(57)【要約】【課題】受信強度を利用しつつも、フェージングの影響を低減して測距を行う。【解決手段】測距装置１３は、第１通信部１２１と、変動算出部１１２と、位置判定部１１３とを備える。第１通信部１２１は、所定期間で持続する信号Ｊ２を、所定数の回数で受信する。変動算出部１１２は、第１通信部１２１が受信した信号Ｊ２の受信強度の、所定期間内における最大値を受信した回数毎に求め、所定数の最大値のばらつきを求める。位置判定部１１３は、ばらつきが閾値以上であれば、信号Ｊ２の発信源の位置が第１通信部１２１から所定距離以上で離れていると判定し、ばらつきが閾値未満であれば、発信源の位置が第１通信部１２１から所定距離よりも近い、と判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定期間で持続する信号を、所定数の回数で受信する第１通信部と、
前記第１通信部が受信した前記信号の受信強度の前記所定期間内における最大値を前記回数毎に求め、前記所定数の前記最大値のばらつきを求める変動算出部と、
前記ばらつきが閾値以上であれば、前記信号の発信源の位置が前記第１通信部から所定距離以上で離れていると判定し、前記ばらつきが前記閾値未満であれば、前記位置が前記第１通信部から前記所定距離よりも近い、と判定する位置判定部と
を備える測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記ばらつきには前記所定数の前記最大値の標準偏差が採用される、測距装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測距装置と、
前記発信源との通信を行うための構成を有する第２通信部と
を備え、
前記第２通信部は、前記位置が前記第１通信部から前記所定距離よりも近いと判定されたことを条件として、前記発信源と通信する、通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通信装置と、
前記第１通信部との通信を行うための構成を有する第３通信部、および前記第２通信部との通信を行うための構成を有する第４通信部を有し、前記発信源として機能する第２通信装置と
を備え、
前記第１通信部は前記第３通信部に第１信号を送信し、
前記第３通信部は前記第１信号を受信したことに応答して第２信号を前記信号として送信する、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リレーアタックと通称される車両窃盗の手法を防ぐため、通信機能を有する鍵（以下「電子キー」と仮称）と車両とが離れている場合には、車両を開錠しない、あるいは車両を駆動させない技術が提案されている。
【０００３】
例えば電子キーがＧＰＳ機能を備え、電子キーの位置情報を、車両に搭載された装置へ電子キーから送信する技術が提案されている（例えば下記の特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５０４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子キーは、その携帯性から、駆動する電力を内蔵バッテリに依存している。内蔵バッテリの電力消費を低減する観点では、電子キーと車両とが離れているか否かを判断するためのＧＰＳ機能を避けることが望ましい。
【０００６】
車両に搭載された通信装置が電子キーから受信した電波の強度を用いて、車両と電子キーとの間の距離を評価することも可能である。しかしながら当該技術は受信強度それ自体から距離を評価するため、フェージングの影響を受けやすい。この影響は、実際には当該距離が小さいにも拘わらず受信強度が低下する現象を招来し、当該距離が大きいと誤認する可能性を高める。
【０００７】
そこで、本発明は、受信強度を利用しつつも、フェージングの影響を低減して測距を行う技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の第１の態様は、所定期間で持続する信号を、所定数の回数で受信する第１通信部と、前記第１通信部が受信した前記信号の受信強度の前記所定期間内における最大値を前記回数毎に求め、前記所定数の前記最大値のばらつきを求める変動算出部と、前記ばらつきが閾値以上であれば、前記信号の発信源の位置が前記第１通信部から所定距離以上で離れていると判定し、前記ばらつきが前記閾値未満であれば、前記位置が前記第１通信部から前記所定距離よりも近い、と判定する位置判定部とを備える測距装置である。
【０００９】
この発明の第２の態様は、第１の態様の測距装置であって、前記ばらつきには前記所定数の前記最大値の標準偏差が採用される。
【００１０】
この発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様の測距装置と、前記発信源との通信を行うための構成を有する第２通信部とを備え、前記第２通信部は、前記位置が前記第１通信部から前記所定距離よりも近いと判定されたことを条件として、前記発信源と通信する、通信装置である。
【００１１】
この発明の第４の態様は、第３の態様の通信装置と、前記第１通信部との通信を行うための構成を有する第３通信部、および前記第２通信部との通信を行うための構成を有する第４通信部を有し、前記発信源として機能する第２通信装置とを備え、前記第１通信部は前記第３通信部に第１信号を送信し、前記第３通信部は前記第１信号を受信したことに応答して第２信号を前記信号として送信する、通信システムである。
【発明の効果】
【００１２】
第１の態様に係る測距装置によると、受信強度そのものに依存せずに測距できる。第２の態様によると、周知の手法でばらつきを評価できる。第３の態様および第４の態様によると、発信源の省電力に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る通信システムを例示する概念図である。
【図２】自由空間における距離と受信強度との関係を示すグラフである。
【図３】通信装置の動作を例示するフローチャートである。
【図４】携帯端末の動作を例示するフローチャートである。
【図５】通信装置の構成を例示するブロック図である。
【図６】携帯端末の構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜全体構成＞
図１は、実施形態に係る通信システム１００を例示する概念図である。通信システム１００は、通信装置１０と携帯端末２０とを備える。携帯端末２０は通信装置１０と通信可能に構成される。
【００１５】
図１では車両１のユーザ２が車両１から離れる状況が示される。車両１に通信装置１０が搭載されることを、便宜上、両者を繋ぐ鎖線で示す。ユーザ２は携帯端末２０を携帯することを、便宜上、両者を繋ぐ鎖線で示す。
【００１６】
通信装置１０からは携帯端末２０に信号Ｊ１を送信し、携帯端末２０は通信装置１０へ信号Ｊ２を送信する。信号Ｊ１，Ｊ２は電波、例えば２．４ＧＨｚ帯の周波数を有する電波で送信される。以下の説明では信号Ｊ１，Ｊ２それ自身を電波として扱う。
【００１７】
信号Ｊ１，Ｊ２の通信方法としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．１の規格に則った通信方法が採用される。信号Ｊ１は例えばBluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）で採用されるアドバタイジング信号である。携帯端末２０は信号Ｊ１の受信に応答して信号Ｊ２を送信する。
【００１８】
図２は、２．４０２ＧＨｚの信号を送信強度８ｄＢｍで送信したときの、自由空間における距離と受信強度との関係を示すグラフである。当該距離は、信号の発信源と当該信号を受信した位置との間の距離である。受信強度は、当該信号を受信した位置での受信強度である。
【００１９】
図２において破線はシミュレーション結果である。実線については後述する。大まかな傾向として、距離が大きいほど受信強度が低下する傾向を有する。シミュレーション結果は、フェージングの影響により、距離が近いにも拘わらず受信強度が顕著に低下する距離が存在することを示す。かかる距離はヌルポイントと通称される。
【００２０】
信号Ｊ２に即して図２を見れば、携帯端末２０から信号Ｊ２を受信した通信装置１０が、受信強度のみで携帯端末２０までの距離を測定すること（つまり測距すること）は、フェージングの影響に鑑みて望ましくないことが分かる。
【００２１】
＜動作＞
図３は通信装置１０の動作を例示するフローチャートであり、図４は携帯端末２０の動作を例示するフローチャートである。いずれのフローチャートも測距に関する部分のみを例示しており、通信装置１０の動作のすべてを例示するものでもなく、携帯端末２０の動作のすべてを例示するものでもない。
【００２２】
図３において、ステップＳ１００は、車両１の周辺の情報を取得するステップである。周辺の情報とは、例えば市街地であるとか、田園地帯であるとかの、車両１が位置する周囲の情報を含む。かかる情報は、例えば公知のカーナビゲーション装置で容易に取得できる。
【００２３】
ステップＳ１０１は車両１のドアが閉められたことを検知する処理である。具体的には例えば、携帯端末２０が通信装置１０に対して近傍にあるときに、車両１のドアが閉められたことを検知する。ドアが閉められる際に携帯端末２０が通信装置１０に対して近傍にあるか否かの判断は、信号Ｊ１，Ｊ２を用いる必要がなく、公知の手法を採用できる。換言すればステップＳ１０１は公知の技術を用いて実行される。
【００２４】
ドアが閉められた後、ステップＳ１１０によって上記情報に応じた閾値の設定が行われる。図２は自由空間における受信強度の距離に対する依存性であるので、図２に即して閾値が決定される場合と比較して、より小さな閾値が設定される。車両１の周囲の環境が受信強度を低下させることはあっても、増大させることは考えにくいからである。
【００２５】
例えば、人が多い環境に車両１が位置するときには、自由空間で決定される閾値に対して５〜１０ｄＢｍ程度小さな値に閾値が設定される。駐車場など車両が多い環境に車両１が位置するときには、自由空間で決定される閾値に対して３０ｄＢｍ程度小さな値に閾値が設定される。建物の影響を考慮すべき環境に車両１が位置するときには、自由空間で決定される閾値に対して２０ｄＢｍ程度小さな値に閾値が設定される。
【００２６】
ステップＳ１１０が実行された後、ステップＳ１０２において、通信装置１０から第１信号（信号Ｊ１）が携帯端末２０へＭ回送信される。図４を参照して、携帯端末２０は第１信号を受信したか否かがステップＳ２０１で判断される。当該判断結果が肯定的であったとき、換言すると携帯端末２０は第１信号を受信したと判断されたとき、処理がステップＳ２０２に進み、第２信号（信号Ｊ２）を通信装置１０へ送信する。携帯端末２０は第２信号の発信源として機能する通信装置である。
【００２７】
再び図３を参照して、ステップＳ１０３において、通信装置１０は第２信号を受信する。ステップＳ１０４において、受信した第２信号の各々について、その受信強度の最大値を取得する。各々の第２信号は所定期間で持続する信号であり、各々の第２信号について、当該所定期間における受信強度の最大値（以下「期間強度最大値」と仮称）がステップＳ１０４において取得される。
【００２８】
第１信号はＭ回送信され、第２信号は第１信号を受信したことに応答して送信されるので、ステップＳ１０３では第２信号がＭ回受信され、ステップＳ１０４ではＭ回受信した第２信号の各々について期間強度最大値が取得できる。ただし、後述する処理のためにＮ個の期間強度最大値で足りるのであれば、Ｎ≦Ｍを条件として、ステップＳ１０４における期間強度最大値の取得はＮ回でもよい。以下では、期間強度最大値はＮ個取得されるものとして説明する。換言すれば、ステップＳ１０２における第１信号の送信は、少なくともＮ回行われる。
【００２９】
ステップＳ１０３，Ｓ１０４は並列して処理することができる。例えばｋ回目の第２信号をステップＳ１０３において受信しながら、（ｋ−１）回目の第２信号の期間強度最大値をステップＳ１０４において取得してもよい。
【００３０】
ステップＳ１０４の後、ステップＳ１０５においてＮ個の期間強度最大値の標準偏差が計算される。ステップＳ１０５の後、ステップＳ１０６において標準偏差が閾値以上であるか否かが判断される。
【００３１】
標準偏差が閾値以上であれば、通信装置１０から携帯端末２０までの距離が所定距離以上であると判定され、標準偏差が閾値未満であれば、当該距離が所定距離未満であると判定される。つまり標準偏差と閾値との比較により、所定距離に対する大小として、通信装置１０と携帯端末２０との間の測距が行われる。
【００３２】
図２において実線は期間強度最大値を例示する。期間強度最大値も、シミュレーション結果ほど顕著ではないが、フェージングの影響が現れる。しかし期間強度最大値は、距離が遠いときの受信強度と比較して、距離に対するばらつきが小さい。距離に対する受信強度のばらつきは、距離の誤差を許すことにより、ある距離における期間強度最大値のばらつきとして考えることができる。
【００３３】
フェージングの影響により、ヌルポイントおよびその近傍では受信強度が大きく低下する。よって受信強度そのものを利用して測距するとき、ヌルポイントのみならずその近傍では測距の誤差が高まる恐れがある。他方、期間強度最大値のばらつきを採用することで、受信強度そのものに依存せずに測距できる。これは測距へのフェージングの影響を低減する観点で有利である。ばらつきを示す指標として標準偏差を採用することは、周知の手法でばらつきを評価できる観点で有利である。
【００３４】
例えば通信装置１０から携帯端末２０までの距離が２〜５ｍのときの期間強度最大値の標準偏差は０．４８〜１．８程度であり、４５〜４８ｍのときの期間強度最大値の標準偏差は５．４２〜１９．４０程度であった。よって所定距離として２０〜３０ｍ程度を想定した場合、期間強度最大値の標準偏差の閾値は３程度に選定すればよい。
【００３５】
ステップＳ１０６において標準偏差が閾値未満であると判断されれば処理がステップＳ１０２に戻り、測距動作が続行される。標準偏差が閾値以上であると判断されれば測距の動作は終了し、これ以上の第１信号は送信されない。よって携帯端末２０も第２信号を送信せず、以て携帯端末２０の消費電力が低減される。
【００３６】
図３では、ステップＳ１０６からステップＳ１０２に戻るフローの途中にステップＳ１０７が設けられる場合が例示されている。ステップＳ１０７では、所定の通信処理が行われる。このステップＳ１０７では例えば通信装置１０と携帯端末２０との間での認証、車両制御などの公知の通信が行われる。図１ではこのような通信を信号Ｊ３で示した。
【００３７】
ステップＳ１０６において標準偏差が閾値以上であると判断されれば、通信装置１０から携帯端末２０までの距離が所定距離以上であると判定されるので、ステップＳ１０７は実行されない。このようなステップＳ１０７の不実行も、携帯端末２０の消費電力を低減する観点で有利である。
【００３８】
＜装置構成＞
図５は通信装置１０の構成を例示するブロック図である。通信装置１０は車両１に搭載される。通信装置１０はボディコントロールモジュール１１と、通信モジュール１２とを備える。通信モジュール１２は第１通信部１２１を有する。ボディコントロールモジュール１１はドア接触検出部１１１、変動算出部１１２、位置判定部１１３、ＬＦ帯送信部１１４、ＵＨＦ帯受信部１１５を有する。ドア接触検出部１１１、変動算出部１１２、位置判定部１１３、ＬＦ帯送信部１１４、ＵＨＦ帯受信部１１５は公知の技術を用いて相互に連携して動作する。
【００３９】
ドア接触検出部１１１は図３のフローチャートで示されたステップＳ１０１の処理を実行する。ステップＳ１０１が実行されたことを示す情報は、ドア接触検出部１１１から通信モジュール１２に伝達される。通信モジュール１２は当該情報を受けて第１通信部１２１を動作させる。
【００４０】
第１通信部１２１はステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を実行する。ステップＳ１０２に即して言えば、第１通信部１２１は、例えば２．４ＧＨｚ帯の第１信号を送信する。第１通信部１２１は、例えば２．４ＧＨｚ帯の第２信号を受信する。この機能に鑑みて、図５では第１通信部１２１に「２．４ＧＨｚ帯送受信部」と付記した。第１信号および第２信号として、それぞれ信号Ｊ１，Ｊ２を採用することができる。
【００４１】
ステップＳ１０３に即して言えば、第２信号が第１通信部１２１によって、少なくともＮ回受信される。第２信号が信号Ｊ２であれば、第１通信部１２１は、所定期間で持続する２．４ＧＨｚ帯の信号Ｊ２を、所定の回数（Ｎ回）で受信する、ということができる。
【００４２】
変動算出部１１２はステップＳ１０５の処理を実行する。変動算出部１１２は、第１通信部１２１が受信した信号Ｊ２の期間強度最大値を回数毎に求め、Ｎ個の期間強度最大値のばらつきを標準偏差によって求める。
【００４３】
ステップＳ１０４の処理は第１通信部１２１で実行してもよいし、変動算出部１１２で実行してもよい。
【００４４】
位置判定部１１３はステップＳ１１０，Ｓ１０６の処理を実行する。位置判定部１１３は、標準偏差として求められたばらつきがステップＳ１１０で設定された閾値以上であるか否かを判定する。標準偏差が閾値以上であれば、携帯端末２０の位置が第１通信部１２１から所定距離以上で離れていると判定する。換言すれば、第１通信部１２１から携帯端末２０までの距離（これは通信装置１０から携帯端末２０までの距離と見てもよいし、車両１からユーザ２までの距離と見てもよい）が所定距離以上であると判定する。標準偏差が閾値未満であれば、携帯端末２０の位置は第１通信部１２１から所定距離よりも近い、と判定する。
【００４５】
ステップＳ１０６の判断結果、つまり測距の結果は、位置判定部１１３からＬＦ帯送信部１１４に与えられる。携帯端末２０の位置が第１通信部１２１から所定距離よりも近い（つまり第１通信部１２１から携帯端末２０までの距離が所定距離未満である）と判定されれば、ＬＦ帯送信部１１４の動作が可能となる。これはステップＳ１０７の処理に対応する。つまり図１の信号Ｊ３で示された通信は、ＬＦ帯送信部１１４で実行することができる。ＬＦ帯送信部１１４はＬＦ帯（３０〜３００ｋＨｚ）の電波を用いた信号を扱う。
【００４６】
第１通信部１２１と、変動算出部１１２と、位置判定部１１３とを纏めて、所定距離を閾値として通信装置１０から携帯端末２０までの距離を測定する測距装置１３として考えることができる。
【００４７】
ＬＦ帯送信部１１４とＵＨＦ帯受信部１１５とを纏めて、携帯端末２０と通信するための構成を有する第２通信部１４として考えることができる。第２通信部１４は、携帯端末２０の位置が第１通信部１２１から所定距離よりも近いと判定されたことを条件として、携帯端末２０と通信する。
【００４８】
通信装置１０は、測距装置１３と第２通信部１４とを備える、と理解することができる。
【００４９】
図６は携帯端末２０の構成を例示するブロック図である。携帯端末２０は第３通信部２２と、ＬＦ帯受信部２３と、ＵＨＦ帯送信部２４とを備え、これらは公知の技術を用いて相互に連携して動作する。第３通信部２２は、第１通信部１２１との通信を行うための構成を有する。第３通信部２２は、ステップＳ２０１，Ｓ２０２を実行する。具体的には第１信号（信号Ｊ１）を受信したことに応答して第２信号（信号Ｊ２）を送信する。
【００５０】
ＬＦ帯受信部２３はＬＦ帯の電波を用いた信号を、ＵＨＦ帯送信部２４はＵＨＦ帯の電波（０．３〜３ＧＨｚ）を用いた信号を、それぞれ扱う。図１の信号Ｊ３で示された通信は、ＬＦ帯受信部２３、ＵＨＦ帯送信部２４で実行することができる。ＬＦ帯受信部２３とＵＨＦ帯送信部２４とを纏めて、第２通信部１４と通信を行うための構成を有する第４通信部２５として考えることができる。
【００５１】
携帯端末２０は第３通信部２２と第４通信部２５とを備える、と理解することができる。
【００５２】
｛変形例｝
信号Ｊ２のばらつきを評価する指標として、標準偏差に代えて不偏標準偏差を用いてもよいし、分散もしくは不偏分散を用いてもよいし、その他の指標を採用してもよい。
【００５３】
信号Ｊ２は信号Ｊ１と同じ内容であってもよいし、異なる内容であってもよい。信号Ｊ１，Ｊ２は複数の周波数を採用してもよい。信号Ｊ１が複数の周波数を採用し、信号Ｊ２が一つの周波数を採用してもよい。周波数の例として２．４０２ＧＨｚ，２．４２６ＧＨｚ，２．４８０ＧＨｚを挙げる。
【００５４】
携帯端末２０は例えばＦＯＢと通称される電子キーで実現してもよいし、少なくとも第３通信部２２をスマートフォンで実現してもよい。通信装置１０はボディコントロールモジュール１１と通信モジュール１２とを纏めてモジュール化して実現してもよい。
【００５５】
なお、上記実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
【００５６】
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５７】
１０  通信装置
１３  測距装置
１４  第２通信部
２０  携帯端末（通信装置、発信源）
２２  第３通信部
２５  第４通信部
１００  通信システム
１１２  変動算出部
１１３  位置判定部
１２１  第１通信部
【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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