システムであって、車載通信機は、車両においてそれぞれ異なる場所に３機以上取り付けられてあって、各車載通信機は、携帯端末からの信号を受信することによって車載通信機から携帯端末までの距離を直接的又は間接的に示す距離情報を生成するように構成されており、３機以上の車載通信機が生成した距離情報と、距離情報を生成した各車載通信機の設置位置とを組み合わせることによって、携帯端末の位置座標を算出する位置座標算出部（Ｆ５１）と、所定の車載通信機であるエリア形成局と携帯端末との通信状況に基づいて、エリア形成局から所定のシステム作動距離以内となる領域であるシステム作動エリア内に携帯端末が存在するのか否かを判定するエリア内外判定部（Ｆ５２）と、を備え、携帯端末と通信可能な車載通信機が３機以上であることを含む、所定の座標演算条件が充足されている場合には、位置座標算出部が携帯端末の位置座標を算出する一方、座標演算条件が充足されていない場合には、エリア内外判定部がシステム作動エリア内に携帯端末が存在するのか否かを判定するように構成されている。
【０００９】
上記の構成では、座標演算条件が充足されている場合には、位置座標算出部が、３機以上の車載通信機が生成した距離情報と、距離情報を生成した各車載通信機の設置位置とを組み合わせることによって、携帯端末の位置座標を算出する。そのため、携帯端末の詳細な位置を特定することができる。また、座標演算条件が充足されていない場合、すなわち携帯端末と通信可能な車載通信機の数が３未満である場合には、エリア内外判定部が、エリア形成局としての車載通信機と携帯端末との通信状況を用いて、当該システム作動エリア内に携帯端末が存在するのか否かを判定する。システム作動エリア内に存在するのか否かの判定は、判定対象とするシステム作動エリアに対応するエリア形成局から携帯端末までの距離によって定まる。
【００１０】
そのため、エリア形成局以外の車載通信機が携帯端末からの信号を受信できていなくとも、エリア形成局さえ携帯端末と通信できていれば、判定対象とするシステム作動エリア内に携帯端末が存在するのか否かについては判定できる。すなわち、携帯端末の位置が不明となる恐れを低減できる。また、上記の構成は、車載通信機の数を増設せずとも実現できる。故に、コストの増加を抑制しつつ、携帯端末の位置が不明となる恐れを低減できる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両用電子キーシステムの全体構成を示す図である。
【図２】携帯端末２の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】車載システム１の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図４】ＵＷＢ通信機１２の取付位置の一例を説明するための図である。
【図５】スマートＥＣＵ１１及びＵＷＢ通信機１２の構成を示すブロック図である。
【図６】位置推定部Ｆ５の機能を説明するためのブロック図である。
【図７】位置推定処理についてのフローチャートである。
【図８】伝搬時間とラウンドトリップ時間との関係を示す図である。
【図９】車両Ｈｖがマルチパス環境下に在る場合の課題について説明するための図である。
【図１０】変形例２におけるスマートＥＣＵ１１の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例２のスマートＥＣＵ１１の作動を説明するためのフローチャートである。
【図１２】変形例７における車両用電子キーシステムの作動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態］
以下、本開示の車両用位置推定システムの実施形態の一例として、当該車両用位置推定システムが適用された車両用電子キーシステムについて図を用いて説明する。本開示に係る車両用電子キーシステムは、図１に示すように、車両Ｈｖに搭載された車載システム１と、当該車両Ｈｖのユーザによって携帯される通信端末である携帯端末２と、を備えている。車載システム１が搭載されている車両Ｈｖのことを以降では自車両とも記載する。
【００１４】
＜全体構成＞
車載システム１と携帯端末２は、ＵＷＢ−ＩＲ（Ultra Wide Band - Impulse Radio）方式の無線通信（以降、ＵＷＢ通信）を実施可能に構成されている。すなわち、車載システム１と携帯端末２はＵＷＢ通信で使用されるインパルス状の電波（以降、インパルス信号）を送受信可能に構成されている。ＵＷＢ通信で用いられるインパルス信号とは、パルス幅が極短時間（例えば２ナノ秒）であって、かつ、５００ＭＨｚ以上の帯域幅（つまり超広帯域幅）を有する信号である。
【００１５】
なお、ＵＷＢ通信に利用できる周波数帯（以降、ＵＷＢ帯）としては、３．２ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚや、３．４ＧＨｚ〜４．８ＧＨｚ、７．２５ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚ、２２ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ等がある。これら種々の周波数帯のうち、本実施形態におけるインパルス信号は３．２ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚ帯の電波を用いて実現される。インパルス信号に使用される周波数帯は、当該車両Ｈｖが使用される国に応じて適宜選定されればよい。なお、インパルス信号の帯域幅は、５００ＭＨｚ以上であればよく、１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を備えていても良い。
【００１６】
ＵＷＢ−ＩＲ通信の変調方式としては、パルスの発生位置で変調を行うＰＰＭ（pulse position modulation）方式など、多様なものを採用可能である。具体的には、オンオフ変調（ＯＯＫ：On Off Keying）方式や、パルス幅変調（PWM：Pulse Width Modulation）、パルス振幅変調（PAM：Pulse-Amplitude Modulation）方式、パルス符号変調（PCM：Pulse-Code Modulation）などを採用可能である。なお、オンオフ変調方式はインパルス信号の存在／欠如によって情報（例えば０と１）を表現する方式であり、パルス幅変調方式はパルス幅によって情報を表現する方式である。パルス振幅変調方式は、インパルス信号の振幅によって情報を表現する方式である。パルス符号変調方式はパルスの組み合わせによって情報を表現する方式である。
【００１７】
また、本実施形態の車載システム１と携帯端末２は、第２の通信方式として、Bluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）規格に準拠した無線通信（以降、ＢＬＥ通信）も実施可能に構成されている。なお、第１の通信方式とは前述のＵＷＢ通信を指す。第２の通信方式としては、Bluetooth Low Energy以外にも、例えばWi-Fi（登録商標）、ZigBee（登録商標）等、通信距離を１０メートル程度に設定可能な多様な近距離無線通信方式を採用可能である。第２の通信方式は、例えば、数メートル〜数１０メートル程度の通信距離を提供可能なものであればよい。以降では、ＵＷＢ通信におけるインパルス信号とＢＬＥ通信での無線信号とを区別するために、ＢＬＥ規格に準拠した無線信号のことをＢＬＥ信号とも記載する。以下、車載システム１及び携帯端末２の具体的な構成について順に説明する。
【００１８】
＜携帯端末２の構成について＞
まずは、携帯端末２の構成及び作動について説明する。携帯端末２は、車載システム１と対応付けられてあって、車両Ｈｖの電子キーとして機能する装置である。携帯端末２は種々の用途に供される通信端末を援用して実現することができる。例えば携帯端末２はスマートフォンである。携帯端末２は、タブレット端末などの情報処理端末であってもよい。また、携帯端末２は、従来スマートキーとして知られている長方形型、楕円型（フォブタイプ）、又はカード型の小型デバイスであってもよい。その他、携帯端末２は、ユーザの指や腕等に装着されるウェアラブルデバイスとして構成されていてもよい。
【００１９】
携帯端末２は、図２に示すように、ＵＷＢ通信部２１、ＢＬＥ通信部２２、及び携帯側制御部２３を備える。携帯側制御部２３は、ＵＷＢ通信部２１、及びＢＬＥ通信部２２のそれぞれと相互通信可能に接続されている。
【００２０】
ＵＷＢ通信部２１は、ＵＷＢのインパルス信号を送受信するための通信モジュールである。ＵＷＢ通信部２１は、携帯側制御部２３から入力されたベースバンド信号を変調する等、電気的に処理しつつ変調信号を生成し、この変調信号をＵＷＢ通信により送信する。変調信号は、送信データを所定の変調方式（例えばＰＣＭ変調方式）で変調した信号である。変調信号は、複数のインパルス信号を送信データに対応する時間間隔で配置した信号系列（以降、パルス系列信号）である。また、ＵＷＢ通信部２１は、車載システム１から送信された複数のインパルス信号からなる一連の変調信号（つまりパルス系列信号）を受信すると、当該受信信号を復調し、変調前のデータを復元する。そして、受信データを携帯側制御部２３に出力する。
【００２１】
また、ＵＷＢ通信部２１は動作モードとして、反射応答モードとノーマルモードを備える。反射応答モード時のＵＷＢ通信部２１は、インパルス信号を受信した場合には、反射的に（換言すれば即座に／可及的速やかに）インパルス信号を返送する。反射応答モードで動作するか否かは、例えば、車載システム１からの指示信号に基づき、携帯側制御部２３によって切り替えられる。なお、携帯端末２が車載システム１からのインパルス信号を受信してから応答信号としてのインパルス信号を送信するまでには所定の時間（以降、応答処理時間Ｔｂ）がかかる。応答処理時間Ｔｂは、携帯端末２のハードウェア構成に応じて定まる。応答処理時間Ｔｂの想定値は、試験等によって予め特定しておくことができる。
【００２２】
ノーマルモードは、プリアンブルから末尾までの一連のパルス系列信号を受信してから、受信データの内容に応じた応答信号を返送するモードである。なお、携帯端末２は、反射応答モードにおいても、車載システム１から送信されたパルス系列信号と同様の一連のインパルス信号を反射的に返送した後に、受信データに応じた内容の応答信号を生成して返送するように構成されていても良い。
【００２３】
ＢＬＥ通信部２２は、ＢＬＥ通信を実施するための通信モジュールである。ＢＬＥ通信部２２は携帯側制御部２３と相互通信可能に接続されている。ＢＬＥ通信部２２は、車両Ｈｖから送信されたＢＬＥ信号を受信して携帯側制御部２３に提供するとともに、携帯側制御部２３から入力されたデータを変調して車両Ｈｖに送信する。
【００２４】
携帯側制御部２３は、ＵＷＢ通信部２１やＢＬＥ通信部２２の動作を制御する構成である。携帯側制御部２３は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えた、コンピュータを用いて実現されている。
【００２５】
携帯側制御部２３は、送信元情報を含む無線信号を所定の送信間隔でＢＬＥ通信部２２に無線送信させる。これにより、車載システム１等に対して、自分自身の存在を通知する（すなわちアドバタイズする）。以降では便宜上、アドバタイズを目的として定期的に送信される無線信号のことをアドバタイズ信号と称する。なお、送信元情報は、例えば携帯端末２に割り当てられた固有の識別情報（以降、端末ＩＤとする）である。端末ＩＤは他の通信端末と携帯端末２とを識別するための情報として機能する。車載システム１は、このアドバタイズ信号を受信することで、車両ＨｖのＢＬＥ通信範囲内に携帯端末２が存在することを認識する。なお、他の態様として、携帯端末２は車載システム１からの要求に基づいてアドバタイズ信号を送信する態様となっていてもよい。また、携帯側制御部２３は、ＢＬＥ通信部２２から受信データが入力されると、この受信データに対応する応答信号に相当するベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号をＢＬＥ通信部２２に出力する。
【００２６】
さらに、携帯側制御部２３は、ＵＷＢ通信部２１から受信データが入力されると、この受信データに対応する応答信号に相当するベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号をＵＷＢ通信部２１に出力する。携帯側制御部２３がＵＷＢ通信部２１に出力したベースバンド信号は、ＵＷＢ通信部２１にて変調され、無線信号として送信される。
【００２７】
＜車載システム１について＞
次に車載システム１の機能及び構成について説明する。車載システム１は、携帯端末２と無線通信を実施することで、パッシブ・エントリ・パッシブ・スタートシステム（以降、ＰＥＰＳシステム）を実現するように構成されている。例えば車載システム１は、携帯端末２が車両Ｈｖのドア付近に存在することを確認できている場合には、後述するドアボタン１４に対するユーザ操作に基づいて、ドアの施錠や開錠といった制御を実行する。また、車載システム１は、携帯端末２との無線通信によって携帯端末２が車室内に存在することを確認できている場合には、後述するスタートボタン１５に対するユーザ操作に基づいて、エンジンの始動制御を実行する。
【００２８】
以降では、ドア付近や車室内など、車載システム１がＰＥＰＳシステムとして作動する領域のことをシステム作動エリアと称する。なお、システム作動エリアは、車両の施錠／開錠を許可する施開錠エリアと、エンジンの始動を許可する始動エリアとに細分することができる。例えば、車室外に形成されているシステム作動エリア（例えば運転席や助手席のドア付近）は施開錠エリアに相当し、車室内に形成されているシステム作動エリアは始動エリアに該当する。なお、ドア付近とは、外側ドアハンドルから、所定の室外作動距離以内となる範囲を指す。
【００２９】
当該車載システム１は、図３に示すように、スマートＥＣＵ１１、複数のＵＷＢ通信機１２、ＢＬＥ通信機１３、ドアボタン１４、スタートボタン１５、ボディＥＣＵ１６、及びエンジンＥＣＵ１７を備える。また、車載システム１は、ボディ系アクチュエータ１６１、車載センサ１６２なども備える。なお、部材名称中のＥＣＵは、Electronic Control Unitの略であり、電子制御装置を意味する。
【００３０】
スマートＥＣＵ１１は、ＵＷＢ通信機１２やＢＬＥ通信機１３を介して携帯端末２と無線通信を実施することで、車両Ｈｖに対する携帯端末２の相対位置を特定し、ドアの施開錠やエンジンの始動等の車両制御を実行するＥＣＵである。スマートＥＣＵ１１は、車両内に構築されている通信ネットワークを介してボディＥＣＵ１６、及びエンジンＥＣＵ１７と相互通信可能に接続されている。また、スマートＥＣＵ１１は、ＵＷＢ通信機１２やＢＬＥ通信機１３、ドアボタン１４、スタートボタン１５とも電気的に接続されている。当該スマートＥＣＵ１１は、例えばコンピュータを用いて実現されている。すなわち、スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１、フラッシュメモリ１１２、ＲＡＭ１１３、Ｉ／Ｏ１１４、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えている。
【００３１】
フラッシュメモリ１１２には、ユーザが所有する携帯端末２に割り当てられている端末ＩＤが登録されている。また、フラッシュメモリ１１２には、コンピュータをスマートＥＣＵ１１として機能させるためのプログラム（以降、位置推定プログラム）等が格納されている。なお、上述の位置推定プログラムは、非遷移的実体的記録媒体（non- transitory tangible storage medium）に格納されていればよい。ＣＰＵ１１１が位置推定プログラムを実行することは、位置推定プログラムに対応する方法が実行されることに相当する。
【００３２】
なお、本実施形態のスマートＥＣＵ１１は、動作モードとして、３次元位置推定モードと、エリア判定モードとを備える。３次元位置推定モードは、車両Ｈｖに対する携帯端末２の相対的な３次元位置座標を特定した上で、その位置に応じた車両制御を実行する動作モードである。３次元位置推定モードは複数のＵＷＢ通信機１２で観測された距離情報を組み合わせて運用することによって携帯端末２の位置を判定する動作モードに相当する。エリア判定モードは、車両Ｈｖに対する携帯端末２の相対的な３次元位置座標までは特定せずに、概略的に、携帯端末２が存在している領域（以降、存在エリア）を判定する動作モードである。エリア判定モードは各ＵＷＢ通信機１２で観測された距離情報を、他のＵＷＢ通信機１２で観測された距離情報とは組み合わせずに個別に用いて携帯端末２の存在エリアを判定する動作モードに相当する。スマートＥＣＵ１１の詳細については別途後述する。
【００３３】
ＵＷＢ通信機１２は、携帯端末２とＵＷＢ通信を実施するための通信モジュールである。複数のＵＷＢ通信機１２のそれぞれは、車両Ｈｖに搭載されている他のＵＷＢ通信機１２ともＵＷＢ通信を実施可能に構成されている。つまり、各ＵＷＢ通信機１２は、携帯端末２及び他のＵＷＢ通信機１２と無線通信可能に構成されている。便宜上、或るＵＷＢ通信機１２にとっての他のＵＷＢ通信機１２のことを他機とも記載する。ＵＷＢ通信機１２が車載通信機に相当する。
【００３４】
各ＵＷＢ通信機１２は専用の通信線又は車両内ネットワークを介してスマートＥＣＵ１１と相互通信可能に接続されている。各ＵＷＢ通信機１２の動作はスマートＥＣＵ１１によって制御される。各ＵＷＢ通信機１２には、固有の通信機番号が設定されている。通信機番号は、複数のＵＷＢ通信機１２を識別するための情報として機能する。複数のＵＷＢ通信機１２の取り付け位置や電気的構成については別途後述する。
【００３５】
ＢＬＥ通信機１３は、ＢＬＥ通信を実施するための通信モジュールである。ＢＬＥ通信機１３はスマートＥＣＵ１１と相互通信可能に接続されている。ＢＬＥ通信機１３は、携帯端末２から送信されたＢＬＥ信号を受信してスマートＥＣＵ１１に提供する。また、ＢＬＥ通信機１３は、スマートＥＣＵ１１から入力されたデータを変調して携帯端末２に無線送信する。ＢＬＥ通信機１３は車両Ｈｖの任意の位置に取り付けられている。例えばＢＬＥ通信機１３は、インストゥルメントパネルや、フロントガラスの上端部、Ｃピラー（換言すればリアピラー）、ロッカー部等に取り付けられている。ＢＬＥ通信機１３は１つであってもよいし、複数あってもよい。
【００３６】
ドアボタン１４は、ユーザが車両Ｈｖのドアを開錠及び施錠するためのボタンである。ドアボタン１４は、例えば車両Ｈｖの各ドアの外側ドアハンドルに設けられている。外側ドアハンドルとは、ドアの外側面に設けられた、ドアを開閉するための把持部材を指す。ドアボタン１４は、ユーザによって押下されると、その旨を示す電気信号を、スマートＥＣＵ１１に出力する。ドアボタン１４は、スマートＥＣＵ１１がユーザの開錠指示及び施錠指示を受け付けるための構成に相当する。なお、ユーザの開錠指示及び施錠指示の少なくとも何れか一方を受け付けるための構成としては、タッチセンサを採用することもできる。タッチセンサは、ユーザがそのドアハンドルを触れていることを検出する装置である。
【００３７】
スタートボタン１５は、ユーザが車両Ｈｖの駆動源（例えばエンジン）を始動させるためのプッシュスイッチである。スタートボタン１５は、ユーザによってプッシュ操作がされると、その旨を示す電気信号をスマートＥＣＵ１１に出力する。なお、ここでは一例として車両Ｈｖは、エンジンを動力源として備える車両とするがこれに限らない。車両Ｈｖは、電気自動車やハイブリッド車であってもよい。車両Ｈｖがモータを駆動源として備える車両である場合には、スタートボタン１５は駆動用のモータを始動させるためのスイッチである。
【００３８】
ボディＥＣＵ１６は、スマートＥＣＵ１１からの要求に基づいてボディ系アクチュエータ１６１を制御するＥＣＵである。ボディＥＣＵ１６は、種々のボディ系アクチュエータ１６１や、種々の車載センサ１６２と通信可能に接続されている。ここでのボディ系アクチュエータ１６１とは、例えば、各ドアのロック機構を構成するドアロックモータや、座席位置を調整するためのシートアクチュエータなどである。また、ここでの車載センサ１６２とは、ドア毎に配置されているカーテシスイッチなどである。カーテシスイッチは、ドアの開閉を検出するセンサである。ボディＥＣＵ１６は、例えばスマートＥＣＵ１１からの要求に基づいて、車両Ｈｖの各ドアに設けられたドアロックモータに所定の制御信号を出力することで各ドアを施錠したり開錠したりする。
【００３９】
エンジンＥＣＵ１７は、車両Ｈｖに搭載されたエンジンの動作を制御するＥＣＵである。例えばエンジンＥＣＵ１７は、スマートＥＣＵ１１からエンジンの始動を指示する始動指示信号を取得すると、エンジンを始動させる。
【００４０】
＜各ＵＷＢ通信機１２の取付位置及び電気的構成について＞
本実施形態の車載システム１は、ＵＷＢ通信機１２として図４に示すように、右側通信機１２Ａ、左側通信機１２Ｂ、前側通信機１２Ｃ、後側通信機１２Ｄ、及び後端部通信機１２Ｅを備える。なお、図４ではＵＷＢ通信機１２の取付位置を明示するために屋根部を透過させている。
【００４１】
右側通信機１２Ａは、車両右側にシステム作動エリアとしての右側エリアＲａを形成するためのＵＷＢ通信機１２である。右側通信機１２Ａから所定の室外作動距離以内となる領域が右側エリアＲａに相当する。室外作動距離は、例えば０．７ｍである。もちろん、室外作動距離は１ｍであってもよいし、１．５ｍであってもよい。室外作動距離は、防犯性の観点から２ｍよりも小さく設定されていることが好ましい。右側通信機１２Ａは、例えば車両右側のＢピラー（換言すればセンターピラー）の上側領域に配置されている。ピラーの上側領域とは、ピラーの上半分となる領域を指す。ピラーの上側領域には、ピラーの上端部も含まれる。なお、右側通信機１２Ａは、車両右側のドア付近が右側エリアＲａとして機能するように取り付けられていれば良く、その具体的な取付位置は変更可能である。
【００４２】
左側通信機１２Ｂは、車両左側にシステム作動エリアとしての左側エリアＲｂを形成するためのＵＷＢ通信機１２である。左側通信機１２Ｂから室外作動距離以内が、左側エリアＲｂに相当する。左側通信機１２Ｂは、例えば車両左側のＢピラーの上側領域に配置されている。なお、左側通信機１２Ｂは、車両左側のドア付近が左側エリアＲｂとして機能するように取り付けられていれば良く、その具体的な取付位置は変更可能である。
【００４３】
前側通信機１２Ｃは、前部座席用の空間にシステム作動エリアとしての前席エリアＲｃを形成するためのＵＷＢ通信機１２である。前側通信機１２Ｃから所定の前席作動距離以内となる領域が前席エリアＲｃに相当する。前部座席用の空間とは、前部座席の背もたれ部（或いはセンターピラー）よりも前方となる車室内空間を指し、ダッシュボード上も含まれる。前席エリアＲｃの大きさを定義する前席作動距離は、車室内において、前部座席用の空間を概ね包含する値に設定されていれば良い。例えば前席作動距離は、前席エリアＲｃが右側方や左側方にはみ出ないように、０．６ｍ程度に設定されている。前側通信機１２Ｃは、例えばルームミラー付近（換言すればフロントガラス上端部）に配置されている。
【００４４】
後側通信機１２Ｄは、後部座席用の空間にシステム作動エリアとしての後席エリアＲｄを形成するためのＵＷＢ通信機１２である。後側通信機１２Ｄから所定の後席作動距離以内となる領域が後席エリアＲｄに相当する。後部座席用の空間とは、前部座席の背もたれ部（或いはセンターピラー）よりも後方となる車室内空間を指す。後席領域の大きさを定義する後席作動距離は、車室内において、後部座席用の空間を概ね包含する値に設定されていれば良い。例えば後席作動距離は、後席領域が右側方や左側方にはみ出ないように、０．６ｍ程度に設定されている。後側通信機１２Ｄは、例えば後部座席の上方に位置する天井部の車幅方向中央部に取り付けられている。後側通信機１２Ｄから一定の後席作動距離以内となる範囲を、以降では後席領域と称する。
【００４５】
後端部通信機１２Ｅは、車両後端部に設けられたトランクドア付近にシステム作動エリアとしての後方エリアＲｅを形成するためのＵＷＢ通信機１２である。後端部通信機１２Ｅから室外作動距離以内が後方エリアＲｅに相当する。後端部通信機１２Ｅは、トランク用のドアハンドル付近に取り付けられている。トランク用のドアハンドル付近とは、トランクドアから例えば３０ｃｍ以内となる領域を指す。トランク用のドア付近にはトランク用のドアハンドル内部も含まれる。
【００４６】
右側エリアＲａ、左側エリアＲｂ、後方エリアＲｅ、前席エリアＲｃ、及び後席エリアＲｄのそれぞれが、システム作動エリアに相当する。すなわち、本実施形態の車載システム１は、各ＵＷＢ通信機１２の設置位置を基準として定まる複数のシステム作動エリアを備える。右側通信機１２Ａは、右側エリアＲａの中心を規定するエリア形成局に相当する。左側通信機１２Ｂは、左側エリアＲｂのエリア形成局に相当する。前側通信機１２Ｃは、前席エリアＲｃのエリア形成局に相当する。後側通信機１２Ｄは、後席エリアＲｄのエリア形成局に相当する。後端部通信機１２Ｅは、後方エリアＲｅのエリア形成局に相当する。エリア形成局は、システム作動エリアの中心に位置するＵＷＢ通信機１２に相当する。室外作動距離や前席作動距離、後席作動距離が、システム作動距離に相当する。
【００４７】
フラッシュメモリ１１２には、各ＵＷＢ通信機１２の設置位置を示す通信機位置データが格納されている。車両Ｈｖにおける各ＵＷＢ通信機１２の設置位置は、車両の任意の点を基準点（換言すれば原点）とする３次元直交座標系の点として表現されていればよい。ここでは一例として、前輪車軸の中心を原点とし、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸を備える３次元座標系（以降、車両３次元座標系）上の点として表されている。車両３次元座標系を形成するＸ軸は車幅方向に平行であって、車両右側を正方向とする軸である。Ｙ軸は車両前後方向に平行であって、車両前方を正方向とする軸である。Ｚ軸は、車両高さ方向に平行であって、車両上方を正方向とする軸である。３次元座標系の中心は、例えば後輪車軸の中心など、適宜変更可能である。もちろん、他の態様として各ＵＷＢ通信機１２の搭載位置は極座標で表されていてもよい。各ＵＷＢ通信機１２の設置位置は通信機番号と対応付けられて保存されていればよい。
【００４８】
複数のＵＷＢ通信機１２のそれぞれは、図５に示すように、送信部３１、受信部３２、及び伝搬時間計測部３３を備える。送信部３１は、スマートＥＣＵ１１から入力されたベースバンド信号を変調する等、電気的に処理しつつインパルス信号を生成し、このインパルス信号を電波として放射する構成である。送信部３１は例えば、変調回路３１１、及び送信アンテナ３１２を用いて実現されている。
【００４９】
変調回路３１１は、スマートＥＣＵ１１から入力されたベースバンド信号を変調する回路である。変調回路３１１は、スマートＥＣＵ１１から入力されたベースバンド信号が示すデータ（以降、送信データ）に対応する変調信号を生成し、送信アンテナ３１２に向けて送信する。変調信号は、送信データを所定の変調方式で変調した信号である。本実施形態における変調信号は、前述の通り、複数のインパルス信号を送信データに対応する時間間隔で配置した信号系列に相当する。変調回路３１１は、電気的なインパルス信号を生成する回路（以降、パルス生成回路）や、インパルス信号を増幅したり整形したりする回路を含む。
【００５０】
送信アンテナ３１２は、変調回路３１１が出力した電気的なインパルス信号を電波に変換して空間に放射する構成である。つまり、送信アンテナ３１２は、ＵＷＢ帯において所定の帯域幅を有するパルス状の電波をインパルス信号として放射する。また、変調回路３１１は、送信アンテナ３１２へ電気的なインパルス信号を出力した場合には、それと同時に、インパルス信号を出力したことを示す信号（以降、送信通知信号）を伝搬時間計測部３３に出力する。
【００５１】
なお、本実施形態の送信部３１は、インパルス信号の立上り時間が１ナノ秒となるように構成されている。立上り時間とは、信号強度が初めて最大振幅の１０％を越えてから最大振幅の９０％を越えるまでに要する時間である。インパルス信号の立上がり時間は、送信部３１の回路構成などのハードウェア構成に応じて定まる。インパルス信号の立上り時間は、シミュレーションや実試験によって特定できる。なお、一般的にＵＷＢ通信に供されるインパルス信号の立上り時間は、１ナノ秒程度である。
【００５２】
受信部３２は、例えば受信アンテナ３２１、及び復調回路３２２を備える。受信アンテナ３２１は、インパルス信号を受信するためのアンテナである。受信アンテナ３２１は、携帯端末２が送信したインパルス信号に対応する電気的なインパルス信号を復調回路３２２に出力する。
【００５３】
復調回路３２２は、受信アンテナ３２１がＵＷＢ通信に供されるインパルス信号を受信すると、その信号を復調する等、電気的に処理しつつ受信信号を生成し、この受信信号をスマートＥＣＵ１１に出力する。復調回路３２２が取得するパルス系列信号は、受信アンテナ３２１から入力される複数のインパルス信号を、実際の受信間隔をおいて時系列に並べたものである。復調回路３２２は、携帯端末２や他機から送信された複数のインパルス信号からなる一連の変調信号（つまりパルス系列信号）を復調し、変調前のデータを復元する構成である。
【００５４】
なお、復調回路３２２は、受信アンテナ３２１で受信したインパルス信号の周波数を、ベースバンド帯の信号に変換して出力する周波数変換回路や、信号レベルを増幅する増幅回路などを備える。その他、受信部３２は、受信アンテナ３２１からインパルス信号が入力された場合には、インパルス信号を受信したことを示す信号（以降、受信通知信号）を伝搬時間計測部３３に出力する。
【００５５】
伝搬時間計測部３３は、送信部３１がインパルス信号を送信してから、受信部３２がインパルス信号を受信するまでの時間（以降、ラウンドトリップ時間）を計測するタイマである。送信部３１がインパルス信号を送信したタイミングは送信通知信号の入力によって特定される。また、受信部３２がインパルス信号を受信したタイミングは受信通知信号の入力によって特定される。すなわち、伝搬時間計測部３３は、変調回路３１１が送信通知信号を出力してから、復調回路３２２が受信通知信号を出力するまでの時間を計測する。ラウンドトリップ時間は往復分の信号飛行時間に、通信相手での応答処理時間を加えた時間に相当する。
【００５６】
伝搬時間計測部３３は、図示しないクロック発振器から入力されるクロック信号を計数することによって、送信部３１がインパルス信号を送信してからの経過時間を測定する。伝搬時間計測部３３によるカウントは、受信通知信号が入力された場合や、所定の上限値まで達した場合に停止され、そのカウント値をスマートＥＣＵ１１に出力する。つまり、スマートＥＣＵ１１にラウンドトリップ時間を報告する。なお、スマートＥＣＵ１１へのラウンドトリップ時間の報告が完了すると伝搬時間計測部３３のカウント値は０に戻る（つまりリセットされる）。
【００５７】
伝搬時間計測部３３は、ラウンドトリップ時間の計測が完了すると、当該ラウンドトリップ時間に基づいて伝搬時間を算出し、スマートＥＣＵ１１に提供する。伝搬時間計測部３３が伝搬時間特定部に相当する。当該伝搬時間の算出に係る伝搬時間計測部３３の作動については別途後述する。伝搬時間計測部３３は例えばＩＣを用いて実現されている。その他、ＵＷＢ通信機１２は、携帯端末２のＵＷＢ通信部２１と同様に、反射応答モードを備える。ＵＷＢ通信機１２の反射応答モードは、ＵＷＢ通信部２１の反射応答モードと同様である。
【００５８】
なお、ここではＵＷＢ通信機１２は、送信用のアンテナ（つまり送信アンテナ３１２）と、受信用のアンテナ（つまり受信アンテナ３２１）とが別々に設けられている態様を示しているが、これに限らない。ＵＷＢ通信機１２は方向性結合器を用いて送信と受信とで１つのアンテナ素子を共用するように構成されていても良い。また、変調回路３１１や復調回路３２２は伝搬時間計測部３３としての機能を提供するＩＣに内蔵されていても良い。ＵＷＢ通信機１２は、１つのアンテナと、種々の回路機能を有する１つの専用ＩＣとを用いて実現されていても良い。
【００５９】
＜スマートＥＣＵ１１の機能について＞
スマートＥＣＵ１１は、上述した位置推定プログラムを実行することで、図５に示す種々の機能ブロックに対応する機能を提供する。すなわち、スマートＥＣＵ１１は機能ブロックとして、車両情報取得部Ｆ１、ＢＬＥ通信処理部Ｆ２、ＵＷＢ通信処理部Ｆ３、通信機診断部Ｆ４、位置推定部Ｆ５、及び、車両制御部Ｆ６を備えている。
【００６０】
車両情報取得部Ｆ１は、車両Ｈｖに搭載されたセンサやＥＣＵ（例えばボディＥＣＵ１６）、スイッチなどから、車両Ｈｖの状態を示す種々の情報（以降、車両情報）を取得する。車両情報としては、例えば、ドアの開閉状態や、各ドアの施錠／開錠状態、ドアボタン１４の押下の有無、スタートボタン１５の押下の有無等が該当する。また、車両情報取得部Ｆ１は、上述した種々の情報に基づいて、車両Ｈｖの現在の状態を特定する。例えば車両情報取得部Ｆ１は、エンジンがオフであり、全てのドアが施錠されている場合に、車両Ｈｖは駐車されていると判定する。もちろん、車両Ｈｖが駐車されていると判定する条件は適宜設計されればよく、多様な判定条件を適用することができる。
【００６１】
なお、各ドアの施錠／開錠状態を示す情報を取得することは、各ドアの施錠／開錠状態を判定すること、及び、ユーザによるドアの施錠操作／開錠操作を検出することに相当する。また、ドアボタン１４やスタートボタン１５からの電気信号を取得することは、これらのボタンに対するユーザ操作を検出することに相当する。つまり、車両情報取得部Ｆ１はドアの開閉や、ドアボタン１４の押下、スタートボタン１５の押下などといった、車両Ｈｖに対するユーザの操作を検出する構成に相当する。以降における車両情報には、車両Ｈｖに対するユーザ操作も含まれる。加えて、車両情報に含まれる情報の種類は、上述したものに限らない。図示しないシフトポジションセンサが検出するシフトポジションや、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するブレーキセンサの検出結果なども車両情報に含まれる。パーキングブレーキの作動状態もまた車両情報に含めることができる。
【００６２】
ＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、ＢＬＥ通信機１３と協働して携帯端末２とのデータの送受信を実施する構成である。例えばＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、携帯端末２宛のデータを生成し、ＢＬＥ通信機１３に出力する。これにより、所望のデータに対応する信号を電波として送信させる。また、ＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、ＢＬＥ通信機１３が受信した携帯端末２からのデータを受信する。本実施形態ではより好ましい態様としてスマートＥＣＵ１１と携帯端末２との無線通信は、暗号化して実施されるように構成されている。暗号化の方式としては、Bluetoothで規定されている方式など、多様な方式を援用することができる。
【００６３】
なお、本実施形態ではセキュリティ向上のためにスマートＥＣＵ１１及び携帯端末２は、認証等のためのデータ通信を暗号化して実施するように構成されているものとするが、これに限らない。他の態様として、スマートＥＣＵ１１と携帯端末２とは、暗号化せずにデータ通信を実施するように構成されていても良い。
【００６４】
ＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、ＢＬＥ通信機１３と連携して、通信相手がユーザの携帯端末２であることを確認（換言すれば認証）する処理を実施する。認証処理自体は、チャレンジ−レスポンス方式など多様な方式を用いて実施されればよい。ここではその詳細な説明は省略する。認証処理に必要なデータ（例えば暗号鍵）などは携帯端末２とスマートＥＣＵ１１のそれぞれに保存されているものとする。携帯端末２の認証が成功した状態が、携帯端末２との通信接続を確立した状態に相当する。
【００６５】
ＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、携帯端末２とのＢＬＥ通信が確立していることに基づいて、ユーザが車両Ｈｖ周辺に存在することを認識する。また、ＢＬＥ通信処理部Ｆ２は、ＢＬＥ通信機１３から、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤを取得する。このような構成によれば、車両Ｈｖが複数のユーザによって共有される車両であっても、スマートＥＣＵ１１は、ＢＬＥ通信機１３が通信接続している携帯端末２の端末ＩＤに基づいて車両Ｈｖ周辺に存在するユーザを特定することができる。
【００６６】
なお、本実施形態のスマートＥＣＵ１１は一例としてＢＬＥ通信によって携帯端末２を認証するが、これに限らない。スマートＥＣＵ１１による携帯端末２（ひいてはユーザ）の認証処理は、ＵＷＢ通信によって実行されても良い。スマートＥＣＵ１１は、ＢＬＥ通信機１３と携帯端末２とが通信接続している間、所定の周期で認証処理を実施するように構成されていても良い。また、スマートＥＣＵ１１は、ユーザによってスタートボタン１５が押下された場合など、車両Ｈｖに対する所定のユーザ操作をトリガとして認証処理のための暗号通信を実施するように構成されていても良い。
【００６７】
ＵＷＢ通信処理部Ｆ３は、ＵＷＢ通信機１２と協働して携帯端末２とのデータの送受信を実施する構成である。ＵＷＢ通信処理部Ｆ３は、ＵＷＢ通信機１２が受信した携帯端末２からのデータを取得する。加えて、ＵＷＢ通信処理部Ｆ３は、携帯端末２宛のデータを生成し、ＵＷＢ通信機１２に出力する。これにより、所望のデータに対応するパルス系列信号を無線送信させる。さらにＵＷＢ通信処理部Ｆ３は、通信機診断部Ｆ４や位置推定部Ｆ５からの指示に基づいて、任意のＵＷＢ通信機１２からインパルス信号を送信させる。インパルス信号を送信させるＵＷＢ通信機１２は、通信機診断部Ｆ４や位置推定部Ｆ５によって選択される。
【００６８】
通信機診断部Ｆ４は、各ＵＷＢ通信機１２が正常に動作しているか否か（換言すれば不具合が生じていないか）を判定する構成である。通信機診断部Ｆ４は、例えば各ＵＷＢ通信機１２に他機と無線通信を順に実施させることにより、ＵＷＢ通信機１２の不具合を検出する。ここでの不具合が生じている状態には、故障して動作が停止している状態も含まれる。
【００６９】
例えば、通信機診断部Ｆ４は、診断対象とするＵＷＢ通信機１２（以降、診断対象機）に複数の他機と無線通信を実施させた結果として、他機との通信の失敗率が所定の閾値以上となっている場合、当該診断対象機は故障していると判定する。診断対象機は所定の順番で変更されれば良い。なお、スマートＥＣＵ１１が例えばプロセッサを複数有する場合など、複数の演算処理を並列的に実行可能に構成されている場合には、同時に複数のＵＷＢ通信機１２を診断対象機に設定し、複数のＵＷＢ通信機１２を並列的に診断してもよい。
【００７０】
また、通信機診断部Ｆ４は、ウォッチドッグタイマ方式や宿題回答方式などといった、多様な方法を用いてＵＷＢ通信機１２の故障を検出することができる。ウォッチドッグタイマ方式とは、スマートＥＣＵ１１が備えるウォッチドッグタイマがＵＷＢ通信機１２から入力されるウォッチドッグパルスによってクリアされずに満了した場合に、ＵＷＢ通信機１２が故障していると判定する方式である。ウォッチドッグタイマはＵＷＢ通信機１２毎に用意されていれば良い。また、宿題回答方式とは、通信機診断部Ｆ４としてのスマートＥＣＵ１１が、予め定められた監視用の信号を、診断対象機に送るとともに、診断対象機から返送されてきた回答が正解であるか否かによって診断対象機が正常であるか否かを判定する方式である。宿題回答方式において診断対象機としてのＵＷＢ通信機１２は、スマートＥＣＵ１１から入力される監視用信号に対して回答データを生成してスマートＥＣＵ１１に返送する。スマートＥＣＵ１１は、ＵＷＢ通信機１２の回答データが、送信した監視用信号に対応する正解データと異なる場合、あるいは所定の制限時間内でスマートＥＣＵ１１から応答信号が返送されてこない場合に、ＵＷＢ通信機１２は正常に動作していないと判定する。
【００７１】
さらに、通信機診断部Ｆ４は、各ＵＷＢ通信機１２に、所定の複数の他機のそれぞれと所定の順番で双方向無線通信を実施させることにより、ＵＷＢ通信機１２の組み合わせ毎の通信機間距離を計測する。ここでの通信機間距離とは、或るＵＷＢ通信機１２から他機までの距離を指す。双方向に無線通信を実施させるＵＷＢ通信機１２の組み合わせは適宜設計されれば良い。例えば見通し内に位置するＵＷＢ通信機１２同士を、診断のための双方向無線通信を実施させる組み合わせとして予め登録しておけば良い。
【００７２】
そして、通信機診断部Ｆ４は、診断対象機について、当該診断対象機を構成要素とする全ての組み合わせにおける通信機間距離が、何れも所定の正常範囲外の値である場合に、診断対象機に不具合が生じていると判定する。換言すれば、通信機診断部Ｆ４は、診断対象機を構成要素とする全ての組み合わせのうち、少なくとも１つの組み合わせにおける通信機間距離が正常範囲内の値である場合には、当該診断対象機は正常であると判定する。
【００７３】
ＵＷＢ通信機１２の組み合わせ毎の通信機間距離の正常範囲は、試験やシミュレーションによって予めフラッシュメモリ１１２に登録されている。ＵＷＢ通信機１２の組み合わせ毎の正常範囲は、ＵＷＢ通信機１２間の直線距離を基準として設定されていればよい。なお、他の態様として、通信機の組み合わせ毎の正常範囲は、距離ではなく、無線信号の伝搬時間（いわゆるＴＯＦ：Time Of Flight）で定義されていても良い。２つの通信機が無線通信を実施することによって、通信機間の距離や無線信号の伝搬時間を測定する方法は、多様な方法を援用することができる。例えばＵＷＢ通信機１２同士にインパルス信号を送受信させ、ラウンドトリップ時間を計測させる。そして、その計測されたラウンドトリップ時間から応答側のＵＷＢ通信機１２での応答処理時間を減算した値を、さらに２で除算することで、伝搬時間を算出すればよい。
【００７４】
なお、通信機間距離を用いて検出される不具合には、例えば、通信機内部における信号線と回路素子との接触不良や、アンプの故障などが含まれる。信号線の接触不良やアンプの不作動が生じている場合には、インパルス信号の受信レベル（換言すれば受信感度）が正常時に比べて低下し、インパルス信号の受信電力が所定の検出閾値を上回るタイミングが０．５ナノ秒〜１ナノ秒程度遅れうる。上記の方法によれば、数ナノ秒程度の微小な遅延を生じさせる通信機内部の不具合を検出可能となる。また、上記の診断方法によれば、ＵＷＢ通信機１２の内部故障のほかに、ＵＷＢ通信機１２が所定の取付位置から取り外されている状態も異常状態として検出可能である。
【００７５】
なお、ＵＷＢ通信機１２の組み合わせ毎の通信機間距離を取得するための双方向無線通信（以降、診断用無線通信）は、例えば所定の診断周期で定期的に実施されればよい。診断周期は、例えば１時間である。もちろん、その他、診断用無線通信は、車両Ｈｖが駐車されたタイミングや、駐車されてから所定時間が経過したタイミング、ユーザの車両Ｈｖへの接近を検出したタイミングなど、所定のタイミングで実行するように構成されていてもよい。なお、診断用無線通信は、駐車中など、車室内に乗員が１人もいない場合に実行されることが好ましい。
【００７６】
通信機診断部Ｆ４としてのスマートＥＣＵ１１は、ＵＷＢ通信機１２の不具合を検出した場合には、ＵＷＢ通信機１２のＩＣを再起動させるなどの所定の復帰処理を実行する。復帰処理を施してもＵＷＢ通信機１２が正常な状態に戻らなかった場合には、当該ＵＷＢ通信機１２に不具合が生じているとの判定を確定し、不具合機としてフラッシュメモリ１１２等に登録する。各ＵＷＢ通信機１２が不具合機であるかは通信機番号を用いて管理されればよい。以降では便宜上、通信機診断部Ｆ４によって正常に動作していると判定されているＵＷＢ通信機１２のことを健全機とも記載する。
【００７７】
位置推定部Ｆ５は、携帯端末２の位置を推定する処理を実行する構成である。位置推定部Ｆ５は、例えばＢＬＥ通信機１３が携帯端末２と通信接続が確立している状態において、携帯端末２の位置を逐次推定する。位置推定部Ｆ５は、より細かい機能として、図６に示すように、位置座標算出部Ｆ５１、存在エリア判定部Ｆ５２、及び推定手段切替部Ｆ５３を備える。なお、携帯端末２は、少なくとも車室外においてはユーザによって携帯されている可能性が高い。そのため、携帯端末２の位置を推定することは、ユーザの位置を推定することに相当する。
【００７８】
位置座標算出部Ｆ５１は、携帯端末２の詳細な位置情報として、３次元空間における車両Ｈｖに対する携帯端末２の位置を示す座標を算出する構成である。携帯端末２の車両Ｈｖに対する３次元位置は、例えば通信機位置を示す座標系と同様の車両３次元座標系にて表現される。位置座標算出部Ｆ５１は、各ＵＷＢ通信機１２に所定の順に携帯端末２とインパルス信号を送受信させることにより、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離を推定する。そして、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報に基づいて、携帯端末２の位置座標（換言すれば３次元位置）を推定する。位置座標算出部Ｆ５１の詳細については別途後述する。位置座標算出部Ｆ５１は、第１の位置推定手段に相当する。
【００７９】
存在エリア判定部Ｆ５２は、各ＵＷＢ通信機１２での携帯端末２との通信状況に基づいて、携帯端末２の存在エリアを判定する。本実施形態の存在エリア判定部Ｆ５２は、右側エリアＲａ、左側エリアＲｂ、後方エリアＲｅ、前席エリアＲｃ、及び後席エリアＲｄ及び、禁止エリアの何れの領域に存在するのかを判定する。ここでの禁止エリアとは、システム作動エリア外となる領域であって、ＰＥＰＳシステムとしての作動を禁止する領域に相当する。このような存在エリア判定部Ｆ５２は、携帯端末２の位置座標までは算出しない。つまり、存在エリア判定部Ｆ５２は位置座標算出部Ｆ５１よりも大まかに（換言すれば粗く／ざっくりと）携帯端末２の位置を推定する構成に相当する。存在エリア判定部Ｆ５２の詳細についても別途後述する。存在エリア判定部Ｆ５２は、第２の位置推定手段及びエリア内外判定部に相当する。
【００８０】
推定手段切替部Ｆ５３は、携帯端末２の位置を推定するための手段として、位置座標算出部Ｆ５１と存在エリア判定部Ｆ５２のどちらを用いるか又はその両方を用いるかを切り替える構成である。推定手段切替部Ｆ５３は所定の座標演算条件が充足されている場合には、スマートＥＣＵ１１が位置座標算出部Ｆ５１を用いて携帯端末２の位置を推定する。一方、所定の座標演算条件が充足されている場合には、位置座標算出部Ｆ５１の代わりに存在エリア判定部Ｆ５２に携帯端末２の位置を判定させる。
【００８１】
推定手段切替部Ｆ５３によって位置座標算出部Ｆ５１が位置推定手段に設定されている状態が前述の３次元位置推定モードに相当する。また、推定手段切替部Ｆ５３によって存在エリア判定部Ｆ５２が位置推定手段に設定されている状態がエリア判定モードに相当する。このような推定手段切替部Ｆ５３は、座標演算条件が充足されているか否かを判定し、その判定結果に基づいてスマートＥＣＵ１１の動作モード（具体的には位置推定手段）を切り替える構成に相当する。ここでは一例として、携帯端末２と無線通信可能なＵＷＢ通信機１２が３機以上である場合に、座標演算条件が充足されているものとする。携帯端末２と無線通信可能なＵＷＢ通信機１２とは、不具合が生じておらず、かつ、携帯端末２からのインパルス信号を受信できているＵＷＢ通信機１２を指す。なお、他の態様として、携帯端末２からの信号を受信できているか否かに関わらずに、不具合が生じていないＵＷＢ通信機１２を、携帯端末２と無線通信可能なＵＷＢ通信機１２とみなしてもよい。
【００８２】
車両制御部Ｆ６は、携帯端末２の認証が成功している場合に、携帯端末２（換言すればユーザ）の位置及び車両Ｈｖの状態に応じた車両制御を、ボディＥＣＵ１６等と協働して実行する構成である。車両Ｈｖの状態は車両情報取得部Ｆ１によって判定される。携帯端末２の位置は位置推定部Ｆ５によって判定される。例えば車両制御部Ｆ６は、位置推定部Ｆ５によって携帯端末２が右側エリアＲａ、左側エリアＲｂ、及び後方エリアＲｅの何れかに存在すると判定されており、且つ、ユーザによってドアボタン１４が押下されたことを検出した場合には、ボディＥＣＵ１６と連携してドアのロック機構を開錠する。また、例えば位置推定部Ｆ５によって携帯端末２は車室内に存在すると判定されており、かつ、スタートボタン１５がユーザによって押下されたことを検出した場合には、エンジンＥＣＵ１７と連携してエンジンを始動させる。
【００８３】
＜位置推定処理＞
次に、図７に示すフローチャートを用いてスマートＥＣＵ１１が実施する位置推定処理について説明する。位置推定処理は、ＢＬＥ通信機１３と携帯端末２との通信接続が確立されている状態において、例えば所定の位置推定周期で実施される。なお、ＢＬＥ通信機１３と携帯端末２との通信接続が確立されている状態とは、携帯端末２の認証が成功している状態に相当する。位置推定周期は、例えば２００ミリ秒である。もちろん、位置推定周期は１００ミリ秒や３００ミリ秒であってもよい。本実施形態では一例として位置推定処理はステップＳ１０１〜Ｓ１０９を備える。各ステップは、主として位置推定部Ｆ５が、ＵＷＢ通信機１２やＢＬＥ通信機１３、ＢＬＥ通信処理部Ｆ２、ＵＷＢ通信処理部Ｆ３などと協働して実行される。
【００８４】
まずステップＳ１０１ではＢＬＥ通信処理部Ｆ２と協働して、ＢＬＥ通信機１３に反射応答指示信号を送信させる。反射応答指示信号は、携帯端末２に反射応答モードで動作するように指示する信号である。これにより、携帯端末２は車載システム１から送信されたインパルス信号を受信する度に、反射的にインパルス信号を返送するように動作する。
【００８５】
次にステップＳ１０２では、通信機診断部Ｆ４によって不具合が検出されていない任意のＵＷＢ通信機１２（つまり健全機）をホスト機に設定する。ホスト機は、複数のＵＷＢ通信機１２のうち、ラウンドトリップ時間を計測する役割を担うＵＷＢ通信機１２に相当する。ステップＳ１０２での処理が完了するとステップＳ１０３を実行する。
【００８６】
ステップＳ１０３では、当該ホスト機からインパルス信号を送信させる。これによりステップＳ１０４にてホスト機が送信した無線信号が携帯端末２で受信されるまでの時間である伝搬時間Ｔａを取得する。その際、ホスト機以外のＵＷＢ通信機１２は、動作を停止させるか、インパルス信号を受信しても応答信号としてのインパルス信号を返送しないように制御される。
【００８７】
上記のステップＳ１０３〜Ｓ１０４においてホスト機の伝搬時間計測部３３は、位置推定部Ｆ５からの指示に基づき図８に示すように、ラウンドトリップ時間Ｔｐを計測する。そして、当該ラウンドトリップ時間Ｔｐに携帯端末２での応答処理時間Ｔｂの想定値を減算する。応答処理時間Ｔｂの想定値は、演算用のパラメータとしてフラッシュメモリ１１２に登録されていればよい。ラウンドトリップ時間Ｔｐから応答処理時間Ｔｂを減算した値は、往復分の飛行時間に相当する。故に、ラウンドトリップ時間Ｔｐから応答処理時間Ｔｂを減算した値を２で割った値は、無線信号の片道分の飛行時間に相当する。伝搬時間計測部３３は、ラウンドトリップ時間Ｔｐから応答処理時間Ｔｂを減算した値を２で割った値を伝搬時間ＴａとしてスマートＥＣＵ１１に提供する。
【００８８】
なお、伝搬時間計測部３３は、インパルス信号を送信してから所定の応答待機時間が経過しても応答信号としてのインパルス信号を受信しなかった場合には、伝搬時間Ｔａが不明であることを示すデータをスマートＥＣＵ１１に提供すればよい。応答待機時間は例えば３３ナノ秒など、ユーザが車両Ｈｖから十分（例えば１０ｍ以上）離れている状態を想定した値に設定されていればよい。以降では、携帯端末２からの応答信号としてのインパルス信号を受信でき、その結果として、伝搬時間Ｔａの計測に成功したＵＷＢ通信機１２のことを測距成功機とも記載する。伝搬時間Ｔａは、携帯端末２までの距離を示す情報として機能するためである。
【００８９】
ステップＳ１０５では全ての健全機に伝搬時間Ｔａを計測させたか否かを判定する。全ての健全機に伝搬時間Ｔａの計測を実行させている場合にはステップＳ１０５を肯定判定してステップＳ１０７を実行する。一方、まだ伝搬時間Ｔａの計測を実行していない健全機が残っている場合にはステップＳ１０５を否定判定してステップＳ１０６を実行する。
【００９０】
ステップＳ１０６では、伝搬時間Ｔａをまだ計測していない任意の健全機をホスト機に設定してステップＳ１０３を実行する。ホスト機として動作させる順番（換言すればインパルス信号を送信させる順番）は適宜設計されれば良い。例えば位置推定部Ｆ５は、全てのＵＷＢ通信機１２が健全機である場合には、右側通信機１２Ａ→左側通信機１２Ｂ→前側通信機１２Ｃ→後側通信機１２Ｄ→後端部通信機１２Ｅの順にホスト機に設定する。各ＵＷＢ通信機１２で計測された伝搬時間Ｔａは、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離を間接的に示す。つまり、伝搬時間Ｔａは距離情報に相当する。故に、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの一連の処理は、各ＵＷＢ通信機１２からインパルス信号を送信させることにより、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報を収集する処理に相当する。
【００９１】
ステップＳ１０７では推定手段切替部Ｆ５３が、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理の結果として、３機以上のＵＷＢ通信機１２にて伝搬時間を取得できたか否かを判定する。つまり、測距成功機が３機以上となっているか否かを判定する。３機以上のＵＷＢ通信機１２にて伝搬時間を取得できている場合とは、３機以上のＵＷＢ通信機１２が携帯端末２と無線通信可能な位置関係（換言すれば状態）にあることを意味する。なお、或るＵＷＢ通信機１２において伝搬時間が取得できなかった場合とは、偶発的に携帯端末２との通信が失敗した場合や、当該ＵＷＢ通信機１２が故障している場合などである。また、伝搬時間を取得できたＵＷＢ通信機１２とは、例えば携帯端末２からの応答としてのインパルス信号を受信できたＵＷＢ通信機１２に相当する。
【００９２】
３機以上のＵＷＢ通信機１２にて伝搬時間を取得できている場合には、ステップＳ１０７を肯定判定してステップＳ１０８を実行する。一方、伝搬時間を取得できたＵＷＢ通信機１２の数が３機未満である場合には、ステップＳ１０７を否定判定してステップＳ１０９を実行する。なお、ステップＳ１０７の判定処理は、座標演算条件が充足しているか否かを判定するステップに相当する。３機以上のＵＷＢ通信機１２にて伝搬時間を取得できている場合が、座標演算条件が充足している状態に相当する。伝搬時間を取得できたＵＷＢ通信機１２の数が３機未満である場合が、座標演算条件が充足していない状態に相当する。
【００９３】
ステップＳ１０８では位置座標算出部Ｆ５１が、３次元位置推定処理として、伝搬時間を取得できている各ＵＷＢ通信機１２の設置位置と、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報に基づいて携帯端末２の位置を算出する。各ＵＷＢ通信機１２の設置位置は、フラッシュメモリ１１２に格納されている通信機位置データを使用すれば良い。各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離は、各ＵＷＢ通信機１２での伝搬時間Ｔａに光速を乗じた値とすればよい。各ＵＷＢ通信機１２の設置位置と各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報に基づく位置の推定は、三角測量の原理を用いて実施することができる。各ＵＷＢ通信機１２の設置位置及び携帯端末２までの距離情報を用いた位置推定法としては、最小二乗法や、Newton-Raphson法、最小二乗平均推定法（MMSE：Minimum Mean Square Estimate）など、多様なアルゴリズムを採用することができる。
【００９４】
なお、ステップＳ１０８にて算出された携帯端末２の位置座標は、車両制御部Ｆ６等によって参照される。例えば、ステップＳ１０８で算出された位置座標が右側エリアＲａ内に位置する場合には、車両制御部Ｆ６は当該判定結果に基づいて車両右側のドアの開錠や施錠を実行する。また、ステップＳ１０８で算出された位置座標が前席エリアＲｃや後席エリアＲｄなどの車室内に位置する場合には、車両制御部Ｆ６はエンジンＥＣＵ１７と協働してエンジンを始動させたり、始動スタンバイ状態に設定したりする。なお、始動スタンバイ状態とは、ユーザがスタートボタン１５の押下を含む所定の操作を実行した場合にエンジンを始動させる状態を指す。
【００９５】
ステップＳ１０９では存在エリア判定部Ｆ５２が、エリア内外判定処理として、各ＵＷＢ通信機１２での携帯端末２との通信状況に基づいて、携帯端末２の存在エリア（例えばどのシステム作動エリアに存在するのか）を判定する。例えば存在エリア判定部Ｆ５２は、右側通信機１２Ａにて、伝搬時間Ｔａの計測に成功している場合、当該伝搬時間に光速を乗じることにより、右側通信機１２Ａから携帯端末２までの距離を算出する。そして、当該算出距離が室外作動距離以下である場合には、携帯端末２は右側エリアＲａに存在すると判定する。なお、右側通信機１２Ａから携帯端末２までの距離が室外作動距離を超過している場合や、右側通信機１２Ａが伝搬時間Ｔａの計測に失敗している場合には、携帯端末２は右側エリアＲａに存在しないと判定すればよい。他のＵＷＢ通信機１２についても、携帯端末２との通信状況に基づいて、同様の判定を行うことで、携帯端末２の所在を判定する。ここでの通信状況には、伝搬時間を計測できたか否かや、伝搬時間の大きさが含まれる。
【００９６】
なお、右側エリアＲａ、左側エリアＲｂ、後方エリアＲｅ、前席エリアＲｃ、及び後席エリアＲｄといった、何れのシステム作動エリアにも携帯端末２は存在しないと判定した場合には、携帯端末２は禁止エリアに存在すると判定すればよい。
【００９７】
なお、ステップＳ１０９の判定結果は、車両制御部Ｆ６等によって参照される。例えば、ステップＳ１０９にて携帯端末２は右側エリアＲａ内に存在すると判定された場合には、車両制御部Ｆ６は当該判定結果に基づいて車両右側のドアの開錠や施錠を実行する。また、ステップＳ１０９にて携帯端末２は前席エリアＲｃや後席エリアＲｄなどの車室内に存在すると判定された場合には、車両制御部Ｆ６はエンジンＥＣＵ１７と協働してエンジンを始動させたり、始動スタンバイ状態に設定したりする。
【００９８】
＜実施形態の効果＞
ここでは比較構成を導入して本実施形態の効果について説明する。比較構成は、エリア判定モードを備えずに、３次元位置推定モードのみを備える構成である。このような比較構成では、携帯端末２と通信可能なＵＷＢ通信機１２の数が３機未満である場合には、携帯端末２の位置が不明（特定不能）となってしまう。携帯端末２の位置が不明となると、携帯端末２が作動エリアに存在するのか否かを識別できず、車両Ｈｖのドアの開錠を実施しない。つまり、ユーザとしてはＰＥＰＳシステムとしての機能を利用できなくなってしまい、利便性が低下する。
【００９９】
これに対し、本実施形態として開示のスマートＥＣＵ１１は、携帯端末２との無線通信可能な（換言すれば携帯端末２までの距離を計測可能な）ＵＷＢ通信機１２の数が３機未満である場合には、エリア判定モードで動作する。すなわち、測距成功機で観測された距離情報を個別に用いて、測距成功機の設置位置を基準として定まるシステム作動エリア内に携帯端末２が存在するのか否かを判定する。
【０１００】
このような構成によれば、ＵＷＢ通信機１２の故障や通信エラー等によって、携帯端末２との伝搬時間の計測に成功しているＵＷＢ通信機１２が１つや２つだけである場合にも、携帯端末２がシステム作動エリア内に存在するのか否かについては認識できる。例えば、右側通信機１２Ａで観測された伝搬時間が、右側通信機１２Ａから室外作動距離以内に携帯端末２が存在することを示す値となっている場合には、スマートＥＣＵ１１は、右側エリアＲａにユーザが存在することを確認できる。そのため、右側ドアの開錠等、ユーザが車両Ｈｖを使用するための車両制御を実行可能となる。
【０１０１】
つまり、上記の構成によれば、正常に動作可能な車載通信機が３機未満となった場合であっても携帯端末２の位置を推定できる。また、それに伴って、ユーザが車両Ｈｖのドア付近に存在するにも関わらず、ユーザが車両Ｈｖに搭乗できなくなってしまう恐れを低減できる。その他、ユーザが車室内に存在するにもかかわらず、ユーザがエンジンを始動できなくなってしまう恐れを低減できる。つまり、ユーザが車室内／車両周辺に存在するにもかかわらず、ユーザが車両Ｈｖを使用できなくなってしまう恐れを低減できる。その結果、ユーザの利便性が低下することを低減できる。
【０１０２】
また、本実施形態のスマートＥＣＵ１１は、携帯端末２との伝搬時間の計測に成功しているＵＷＢ通信機１２が３機以上となっている場合には、携帯端末２の位置をより詳細に推定する。つまり、携帯端末２の位置座標を特定する。このような構成によれば、携帯端末２（≒ユーザ）の位置に応じた、よりきめ細やかなサービス／アプリケーションを実行することができる。ユーザの位置に応じたよりきめ細やかなサービス／アプリケーションとは、例えば、ウェルカム照明機能や、遠隔駐車アプリケーション、車両呼出アプリケーションなどである。ウェルカム照明機能は、車室内／外の照明の点灯状態をユーザの位置に応じて制御する機能を指す。例えば、ユーザの位置に追従するように、点灯させる照明を変更したり、発光色を変更したりする機能を指す。遠隔駐車アプリケーションは、車両Ｈｖを遠隔操作によって駐車させるアプリケーションであって、ユーザが車両Ｈｖから所定の範囲に存在することを条件として作動する。車両呼出アプリケーションは、遠隔駐車アプリケーションとは逆の作動をするアプリであって、ユーザのもとまで自動走行するアプリケーションである。
【０１０３】
このように本開示のスマートＥＣＵ１１は、３次元位置推定モードとエリア判定モードを併せ持つことにより、より詳細なユーザの位置情報を用いたサービス／アプリケーションを提供可能となるとともに、ユーザが車両Ｈｖを使用できなくなる恐れを低減できる。つまり、本開示のスマートＥＣＵ１１によれば、ユーザの利便性を維持しつつ、より詳細なユーザの位置情報を用いたサービス／アプリケーションを実行可能となる。
【０１０４】
加えて、本実施形態では各ＵＷＢ通信機１２は、天井部やピラーの上側領域など、車室内と車室外の両方に対して見通しの良い場所に搭載されている。一般的に、ＵＷＢ通信で使用されるインパルス信号など、１ＧＨｚ以上の電波（以降、高周波電波）は、金属によって反射されやすい。また、高周波電波は、人体によって吸収されやすい。そのため、高周波電波の進行方向に、金属体や人体といった電波を反射／吸収する物体（以降、遮蔽物）が存在する場合、当該遮蔽物を回り込むように（つまり回折して）伝搬したり、遮蔽物で反射されたりする。
【０１０５】
携帯端末２とＵＷＢ通信機１２とが回折や反射によって（つまり非直接的に）通信している場合、当該ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの推定距離に誤差が生じうる。特に、携帯端末２がＵＷＢ通信機１２の見通し外にあることに起因して、ＵＷＢ通信機１２と携帯端末２とが、他車両等の構造物での反射によって通信を実施している場合には、より一層の誤差が含まれうる。
【０１０６】
そのような課題に対し、本実施形態では各ＵＷＢ通信機１２は、車室内と車室外の両方に対して見通しの良い場所に搭載されている。そのような搭載態様によれば、携帯端末２との通信態様が非直接的な通信となる可能性を低減できる。換言すれば、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離に、無線信号の回折や反射に由来する誤差が含まれる恐れを低減できる。その結果、より一層精度良く携帯端末２の位置を推定可能となる。
【０１０７】
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の変形例は、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。
【０１０８】
［変形例１］
上述した実施形態では、測距成功機が３機未満である場合にスマートＥＣＵ１１をエリア判定モードで動作させる態様を開示したが、スマートＥＣＵ１１をエリア判定モードで動作させる条件はこれに限定されない。例えばスマートＥＣＵ１１は、健全機の数が３機未満となっている場合に、エリア判定モードで動作するように構成されていてもよい。正常に動作しているＵＷＢ通信機１２の数は通信機診断部Ｆ４によって判断されれば良い。上記の構成は、通信機診断部Ｆ４によって正常に動作していると判定されているＵＷＢ通信機１２の数に応じて、位置推定手段として、位置座標算出部Ｆ５１を用いるか、存在エリア判定部Ｆ５２を用いるかを切り替える構成に相当する。また、上記構成は、健全機の数が３機未満となっている場合には座標演算条件が充足されていないと見なして、存在エリア判定部Ｆ５２を駆動させる構成に相当する。
【０１０９】
［変形例２］
マルチパス環境下ではＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの推定距離に誤差が含まれやすくなる。例えば図９に示すように、携帯端末２がＵＷＢ通信機１２（例えば右側通信機１２Ａ）からの信号を直接的には受信できず、隣接車両／壁等の反射物４での反射によって受信する位置に存在する場合には、伝搬時間として数ナノ秒程度の遅延が生じうる。その結果、ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの推定距離に誤差が生じ、携帯端末２の位置の推定精度が劣化する。なお、図９に示す状況においては、左側通信機１２Ｂは携帯端末２と直接的に通信可能であるため、左側通信機１２Ｂでの測距精度は相対的に高レベルに維持される。
【０１１０】
そのような事情を鑑みると、位置推定部Ｆ５は、車両Ｈｖの周辺がマルチパス環境下である場合には、位置座標算出部Ｆ５１の算出結果を、存在エリア判定部Ｆ５２の判定結果を用いて検証することが好ましい。以下、当該技術思想に基づくスマートＥＣＵ１１の構成の一例を変形例２として開示する。なお、ここでのマルチパス環境とは、車両Ｈｖから所定距離（例えば１ｍ）以内に、他車両や壁、柱などの反射物が存在する環境を指す。
【０１１１】
本変形例のスマートＥＣＵ１１は図１０に示すように、外界センサ１８から入力される信号に基づいて自車両の周りがマルチパス環境であるか否かを判定する外部環境判定部Ｆ７を備える。ここでの外界センサ１８とは、車両Ｈｖの周辺における物体の位置及び種別を示す情報を出力するセンサを指す。例えば外界センサ１８は、車室外を撮像するカメラ（以降、周辺監視カメラ）である。外部環境判定部Ｆ７は、外界センサ１８としての周辺監視カメラの撮像画像を解析し、車両Ｈｖから１ｍ以内に他車両や壁、柱などの反射物４が存在するか否かを判定する。そして、車両Ｈｖから１ｍ以内に反射物４が存在する場合には、車両Ｈｖの周辺環境はマルチパス環境であると判定する。
【０１１２】
外部環境判定部Ｆ７は、例えば、ユーザの車両Ｈｖへの接近を検出した場合に、外界センサ１８としての周辺監視カメラを起動して外界画像を取得するように構成されていればよい。ユーザの車両Ｈｖへの接近は、例えばＢＬＥ通信機１３が携帯端末２からのアドバタイズ信号を受信したことに基づいて検出されれば良い。当該制御態様によれば、駐車中に常時外界カメラを起動させておく必要はないため、駐車中の暗電流を抑制することができる。車両周辺がマルチパス環境であるか否かの判定もまた、ユーザの接近を検出したタイミング（換言すれば携帯端末２との通信接続が確立された時点）で実施されれば良い。なお、外部環境判定部Ｆ７は、車両Ｈｖが駐車された時点で車両周辺がマルチパス環境であるか否かを判定するように構成されていても良い。
【０１１３】
本変形例の位置推定部Ｆ５は、例えば外部環境判定部Ｆ７によって車両Ｈｖがマルチパス環境下にあると判定されている場合、図１１に示すフローにしたがって、携帯端末２の位置を推定する。図１１に示すフローチャートはステップＳ１０８の代替処理である。本変形例の位置推定部Ｆ５は、例えば外部環境判定部Ｆ７によって車両Ｈｖがマルチパス環境下にあると判定されており、且つ、測距成功機の数が３機以上である場合には、ステップＳ２０１として、３次元位置算出処理を実行する。すなわち、伝搬時間を取得できている各ＵＷＢ通信機１２の設置位置と、各ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報に基づいて携帯端末２の位置を算出する。ステップＳ２０１での演算処理が完了すると、ステップＳ２０２としてエリア内外判定処理を実行する。なお、ステップＳ２０１とステップＳ２０２の実行順は入れ替わっていてもよい。また、ステップＳ２０１とステップＳ２０２の処理は並列的に（略同時に）実行されても良い。ステップＳ２０２での処理が完了するとステップＳ２０３を実行する。
【０１１４】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１で位置座標算出部Ｆ５１が算出した位置座標（以降、３次元推定位置）と、ステップＳ２０２で存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリアとが整合しているか否か判定する。位置座標算出部Ｆ５１が算出した３次元推定位置と存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリアとが整合している場合とは、存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリア内に３次元推定位置が含まれている場合である。また、位置座標算出部Ｆ５１が算出した３次元推定位置と存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリアとが整合していない場合とは、存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリア外に３次元推定位置が位置している場合である。例えば、存在エリア判定部Ｆ５２が携帯端末２は左側エリアＲｂに存在していると判定しているにも関わらず、位置座標算出部Ｆ５１が算出した位置座標が禁止エリアに位置している場合には、両者が整合していないと判定する。
【０１１５】
位置座標算出部Ｆ５１が算出した３次元推定位置と存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリアとが整合している場合には（ステップＳ２０３  ＹＥＳ）、当該３次元推定位置を携帯端末２の位置として採用する（ステップＳ２０４）。一方、位置座標算出部Ｆ５１が算出した３次元推定位置と存在エリア判定部Ｆ５２が判定した携帯端末２の存在エリアとが整合していない場合には（ステップＳ２０３  ＮＯ）、当該３次元推定位置を携帯端末２の位置として採用せずに破棄する。そして、存在エリア判定部Ｆ５２の判定結果を端末位置情報として車両制御部Ｆ６等に提供する。
【０１１６】
このような構成は、位置座標算出部Ｆ５１の算出結果を、存在エリア判定部Ｆ５２の判定結果を用いて検証する構成に相当する。このような構成によれば、位置座標算出部Ｆ５１の算出結果は、存在エリア判定部Ｆ５２の判定結果で検証されてから車両制御に利用されるため、誤った位置情報を用いて車両制御が実行される恐れを低減できる。また、反射等の影響によって携帯端末２の位置を誤推定する恐れを低減することができる。つまり、外部環境に対するロバスト性を高めることができる。
【０１１７】
なお、自車両周辺がマルチパス環境であるか否かの判断方法は適宜変更可能である。例えば外部環境判定部Ｆ７は、携帯端末２からの信号の受信状況に基づいて、マルチパス環境下であるか否かを判断しても良い。例えば、携帯端末２からのＢＬＥ信号のＳＮ比が所定の閾値未満である場合に、自車両周辺はマルチパス環境であると判定してもよい。また、高精度地図データと自車両の絶対位置情報とから自車両周辺の環境を判定しても良い。
【０１１８】
また、以上では外界センサ１８として周辺監視カメラを採用した構成を開示したが、外界センサ１８として採用可能なデバイスはこれに限らない。外界センサ１８は、例えばレーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波センサ、及び、それらの組み合わせによって実現されればよい。外界センサ１８は、車両周辺に存在する反射物４の所在を示すデータを出力するものであれば良い。外界センサ１８としてレーザレーダや、ミリ波レーダ、超音波センサなどを用いる場合には、検出物が人間に該当するか否かは、反射強度や輪郭形状など、所定の特徴量を用いて識別されれば良い。
【０１１９】
［変形例３］
上述した変形例２では外部環境判定部Ｆ７によって車両Ｈｖがマルチパス環境下にあると判定されている場合、３次元位置算出処理とエリア内外判定処理の両方を実行する態様を開示したが、外部環境を考慮したスマートＥＣＵ１１の作動態様はこれに限らない。スマートＥＣＵ１１は、外部環境判定部Ｆ７によって車両Ｈｖがマルチパス環境下にあると判定されていることを条件として、エリア判定モードで動作するように構成されていてもよい。そのような構成によれば、スマートＥＣＵ１１の演算負荷を低減することができる。
【０１２０】
なお、上記構成は、車両Ｈｖがマルチパス環境下に在るか否かに応じて、位置推定手段として、位置座標算出部Ｆ５１を用いるか、存在エリア判定部Ｆ５２を用いるかを切り替える構成に相当する。また、上記構成は、車両Ｈｖがマルチパス環境下に在る場合には、測距成功機の数が３機以上であっても座標演算条件が充足されていないと見なして、存在エリア判定部Ｆ５２を駆動させる構成に相当する。
【０１２１】
なお、スマートＥＣＵ１１が３次元位置推定モードで動作するための条件（つまり座標演算条件）は、適宜組み合わせて実施することができる。スマートＥＣＵ１１は、各ＵＷＢ通信機１２の動作状況や、各ＵＷＢ通信機１２と携帯端末２との通信状況、車両Ｈｖの周辺環境など、複数種類の項目を考慮した上で３次元位置推定モードで動作するように構成されていても良い。なお、各ＵＷＢ通信機１２の動作状況とは、例えば健全機の数である。各ＵＷＢ通信機１２と携帯端末２との通信状況とは、例えば測距成功機の数である。車両Ｈｖの周辺環境とは、車両Ｈｖがマルチパス環境下に在るか否かを指す。座標演算条件の具体的な内容は、測距成功機が４機以上であること、と定義されていてもよいし、測距成功機が３機以上であって且つ周囲はマルチパス環境でないこと、と定義されていても良い。換言すればスマートＥＣＵ１１は、測距成功機が４機未満である場合や、周囲がマルチパス環境である場合には、測距成功機が３機以上であっても、座標演算条件が充足していないと判定し、エリア判定モードで動作するように構成されていても良い。測距成功機が３機以上であることは、スマートＥＣＵ１１が３次元位置推定モードで動作するために最低限必要な条件であって、必ずしも十分条件ではない。スマートＥＣＵ１１は、各ＵＷＢ通信機１２と携帯端末２との通信状況などから、所望の測位精度が得られないと判断した場合にエリア判定モードで動作するように構成されていれば良い。スマートＥＣＵ１がエリア判定モードで動作する条件（換言すれば座標演算条件が充足していないと判定するための条件）は、適宜設計されれば良い。
【０１２２】
［変形例４］
上述した実施形態ではスマートＥＣＵ１１は、伝搬時間に基づいて各ＵＷＢ通信機１２に対応するシステム作動エリア内に携帯端末２が存在するか否かを判定する態様を開示した。しかしながら、各ＵＷＢ通信機１２に対応するシステム作動エリア内に携帯端末２が存在するか否かを判定する方法はこれに限らない。
【０１２３】
各ＵＷＢ通信機１２が送信出力を絞れるように（換言すれば調整可能に）構成されている場合には、次のような方法によって、各ＵＷＢ通信機１２に対応するシステム作動エリア内に携帯端末２が存在するか否かを判定しても良い。すなわち、スマートＥＣＵ１１は３次元位置推定モード時、所定のデフォルト電力で各ＵＷＢ通信機１２からインパルス信号を送信させる。デフォルトレベルは例えば５ｍ以上の通信距離を提供するレベルである。一方、スマートＥＣＵ１１はエリア判定モード時には、所定のエリア形成レベルで各ＵＷＢ通信機１２からインパルス信号を送信させる。エリア形成レベルは、デフォルトレベルよりも小さく、当該ＵＷＢ通信機１２が形成すべきシステム作動エリアに携帯端末２が存在する場合にのみ、携帯端末２が応答信号としてインパルス信号を返送しうるレベルである。そして、スマートＥＣＵ１１は、エリア判定モード時、各ＵＷＢ通信機１２から順にインパルス信号を送信させ、携帯端末２からの応答信号が返ってきたＵＷＢ通信機１２に対応するシステム作動エリアに携帯端末２が存在すると判定すればよい。上記構成によっても、携帯端末２の存在エリアを特定することができる。
【０１２４】
［変形例５］
ＵＷＢ通信機１２の設置態様（具体的には設置位置や設置数）は上述した態様に限らない。例えば右側通信機１２Ａや左側通信機１２Ｂは、Ａピラーや、Ｃピラー、前輪付近やサイドミラーに配置されていても良い。右側通信機１２Ａや左側通信機１２Ｂは車両Ｈｖの側面部（特にドア付近）に取り付けられていればよい。また、前側通信機１２Ｃは、インストゥルメントパネルの車幅方向中央部や、運転席の正面部、センターコンソールなどに設置されていてもよい。後側通信機１２Ｄは、後部座席の車幅方向中央部に埋没されていても良い。或る部材の付近とは、当該部材から例えば３０ｃｍ以内となる領域を指す。後端部通信機１２Ｅは、リアバンパやナンバープレート付近や、リアガラスの上端部に取り付けられていても良い。
【０１２５】
その他、ＵＷＢ通信機１２の取付位置としては、インストゥルメントパネル、センターコンソール、オーバーヘッドコンソール、ルームミラー付近、リアガラスの上端部などを採用可能である。ＵＷＢ通信機１２は、車両Ｈｖの側面部と屋根部との境界付近（以降、側面上端部）に配置されていても良い。このような構成は、ＵＷＢ通信機１２をサイドウインドウの上側に位置するフレーム部分に設けた構成に相当する。
【０１２６】
また、車両Ｈｖのボディが電波を通す材料を用いて実現されている場合には、右側通信機１２Ａの取付位置としては、右側面部に配されている外側ドアハンドルや、右側ドアの内側ドアハンドル付近、車両右側のサイドシルなども採用可能である。左側通信機１２Ｂは、左側面部において右側通信機１２Ａと左右対称となる位置に取り付けられていればよい。電波を通す材料とは例えば樹脂である。
【０１２７】
また、スマートＥＣＵ１１と接続されているＵＷＢ通信機１２の数は３機や５機、６機以上であってもよい。例えばスマートＥＣＵ１１に接続されるＵＷＢ通信機１２は、右側通信機１２Ａ、左側通信機１２Ｂ、及び、後側通信機１２Ｄの３つだけであってもよい。また、車載システム１は、トランク内部に取り付けられたＵＷＢ通信機１２を備えていてもよい。スマートＥＣＵ１１は少なくとも３つのＵＷＢ通信機１２と接続されていればよい。
【０１２８】
［変形例６］
上述した実施形態では、ＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離情報として片道分の伝搬時間を用いる態様を開示したが、距離情報はラウンドトリップ時間Ｔｐであってもよい。また、距離情報は、伝搬時間に光速を乗じることによって、携帯端末２までの距離を直接的に示すデータであってもよい。なお、上述した実施形態ではラウンドトリップ時間Ｔｐから伝搬時間を算出する態様を開示したがこれに限らない。例えば、各ＵＷＢ通信機１２と携帯端末２が完全に同期している場合には、各ＵＷＢ通信機１２は、携帯端末２がインパルス信号を送信したはずの時刻と、携帯端末２からのインパルス信号を受信した時刻との差から伝搬時間を算出しても良い。携帯端末２がインパルス信号を送信したはずの時刻は、例えば携帯端末２がインパルス信号を送信するタイミングを予め規定しておくことによって算出可能である。
【０１２９】
また、以上では無線信号の伝搬時間を用いて車載通信機から携帯端末２までの距離を推定する態様を開示したが、これに限らない。車載通信機から携帯端末２までの距離は、無線信号の受信強度に基づいて特定されるように構成されていても良い。例えば各車載通信機は、携帯端末２から送信された信号の受信強度に基づいて距離を推定するように構成されていても良い。受信強度もまた距離情報に相当する。
【０１３０】
［変形例７］
伝搬時間（ひいては距離）の推定のために送受信する信号は、単発のインパルス信号ではなく、図１２に示すように一定の長さを有するパルス系列信号であってもよい。パルス系列信号は、送信元情報と宛先情報とを含むことが好ましい。パルス系列信号が送信元情報と宛先情報とを含む場合には、ホスト機以外のＵＷＢ通信機１２の動作を制限せずとも、ホスト機以外のＵＷＢ通信機１２が応答信号を送信することを抑制できる。なお、本変形例においてはパルス系列信号の長さ（以降、信号長）Ｔｃの想定値を用いてラウンドトリップ時間Ｔｐから伝搬時間Ｔａを算出すれば良い。すなわち、Ｔａ＝（Ｔｐ−Ｔｂ−Ｔｃ×２）／２として伝搬時間Ｔａを算出すれば良い。
【０１３１】
［変形例８］
上述した実施形態では、各ＵＷＢ通信機１２がいずれもエリア形成局に設定されている態様を開示したが、これに限らない。複数のＵＷＢ通信機１２のうち、右側通信機１２Ａ、左側通信機１２Ｂ、及び後端部通信機１２Ｅだけがエリア形成局に設定されていても良い。また、運転席が左側に配されている場合には、左側通信機１２Ｂと前側通信機１２Ｃだけがエリア形成局に設定されていても良い。エリア形成局とするＵＷＢ通信機１２は１機だけであってもよい。
【０１３２】
［変形例９］
上述した実施形態では、ＵＷＢ通信のインパルス信号を用いて、基準局としてのＵＷＢ通信機１２から携帯端末２までの距離を計測する態様を開示したが、これに限らない。例えば携帯端末２までの距離を推定する車載通信機は、Bluetoothや、Ｗｉ−Ｆｉ、ZigBee等の近距離無線通信規格に準拠した無線通信を実施する通信装置であってもよい。つまり、車両Ｈｖに搭載されている基準局としての車載通信機は、Bluetoothや、Ｗｉ−Ｆｉ、ZigBee等の近距離無線通信規格に準拠した無線信号を用いて携帯端末２までの距離情報を取得するように構成されていても良い。車載通信機と携帯端末２とは、１ＧＨｚ以上の無線信号を用いて距離を計測するように構成されていることが好ましい。
【０１３３】
［変形例１０］
スマートＥＣＵ１１はエリア判定モードで動作している場合、その旨をＢＬＥ通信によって携帯端末２に通知し、携帯端末２のディスプレイにスマートＥＣＵ１１はエリア判定モードで動作していることを表示させるように構成されていても良い。そのような構成によれば、スマートＥＣＵ１１がエリア判定モードで動作することによってユーザが戸惑う恐れを低減することができる。なお、スマートＥＣＵ１１の動作モードの通知は、音声やバイブレーション、インジケータの点滅によって実現されても良い。
【０１３４】
＜付言＞
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。さらに、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【０１３５】
なお、ここでの制御部とは、例えばスマートＥＣＵ１１である。また、携帯側制御部２３も、上記の制御部に含まれうる。スマートＥＣＵ１１が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。スマートＥＣＵ１１が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。上述した実施形態ではスマートＥＣＵ１１はＣＰＵを用いて実現されているものとしたが、スマートＥＣＵ１１の構成はこれに限定されない。スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１の代わりに、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、データフロープロセッサ（ＤＦＰ：Data Flow Processor）を用いて実現されていてもよい。また、スマートＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１や、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰなど、複数種類のプロセッサを組み合せて実現されていてもよい。さらに、スマートＥＣＵ１１が提供すべき機能の一部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて実現されていても良い。携帯側制御部２３も同様である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  車載システム、２  携帯端末、１１  スマートＥＣＵ、１２・１２Ａ〜１２Ｅ  ＵＷＢ通信機（車載通信機、右側通信機、左側通信機）、１３  ＢＬＥ通信機、１８  外界センサ、２１  ＵＷＢ通信部、２２  ＢＬＥ通信部、２３  携帯側制御部、３１  送信部、３２  受信部、３３  伝搬時間計測部、Ｆ１  車両情報取得部、Ｆ２  ＢＬＥ通信処理部、Ｆ３  ＵＷＢ通信処理部、Ｆ４  通信機診断部、Ｆ５  位置推定部、Ｆ５１  位置座標算出部、Ｆ５２  存在エリア判定部（エリア内外判定部）、Ｆ５３  推定手段切替部、Ｆ６  車両制御部、Ｆ７  外部環境判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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