特開 2023-91174 通信装置、システム、通信方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091174

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】通信装置、システム、通信方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 11/08 20060101AFI20230623BHJP

【ＦＩ】

G01S11/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205773

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100140958

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100137888

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 夏子

(72)【発明者】

【氏名】古田 昌輝

(72)【発明者】

【氏名】深貝 直史

(72)【発明者】

【氏名】河野 裕己

(72)【発明者】

【氏名】久保 穣

(57)【要約】

【課題】測距値の算出をより確実に行う。
【解決手段】規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する制御部、を備え、前記制御部は、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御する、通信装置が提供される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する制御部、
を備え、
前記制御部は、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御する、
通信装置。

【請求項2】

前記制御部は、複数の前記測距用信号に共通して含まれるプリアンブルの受信感度に基づき、前記データ送信用信号の出力強度を制御する、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記制御部は、少なくとも前記測距用信号の送受信時刻に係る情報が含まれる前記ペイロードを有する前記データ送信用信号の出力強度を制御する、
請求項１また請求項２のうちいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記データ送信用信号のアベレージの出力強度を規定される範囲に抑えつつ、前記ペイロードの出力強度を上げる、
請求項３に記載の通信装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記データ送信用信号のプリアンブル長を、前記測距用信号のプリアンブル長と比較して小さくする、
請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項6】

前記規定の通信規格は、超広帯域無線通信を含む、
請求項１から請求項５までのうちいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのうちいずれか一項に記載の通信装置と、
前記通信装置から前記データ送信用信号を受信する他の通信装置と、
を備える、
システム。

【請求項8】

規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御すること、
を含み、
前記制御することは、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御すること、をさらに含む、
通信方法。

【請求項9】

コンピュータに、
規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する制御機能、
を実現させ、
前記制御機能に、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信装置、システム、通信方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、装置間で送受信した無線信号に基づく処理を行う技術が開発されている。例えば、特許文献１には、超広帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）の信号を用いて装置間における測距を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１８０３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

測距では、測距値算出のための時刻の記録に用いられる測距用信号、および例えば上記時刻に関する情報等が含まれるペイロードを有するデータ送信用信号の送受信が行われる。

【0005】

しかし、通常、データ送信用信号の受信感度は測距用信号の受信感度よりも低い。このため、測距用信号の送受信が正常に完了した場合であっても、データ送信用信号を正常に受信できない場合、測距値を算出することができない状況が生じ得る。

【0006】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、測距値の算出をより確実に行うことにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する制御部、を備え、前記制御部は、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御する、通信装置が提供される。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御すること、を含み、前記制御することは、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御すること、をさらに含む、通信方法が提供される。

【0009】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する制御機能、を実現させ、前記制御機能に、他の通信装置との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御させる、プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0010】

以上説明したように本発明によれば、測距値の算出をより確実に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る通信装置１０の構成例を示すブロック図である。

【図2】同実施形態に係る携帯機２０と車載器３０との間における測距の流れの一例を示すシーケンス図である。

【図3】同実施形態に係る測距用信号ＲＳのデータ構造の一例を示す図である。

【図4】同実施形態に係るデータ送信用信号ＤＳのデータ構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0013】

＜１．実施形態＞
＜＜１．１．システム構成例＞＞
まず、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成例について述べる。

【0014】

本実施形態に係るシステム１は、規定の通信規格に準拠した無線信号の送受信を行う複数の通信装置１０を備える。

【0015】

（通信装置１０）
図１は、本実施形態に係る通信装置１０の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る通信装置１０は、制御部１１０およびアンテナ１２０を備える。

【0016】

（制御部１１０）
本実施形態に係る制御部１１０は、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距を制御する。

【0017】

例えば、本実施形態に係る制御部１１０は、他の通信装置１０との間における上記無線信号の送受信を制御する。

【0018】

本実施形態に係る規定の通信規格としては、例えば、超広帯域無線通信が挙げられる。

【0019】

ただし、本実施形態に係る規定の通信規格は、上記の例に限定されるものではない。

【0020】

本実施形態に係る規定の通信規格には、測距に利用可能であり、後述するプリアンブル、ペイロード等から構成される所定フォーマットの信号を送受信する任意の企画が採用されてよい。

【0021】

本実施形態に係る制御部１１０が有する機能は、各種のプロセッサにより実現される。なお、本実施形態に係る制御部１１０が有する機能については、別途詳細に説明する。

【0022】

（アンテナ１２０）
本実施形態に係るアンテナ１２０は、他の通信装置１０との間において規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信する。

【0023】

例えば、本実施形態に係るアンテナ１２０は、制御部１１０による制御に従い、測距値算出のための時刻の記録に用いられる測距用信号、および各種の情報が含まれるペイロードを有するデータ送信用信号を送信する。

【0024】

一方、本実施形態に係るアンテナ１２０は、他の通信装置１０から測距用信号およびデータ送信用信号を受信してもよい。

【0025】

以上、本実施形態に係る通信装置１０の構成例について述べた。なお、図１を用いて説明した構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る通信装置１０の構成はかかる例に限定されない。

【0026】

例えば、本実施形態に係る通信装置１０は、ユーザによる操作を受け付ける操作入力部、規定の通信規格とは異なる他の通信規格に準拠した無線信号を送受信する通信部などをさらに備えてもよい。

【0027】

本実施形態に係る通信装置１０およびシステム１の構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0028】

＜＜１．２．制御の詳細＞＞
次に、本実施形態に係る制御について詳細に説明する。

【0029】

なお、以下においては、本実施形態に係るシステム１が、携帯機２０および車載器３０を備える場合を例に説明する。

【0030】

携帯機２０および車載器３０は、それぞれ本実施形態に係る通信装置１０の一例である。

【0031】

より具体的には、車載器３０は、車両などの移動体に搭載される通信装置１０であり、携帯機２０は、上記移動体のユーザにより携帯される通信装置１０であってもよい。

【0032】

一例として、車載器３０は、携帯機２０との間における無線信号の送受信に基づいて算出した測距値が規定の値以下である場合、すなわち、携帯機２０を携帯するユーザが移動体から規定の距離内にいると推定される場合、移動体のドアを解錠するなどの制御を行ってもよい。

【0033】

図２は、本実施形態に係る携帯機２０と車載器３０との間における測距の流れの一例を示すシーケンス図である。

【0034】

図２に示すように、携帯機２０と車載器３０との間における無線信号の送受信は、測距値算出のための時刻の記録に用いられる測距用信号の送受信が行われる測距シーケンス、および各種の情報が含まれるペイロードを有するデータ送信用信号が送受信されるデータ送信用シーケンスに大別される。

【0035】

図２に示す一例の場合、まず、データ送信シーケンスにおいて、携帯機２０から送信された第１のデータ送信用信号が車載器３０により受信される（Ｓ１０２）。

【0036】

ステップＳ１０２において送受信される第１のデータ送信用信号が有するペイロードには、以降の一連の処理に必要となる各種の情報等が含まれてもよい。

【0037】

次に、測距シーケンスにおいて、携帯機２０から送信された第１の測距用信号が車載器３０により受信される（Ｓ１０４）。

【0038】

ステップＳ１０４において第１の測距用信号を受信した車載器３０は、第１の測距用信号への応答として、第２の測距用信号を送信する（Ｓ１０６）。

【0039】

ステップＳ１０６において第２の測距用信号を受信した携帯機２０は、第３の測距用信号を送信する（Ｓ１０８）。

【0040】

次に、携帯機２０は、データ送信シーケンスにおいて、第２のデータ送信用信号を車載器３０に対して送信する（Ｓ１１０）。

【0041】

次に、車載器３０は、測距シーケンスにおいて送受信された第１～第３の測距用信号の送受信時刻に基づき、測距値を算出する（Ｓ１１２）。

【0042】

ここで、携帯機２０が、第１の測距用信号を送信してから第２の測距用信号を受信するまでの時間長を時間長Ｔ１とし、第２の測距用信号を受信してから第３の測距用信号を送信するまでの時間長を時間長Ｔ２とする。

【0043】

また、車載器３０が、第１の測距用信号を受信してから第２の測距用信号を送信するまでの時間長を時間長Ｔ３とし、第２の測距用信号を送信してから第３の測距用信号を受信するまでの時間長を時間長Ｔ４とする。

【0044】

この場合、車載器３０は、以下の数式（１）を用いて測距用信号の伝搬時間τを算出することが可能である。

【0045】

τ＝（Ｔ１×Ｔ４―Ｔ２×Ｔ３）／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）
・・・（１）

【0046】

この際、車載器３０は、時間長Ｔ３および時間長Ｔ４については、自身の送受信記録から取得可能である。

【0047】

一方、車載器３０は、時間長Ｔ１および時間長Ｔ２については、自身の送受信記録のみから取得することができない。

【0048】

このため、携帯機２０は、ステップＳ１１０において、第２のデータ送信用信号のペイロードに時間長Ｔ１および時間長Ｔ２に関する情報を含めて送信してよい。

【0049】

これにより、ステップＳ１１２において、車載器が伝搬時間τを算出し、さらに伝搬時間τに既知である信号の速度を乗算することで、携帯機２０と車載器３０との間の距離の推定値である測距値を算出することができる。

【0050】

以上、本実施形態に係る測距の流れについて一例を挙げて説明した。上記で説明した一例の処理によれば、測距値を算出し、また測距値に基づく移動体の制御等を実現することが可能となる。

【0051】

しかし、上述したように、通常、データ送信用信号の受信感度は測距用信号の受信感度よりも低い。このため、測距用信号の送受信が正常に完了した場合であっても、データ送信用信号を正常に受信できない場合、測距値を算出することができない状況が生じ得る。

【0052】

本発明の一実施形態に係る技術思想は上記のような点に着目して発想されたものであり、測距値より確実な算出を実現するものである。

【0053】

このために、本実施形態に係る通信装置１０が備える制御部１１０は、他の通信装置１０との間において送受信される複数の測距用信号の受信感度に基づき、ペイロードを有するデータ送信用信号の出力強度を制御すること、を特徴の一つとする。

【0054】

また、本実施形態に係るデータ送信用信号のペイロードには、測距用信号の送受信時刻に係る情報が含まれてもよい。

【0055】

例えば、図２に示す一例の場合、携帯機２０が備える制御部２１０は、第１～第３の測距用信号に共通して含まれるプリアンブルの受信感度に基づき、第１～第２のデータ送信用信号の出力強度を制御してもよい。

【0056】

上述したように、第２のデータ送信用信号のペイロードには、時間長Ｔ１および時間長Ｔ２に関する情報が含まれる。

【0057】

以下、データ送信用信号の出力制御についてより詳細に説明する。

【0058】

図３は、本実施形態に係る測距用信号ＲＳのデータ構造の一例を示す図である。

【0059】

図３に示すように、本実施形態に係る測距用信号ＲＳは、例えば、プリアンブル、ＳＦＤ（Start of Frame Delimiter）、およびＳＴＳ（Scrambled Timestamp Sequence）を含んでもよい。

【0060】

なお、図３においては、プリアンブル、ＳＦＤ、およびＳＴＳの長さをそれぞれＵ ｂｙｔｅ、Ｖ ｂｙｔｅ、およびＷ ｂｙｔｅとしている。Ｕ～Ｗの値は送信されるデータの内容等に応じて適宜設計されればよい。

【0061】

また、図３においては、プリアンブルの受信感度を基準（０ｄＢ）とした場合の各部の受信感度が例示されている。

【0062】

図３に示す一例の場合、ＳＦＤおよびＳＴＳの受信感度は、プリアンブルの受信感度と比較して、それぞれＭｄＢ、ＮｄＢだけ高い。

【0063】

一方、図４は、本実施形態に係るデータ送信用信号ＤＳのデータ構造の一例を示す図である。

【0064】

図４に示すように、本実施形態に係るデータ送信用信号ＤＳは、プリアンブル、ＳＦＤ、ＰＨＲ、ペイロードを含んでもよい。

【0065】

なお、図４においては、プリアンブル、ＳＦＤ、ＰＨＲ、およびペイロードの長さをそれぞれＵ／ｎ ｂｙｔｅ、Ｘ ｂｙｔｅ、Ｙ ｂｙｔｅ、およびＺ ｙｔｅとしている。Ｕ、Ｘ～Ｚ、およびｎの値は送信されるデータの内容等に応じて適宜設計されればよい。

【0066】

また、図４においては、測距用信号ＲＳのプリアンブルの受信感度を基準とした場合の各部の受信感度が例示されている。

【0067】

図４に示す一例の場合、データ送信用信号ＤＳのＰＨＲおよびペイロードの受信感度は、測距用信号ＲＳのプリアンブルの受信感度と比較してＱｄＢだけ低いものとする。

【0068】

この場合、ＰＨＲおよびペイロードの受信感度が要因となり、データ送信用信号ＤＳの通信距離は測距用信号ＲＳの通信距離と比較して短くなる。結果、測距用信号ＲＳを受信可能であってもデータ送信用信号ＤＳを受信できず、測距値を算出することができない状況が生じ得る。

【0069】

上記のような状況を回避するために、制御部１１０は、データ送信用信号ＤＳの通信距離が測距用信号ＲＳの通信距離と同等となるように、ペイロードの出力強度を制御してもよい。

【0070】

上記のような制御によればデータ送信用信号ＤＳの通信距離が改善されることで、より確実に測距値が取得可能となる。

【0071】

一方、ペイロードの出力強度を制御する場合、データ送信用信号ＤＳのアベレージの出力強度も上がるため、規定されるアベレージの出力強度を超える等の状況も発生し得る。

【0072】

上記のような状況を回避するため、制御部１１０は、データ送信用信号ＤＳのアベレージの出力強度を規定される範囲に抑えつつ、ペイロードの出力強度を上げる制御を行ってもよい。

【0073】

例えば、制御部１１０は、データ送信用信号ＤＳのプリアンブル長を、測距用信号ＲＳのプリアンブル長と比較して小さくしてもよい。

【0074】

例えば、図４に示す一例の場合、制御部１１０は、データ送信用信号ＤＳのプリアンブル長を、測距用信号ＲＳのプリアンブル長の１／ｎとしている。

【0075】

上記のような制御によれば、ＰＨＲおよびペイロードの出力強度を上げた場合であっても、データ送信用信号ＤＳのアベレージの出力強度を規定される範囲に収めることが可能となる。

【0076】

なお、データ送信用信号ＤＳに含まれるプリアンブルは、規定パターンの繰り返し配列であるため、データ量を１／２（ｎ＝１）、１／３（ｎ＝３）とした場合であっても、一連の処理に対する影響はほぼないといえる。

【0077】

以上、本実施形態に係る制御部１１０によるデータ送信用信号ＤＳの出力制御について詳細に説明した。

【0078】

なお、規定されるアベレージの出力強度を超えない場合には、制御部１１０は、データ送信用信号ＤＳ全体の出力強度を上げる制御を行ってもよい。

【0079】

＜２．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0080】

また、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、コンピュータにより読み取り可能な非一過性の記憶媒体（non-transitory computer readable storage medium）に格納されるプログラムにより実現されてもよい。各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記憶媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のプログラムは、記憶媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１：システム、１０：通信装置、１１０：制御部、１２０：アンテナ、２０：携帯機、３０：車載器、ＲＳ：測距用信号、ＤＳ：データ送信用信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】