通信装置及测距方法

技术领域

本技术涉及一种通信装置和测距方法，并且更具体地，涉及一种用于基于与另一通信装置的信号传播路径的频率相关的相位特性来执行测距的技术。

背景技术

近年来，室内定位技术引起了关注。由于来自卫星的无线电波未到达室内，因此存在无法接收诸如全球定位系统(GPS)的全球导航卫星系统(GNSS)的信号的问题，并且提出了各种方法。例如，存在通过多个传感器(诸如，加速度传感器和陀螺仪传感器)测量用户的运动和移动量的行人航位推算(PDR)、通过整理地磁数据来估计位置的方法、通过从投射光时到接收光时的飞行时间(Time of Flight，ToF)来估计距离的方法等。

注意，可以引用以下专利文献作为相关的传统技术。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2018-124181号

专利文献2：日本专利申请公开第2010-223593号

发明内容

本发明要解决的问题

然而，例如，在PDR方法中，测距误差进行累积，但是没有用于校正测距误差的手段。此外，在要求地磁数据等的数据整理的方法中，创建初步地图是必不可少的，并且在操作方面存在大的问题，例如，当布局改变或地图改变时，需要重新创建整理数据。ToF方法很大程度上受阴影影响(由于人体引起的测距性能的劣化)，并且存在环境是视线环境才能测量正确的距离的问题。

为了解决该问题，使用无线信号的测距技术比以前更加受到关注。已经提出了用于使用诸如蓝牙低功耗(BLE：蓝牙是注册商标)、Wi-Fi(注册商标)或长期演进(LTE)的无线通信来执行测距的技术。这些方法不需要预先学习等，并且容易开发成应用。

然而，期望在使用无线信号的测距技术中进一步提高测距准确度。目前，使用接收信号强度指示器(RSSI)的方法作为一种解决方案被商业化。这是一种确定如果信号强则接近并且如果信号弱则远离的方法，但是已知信号易受多路径(反射波)的影响。此外，存在取决于天线角度在接收信号强度中出现大误差的问题。

作为用于解决这些问题的方法，基于相位的方法引起了关注。基于相位的方法是基于相对于用于通信的信号传播路径的频率的相位特性来计算距离的方法。具体地，在基于相位的方法中，在改变频率的同时在至少两个通信装置之间执行无线信号通信，并且获取相对于信号传播路径的频率的相位特性。

然而，在基于相位的方法中，在通信装置之间的距离在测距期间改变的情况下存在发生测距误差的可能性。

鉴于上述情况，提出了本技术，并且其目的是在通过基于相位的方法来执行测距的情况下，在通信装置之间的距离存在变化的情况下，提高测距准确度。

问题的解决方案

根据本技术的通信装置包括：相位特性获取单元，获取相对于与另一通信装置之间的信号传播路径的频率的相位特性；以及距离计算单元，基于相位特性计算距另一通信装置的距离，其中，相位特性获取单元通过按照至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率来获取相位特性。

通过在上升侧变化频率获取的相位特性和通过在下降侧变化频率获取的相位特性显示与相对于另一通信装置的距离变化对应的差异，并且在存在距离变化的情况下，基于通过如上所述通过包括上升变化和下降变化的频率变化模式改变频率获取的相位特性执行距离计算，可以适当地获取距离。

附图说明

图1是示出根据本技术的作为第一实施方式的通信装置的配置示例的框图。

图2是示出在基于相位的方法中的相位测量的形式示例的图。

图3是在基于相位的方法中测量的信号传播路径的相位的说明图。

图4是相对于信号传播路径的频率的相位特性的说明图。

图5是示出在通信装置移位的情况下相对于频率的相位特性的图。

图6是示出当通信装置关于通过基于相位的方法的测距移动时的实际评估结果的图。

图7是用于描述相对于在频率以升序变化的情况下以及在频率以降序变化的情况下获取的频率的相位特性的图。

图8是示出实现作为第一实施方式的测距技术而执行的具体处理过程的示例的流程图。

图9是在通信装置之间存在距离变化的情况下发生的距离的偏移的说明图。

图10是示出相对于图9中所示的距离计算结果的移动平均的图。

图11是示出用于实现作为第一实施方式的变型例的测距技术的具体处理过程的示例的流程图。

图12是随机改变频率的方法的示意性说明图。

图13是示出用于实现与频率随机改变的情况相对应的测距技术的具体处理过程的示例的流程图。

图14是示出作为第三实施方式的通信装置的配置示例的框图。

图15是示出用于实现作为第三实施方式的测距技术的具体处理过程的示例的流程图。

图16是频率变化模式的变形例的说明图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图按照以下顺序描述根据本技术的实施方式。

<1.第一实施方式>

(1-1.通信装置的配置)

(1-2.通过基于相位的方法的测距及其问题)

(1-3.作为第一实施方式的测距技术)

(1-4.处理过程)

(1-5.作为第一实施方式的变型例的测距技术)

<2.第二实施方式>

<3.第三实施方式>

<4.变形例>

<5.实施方式概述>

<6.本技术>

<1.第一实施方式>

(1-1.通信装置的配置)

图1是示出根据本技术的作为第一实施方式的通信装置1的配置示例的框图。

如图所示，通信装置1包括调制器2、数模转换器(DAC)3、传输单元4、频率合成器7、RF开关(SW)8、天线9、接收单元10、模数转换器(ADC)17和计算单元18。

本示例中的通信装置1可以根据例如蓝牙低能耗(BLE：蓝牙是注册商标)系统执行无线通信。在BLE方法中，可以尽可能地缩短需要大功率的操作(诸如连接建立和数据通信)所需的时间。因此，可以抑制功耗，并且可以使通信装置1小型化。

调制器2进行用于与另一通信装置1进行无线通信的信号调制处理。在此，作为调制处理，例如，执行IQ调制。在IQ调制中，I信道(同相：同相分量)和Q信道(正交：正交分量)的每个信号被用作基带信号。

调制器2对从计算单元18提供的要传输的数据执行如IQ调制的调制处理。

DAC 3将来自调制器2的数字信号转换成模拟信号。由DAC 3转换的模拟信号被提供至传输单元4。

传输单元4是通过无线通信传输信号的块。如图所示，传输单元4包括带通滤波器(BPF)5和混频器6。BPF 5仅使特定频带的信号通过。即，BPF 5仅将特定频带的信号相对于来自DAC 3的模拟信号提供至混频器6。

混频器6将从频率合成器7提供的本地振荡频率与从BPF 5提供的信号进行混频，以将信号转换成无线通信的传输频率。

频率合成器7提供用于传输和接收的频率。具体地，频率合成器7中包括本地振荡器，并且用于对无线通信的高频信号和基带信号进行转换。

RF开关8是切换射频(RF)信号的开关。RF开关8在传输时将传输单元4连接至天线9，并且在接收时将接收单元10连接至天线9。

天线9是用于通过无线通信传输和接收信号的天线。

接收单元10是通过无线通信接收信号的块。如图所示，接收单元10包括低噪声放大器(LNA)11、混频器12、BPF 13、可变增益放大器(VGA)14、BPF 15以及VGA 16。

LNA 11放大由天线9接收的RF信号。混频器12将从LNA11提供的信号与从频率合成器7提供的本地振荡频率进行混频，以将信号转换成I信道信号和Q信道信号中的每一个。I声道信号(在图中表示为“Ich”)被提供给BPF 13，并且Q声道信号(在图中表示为“Qch”)被提供给BPF 15。

通过混频器12获取的I信道信号被输入到BPF 13，并且仅在特定频带内的信号被提取并被提供给VGA14。另一方面，通过混频器12获取的Q信道信号被输入至BPF 15，并且仅在特定频带内的信号被提取并被提供至VGA16。

VGA14和VGA16用作分别调整从BPF 13提供的I信道信号和从BPF 15提供的Q信道信号的增益的模拟可变增益放大器。

ADC 17将来自接收单元10的I信道信号和Q信道信号(即，经由VGA14和VGA16输出的I信道信号和Q信道信号)从模拟信号转换成数字信号。

转换为数字信号的I信道信号和Q信道信号被提供给计算单元18。

计算单元18包括例如包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的微型计算机，并且CPU根据例如存储在ROM中的程序或从ROM加载到RAM的程序执行各种处理。

例如，计算单元18执行向调制器2提供要传输的数据并调制该数据的处理。此外，计算单元18还基于从ADC 17等提供的I信道和Q信道的各个信号的数据，对接收的数据执行解调的处理。

具体地，本示例中的计算单元18具有作为在附图中示出的频率相关相位特性获取单元F1和距离计算单元F2的功能作为用于使用无线通信执行测距的功能。

频率相关相位特性获取单元F1获取相对于与另一通信装置1之间的信号传播路径的频率的相位特性。

在该示例中，为了通过基于相位的方法执行测距作为使用无线通信的测距，执行获取相对于信号传播路径的频率的相位特性的处理。

注意，后面将再次描述通过基于相位的方法的测距的方法。

距离计算单元F2基于相对于由频率相关相位特性获取单元F1获取的信号传播路径的频率的相位特性来计算距另一通信装置1的距离。注意，通过距离计算单元F2计算距离的方法也将在后面描述。

(1-2.通过基于相位的方法的测距及其问题)

图2是示出在基于相位的方法中的相位测量的形式示例的图。在基于相位的方法中，基于在改变两个通信装置1之间的频率的同时执行无线通信的结果来测量相位。

此时，首先，如图2A中所示，将测量信号从一个通信装置1(称为启动器100)传输至另一通信装置1(称为反射器200)。

在此，启动器100表示在两个通信装置1中基于测量的相位执行距离的计算处理的一侧上的通信装置1，并且反射器200表示与启动器100配对的通信装置1，反射器200与启动器100交换测量信号。

注意，图2主要示出了与相位测量相关的测量信号流，并且未示出例如调制器2、DAC 3、频率合成器7以及ADC 17。

在图2A中，在启动器100中，测量信号从天线9经由传输单元4从计算单元18传输。此外，在反射器200中，测量信号经由天线9通过接收单元10接收。

然后，如图2B所示，测量信号从反射器200返回到启动器100。即，在反射器200中，测量信号经由传输单元4从计算单元18从天线9传输，并且在启动器100中，测量信号通过接收单元10经由天线9接收，并且在计算单元18中测量两者之间的相位特性。通过以这种方式执行往复通信，能够适当地测量通信装置1之间的相位特性。

图3是在基于相位的方法中测量的信号传播路径的相位θ的说明图。

如图2A所示，在测量信号从启动器100侧传输至反射器200侧的情况下，反射器200测量测量信号的信号相位

此外，如图2B所示，在测量信号从反射器200侧传输至启动器100侧的情况下，启动器100测量测量信号的信号相位

在此，当通过接收测量信号获取的I信道和Q信道的信号分别被设置为“I”和“Q”时，通过以下[表达式1]获取信号相位

然后，在基于相位的方法中，基于上述信号相位

在基于相位的方法中，在测量信号的频率在预定频带内顺次改变的同时，对每个频率执行如上所述的相位θ的测量。换言之，对多个频率中的每一个频率测量相位θ。注意，作为这里的“预定频带”，例如，在BLE的情况下，可以设想使用被确定为通信标准的使用频带的频带，诸如2.4GHz频带(从2400MHz至2480MHz的频带)。

当如上所述针对预定频带内的每个频率测量相位θ时，获取图4A中示出的测量结果。图中的黑色圆点表示各频率处的相位θ的测量结果。

在图4A中所示的结果可以改述为相对于信号传播路径的频率的相位特性。

在基于相位的方法中，当频率改变时，基于相位θ的变化形式来执行测距。具体地，在相对于频率改变的相位θ的特性中，如图4B所示的相位θ的斜度的大小与距离的大小相关。此时，相位θ的斜度越陡，距离越大。因此，可以基于相位θ的斜度来计算距离。

作为特定距离计算方法，可例举从相位θ的斜度获取群延迟τ并且将群延迟τ乘以光速(＝299792458m/s)的方法。群延迟τ用于消除相位的2π不确定性的影响。注意，通过用角频率ω对相位θ进行微分来获取组延迟τ。

在此，基于相对于频率的相位θ的特性(即，相对于信号传播路径的频率的相位特性)计算距离的方法不限于上述方法，并且可以考虑各种方法。例如，可以设想采用不仅获取相对于频率的相位θ的特性而且获取相对于频率的振幅的特性的方法，换言之，不仅获取相位θ的频率特性而且获取振幅的频率特性，通过诸如快速傅里叶逆变换(IFFT)的傅里叶逆变换将相位θ和振幅的频率特性转换成时间响应波形，并且基于时间响应波形获取距离的方法。

由于相位θ根据频率而改变，原则上，可以通过对至少两个以上的频率测量相位θ，来执行通过基于相位的方法的测距。

如在图3中所描述的，基于相位的方法是通过从启动器100到反射器200以及从反射器200到启动器100的两个方向上的信号相位

然而，因为基于相位的方法是在频率改变时基于相位θ的改变来执行测距的方法，所以如果在测距期间(即，在频率改变期间)通信装置1之间的位置关系改变，则由于频率改变引起的相位θ的改变与由于位置变化(距离变化)引起的相位θ的改变变得难以区分，并且存在测距结果中出现误差的问题。

图5是示出在通信装置移位的情况下相对于频率的相位θ的变化特性的图。在此，示出了将用于测距的频率变化范围设置为2.4GHz频带(2400MHz至2480MHz)的示例。

在该图中，虚线表示通信装置1不移位(通信装置1之间的距离没有变化)的情况下的特性。

在通信装置1移位的情况下，如图中的实线的特性指示的，相位θ的斜度不同于原始斜度(虚线)。例如，在通信装置1(通信装置1作为启动器100)从另一通信装置1(通信装置1作为反射器200)移位的情况下，如图中所示，相位θ的斜度变得比原始斜度更陡(更大)。

虽然未示出，但是在通信装置1移位使得接近另一通信装置1的情况下，相位θ的斜度变得比原始斜度更缓(更小)。

由通信装置1的位移引起的测距误差将通过具体数值来举例说明。

例如，通信装置1的移动速度被设置为10km/h，并且通过频率扫描(例如，假设2400MHz至2480MHz的范围以1MHz步长变化)来测量每个频率的相位θ所需要的总时间被设置为10毫秒。由于10km/h为约0.28cm/毫秒，所以10毫秒距离改变约2.8cm。例如，由于波长在2.480GHz时为约12.5cm，所以由于移动而发生2.8/12.5×360＝80.64度的相位旋转，这直接导致测距误差。

图6示出当通信装置1移动时通过基于相位的方法的测距的实际评估结果的示例。

在图6中，横轴表示时间(毫秒)，并且纵轴表示距离(m)，并且图6示出了通信装置1在距另一通信装置1的0.5m的点停止大约6秒、然后以大约1km/h移动、并在5m的点停止时的评估结果。实线表示测距结果，并且虚线表示距离的正确值。

根据该评估结果，在静止区域中测距误差约为20cm，但是测距误差随着移动的开始而增大，并且发生大约1m的误差。测距误差的大小根据频率扫描的时间与通信装置1的移动速度(通信装置1之间的距离的变化速度)之间的关系而改变。此时，随着移动速度增加，测距误差趋于增加。

(1-3.作为第一实施方式的测距技术)

在本实施方式中，鉴于如上所述的基于相位的方法的问题，提出了以下测距技术。即，在测距中，在获取相对于信号传播路径的频率的相位特性(相位θ的特性)时，通过至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式来改变频率。具体地，在第一实施方式中，频率相关相位特性获取单元F1执行升序特性获取处理和降序特性获取处理，升序特性获取处理通过用于在预定频带内以升序变化频率的升序变化模式来改变频率以获取相位特性，降序特性获取处理通过在预定频带内以降序变化频率的降序变化模式来改变频率以获取相位特性。

更具体地，本例中的频率相关相位特性获取单元F1相对于升序变化模式和降序变化模式，按照一个模式改变频率，并且随后按照另一模式改变频率，并且获取每个模式的相位特性。

距离计算单元F2基于在升序特性获取处理中获取的相位特性和在降序特性获取处理中获取的相位特性来计算距离。

此处，在本说明书中，“频率变化模式”指执行以获取测距信息的频率变化的模式。在如上所述测距中执行根据升序变化模式的频率改变和根据降序变化模式的频率改变的情况下，升序变化模式和降序变化模式形成一个“频率变化模式”。

图7是用于描述在频率以升序变化的情况下(图7A)和在频率以降序变化的情况下(图7B)获取的相对于频率的相位θ的特性的图。在图7A和图7B中，虚线表示在通信装置1之间不存在距离变化的情况下的相位θ的特性，并且实线表示在通信装置1之间存在距离变化的情况下(在作为启动器100的通信装置1从作为反射器200的通信装置1远离的情况下)的相位θ的特性。

注意，在图7中，“第一变化控制”指相对于用于在预定频带内的改变频率的控制在时间上较早执行的一侧上的控制，并且“第二变化控制”指在“第一变化控制”之后执行的改变频率的控制。在图中，针对第一改变控制和第二改变控制，通过箭头的方向表示频率是以升序变化还是以降序变化。

如图7A所示，在频率以升序变化的情况下，相位θ的斜度根据通信装置1之间的距离变化而变得比原始斜度(虚线)更陡。另一方面，在频率以降序变化的情况下，相位θ的斜度根据通信装置1之间的距离变化而变得比原始斜度更缓。

如从该点理解的，通过对针对升序变化和降序变化中的每一个获取的相位θ的斜度进行平均，可以消除由通信装置1之间的距离变化引起的偏移(见图6)的影响。

从这一点，在第一实施方式中，频率相关相位特性获取单元F1首先执行上述升序特性获取处理和降序特性获取处理中的任一个，以获取相位θ相对于升序变化和降序变化中的任一个的斜度，然后，执行升序特性获取处理和降序特性获取处理中的另一个，以获取相位θ相对于升序变化和降序变化中的另一个的斜度。

然后，在这种情况下，距离计算单元F2计算这两个斜度的平均值，并且基于该平均值计算通信装置1之间的距离。

在此，在用于频率的升序变化的相位特性获取处理和用于降序变化的相位特性获取处理中的每一个中，为频率变化的每个步骤执行获取信号相位

在获取升序变化和降序变化中的每一个的相位特性时，在改变频率的同时，依次执行用于计算每个步骤的相位θ的这种处理。

(1-4.处理过程)

将参考图8的流程图描述要执行以实现如上述第一实施方式的测距技术的具体处理过程的示例。

注意，在本示例中，通过图1所示的计算单元18的CPU作为软件处理执行图8所示的处理。

首先，在步骤S101中，计算单元18执行上述升序特性获取处理或降序特性获取处理作为第一相位测量处理。在此，这是首先执行升序特性获取处理的示例。因此，在步骤S101中，计算单元18以升序变化测量信号的频率，对每个频率执行频率的每个步骤的相位θ的上述计算处理(包括来自反射器200的信号相位

在此，如参照以上图4可见，实际上，相位θ相对于频率变化的特性不是线性特性，而是具有一定程度的变化的特性。因此，在获取相位θ的斜度时，例如，对每个频率实际获取的相位θ执行诸如最小二乘法的线性插值处理。

在步骤S101之后的步骤S102中，计算单元18执行升序特性获取处理和降序特性获取处理中的另一个作为第二相位测量处理。也就是说，在本示例中，执行降序特性获取处理。注意，除了测量信号的频率按照降序变化之外，这里的降序特性获取处理(即，用于获取相位θ相对于频率的降序变化的斜度的处理)的内容与上述步骤S101中描述的处理内容相似，因此避免了冗余的描述。

在步骤S102之后的步骤S103中，计算单元18基于第一相位和第二相位的斜度的平均值执行距离计算。即，计算在步骤S101中获取的相对于升序变化的相位θ的斜度和在步骤S102中获取的相对于降序变化的相位θ的斜度的平均值，并且基于平均值计算通信装置1之间的距离。

注意，作为基于相位θ的斜度计算距离的特定方法，如上所述，可举例说明将从相位θ的斜度获取的组延迟τ乘以光速的值等的方法。

响应于步骤S103的处理的执行，计算单元18终止图8中所示的一系列处理。

(1-5.作为第一实施方式的变型例的测距技术)

图9是在通信装置1之间存在距离变化的情况下发生的距离的偏移的说明图。

具体地，在图9中，与上述图6类似，横轴表示时间(毫秒)，纵轴表示距离(m)，交替执行升序特性获取处理和降序特性获取处理，并且示出根据在每个获取处理中获取的相位θ的斜度单独计算距离的结果，即，不对在每个获取处理中获取的相位θ的斜度进行平均而是根据每个斜度单独计算距离的结果。同样在这种情况下，通信装置1之间的距离中的改变是通信装置1在作为启动器100通信装置1的远离作为反射器200的通信装置1的方向中的改变，如在图6的情况下。

从图9可以看出，在交替执行升序特性获取处理和降序特性获取处理并且根据在每个获取处理中获取的相位θ的斜度单独计算距离的情况下，在计算的距离中交替出现正偏移和负偏移。

图10示出了相对于图9中所示的距离计算结果的移动平均值(图中的虚线)。

从图10与图9之间的比较可以看出，在仅通过升序变化和降序变化中的一个来计算距离的情况下，相对于通信装置1之间的距离变化，仅发生正偏移和负偏移中的一个，但是通过对针对升序变化和降序变化中的每一个计算的距离取平均值，可以计算正确的距离。

因此，作为第一实施方式的变形，提出了计算升序变化的距离和降序变化的距离并且对距离求平均值的方法。具体地，该方法是对基于针对频率的升序变化获取的相位θ的特性计算的距离和基于针对频率的降序变化获取的相位特性计算的距离进行平均的方法。

图11是示出用于实现作为第一实施方式的变型例的这样的测距技术的具体处理过程的示例的流程图。

注意，在以下描述中，将对已经描述的那些部件相似的部件使用相同的参考标号和相同的步骤标号，并且将省略其描述。

在图11中，同样在这种情况下，计算单元18首先在步骤S101中执行第一相位测量处理。然后，响应于步骤S101中的第一相位测量处理的执行，在这种情况下，计算单元18在步骤S201中执行第一距离计算处理。具体地，执行在步骤S101的处理中获取的基于相位θ相对于升序变化的斜度计算距离的处理。

响应于在步骤S201中执行第一距离计算处理，计算单元18在这种情况下在步骤S102中执行第二相位测量处理，然后在步骤S202中执行第二距离计算处理。即，执行基于相对于在步骤S102的处理中获取的降序变化的相位θ的斜度来计算距离的处理。

响应于在步骤S202中执行第二距离计算处理，计算单元18在步骤S203中基于第一距离和第二距离执行距离计算处理。具体地，执行对在步骤S201中计算的距离和在步骤S202中计算的距离进行平均的处理。

响应于步骤S203的处理的执行，计算单元18终止图11中所示的一系列处理。

注意，在上述变形例中，步骤S201和步骤S202中的距离计算方法不限于基于相位θ的斜度的计算方法。例如，可以设想采用如上示例的基于通过对相位θ的频率特性和振幅执行傅里叶逆变换而获取的时间响应波形来获取距离的方法。

<2.第二实施方式>

接下来，将描述第二实施方式。在第二实施方式中，通过随机地改变频率来计算距离。

图12是随机改变频率的方法的示意性说明图，并且具体示出了在通信装置1之间的距离变化的情况下在测量信号的频率在预定频带内随机改变的情况下获取的相对于频率的相位θ的特性。

在图12中，白色圆圈表示相对于每个频率随机改变获取的相位θ的值(样本值)。此外，在图12中，虚线表示在通信装置1在点A处静止的情况下获取的相位θ的斜度，并且交替的长短虚线表示在通信装置1在点B处静止的情况下获取的相位θ的斜度。在此，为了说明起见，假定将针对每个频率获取的相位θ的值归类为这些点A和点B中的一个。

当频率随机改变时，相位θ的样本分散在如图所示的点(距离)A和点(距离)B。因此，当基于在频率随机改变的情况下获取的对相位θ的每个频率的样本而获取的相位θ的斜度(例如，对样本执行最小二乘法等的线性插值)时，可以将其收敛为由图中粗虚线表示的斜度。由粗虚线表示的斜度对应于点A和点B之间的距离，并且通过收敛到由粗虚线表示的斜度，相对于通信装置1从点A到点B的位移的偏移被消除。即，可以减小相对于通信装置1之间的距离变化的测距误差。

在此，为了确认，可以说，用于随机地改变上述频率的频率变化模式属于频率变化模式的一个形式，包括频率的上升侧变化和下降侧变化。

图13是示出用于实现与频率随机改变的情况相对应的测距技术的具体处理过程的示例的流程图。在此，将描述通过执行两次频率的随机改变来计算距离的示例。

在这种情况下，作为步骤S301中的第一相位测量处理和继步骤S301之后的步骤S302中的第二相位测量处理中的每一个，计算单元18执行以下处理：通过在预定频带内随机地改变频率来获取每个频率的相位θ的样本，并且基于获取的相位θ的样本来计算相位θ的斜度。

注意，同样在随机改变频率以获取用于每个频率的相位θ的样本的情况下，类似于上述相对于升序变化或降序变化获取相位θ的样本的情况，为频率变化的每个步骤执行获取由作为反射器200的通信装置1测量的信号相位

响应于步骤S301中的第一相位测量处理和步骤S302中的第二相位测量处理的执行，在这种情况下，计算单元18在步骤S303中基于第一相位和第二相位的斜度的平均值执行距离计算。即，基于在步骤S301中的第一相位测量处理和步骤S302中的第二相位测量处理中的每一个中计算的相位θ的斜度的平均值，执行计算距离的处理。

注意，在通过随机改变频率计算距离的方法中，频率的随机改变的次数仅需要为至少一次，但是通过采用如上所述的多次执行频率的随机改变并且基于相对于每个随机改变获取的相位θ的斜度的平均值计算距离的方法，可以提高测距准确度。

此外，即使在频率随机改变的情况下，也可以应用如第一实施方式的变形例描述的方法。即，多次执行随机改变频率以获取相位θ相对于频率的特性的随机特性获取处理，并且对根据在每个随机特性获取处理中获取的相位θ的特性计算的距离进行平均的方法。

<3.第三实施方式>

在第三实施方式中，基于通信装置的移动速度的信息改变频率变化模式。

图14是示出作为第三实施方式的通信装置1A的配置示例的框图。

与图1中所示的通信装置1的不同之处在于，设置运动传感器20，并且设置计算单元18A来代替计算单元18。

运动传感器20表示用于检测通信装置1A的运动的传感器。这种情况下的传感器的示例包括加速度传感器。例如，可以通过对加速度传感器的输出信号进行时间积分来获取通信装置1A的移动速度。

可替代地，作为运动传感器20，例如，可以使用包括由惯性测量单元(IMU)表示的加速度传感器的复合传感器。例如，可以想到使用加速度传感器和角速度传感器的复合传感器。

计算单元18A与计算单元18的不同之处在于，包括频率相关相位特性获取单元F1A来代替频率相关相位特性获取单元F1。

频率相关相位特性获取单元F1A基于关于基于运动传感器的输出获取的通信装置1A的移动速度的信息改变频率变化模式。

具体地，频率关联相位特性取得单元F1A在移动速度为预定速度以上的情况下，按照包含上升侧变化及下降侧变化的频率变化模式来使频率变化，在移动速度不为预定速度以上的情况下，按照仅包含上升侧的变化或仅包含下降侧的变化的频率变化模式来使频率变化。

更具体地，在移动速度为预定速度以上的情况下，与第一实施方式类似，本示例中的频率相关相位特性获取单元F1A按照升序变化和降序变化中的一个改变频率，并且随后按照升序变化和降序变化中的另一个改变频率。即，执行升序特性获取处理和降序特性获取处理中的一个，并且随后执行另一个。

另一方面，在移动速度不为预定速度以上的情况下，仅执行升序特性获取处理和降序特性获取处理中的一个。

通过采用如上所述的根据通信装置1A的移动速度来改变频率变化模式的方法，可以仅在识别到通信装置之间的距离变化的情况下执行通过包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式来改变频率的测距。

因此，根据距离变化的存在或不存在，可以通过适当的方法来执行测距。特别地，在由升序变化模式和降序变化模式(作为包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式)执行频率改变的情况下，仅需要执行升序和降序中的一个频率改变作为没有识别到距离变化的情况下的频率改变，因此可以减少与测距相关的处理负荷和缩短测距所需的处理时间。

图15的流程图示出用于实现如上述第三实施方式的测距技术的具体处理过程的示例。

在本示例中，通过计算单元18A的CPU执行图15中所示的处理作为软件处理。

在这种情况下，计算单元18A在步骤S101中执行第一相位测量处理(在该示例中，用频率升序变化的升序特性获取处理)，然后在步骤S401中执行移动速度获取处理。即，通过基于运动传感器20的输出信号等执行预定计算，执行获取通信装置1A的移动速度的处理。

响应于步骤S401中的移动速度获取处理的执行，计算单元18A在步骤S402中确定移动速度是否为预定阈值TH以上。

当移动速度不为阈值TH以上时，计算单元18A进入步骤S403，进行基于第一相位的斜度的距离计算处理，即，基于在步骤S101的获取处理中获取到的相位θ的斜度的距离计算处理，结束图15所示的一系列处理。因此，在测距期间未识别到通信装置1A的移动的情况下，可以仅执行升序频率变化或降序频率变化中的一个作为频率变化。

另一方面，在步骤S402中确定移动速度为阈值TH以上的情况下，计算单元18A在步骤S102中执行第二相位测量处理(在该示例中，用频率降序变化的降序特性获取处理)，然后在步骤S103中执行距离计算处理，并且终止图15所示的一系列处理。

因此，在测距期间识别到通信装置1A的移动的情况下，基于相对于升序和降序两者中的频率变化的相位θ的特性来计算距离，并且可以提高测距准确度。

另外，如作为第一实施方式的变形例所说明的那样，在采用对从升序变化的相位特性得到的距离和从降序变化的相位特性得到的距离进行平均的方法的情况下，也能够同样地根据移动速度改变频率变化模式。具体地，在移动速度不为阈值TH以上的情况下，仅根据升序变化模式的相位特性求出距离，在移动速度为阈值TH以上的情况下，对从升序变化的相位特性求出的距离和从降序变化的相位特性求出的距离进行平均。

此外，第三实施方式也可以应用于频率如第二实施方式中那样随机改变的情况。具体地，在这种情况下，设想在移动速度不为阈值TH以上的情况下，仅针对升序变化模式或降序变化模式从相位特性求出距离，在移动速度为阈值TH以上的情况下，基于通过随机地改变频率而得到的相位θ的特性来进行距离计算。

<4.变形例>

在此，实施方式不限于上述特定示例，并且可采用作为各种修改的配置。

例如，用于测距的频率变化模式不限于以上举例说明的模式。

作为示例，可以想到改变如图16A中所示的模式的频率。

具体地，当在频率改变的过程中的单一频率的输出期间被设置为“一帧”时，频率通过使用奇数或者偶数的一帧按照升序变化模式来改变，并且频率通过使用奇数帧或者偶数帧的另一个按照降序变化模式来改变。

图16A示出对于2.4GHz频带偶数编号的帧被分配给升序变化并且奇数编号的帧被分配给降序变化的示例，并且在这个示例中，升序变化的开始频率是2400MHz，降序变化的开始频率是2480MHz，并且在升序变化和降序变化两者中，频率改变的每个步骤的频率变化量是10MHz。

注意，为了说明的方便，升序变化和降序变化的每个步骤的频率变化量被设置为10MHz，并且当然，频率变化量可被设置为不是10MHz，诸如，1MHz、2MHz、或者5MHz。此外，关于在第一实施方式中描述的包括升序变化和降序变化的频率的升序变化和降序变化，用于每个步骤的频率变化量可以是恒定的或非恒定的。

即使在如图16A所示的频率变化模式的情况下，仅需要基于相对于频率的升序变化获取的相位θ的特性和相对于频率的降序变化获取的相位θ的特性来执行距离的计算。例如，获取相对于频率的升序变化获取的相位θ的斜度和相对于频率的降序变化获取的相位θ的斜度，并且基于斜度的平均值计算距离。

通过采用图16A所示的频率变化模式，执行频率变化，使得升序变化模式中的频率和降序变化模式中的频率交替切换，并且升序变化模式侧与降序变化模式侧之间的时间差减小。即，在与另一通信装置的距离变化的情况下，抑制了以升序变化模式设置频率的时间和以降序变化模式设置频率的时间之间的距离的差。

因此，能够提高测距准确度。

此外，如图16B所示，频率变化模式可以是其中BLE中的广播信道(2402MHz、2426MHz和2480MHz)被排除的变化模式。

此时，在时间上较早执行的频率变化模式(先前的频率变化模式)可以是升序变化模式和降序变化模式中的任一个，并且随后的频率变化模式可以是升序变化模式和降序变化模式中的另一个。或者，在先和后续频率变化模式可以是随机改变模式。

此外，如图16C所示，对于先前的频率变化模式和后续的频率变化模式中的每一个，可以分别从低频和高频中选择两端，从而确保斜度。

此外，在图16C的示例中，可以使每个步骤的频率变化量在两端和其间的一部分之间不同，诸如以1MHz的增量设置两端的频率(2400MHz至2440MHz，2476MHz至2480MHz)，并且以8MHz的增量设置两端的频率(从2404MHz至2476MHz)。

此外，如图16D所示，两端的频率可以不是选择的而是部分固定的。

此外，在如第二实施方式中那样随机地改变频率的情况下，不必仅用随机改变模式来配置用于测距的频率变化模式，并且频率变化模式的一部分可以是除了随机改变模式之外的变化模式(非随机模式)。

例如，在图16C和图16D的示例中，可以设想将两端之间的一部分(2404MHz至2476MHz)设置为随机改变模式等。

在此，在上面的描述中，已经举例说明了基于BLE方法的通信被执行为用于测距的无线通信的情况，但是特定的无线通信方法不受限制，并且例如，可以采用基于诸如Wi-Fi(注册商标)或长期演进(LTE)的另一方法的无线通信。

<5.实施方式概述>

如上所述，作为实施方式的通信装置(相同的1或1A)包括：相位特性获取单元(频率相关相位特性获取单元F1或F1A)，获取相对于与另一通信装置的信号传播路径的频率的相位特性；以及距离计算单元(相同F2)，基于相位特性计算距另一通信装置的距离，其中，相位特性获取单元通过按照至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率来获取相位特性。

通过在上升侧变化频率获取的相位特性和通过在下降侧变化频率获取的相位特性显示与相对于另一通信装置的距离变化对应的差，并且在存在距离变化的情况下，可以基于通过如上所述通过包括上升改变和下降改变的频率变化模式改变频率获取的相位特性执行距离计算，适当地获取距离。

因此，在相对于另一通信装置存在距离变化的情况下，可以提高测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，相位特性获取单元执行升序特性获取处理和降序特性获取处理，升序特性获取处理通过在预定频带内以升序变化频率的升序变化模式改变频率来获取相位特性，降序特性获取处理通过在预定频带内以降序变化频率的降序变化模式改变频率来获取相位特性，并且所述距离计算单元基于在升序特性获取处理中获取的相位特性和在降序特性获取处理中获取的相位特性来计算所述距离。

当与另一通信装置的距离变化时，在以升序变化频率的情况下，相位相对于频率的斜度比不存在距离变化的情况下的斜度陡，另一方面，在以降序变化频率的情况下，斜度比不存在距离变化的情况下的斜度更缓。因此，在存在距离变化的情况下，通过基于两个相位特性执行距离计算，能够适当地获取距离，诸如取以升序变化时的斜度和以降序变化时的斜度的平均值。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，相位特性获取单元相对于升序变化模式和降序变化模式将频率改变一个模式，然后将频率改变另一模式(见图8和图15等)。

由此，能够抑制频率切换时的频率变化量。

因此，能够缩短频率切换所需的时间，并且能够缩短测距所需的处理时间。

此外，在作为实施方式的通信装置中，当在频率改变的处理中单一频率的输出期间被设置为一帧时，相位特性获取单元使用奇数或者偶数的一帧按照升序变化模式来改变频率，并且使用奇数或者偶数的另一帧按照降序变化模式来改变频率(见图16A)。

由此，执行频率改变，使得升序变化模式中的频率和降序变化模式中的频率被交替切换，并且升序变化模式侧和降序变化模式侧之间的时间差减小。即，在与另一通信装置的距离变化的情况下，抑制了以升序变化模式设置频率的时间和以降序变化模式设置频率的时间之间的距离的差。

因此，能够提高测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，距离计算单元基于相对于针对频率的升序变化获取的信号传播路径的频率的相位的斜度和相对于频率的降序变化获取的斜度来计算距离。

当与另一通信装置的距离变化时，在以升序变化频率的情况下，相位相对于频率的斜度比不存在距离变化的情况下的斜度陡，另一方面，在以降序变化频率的情况下，斜度比不存在距离变化的情况下的斜度更缓。因此，在存在距离变化的情况下，通过基于两个相位特性执行距离计算，能够适当地获取距离，诸如取以升序变化时的斜度和以降序变化时的斜度的平均值。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，距离计算单元基于针对频率的升序变化获取的斜度和针对频率的降序变化获取的斜度的平均值，计算距离。

这使得可以在存在距离变化的情况下适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，距离计算单元平均基于针对频率的升序变化获取的相位特性计算的距离和基于针对频率的降序变化获取的相位特性计算的距离(见图11)。

当与另一通信装置的距离变化时，在频率以升序变化的情况下，将正偏移和负偏移中的一个叠加在基于相位特性获取的距离上，并且在频率以降序变化的情况下，将正偏移和负偏移中的另一个叠加在基于相位特性获取的距离上。因此，通过对以升序变化时的距离和以降序变化时的距离进行平均，可以在存在距离变化的情况下适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，相位特性获取单元执行随机特性获取处理，该随机特性获取处理通过按照包括频率的随机改变的频率变化模式改变频率来获取相位特性(见图13)。

当到另一通信装置的距离变化时，在存在距离变化的情况下，通过基于通过随机改变频率获取的相位特性计算距离，能够适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，距离计算单元基于通过执行多次随机特性获取处理的相位特性获取单元获取的每个相位特性来计算距离。

关于随机特性获取处理，通过执行多个处理以获取多个相位特性，可以通过基于多个相位特性执行距离计算来提高距离的准确度，诸如通过对多个相位特性进行平均来获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，相位特性获取单元通过按照频率变化模式改变频率获取相位特性，其中，按照随机模式改变一部分并且按照非随机模式改变另一部分(见图16C和图16D)。

即使在频率的随机改变仅是一部分的情况下，也可以在存在距离变化的情况下适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，相位特性获取单元执行获取相位相对于信号传播路径的频率的斜度的处理作为随机特性获取处理，并且距离计算单元基于通过执行多次随机特性获取处理的相位特性获取单元获取的斜度的平均值来计算距离。

因此，在存在与频率随机改变的情况对应的距离变化的情况下，能够适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，在作为实施方式的通信装置中，距离计算单元对根据由执行多次随机特性获取处理的相位特性获取单元获取的各个相位特性计算的距离进行平均。

因此，在存在与频率随机改变的情况对应的距离变化的情况下，能够适当地获取距离。

因此，可以提高存在距离变化的情况下的测距准确度。

此外，与实施方式的通信装置(相同的1A)包括检测通信装置的运动的运动传感器(相同的20)，并且相位特性获取单元(频率相关相位特性获取单元F1A)基于根据运动传感器的输出获取的通信装置的移动速度的信息改变频率变化模式。

由此，频率变化模式可以根据相对于另一通信装置的距离变化的存在或不存在而改变。

因此，例如，可以根据距离变化的存在或不存在，通过适当的方法执行测距，例如，仅在识别距离变化的情况下，执行频率通过包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式变化的测距。

此外，在作为实施方式的通信装置中，在移动速度等于或大于预定速度的情况下，相位特性获取单元通过包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率，并且在移动速度不等于或大于预定速度的情况下，通过仅包括上升侧变化或仅包括下降侧变化的频率变化模式改变频率。

因此，可以仅在识别到距离变化的情况下执行通过包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式来改变频率的测距。

因此，根据距离变化的存在或不存在，可以通过适当的方法来执行测距。

此外，作为实施方式的测距方法是这样一种测距方法，其中，通信装置包括：相位特性获取过程，其中，通信装置获取关于另一通信装置的信号传播路径的频率的相位特性；以及距离计算过程，其中，通信装置基于相位特性计算到另一通信装置的距离，其中，在相位特性获取过程中，通过按照至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率来获取相位特性。

通过这种测距方法，可以获取与上述实施方式的通信装置的功能和效果相似的功能和效果。

注意，在本说明书中描述的效果仅是示例并且不受限制，并且可以提供其他效果。

<6.本技术>

注意，本技术还可采用以下配置。

(1)

一种通信装置，包括：

相位特性获取单元，获取相对于与另一通信装置之间的信号传播路径的频率的相位特性；以及

距离计算单元，基于相位特性计算距另一通信装置的距离，其中，

相位特性获取单元通过按照至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率来获取相位特性。

(2)

根据以上(1)所述的通信装置，其中

相位特性获取单元执行升序特性获取处理和降序特性获取处理，升序特性获取处理通过在预定频带内以升序变化频率的升序变化模式改变频率来获取相位特性，降序特性获取处理通过在预定频带内以降序变化频率的降序变化模式改变频率来获取相位特性，并且

距离计算单元基于在升序特性获取处理中获取的相位特性和在降序特性获取处理中获取的相位特性来计算距离。

(3)

根据以上(2)所述的通信装置，其中

相位特性获取单元相对于升序变化模式和降序变化模式，按照一个模式改变频率，并且随后按照另一个模式改变频率。

(4)

根据以上(2)所述的通信装置，其中

当在频率改变的过程中单一频率的输出期间被设置为一帧时，相位特性获取单元使用奇数或者偶数的一帧按照升序变化模式来改变频率，并且使用奇数或者偶数的另一帧按照降序变化模式来改变频率。

(5)

根据以上(2)至(4)中任一项所述的通信装置，其中

距离计算单元基于针对频率的升序变化获取的相位相对于信号传播路径的频率的斜度和针对频率的降序变化获取的斜度来计算距离。

(6)

根据以上(5)所述的通信装置，其中

距离计算单元基于针对频率的升序变化获取的斜度和针对频率的降序变化获取的斜度的平均值来计算距离。

(7)

根据以上(2)至(4)中任一项所述的通信装置，其中

距离计算单元对基于针对频率的升序变化获取的相位特性计算的距离和基于针对频率的降序变化获取的相位特性计算的距离进行平均。

(8)

根据以上(1)所述的通信装置，其中

相位特性获取单元执行随机特性获取处理，随机特性获取处理通过按照包括频率的随机改变的频率变化模式来改变频率来获取相位特性。

(9)

根据以上(8)所述的通信装置，其中

距离计算单元基于通过相位特性获取单元多次执行随机特性获取处理获取的每个相位特性来计算距离。

(10)

根据以上(8)或(9)所述的通信装置，其中

相位特性获取单元通过按照频率变化模式改变频率来获取相位特性，在频率变化模式中，按照随机模式改变一部分并且按照非随机模式改变另一部分。

(11)

根据以上(8)至(10)中任一项所述的通信装置，其中

相位特性获取单元执行获取相位相对于信号传播路径的频率的斜度的处理作为随机特性获取处理，并且

距离计算单元基于通过相位特性获取单元多次执行随机特性获取处理获取的斜度的平均值来计算距离。

(12)

根据以上(8)至(10)中任一项所述的通信装置，其中

距离计算单元对从通过相位特性获取单元多次执行随机特性获取处理获取的各个相位特性计算的距离进行平均。

(13)

根据以上(1)至(12)中任一项所述的通信装置，还包括：

运动传感器，运动传感器检测通信装置的运动，其中，

相位特性获取单元基于根据运动传感器的输出获取的通信装置的移动速度的信息来改变频率变化模式。

(14)

根据以上(13)所述的通信装置，其中

相位特性获取单元在移动速度为预定速度以上的情况下，通过包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式来改变频率，并且在移动速度不为预定速度以上的情况下，通过仅包括上升侧变化或仅包括下降侧变化的频率变化模式来改变频率。

(15)

一种测距方法，其特征在于，包括：

相位特性获取过程，其中，通信装置获取相对于与另一通信装置的信号传播路径的频率的相位特性；以及

距离计算过程，其中，通信装置基于相位特性计算距另一通信装置的距离，其中，

在相位特性获取过程中，通过按照至少包括上升侧变化和下降侧变化的频率变化模式改变频率来获取相位特性。

参考符号列表

1，1A 通信装置

2 调制器

3 DAC

4 传输单元

5 BPF

6 混频器

7 频率合成器

8 射频开关

9 天线

10 接收单元

11 LNA

12 混频器

13,15 BPF

14,16 VGA

17 ADC

18,18A 计算单元

20 运动传感器

100 启动器

200 反射器

F1,F1A 频率相关相位特性获取单元

F2 距离计算单元。