JP2008506964A - Ｉｄ発信器、例えば車両キーとして構成された移動形送信装置の位置を特定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、基地局として構成された受信装置を基準にして、ＩＤ発信器（５）、例えば車両キーとして構成された移動形送信装置の位置を特定し、またＩＤ発信器（５）から送信された信号１１ａのマルチパス伝搬１１ｂを識別する方法および装置に関しており、ここでは前記の基地局において向きの異なる少なくとも２つの受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）を用いて、送信信号（９），１１ａのシングルパス伝搬およびマルチパス伝搬を受信信号（９），１１ｂとして検出し、また受信信号（９），１１ｂの電界強度を各受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）に依存して検出し、最大の電界強度を有する受信信号（９）ならびに各受信アンテナに対応付けられた受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）を求めて、上記のＩＤ発信器（５）の方向として位置を特定する。

Description

本発明は、基地局として構成された受信装置を基準にして、ＩＤ発信器として、例えば車両のキーとして構成された移動形送信装置の位置を特定する方法および装置に関する。

このような方法および装置は、例えば車両技術分野において、殊にアクセス権限をチェックするシステムに適用され、ＩＤ発信器として構成された車両キーが、権限を有するキーとして識別される。これにより、例えば無線ベースのアクセス制御システムないしはロックシステムおよびスタートシステムを実現することができ、権限が証明された場合だけアクセスおよび使用が可能になるのである（車両移動防止）。

従来のアクセス制御システムは、電子式キー、いわゆる操作者が携帯するＩＤ発信器と、ＩＤ発信器の接近を検出してこのＩＤ発信器と通信する、車両の送受信局ないしは基地局とから構成される。

これまでさまざまな伝送タイプが広まっており、例えば１２５ｋＨｚの周波数領域の低周波システムまたは４３３ＭＨｚまたは８６８ＭＨｚの周波数領域の高周波システムも広まっている。

最近では必要な待機電流を少なくしながら到達距離を一層大きくしたいという要求が生じている。DE 199 57 536 A1には例えば、このために自動車用盗難防止システムが提案されており、これはマイクロ波周波数ないしはＧＨｚ周波数領域で動作する。

しかしながら低周波システムよりも到達距離が比較的大きいことに起因して、ＩＤ発信器と、車両の外部空間または内部空間とを対応付ける際に問題が発生している。

上記のDE 199 57 536 A1においてＩＤ発信器の位置を決定するために提案されているのは、例えば順次に行われる複数の測定値を連続して評価することによって間隔変化を決定することである。

このようにすれば上記の間隔値および対応する間隔変化から、三角測量計算によってＩＤ発信器の精確な位置を決定することができる。不利であるのは、内部空間および外部空間を区別および監視するためのＩＤ発信器の位置の決定が繁雑なことである。

これに加えて比較的周波数の高いキー信号のマルチパス伝搬が問題である。それはここでは、車両のどちらの側にキーがあるかを求めることならびにキーと車両との間隔の測定することによる一義的な位置決めが困難になるか、または妨害されることさえもあるからである。

したがって本発明の課題は、ＩＤ発信器、例えば車両キーとして構成された移動形送信装置の位置を特定する方法および装置を提供して、マルチパス伝搬の場合であっても基地局を基準にして一義的にＩＤ発信器の位置を特定できるようにすることである。

この課題は、本発明により、請求項１に記載された特徴を有する方法ならびに請求項６に記載された特徴を有し、この方法を実施する装置によって解決される。

向きの異なる少なくとも２つの受信領域を用いて、送信信号のシングルパス伝搬およびマルチパス伝搬を検出ないしは受信することによって、ならびに各受信アンテナに依存して受信信号の電界強度を検出ないしは受信することにより、有利なことにもマルチパス伝搬が発生した場合であっても、ＩＤ発信器の方向を決定することができる。ここでは最大の電界強度を有する受信信号ならびに各受信アンテナに対応付けられた受信方向が、求められ、ＩＤ発信器の方向として特定される。

本発明の別の実施形態では、所定数の、例えば信号の２つまたは３つのマルチパス伝搬が検出されると直ちに上記の結果ないしはＩＤ発信器の位置特定を無効とみなす。これによって有利にも回避できるのは、同じ周波数の複数の信号により、干渉、重なり合い、打ち消しなどに起因して、ＩＤ発信器の位置特定について誤った情報が発生してしまうことである。

また（結果の品質に対する付加的またはただ１つの判定基準として）検出されるマルチパス伝搬の受信信号があらかじめ定めた電界強度値を上回った場合、ＩＤ発信器の位置決定を無効とみなすことが可能である。これによって有利にも可能となるのは、あらかじめ定めた電界強度値（閾値）以下のマルチパス伝搬をそのようなマルチパス伝搬として識別することであり、ここではこれによってＩＤ検出器のエラーのない位置特定が影響を受けることはない。障害信号（マルチパス伝搬）が所定の閾値を上回ってはじめて、ＩＤ発信器の一義的な位置特定が困難になるかまたは全く不可能になり、また結果にエラーを伴うという危険性が生じるのである。

本発明の有利な実施形態において、送信信号のシングルパス伝搬およびマルチパス伝搬は、向きの異なる少なくとも４つの受信領域によって検出される。これによって有利にも方向についての情報が改善され、例えば左、右、前方および後方を区別することが可能である。上記の領域が重なる場合には付加的に中間の方向、例えば右前方、右後方、左前方、左後方さえも識別することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、電界強度があらかじめ定めた閾値以上になってはじめて受信信号をシングルパス伝搬と識別する。これにより、結果の品質に対するただ１つのまたは付加的な判定条件として、比較的強いマルチパス伝搬および別の障害を無視することができ、ひいてはＩＤ発信器の誤った位置特定を回避することができるのである。

当然のことながら望ましいのは、位置特定の成功に対し、所望の結果（正しい位置特定）が得られるまでＩＤ発信器が送信することである。これはすでに公知の方法においてふつう、問い合わせおよび確認による双方向の通信によって可能になっている。

向きの異なる受信領域を形成するため、本発明の基地局は、組み合わせ式の受信アンテナ、例えばヴィバルディアンテナを有しており、これは例えば車両ヘッドライニングの中央に配置される。ここではアンテナは、基地局と共に構造上の１ユニットを形成するか、または基地局から位置的に分離してこの基地局と電気的に接続することができる。受信領域および電界強度に依存して受信信号を評価してマルチパス伝搬を識別するため、上記の基地局はさらに評価装置を有する。択一的または付加的にはアンテナとして、向きの異なる受信領域ないしは受信円錐形を有する位置的に分離したアンテナ、例えば磁気ループアンテナを使用することができる。
本発明の有利な実施形態では、上記のアンテナを配置して、これらのアンテナの受信領域が、監視すべき対象体の内部空間を通って、例えば車両室内を通って外部に突き出すようにする。これによって有利にも対象体、例えば車両の内部空間を重なりが生じるように覆うことできるため、例えばこの内部空間にあるＩＤ発信器の信号のシングルパス伝搬をこの内部空間に通って配向される複数のアンテナによって直接受信することができる。これによってＩＤ発信器、すなわち内部空間に存在するＩＤ発信器を一義的かつ精確に位置を特定することが可能である。位置的に離れた個別アンテナの場合、これらのアンテナは、例えば車両のピラー（Ａ，ＢまたはＣピラー）の内側におよび／または車両コンソールおよびリアシェルフに配置して、受信領域ないしは受信円錐形を内側に向けることができる。

本発明を以下、図面に示した実施例に基づいて詳しく説明する。

図面において、
図１は、向きの異なる受信領域を有する組み合わせ形アンテナを略示しており、
図２は、車両ボディに配置された磁気ループアンテナの細部を略示しており、
図３は、車両における、本発明の装置の向きの異なる受信領域を略示している。

図１には組み合わせ形アンテナ１、例えばヴィバルディアンテナが略示されており、このアンテナからは向きの異なる受信領域３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄがふつう円錐形で広がっている。これらの円錐は、図面の面から出て（斜め方向から垂直方向まで）広がるため、この図において領域３ａ〜３ｄは、ふつうローブ状の受信領域のまっすぐまたは斜めの円錐断面と理解すべきである
このようなアンテナ１は、例えば、車両においてヘッドライニングの下側の中央ないしはセンタに設けることができるため、その円錐は外側に向けられ、これらの円錐はそれぞれ下に向かって斜めの方向を有することができる。したがって図１の図はこのようなアンテナ１を有する車両の平面図と見なすことができるため、受信領域３ｂが図面に詳しく示していない車両の右側、受信領域３ａがこの車両の前方側、受信領域３ｃがこの車両の後方側、また受信領域３ｄがこの車両の左側をカバーする。

さてＩＤ発信器ないしはキー５がアンテナ１の受信領域のうちの１つ、例えば受信領域３ｂに存在すると、アンテナ１は、この受信領域を介して、キー５の送信信号のシングルバス伝搬９を直接のパスで受信する。しかしながらキー５の送信信号は別の方向にも伝搬するため、図１に示したように、キー５の送信信号のマルチパス伝搬が、同様に受信領域に存在する反射性の対象体７を介して行われるという事態が発生し得るのである。ここで反射性の対象体７とは、壁、別の車両などが対象となり得る。

このようなマルチパス伝搬において、信号路は、シングルパス伝搬の場合のように、キー５からアンテナ１に向かって直接生じるのはではなく、迂回路を経由して生じる。すなわち、信号の伝搬路１１ａを経由して反射性の対象体７に到達し、またこの対象体から伝搬路１１ｂを経由してアンテナ１に到達するのである。

本発明では、向きの異なる受信領域が存在するため、ここでは、キー５の同一の送信信号が、種々異なる方向からアンテナ１に到達することがあり得る。ここでは信号が同じであることを、例えば「周波数が同じである」という事実だけで決定することができ、その際にさらなる解析（識別子、信号評価、伝搬時間）を行う必要はない。

図１に示したように、ここでは例えばキー５の送信信号９が右側の受信領域３ｄを介して検出され、ならびに別の送信信号１１ｂが受信領域３ａを介して、すなわちこの車両の前方を介して検出される。

この結果、この時点ですでに、キー５の送信信号の少なくとも１つのマルチパス伝搬が発生していることがわかる。

直接受信されるキー５の信号（シングルパス伝搬）の電界強度はふつう、パスが短いことに起因して、マルチパス伝搬を介して受信されるキー５の送信信号の電解強度よりも大きいため、この例では本発明の方法により、キー５の位置を車両の右側に、すなわち受信領域３ｂ内に特定することができる。

ここでは図１に示したマルチパス伝搬１１ａ，１１ｂは、例えば信号１１ｂの弱い電界強度のために考慮しないままにすることが可能である。

このようにキー５の位置を特定した後、成功した位置特定に依存して別の評価、例えばキー５の距離などを公知の方法、例えば信号の伝搬時間測定などによって求めることができる。つぎに上記の位置特定および／または別の評価に依存して、アクション、例えば自動車のロック解除、車両移動防止のイネーブルなどを制御することができる。

監視すべき対象体、例えば車両に配置される図１の組み合わせ形アンテナ１の代わりにまたこれに付加的に、個別アンテナ、例えば磁気ループアンテナを車両に配置することができる。図２に示したように、本発明の有利な実施形態では、このようなループアンテナ１５は、車両ボディの内側、例えば車両ピラー（Ａ、ＢまたはＣピラー）に、車両のヘッドライニング、車両コンソールまたは車体後部、例えばリアシェルフに設けられる。

ここでアンテナ１５は、例えば左Ｂピラーにおいて車両内側に配置されて、その円錐形の受信領域１７が車両内部を突き抜けて右側の車両室内を覆うようにする。同様に右側の車両ピラーの内側に配置されるアンテナは、車両室内を突き抜けて車両の左側を覆うことができる。この場合に車両の前方および後方の領域は、例えば、図１に示した組み合わせ形アンテナ1によって覆うことができるか、または同様にそれぞれ車両コンソールおよびリアシェルフ（有利には中央に）に配置された別の個別アンテナから発して内部空間を突き抜ける相応の受信円錐形によって覆うことができる。

キー５の信号の所定の周波数以上では、例えばＵＨＦ領域では車両ピラーはふつう反射器として作用しないため、これ以上ではキー５の送信信号のマルチパス伝搬は行われ得ない。

図３に例として略示されているのは、本発明により、向きの異なる円錐形の受信領域２７ａおよび２７ｂを有しかつ離れた場所にある２つのアンテナ１９および２１、例えば磁気ループアンテナによってどのようにキー５の位置が特定されるかである。キー５は（図示のように）アンテナ１９の受信領域２７ａにあり、ここでこのアンテナは、例えば車両の左側Ｂピラー２３の内側に配置されている。図３からわかるように、これに対向して、すなわちこの例では車両の右側のＢピラー２５の内側に別のアンテナ２１が配置されており、ここでその受信円錐形２７ｂは、アンテナ１９の受信円錐形２７ａと同様にこの車両の室内を突き抜けて、受信領域２７ａが車両右側を覆うのとは異なり、これに対向する車両左側を覆う。

さて図３に示したようにキー５が車両外部において車両右側にある場合、このキーが直接送信したシングルパス伝搬信号９はアンテナ１９だけによって受信される。受信領域２７ｂ内に反射器７、例えば家の壁などがある場合、キー５から反射器７に到達する信号１１ａは、この反射器において反射し、信号１１ｂとしてアンテナ２１によって受信される。

この信号１１ｂは信号９よりも電界強度が弱いため、この信号をマルチパス伝搬と識別して、強い信号９を介してこのキーの位置を車両右側に一義的に特定することできる。アンテナ１９および２１がそれぞれ対向する車両ピラーの内側にある場合、当然のことながら図３の図は、し車両ピラー２３および２５が互いに平行に配置されていると解釈すべきである。これに相応して上記の受信領域は、車両長手方向軸に関して鏡面対称に、車両右側ないしは左側を向いて直に対向して配置されている。

これに対してキー５が車両室内にある場合、その送信信号は２つのアンテナ１９，２１によってほぼ同じ強度で受信されるため、（この場合に）キーの送信信号の２つのシングルパス伝搬が検出される。この場合、簡単にキー５の位置の特定、すなわち「車両室内にある」を行うことができる。

本発明の方法は有利には数ＭＨｚから例えば数ＧＨｚの周波数以上で適用される。それはＶＨＦ領域、殊にＵＨＦ領域およびマイクロウェーブ領域以上になってはじめて、比較的大きな減衰に起因して、数メートルの、例えば５，１０または１５メートルまでの比較的近い周囲において伝搬時間測定が一層容易になり得るからである。

権限のないアクセスに対する安全性を高めるため、複数の検査を個別にまたは任意の組み合わせで行うことができる。例えば、電界強度に対してあらかじめ定めた閾値を設けて、この閾値以上になってはじめて送信信号をシングルパス伝搬と識別することができる。さらに信号電界強度に対して最小閾値をあらかじめ定めることができ、この最小閾値以上で信号そのものが受信されるため、電界強度の弱い信号は最小からノイズないしは無関係であると見なされる。さらに、あらかじめ定めた数のマルチパス伝搬を検出した際に、すなわち付加的な（マルチパス伝搬）信号を検出した際にすでに位置決定の結果を退けて、新たに送信される信号を待機することができる。

当然のことながら、本発明は上記の実施例に制限されず、アクセス権限の監視が必要な任意の対象体（家のドア、ガレージのドア、建物の入口、建物の安全ゾーンなど）に適用可能である。

向きの異なる受信領域を有する組み合わせ形アンテナの概略図である。 車両ボディに配置された磁気ループアンテナの細部の概略図である。 車両における、本発明の装置の向きの異なる受信領域を示す図である。

Claims (7)

1. 基地局として構成された受信装置（１，１５，１９，２１）を基準にして、ＩＤ発信器（５）、例えば車両キーとして構成された移動形送信装置の位置を特定し、また前記のＩＤ発信器（５）から送信された信号（１１ｂ）のマルチパス伝搬（１１ｂ）を識別する方法において、
   ａ） 前記の基地局にて向きの異なる少なくとも２つの受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）を用いて、送信信号のシングルパスおよびマルチパス伝搬（１１ａ，９）を受信信号（９，１１ｂ）として検出し、
   ｂ） 当該受信信号（９，１１ｂ）の電界強度を、各受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）に依存して検出し、
   ｃ） 最大の電界強度を有する受信信号（９）ならびに各受信アンテナに対応付けられた受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）を求めて、前記ＩＤ発信器（５）の方向として位置を特定することを特徴とする、
   ＩＤ発信器の位置を特定し、またＩＤ発信器のから送信された信号のマルチパス伝搬を識別する方法。
2. 前記の信号の検出したマルチパス伝搬（１１ａ）があらかじめ定めた数以上である場合、前記のＩＤ発信器（５）の位置特定を無効とみなす、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記の検出したマルチパス伝搬の受信信号（１１ｂ）が、あらかじめ定めた電界強度以上である場合、前記のＩＤ発信器（５）の位置特定を無効とみなす、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記の送信信号のシングルパスおよびマルチパス伝搬（９，１１ｂ）を、向きの異なる少なくとも４つの受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）によって検出する、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. あらかじめ定めた電界強度の閾値以上の場合にはじめて、受信信号（９）をシングルパス伝搬と識別する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. ＩＤ発信器の位置を特定し、またＩＤ発信器のから送信された信号のマルチパス伝搬を識別する方法を実施する装置において、
   前記の基地局は、向きの異なる少なくとも２つの受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）を形成するため、組み合わせ形の受信アンテナ（１）、例えばヴィバルディアンテナおよび／または受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）の異なる位置的に分離されたアンテナ（１９，２１）ならびに評価装置を有しており、
   これによって前記の受信信号が受信領域（３ａ〜３ｄ，２７ａ，２７ｂ）および電界強度に依存して評価され、マルチパス伝搬（１１ｂ）が識別されることを特徴とする、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法を実施する装置。
7. 前記のアンテナを配置して、当該のアンテナの受信領域（３ａ〜３ｄ）が、監視すべき対象体の内部空間を通って、例えば車両室内を通って外部に突き出ている、
   請求項６に記載の装置。

Images