特許 7665910 測距装置、及び、送信条件の設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】測距装置、及び、送信条件の設定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/84 20060101AFI20250415BHJP

   G01S 11/02 20100101ALI20250415BHJP

   H04B 17/27 20150101ALI20250415BHJP

   G01S 13/74 20060101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

G01S13/84

G01S11/02

H04B17/27

G01S13/74

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023566113

(86)(22)【出願日】2022-10-13

(86)【国際出願番号】 JP2022038191

(87)【国際公開番号】W WO2023105918

(87)【国際公開日】2023-06-15

【審査請求日】2024-03-07

(31)【優先権主張番号】P 2021198604

(32)【優先日】2021-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 幸光

【審査官】安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０７７２３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０４８８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／１０２９６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１５８７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１８７２６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０００３９３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１９５７２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５０２９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０３７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１７９３８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １１／００－１１／１６，

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２，

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５，

Ｈ０４Ｂ １７／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

他のデバイスにＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標））のパケット信号を送信する送信部と、
前記他のデバイスからＢＬＥのパケット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送信した第１周波数の前記パケット信号を前記他のデバイスが受信したときの第１位相と、前記送信部が前記他のデバイスに送信した第２周波数の前記パケット信号を前記他のデバイスが受信したときの第２位相とを取得する位相取得部と、
前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の前記パケット信号を受信したときの第３位相と、前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の前記パケット信号を受信したときの第４位相とを測定する位相測定部と、
前記位相取得部によって取得された前記第１位相及び前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記第３位相及び第４位相と、前記第２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、
前記他のデバイスの前記第１周波数の前記パケット信号の送信、前記送信部の前記第１周波数の前記パケット信号の送信、前記他のデバイスの前記第２周波数の前記パケット信号の送信、及び、前記送信部の前記第２周波数の前記パケット信号の送信についての送信順と、前記第１周波数及び前記第２周波数とをランダムに設定する設定部と、
前記送信順と前記第１周波数及び前記第２周波数とがランダムに設定された複数の設定データを格納する格納部と、
通知部と
を含み、
前記他のデバイスは、前記複数の設定データと同一の複数の設定データを有しており、
前記設定部は、前記格納部から前記複数の設定データのうちの１つの設定データを読み出すことにより、前記送信順と前記第１周波数及び前記第２周波数とをランダムに設定し、
前記通知部は、前記１つの設定データのＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を前記他のデバイスに通知する、測距装置。

【請求項2】

前記送信部及び前記受信部は、前記設定部によってランダムに設定される前記送信順と前記第１周波数及び前記第２周波数とに応じて、前記他のデバイスとの間で前記パケット信号の送信及び受信をそれぞれ行う、請求項１に記載の測距装置。

【請求項3】

前記設定部によってランダムに設定される前記送信順に応じて、前記送信部の送信状態と前記受信部の受信状態とを切り替える切替部をさらに含む、請求項１又は２に記載の測距装置。

【請求項4】

前記他のデバイスは複数あり、
前記送信部及び前記受信部は、前記複数の前記他のデバイスとの間で前記パケット信号の送信及び受信がそれぞれ可能であり、
前記位相取得部は、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第１周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第１位相と、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第２周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第２位相とを取得し、
前記位相測定部は、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第３位相と、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第４位相とを測定し、
前記測距部は、前記位相取得部によって取得された前記複数の前記第１位相及び前記複数の前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記複数の前記第３位相及び前記複数の前記第４位相と、前記第２周波数とに基づいて、前記複数の前記他のデバイスとの距離を測距する、請求項１記載の測距装置。

【請求項5】

前記他のデバイスは複数あり、
前記送信部及び前記受信部は、前記複数の前記他のデバイスとの間で前記パケット信号の送信及び受信がそれぞれ可能であり、
前記位相取得部は、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第１周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第１位相と、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第２周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第２位相とを前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して取得し、
前記位相測定部は、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第３位相と、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第４位相とを前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して測定し、
前記測距部は、前記位相取得部によって取得された前記複数の前記第１位相及び前記複数の前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記複数の前記第３位相及び前記複数の前記第４位相と、前記第２周波数とに基づいて、前記複数の前記他のデバイスとの距離を前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して測距する、請求項１記載の測距装置。

【請求項6】

他のデバイスにＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標））のパケット信号を送信する送信部と、
前記他のデバイスからＢＬＥのパケット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送信した第１周波数の前記パケット信号を前記他のデバイスが受信したときの第１位相と、前記送信部が前記他のデバイスに送信した第２周波数の前記パケット信号を前記他のデバイスが受信したときの第２位相とを取得する位相取得部と、
前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の前記パケット信号を受信したときの第３位相と、前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の前記パケット信号を受信したときの第４位相とを測定する位相測定部と、
前記位相取得部によって取得された前記第１位相及び前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記第３位相及び第４位相と、前記第２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、
格納部と、
通知部と
を含む測距装置における送信条件の設定方法であって、
前記他のデバイスの前記第１周波数の前記パケット信号の送信、前記送信部の前記第１周波数の前記パケット信号の送信、前記他のデバイスの前記第２周波数の前記パケット信号の送信、及び、前記送信部の前記第２周波数の前記パケット信号の送信についての送信順と、前記第１周波数及び前記第２周波数とをランダムに設定し、
前記格納部は、前記送信順と前記第１周波数及び前記第２周波数とがランダムに設定された複数の設定データを格納しており、
前記他のデバイスは、前記複数の設定データと同一の複数の設定データを有しており、
前記格納部から前記複数の設定データのうちの１つの設定データを読み出すことにより、前記送信順と前記第１周波数及び前記第２周波数とをランダムに設定し、
前記通知部が、前記１つの設定データのＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を前記他のデバイスに通知する、送信条件の設定方法。

【請求項7】

前記他のデバイスは複数あり、
前記送信部及び前記受信部は、前記複数の前記他のデバイスとの間で前記パケット信号の送信及び受信がそれぞれ可能であり、
前記位相取得部は、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第１周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第１位相と、前記送信部が前記複数の前記他のデバイスに送信した前記第２周波数の前記パケット信号を前記複数の前記他のデバイスが受信したときの複数の前記第２位相とを前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して取得し、
前記位相測定部は、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第３位相と、前記複数の前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の前記パケット信号を受信したときの複数の前記第４位相とを前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して測定し、
前記測距部は、前記位相取得部によって取得された前記複数の前記第１位相及び前記複数の前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記複数の前記第３位相及び前記複数の前記第４位相と、前記第２周波数とに基づいて、前記複数の前記他のデバイスとの距離を前記複数の前記他のデバイスごとに異なった前記設定データを用い独立的に並列して測距する、請求項６記載の送信条件の設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測距装置、及び、送信条件の設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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回ずつの送受信との合わせて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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２８３４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の測距装置は、車両のスマートキーエントリシステムに適用可能であり、所謂リレーアタックに対する対策を施しているが、車両側の装置とスマートキーとが、予め決められた固定的な送信順と送信周波数とに応じて通信を行うため、通信の秘匿性が十分ではない。すなわち、リレーアタックに対する対策は十分ではない。

【0005】

そこで、通信の秘匿性を向上させた測距装置、及び、送信条件の設定方法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】

【0006】

本発明の実施形態の測距装置は、他のデバイスに信号を送信する送信部と、前記他のデバイスから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送信した第１周波数の信号を前記他のデバイスが受信したときの第１位相と、前記送信部が前記他のデバイスに送信した第２周波数の信号を前記他のデバイスが受信したときの第２位相とを取得する位相取得部と、前記他のデバイスから前記受信部が前記第１周波数の信号を受信したときの第３位相と、前記他のデバイスから前記受信部が前記第２周波数の信号を受信したときの第４位相とを測定する位相測定部と、前記位相取得部によって取得された前記第１位相及び前記第２位相と、前記第１周波数と、前記位相測定部によって測定された前記第３位相及び第４位相と、前記第２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、前記他のデバイスの前記第１周波数の信号の送信、前記送信部の前記第１周波数の信号の送信、前記他のデバイスの前記第２周波数の信号の送信、及び、前記送信部の前記第２周波数の信号の送信についての送信順と、前記第１周波数及び前記第２周波数とをランダムに設定する設定部とを含む。

【発明の効果】

【0007】

通信の秘匿性を向上させた測距装置、及び、送信条件の設定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の測距装置１００Ａ及び１００Ｂをそれぞれ実装したスマートキー１０及び車両２０を示す図である。

【図2】実施形態の測距装置１００Ａを示す図である。

【図3】設定データの一例を示す図である。

【図4】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。

【図5】測距で得られた周波数と位相の関係を示す図である。

【図6】実施形態の変形例が実行する測距のための通信方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の測距装置、及び、送信条件の設定方法を適用した実施形態について説明する。

【0010】

＜実施形態＞
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スマートキー１０及び車両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２０のスマートキー１０に実装され、測距装置１００Ｂは、車両２０に搭載されるスマートエントリシステム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。

【0011】

スマートキー１０の測距装置１００Ａと車両２０の測距装置１００Ｂとのうちの少なくともいずれか一方がスマートキー１０と車両２０との間の距離を測定し、車両２０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。

【0012】

ここでは、一例として、スマートキー１０の測距装置１００Ａが測距を行い、測距の結果を車両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。スマートキー１０の測距装置１００Ａと車両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２０の測距装置１００Ｂが他のデバイスの一例になる。

【0013】

＜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、スマートキー１０の測距装置１００Ａと、車両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。

【0014】

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。

【0015】

アンテナ１０１は、車両２０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。

【0016】

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。

【0017】

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で受信された電波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。

【0018】

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。

【0019】

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から出力される受信信号を復調して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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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（登録商標）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のパケット信号（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。

【0023】

制御装置１７０は、主制御部１７１、設定部１７２、通知部１７３、切替部１７４、位相取得部１７５、位相測定部１７６、測距部１７７、及びメモリ１７８を有する。メモリ１７８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。

【0024】

主制御部１７１、設定部１７２、通知部１７３、切替部１７４、位相取得部１７５、位相測定部１７６、測距部１７７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１７８は、制御装置１７０のメモリを機能的に表したものである。

【0025】

主制御部１７１は、制御装置１７０の処理を統括する処理部であり、設定部１７２、通知部１７３、切替部１７４、位相取得部１７５、位相測定部１７６、測距部１７７が実行する処理以外の処理を実行する。

【0026】

設定部１７２は、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂへの第１周波数の信号の送信、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａへの第１周波数の信号の送信、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂへの第２周波数の信号の送信、及び、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａへの第２周波数の信号の送信についての送信順と、第１周波数及び第２周波数とをランダムに設定する。送信順と、第１周波数及び第２周波数とは、送信条件の設定方法における送信条件を表す。実施形態の送信条件の設定方法は、測距装置１００Ａ及び１００Ｂにおける送信条件を設定する設定方法である。

【0027】

ここでは、一例として、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂへの第１周波数の信号の送信、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａへの第１周波数の信号の送信、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂへの第２周波数の信号の送信、及び、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａへの第２周波数の信号の送信についての送信順と、第１周波数及び第２周波数とをランダムに設定した設定データが測距装置１００Ａ及び１００Ｂのメモリ１７８に格納されていることとする。

【0028】

測距装置１００Ａ及び１００Ｂのメモリ１７８には、同一の複数の設定データが格納されており、一例として、測距装置１００Ａの通知部１７３が、測距装置１００Ｂの通知部１７３に、測距に利用する設定データのＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を通知することとする。通知を受けた測距装置１００Ｂは、ＩＤを用いてメモリ１７８から設定データを読み出して測距のための通信に利用する。このようにして、測距装置１００Ａ及び１００Ｂで設定データを共有する。

【0029】

設定部１７２は、メモリ１７８から設定データを読み出すことによって、送信順と、周波数とを設定する。このように、設定部１７２が設定データを読み出して送信順と、周波数とを設定することは、設定部１７２が、送信順と、第１周波数及び第２周波数とをランダムに設定することの一形態である。

【0030】

なお、設定部１７２は、送信順と、第１周波数及び第２周波数とをランダムに決定し、決定した送信順と、第１周波数及び第２周波数とを測距装置１００Ａ及び１００Ｂの送信順及び周波数として設定してもよい。送信順と周波数をランダムに設定するには、例えば、ランダム数生成器や疑似ランダム生成器等を用いて、送信順をランダムに設定するとともに、予め用意した複数の周波数の中から周波数をランダムに設定する処理を行えばよい。予め用意した複数の周波数は、周波数の順序が記載されているテーブルを予め複数用意しておき、複数のテーブルのうちのいずれかを選択して用いればよい。測距装置１００Ａ及び１００Ｂの設定部１７２で、共通のテーブルを用いることができるように、ＢＬＥのパケット通信で、いずれかのテーブルを指定する情報を共有しておけばよい。

【0031】

通知部１７３は、少なくとも、設定データのＩＤを測距装置１００Ｂの通知部１７３に通知することと、測距の結果を車両２０の測距装置１００Ｂの通知部１７３に通知することとを行う。これらの通知には、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、設定データのＩＤや測距の結果等をＢＬＥのパケットのペイロードに書き込めばよい。

【0032】

切替部１７４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１７４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１７４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。

【0033】

位相取得部１７５は、測距装置１００Ａが送信した第１周波数の信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第１位相Ｐ１と、測距装置１００Ａが送信した第２周波数の信号を測距装置１００Ｂが受信したときの第２位相Ｐ２とを測距装置１００Ｂから取得する。位相取得部１７５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Ｐ１及び第２位相Ｐ２を測距装置１００Ｂから取得する。第１位相Ｐ１及び第２位相Ｐ２は、ＢＬＥのパケットのペイロードに書き込めばよい。

【0034】

位相測定部１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから第１周波数の信号を受信したときの第３位相Ｐ３と、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから第２周波数の信号を受信したときの第４位相Ｐ４とを測定する。

【0035】

測距部１７７は、位相取得部１７５によって取得された第１位相Ｐ１及び第２位相Ｐ２と、位相測定部１７６によって測定された第３位相Ｐ３及び第４位相Ｐ４と、第１周波数と、第２周波数とに基づいて、測距装置１００Ａと測距装置１００Ｂとの距離を測距する。測距の仕方については後述する。

【0036】

メモリ１７８は、制御装置１７０の主制御部１７１、設定部１７２、通知部１７３、切替部１７４、位相取得部１７５、位相測定部１７６、及び測距部１７７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１７８は、上述した送信順と、第１周波数及び第２周波数とをランダムに設定した設定データを格納する。

【0037】

＜設定データ＞
図３は、設定データの一例を示す図である。図３には、メモリ１７８に格納される複数の設定データのうちの１つの設定データを示す。図３に示す設定データのＩＤは００１である。

【0038】

設定データは、送信順、送信装置、受信装置、及び周波数を含む。測距装置１００Ａ及び１００Ｂのうちのいずれか一方が送信装置になり、いずれか他方が受信装置になり、送信装置から受信装置に信号を送信する。送信順は、送信装置が送信する順番を表す。周波数は一例としてｆ１～ｆ４を示す。周波数ｆ１～ｆ４のうちのいずれか１つが第１周波数の一例であり、周波数ｆ１～ｆ４のうちのいずれか他の１つが第２周波数の一例である。

【0039】

このような設定データを複数作成してメモリ１７８に格納しておき、測距装置１００Ａ及び１００Ｂが通信に利用する設定データのＩＤを測距装置１００Ａの通知部１７３が測距装置１００Ｂの通知部１７３に通知する。複数の設定データから１つの設定データを選択するには、予め決めた順番でＩＤを選択してもよいし、乱数表等を用いてＩＤを選択してもよい。

【0040】

また、複数の設定データを予め生成する際には、各設定データを生成する際に、例えば、ランダム数生成器や疑似ランダム生成器等を用いて、送信順をランダムに設定するとともに、予め用意した複数の周波数の中から周波数をランダムに設定する処理を行えばよい。設定部１７２が設定データを読み出して送信順と、周波数とを設定すればよく、設定方法は、上述の通りである。

【0041】

なお、図３には、メモリ１７８に格納される複数の設定データのうちの設定データのＩＤが００１の設定データを示しているため、設定データのＩＤが００１以外の設定データでは、図３に示す設定データとは、送信順と周波数とが異なる。図３では、一例として、送信順１、２が周波数ｆ１、送信順３、４が周波数ｆ２、送信順５、６が周波数ｆ３、送信順７、８が周波数ｆ４というように、周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の順に設定されているが、この順番は周波数がランダムに設定された結果の一例である。このため、例えば、周波数がｆ４、ｆ２、ｆ１、ｆ３の順に設定される場合、周波数がｆ２、ｆ４、ｆ３、ｆ１の順に設定される場合、周波数がｆ３、ｆ１、ｆ４、ｆ２の順に設定される場合等が有り得る。また、同一の周波数（ここではｆ１～ｆ４のいずれか１つ）で測距装置１００Ａ及び１００Ｂが送受信を行う場合に、測距装置１００Ａ及び１００Ｂのどちらが先に送信するかについても、送信順をランダムに設定することで、様々な順番に設定されることになる。

【0042】

＜測距装置１００Ａ及び１００Ｂが実行する測距のための通信方法＞
図４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の設定部１７２がメモリ１７８から設定データのＩＤが００１の設定データを読み出して設定し、測距のための通信を開始する前に測距装置１００Ｂに設定データを送信してあることとする。このため、測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距のための通信を行う前に、同一の設定データを共有していることになる。なお、測距装置１００Ａの設定部１７２がメモリ１７８から設定データのＩＤが００１以外の設定データを読み出した場合には、図４に示す送信順と、周波数との組み合わせとは異なる送信順と、周波数との組み合わせによって、測距装置１００Ａ及び１００Ｂが測距のための通信を実行することになる。ここでは、一例として、設定データのＩＤが００１の設定データに従って通信を行う場合について説明する。

【0043】

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を送信すると、いずれか他方が同一の周波数で信号を送信する。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。

【0044】

図４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で信号を送信する。測距装置１００Ａの位相取得部１７５は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ１の信号を測距装置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１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ１の信号を受信したときの位相を測定する。

【0045】

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で信号を送信する。測距装置１００Ａの位相測定部１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ２の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１７５は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ２の信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。

【0046】

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で信号を送信する。測距装置１００Ａの位相取得部１７５は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ３の信号を測距装置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１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ３の信号を受信したときの位相を測定する。

【0047】

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で信号を送信する。測距装置１００Ａの位相測定部１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆ４の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１７５は、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆ４の信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。

【0048】

図４に示す測距のための通信は、図３に示す周波数と送信順がランダムに設定された設定データに従って周波数と送信順をランダムに設定した通信である。測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距を行っている間は、図４に示すような通信を行い続け、測距装置１００Ａの位相測定部１７６は、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから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１７５は、測距装置１００Ａが送信した信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相を測距装置１００Ｂから取得する。

【0049】

ここで、測距装置１００及び１００Ｂは、それぞれ固有の基準クロックを有するが、測距装置１００及び１００Ｂの基準クロックの同期が不十分なとき等に、測距装置１００及び１００Ｂの基準クロックに位相ずれが発生する。

【0050】

また、１回目の通信（１）から４回目の通信（４）は、例えば５０ｍｓ程度の短い周期で繰り返し行えば、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間の距離は同一であると考えることができる。この場合に、測距装置１００Ａの位相取得部１７５が、測距装置１００Ａが送信した周波数ｆｍの信号を測距装置１００Ｂが受信したときの位相をφＡＢとする。また、測距装置１００Ａの位相測定部１７６が、測距装置１００Ａが測距装置１００Ｂから周波数ｆｍの信号を受信したときの位相をφＢＡ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。

【0051】

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（往復分の位相）である。周波数ｆｍでの往復分の位相を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。

【0052】

上述のように、１回目の通信（１）から４回目の通信（４）を一例として５０ｍｓ程度の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）

【0053】

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）

【0054】

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）

【0055】

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）

【0056】

式（５Ｄ）、（６）、（７）は、２つの位相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。

【0057】

このため、２つの位相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）

【0058】

図５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５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。

【0059】

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。

【0060】

以上のように、測距装置１００Ａ及び１００Ｂは、測距装置１００Ａから測距装置１００Ｂに信号を送信する際の周波数及び送信順と、測距装置１００Ｂから測距装置１００Ａに信号を送信する際の周波数及び送信順とをランダムに設定した設定データを共有して、測距装置１００Ａ及び１００Ｂの間で信号を送信して測距を行う。周波数及び送信順は、ランダムに設定されているため、通信の秘匿性が高い。このため、リレーアタックに対する十分な対策を実現できる。

【0061】

したがって、通信の秘匿性を向上させた測距装置１００Ａ（１００）及び１００Ｂ（１００）と送信条件の設定方法を提供することができる。

【0062】

測距装置１００ＡのＯＭ１３０とＯＤＭ１４０は、設定部１７２によってランダムに設定される送信順と周波数に応じて、測距装置１００Ｂとの間で信号の送信及び受信をそれぞれ行うので、秘匿性が高い測距のための通信を実現することができる。

【0063】

また、設定部１７２によってランダムに設定される送信順に応じて、ＯＭ１３０の送信状態とＯＤＭ１４０の受信状態とを切り替える切替部１７４を含むので、送信状態と受信状態とを確実に切り替えながら、秘匿性が高い測距のための通信を実現することができる。

【0064】

また、設定部１７２によってランダムに設定される送信順と周波数とを測距装置１００Ｂに通知する通知部１７３を含むので、測距に利用する送信順と周波数を通知することができ、測距装置１００Ａ及び１００Ｂで送信順と周波数を共有して、秘匿性が高い測距のための通信を実現することができる。

【0065】

また、送信順と周波数がランダムに設定された設定データを格納するメモリ１７８を含み、設定部１７２は、メモリ１７８から設定データを読み出すことにより、送信順と周波数とをランダムに設定するので、送信順と周波数を通信することなく、より秘匿性が高い測距のための通信を実現することができる。

【0066】

＜変形例＞
図６は、実施形態の変形例が実行する測距のための通信方法を説明する図である。図６には、測距装置１００Ａ及び１００Ｂに加えて、測距装置１００Ｃを示す。測距装置１００Ｃは、測距装置１００Ａ及び１００Ｂと同一の構成を有する。ここでは、一例として、測距装置１００Ｃは、測距装置１００Ｂと同じ動作を行う。すなわち、測距装置１００Ｃは、測距装置１００Ａに対する測距装置１００Ｂの動作と同一の動作を測距装置１００Ａに対して行う。測距装置１００Ｃは、測距装置１００Ａ及び１００Ｂが用いる設定データと同一の設定データで決まる送信順と周波数で測距装置１００Ａと通信を行う。

【0067】

これにより、測距装置１００Ａは、測距装置１００Ｃとの間の距離を求めることができる。なお、ここでは、測距装置１００Ａ及び１００Ｂと、測距装置１００Ａ及び１００Ｃとが同一の設定データを用い、測距装置１００Ｃが、測距装置１００Ａに対する測距装置１００Ｂの動作と同一の動作を測距装置１００Ａに対して行う変形例について説明した。しかしながら、測距装置１００Ａ及び１００Ｂと、測距装置１００Ａ及び１００Ｃとが用いる設定データは異なるものであってもよい。すなわち、測距装置１００Ａは、測距装置１００Ｂとの通信と、測距装置１００Ｃとの通信を独立的に並列して行ってもよい。この場合でも、測距装置１００Ａは、測距装置１００Ｂとの距離を測距できるとともに、測距装置１００Ｃとの距離を測距することができる。

【0068】

以上、本発明の例示的な実施形態の測距装置、及び、送信条件の設定方法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。

【0069】

なお、本国際出願は、２０２１年１２月７日に出願した日本国特許出願２０２１－１９８６０４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。

【符号の説明】

【0070】

１００、１００Ａ、１００Ｂ 測距装置
１０１ アンテナ
１１０ ＰＡ
１２０ ＬＮＡ
１３０ ＯＭ
１４０ ＯＤＭ
１５０ ＶＣＯ
１５５ ＰＬＬ
１６０ コーデック処理部
１７０ 制御装置
１７１ 主制御部
１７２ 設定部
１７３ 通知部
１７４ 切替部
１７５ 位相取得部
１７６ 位相測定部
１７７ 測距部
１７８ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】