车辆侧单元以及位置关系确定系统

相关申请的交叉引用

该申请主张于2020年12月21日在日本申请的专利申请第2020－211523号的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本公开涉及车辆侧单元以及位置关系确定系统。

背景技术

已知有利用在用户携带的便携机与设置于车辆侧的包含天线的车辆侧单元之间发送接收的电波，确定便携机相对于车辆的位置关系的技术。例如，在专利文献1公开了基于从配置于车辆的多处的天线作为LF频带的电波发送的请求信号的RSSI判定便携机的位置的技术。在专利文献1中，利用RSSI与便携机和天线的距离相关，通过三角测量的原理判定便携机的位置。

专利文献1：日本特开2016－124477号公报

在利用多功能移动电话机等作为便携机的情况下，考虑在便携机与车辆侧单元之间的通信使用按照Bluetooth(注册商标)Low Energy(以下，称为BLE)等使用高频电波的通信标准的通信。LF频带的电波为125kHz，频率较低。由此，电波传播时的衰减较小，不容易产生强度不足的问题。另一方面，在使用高频电波的情况下，电波传播时的衰减较大，而有强度不足的担心。特别是，在便携机的天线为单轴天线的情况下，天线的朝向任意地变化，所以有仅通过在车辆侧多个设置天线，不能够接收足以估计便携机的位置关系的强度的电波的担心。

发明内容

该公开的一个目的在于提供即使在为了确定便携机相对于车辆的位置关系而使用高频电波的情况下，也能够更容易地接收所希望的强度的电力的车辆侧单元以及位置关系确定系统。

上述目的通过独立技术方案所记载的特征的组合实现，另外，从属技术方案规定公开的更有利的具体例。权利要求书所记载的括号内的附图标记表示与作为一个方式后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不对本公开的技术范围进行限定。

为了实现上述目的，本公开的车辆侧单元是能够设置于车辆进行使用的、具备发送接收搭载到高频电波上的信号亦即高频信号的至少一个天线部的车辆侧单元，天线部至少具有：垂直偏振波天线，设置为能够发送接收相对于对象面垂直的偏振波，上述对象面是车辆的规定的一部分的金属面；以及一个或者两个水平偏振波用天线，设置为能够分别发送接收相对于对象面水平的、相互正交的偏振波。

据此，能够将发送接收搭载到高频电波上的信号亦即高频信号的天线部容易接收偏振波的方向增加到相互正交的三轴的方向以上。若至少容易接收相互正交的三轴的方向的偏振波，则即使在来自高频信号的发送源的偏振波的方向变化的情况下，也容易接收到较高的接收强度。由此，即使高频信号衰减也更容易接收所希望的强度的电力。其结果，即使在为了便携机相对于车辆的位置关系的确定而使用高频电波的情况下，也能够更容易接收所希望的强度的电力。

另外，为了实现上述目的，本公开的位置关系确定系统包含上述的车辆侧单元、和由用户携带并发送接收搭载到高频电波上的信号亦即高频信号的便携机。

据此，由于包含上述的车辆侧单元，所以即使在为了便携机相对于车辆的位置关系的确定而使用高频电波的情况下，也能够更容易接收所希望的强度的电力。

附图说明

图1是表示车辆用系统1的概略构成的一个例子的图。

图2是表示便携机2的概略构成的一个例子的图。

图3是表示车辆侧单元3的概略构成的一个例子的图。

图4是部分地示出设置水平偏振波用天线312的区域的俯视图。

图5是沿着图4的II－II线的剖视图。

图6是表示控制部33中的位置关系确定相关处理的流程的一个例子的流程图。

图7是表示车辆侧单元3a的概略构成的一个例子的图。

图8是表示车辆侧单元3b的概略构成的一个例子的图。

具体实施方式

参照附图对用于公开的多个实施方式进行说明。此外，为了方便说明，有时在多个实施方式之间，对具有与到此为止的说明所使用的图所示的部分相同的功能的部分附加相同的附图标记，并省略其说明。附加了相同的附图标记的部分能够参照其它的实施方式中的说明。

＜车辆用系统1的概略构成＞

如图1所示，车辆用系统1包含用户携带的便携机2、和在车辆中使用的车辆侧单元3。此外，“用户携带”并不限定于由用户携带的状态，也包含遗落等未由用户携带的状态。“在车辆中使用”并不限定于搭载于车辆的状态，也包含搭载于车辆之前的状态。该车辆用系统1相当于位置关系确定系统。

便携机2与车辆侧单元3分别能够通过无线通信发送接收信号。另外，在便携机2和车辆侧单元3存在于彼此的通信范围内的情况下，通过无线通信，一方接收另一方发送的信号。通过将信号搭载到高频电波上进行便携机2与车辆侧单元3之间的基于无线通信的信号的发送接收。这里所说的高频电波例如只要是1GHz以上的电波即可。另外，高频电波只要是按照Bluetooth(注册商标)Low Energy(以下，称为BLE)等近距离无线通信标准的无线通信所使用的高频电波即可。以下，例举便携机2与车辆侧单元3通过按照BLE的近距离无线通信标准的无线通信(以下，称为BLE通信)发送接收信号的情况进行说明。该情况下，高频电波为2.4GHz频带的电波。

＜便携机2的概略构成＞

接着，使用图2对便携机2进行说明。便携机2既可以是所谓的Fob，也可以是多功能移动电话机。以下，例举便携机2是多功能移动电话机的情况进行说明。如图2所示，便携机2关于BLE通信，具备便携侧天线部21以及BLE收发器22。

便携侧天线部21接收从车辆侧单元3搭载到高频电波上发送来的信号，或者将信号搭载到高频电波上并发送。便携侧天线部21例如使用单轴的天线。BLE收发器22对通过便携侧天线部21接收的信号进行解调，或者对信号进行调制并输出到便携侧天线部21，使其作为高频电波辐射。

＜车辆侧单元3的概略构成＞

接着，使用图3对车辆侧单元3的概略构成进行说明。如图3所示，车辆侧单元3具备车辆侧天线部31、BLE收发器32、以及控制部33。

车辆侧天线部31接收从便携机2搭载到高频电波上发送来的信号，或者将信号搭载到高频电波上并发送。该车辆侧天线部31相当于天线部。车辆侧天线部31能够设置于车辆进行使用。车辆侧天线部31设置在车辆的一部分的面上。车辆侧天线部31既可以设置在车厢内，也可以设置于车辆的外面。例如，车辆侧天线部31构成为设置于支柱、保险杠、车门把手、车顶、后视镜、车后门等即可。车辆侧天线部31既可以构成为对车辆设置一个，也可以构成为设置多个。在本实施方式中，为了能够通过三角测量的原理确定便携机的位置，例举对车辆设置三个车辆侧天线部31的构成进行说明。

如图3所示，车辆侧天线部31具有垂直偏振波天线311和水平偏振波用天线312。作为水平偏振波用天线312，具有第一水平偏振波天线313和第二水平偏振波天线314。优选垂直偏振波天线311和水平偏振波用天线312配置在同一平面上。这是为了使车辆侧天线部31具有的各天线不容易阻碍彼此的指向性。垂直偏振波天线311和水平偏振波用天线312配置在车辆的规定的一部分的金属面(以下，称为对象面)上。换句话说，车辆侧天线部31配置在对象面上。多个车辆侧天线部31只要构成为分别设置在不同的对象面上即可。车辆的规定的一部分可以是上述的支柱、保险杠、车门把手、车顶、后视镜、车后门等。

垂直偏振波天线311以及水平偏振波用天线312虽然也可以构成为设置为与对象面接触，但优选设置为从对象面分离λ/4。这是为了能够利用对象面作为反射板提高天线的增益。

垂直偏振波天线311被设置为能够发送接收与对象面垂直的偏振波。作为垂直偏振波天线311，优选使用零阶谐振天线。这是为了能够成为低背的天线构成。零阶谐振天线是指利用了作为超材料的应用技术的零阶谐振的具有平板结构的天线。

作为零阶谐振天线，使用具备作为板状的导体部件的底板、设置为与该底板隔开规定的间隔对置的板状的导体部件亦即贴片部、以及将该贴片部与该底板电连接的导体部件亦即短路部的天线即可。底板只要与供电电缆的外部导体连接作为地线发挥作用即可。只要在贴片部中在任意的位置设置供电点即可。另外，并且，更优选在对于贴片部来说未配置底板的一侧还具备设置为与贴片部隔开规定的间隔对置的板状的导体部件亦即附加导体，并使用短路部具备的电感、底板与贴片部形成的静电电容、以及贴片部与附加导体形成的静电电容进行并联谐振。此外，也可以使用倒F型的天线作为垂直偏振波天线311。

水平偏振波用天线312设置为能够分别发送接收相对于对象面水平的、相互正交的偏振波。第一水平偏振波天线313设置为能够发送接收相对于对象面水平的偏振波。该第一水平偏振波天线313相当于第一水平偏振波天线。第二水平偏振波天线314设置为能够发送接收相对于对象面水平，并且，与能够通过第一水平偏振波天线313发送接收的该偏振波正交的偏振波。该第二水平偏振波天线314相当于第二水平偏振波天线。垂直偏振波天线311、第一水平偏振波天线313、第二水平偏振波天线314彼此的天线轴相互正交。换句话说，车辆侧天线部31具有相互正交的三轴的天线。虽然在本实施方式中，例举车辆侧天线部31具有该三轴的天线的构成进行说明，但车辆侧天线部31也可以具有更多的天线。

水平偏振波用天线312例如可以是通过打印或者蚀刻形成在电路基板上的图案天线。另外，优选在与设置水平偏振波用天线312的层相比位于对象面侧的层亦即下层中的水平偏振波用天线312的正下形成地线的层。这里，使用图4以及图5进行说明。图4是部分地示出设置水平偏振波用天线312的区域的俯视图。图5是沿着图4的II－II线的剖视图。图5的GNDa、GNDb分别为地线。图5的Sub是基材。图5的U是上层侧，L是相当于对象面侧的下层侧。

如图5所示，在基材Sub的上层侧的表面形成作为图案天线的水平偏振波用天线312。GNDa、GNDb位于比形成水平偏振波用天线312的层靠下层。GNDa是在图4、图5中省略的垂直偏振波天线311接地的地线。GNDa不设置在水平偏振波用天线312的正下。GNDb与GNDa相比位于下层。GNDb设置在水平偏振波用天线312的正下。由于在水平偏振波用天线312的正下存在GNDb，从而能够使指向性不朝向电路基板的与设置水平偏振波用天线312的一侧相反侧的面。由此，单一面方向的增益提高。另外，优选GNDb与水平偏振波用天线312设置为分离λ/4。这是为了能够利用GNDb作为反射板提高水平偏振波用天线312的增益。此外，也可以利用车辆的对象面作为GNDb。

BLE收发器32对由车辆侧天线部31接收到的信号进行解调，或者对信号进行调制并输出到车辆侧天线部31，使其作为高频电波辐射。BLE收发器32例如可以也测定通过车辆侧天线部31接收到的信号的接收强度。BLE收发器32可以在通过车辆侧天线部31接收到的信号的接收强度在阈值以上的情况下，能够接收信号。阈值能够任意地设定，可以设定用于区分噪声与信号的值。

控制部33具备处理器、存储器、I/O、以及将它们连接的总线，通过执行存储于存储器的控制程序来执行与车辆中的认证相关的各种处理。这里所说的存储器是能够通过计算机读取的非暂时地储存程序以及数据的非迁移实体存储介质(non-transitory tangiblestorage medium)。另外，能够通过半导体存储器或者磁盘等实现非迁移实体存储介质。控制部33控制BLE收发器32中的从车辆侧天线部31的信号的发送。控制部33基于通过车辆侧天线部31接收的信号，确定便携机2相对于车辆的位置关系。

控制部33关于便携机2相对于车辆的位置关系的确定，具备位置测位部331、存储部332、以及接收定时判定部333作为功能模块。此外，也可以通过一个或者多个IC等以硬件的方式构成控制部33执行的功能的一部分或者全部。另外，也可以通过处理器对软件的执行与硬件部件的组合实现控制部33具备的功能模块的一部分或者全部。

位置测位部331使用通过车辆侧天线部31接收的高频信号进行便携机2相对于车辆的位置关系的确定。该位置测位部331相当于位置关系确定部。位置测位部331确定设置于车辆的车辆侧天线部31与便携机2的距离(以下，称为便携机距离)作为便携机2相对于车辆的位置关系。位置测位部331基于通过BLE收发器32测定出的由车辆侧天线部31接收的信号的接收强度，确定便携机距离即可。该情况下，位置测位部331根据接收强度和接收强度的距离衰减特性来确定便携机距离即可。除此之外，位置测位部331例如也可以基于从使车辆侧天线部31发送信号开始到由BLE收发器32接收对该信号的响应为止的传播时间，来确定便携机距离。

另外，位置测位部331也可以基于分别对多个车辆侧天线部31确定出的便携机距离，通过三角测量的原理，确定便携机2相对于车辆的位置。此外，在构成为不对车辆设置多个车辆侧天线部31而设置一个的情况下，也可以构成为不确定便携机2的位置。另外，位置测位部331也可以不确定便携机距离，而基于通过BLE收发器32对多个车辆侧天线部31的各个测定出的接收强度，通过三角测量的原理确定便携机2相对于车辆的位置。位置测位部331也可以基于分别对两个车辆侧天线部31确定出的便携机距离来确定便携机2相对于车辆的大致的位置。

位置测位部331在进行便携机2相对于车辆的位置关系的确定时，根据接收定时判定部333中的判定结果决定使用车辆侧天线部31具有的多个天线的哪一个接收的信号。

优选存储部332预先存储车辆侧天线部31具有的各天线的、接收的信号的延迟特性。在本实施方式中，车辆侧天线部31具有的天线是垂直偏振波天线311、第一水平偏振波天线313、以及第二水平偏振波天线314。这里所说的延迟特性是指根据天线的长度、从天线到供电部为止的长度，而到由天线接收到的信号被BLE收发器32接收为止产生的延迟时间的不同。在存储部332预先存储有通过模拟、实验等求出的延迟特性的值即可。存储部332分别对多个车辆侧天线部31，预先存储各天线的延迟特性即可。作为存储部332，可以使用非易失性存储器。

接收定时判定部333判定车辆侧天线部31具有的天线中，同一高频信号的接收定时最早的天线。在车辆设置多个车辆侧天线部31的构成的情况下，对这些多个车辆侧天线部31的每一个，判定同一高频信号的接收定时最早的天线。接收定时判定部333对通过控制部33指示了发送的车辆侧天线部31，将从指示发送到接收的信号的输出最早的天线判定为同一高频信号的接收定时最早的天线。

优选接收定时判定部333使用存储于存储部332的各天线的延迟特性，修正各天线接收到的信号的延迟量，判定同一高频信号的接收定时最早的天线。通过从上述的传播时间减去相当于各天线的延迟特性的延迟时间来进行延迟量的修正即可。据此，能够确定更正确的传播时间，能够精度更好地判定同一高频信号的接收定时最早的天线。此外，在修正了传播时间的情况下，使用修正后的传播时间作为以后的处理的传播时间即可。

车载环境是存在多个多路径的环境，所以从便携机2发送的高频电波作为传播时间变化的多个电波到来。其变化根据偏振波而不同。然而，从便携机2最早到来的电波可以说是通过最接近实际的距离的距离的路径到来的电波。由此，根据以上的构成，能够判定接收了能够确定更接近实际的距离的便携机距离的电波的天线。

优选位置测位部331仅使用由车辆侧天线部31具有的天线接收的高频信号中的、由通过接收定时判定部333判定为接收定时最早的天线接收到的高频信号，进行便携机2相对于车辆的位置关系的确定。据此，能够使用能够确定更接近实际的距离的便携机距离的电波，所以能够精度更好地确定便携机2相对于车辆的位置关系。

＜控制部33中的位置关系确定相关处理＞

这里，使用图6的流程图对控制部33中的与便携机2相对于车辆的位置关系的确定相关的处理(以下，称为位置关系确定相关处理)进行说明。在图6的例子中，作为位置关系确定相关处理，对到确定每个车辆侧天线部31的便携机距离为止的处理进行说明。构成为在控制部33对BLE收发器32要求了高频信号从车辆侧天线部31的发送的情况下开始图6的流程图即可。在车辆设置多个车辆侧天线部31的情况下，例如对与这些车辆侧天线部31对应的BLE收发器32要求顺序的发送即可。

首先，在步骤S1中，控制部33使要求了高频信号的发送的BLE收发器32进行接收待机。若BLE收发器32接收待机，则由车辆侧天线部31的各天线接收到的高频信号被输出到BLE收发器32，接收强度在阈值以上的信号被作为成为对象的高频信号接收。

在步骤S2中，在从要求高频信号的发送起经过了规定时间的情况下(S2：是)，移至步骤S3。这里所说的规定时间可以是预先假定为对从车辆侧天线部31发送信号进行从便携机2的回信的时间。另一方面，在从要求高频信号的发送起未经过规定时间的情况下(S2：否)，反复S2的处理。由此，在规定时间内，对于车辆侧天线部31的各天线中能够接收阈值以上的高频信号的天线，通过BLE收发器32接收该天线的信号。

在步骤S3中，接收定时判定部333基于在S2中能够接收的信号，判定车辆侧天线部31具有的天线中同一高频信号的接收定时最早的天线。在步骤S4中，位置测位部331仅使用通过车辆侧天线部31具有的天线接收到的高频信号中由在S3中判定为接收定时最早的天线接收到的高频信号，来确定便携机距离。然后，结束位置关系确定相关处理。

＜实施方式1的总结＞

根据实施方式1的构成，能够将发送接收搭载到高频电波上的信号亦即高频信号的车辆侧天线部31容易接收偏振波的方向增加为相互正交的三轴的方向。若容易接收相互正交的三轴的方向的偏振波，则即使在来自便携机2的偏振波的方向变化的情况下，也容易接收到较高的接收强度。由此，即使高频信号衰减也更容易接收所希望的强度的电力。其结果，即使在为了便携机2相对于车辆的位置关系的确定而使用高频电波的情况下，也能够更容易地接收所希望的强度的电力。其结果，能够精度更好地确定便携机2相对于车辆的位置关系。

此外，虽然在实施方式1中，示出了控制部33具备接收定时判定部333的构成，但并不一定限定于此。例如，也可以构成为在BLE收发器32具备接收定时判定部333。

另外，在实施方式1中，也可以也使用由车辆侧天线部31具有的天线接收的高频信号中、由同一高频信号的接收定时最早的天线以外的天线接收到的高频信号，来确定便携机距离。例如，可以将由车辆侧天线部31具有的各天线接收到的高频信号的传播时间、接收强度等信息平均化来使用。该情况下，也可以增大同一高频信号的接收定时最早的天线的信息的权重。

(实施方式2)

虽然在实施方式1中，示出了使用由判定为同一高频信号的接收定时最早的天线接收到的高频信号，确定便携机2相对于车辆的位置关系的构成，但并不一定限定于此。例如，也可以构成为使用由判定为同一高频信号的接收强度最强的天线接收到的高频信号，来确定便携机2相对于车辆的位置关系(以下，称为实施方式2)。以下，对实施方式2的构成进行说明。

实施方式2的车辆用系统1包含用户携带的便携机2、和在车辆中使用的车辆侧单元3a。实施方式2的车辆用系统1除了代替车辆侧单元3而包含车辆侧单元3a这一点之外，与实施方式1的车辆用系统相同。

＜车辆侧单元3a的概略构成＞

接着，使用图7，对车辆侧单元3a的概略构成进行说明。如图7所示，车辆侧单元3a具备车辆侧天线部31、BLE收发器32、以及控制部33a。车辆侧单元3a除了代替控制部33而具备控制部33a这一点之外，与实施方式1的车辆侧单元3相同。

控制部33a关于便携机2相对于车辆的位置关系的确定，具备位置测位部331、存储部332、以及接收强度判定部334作为功能模块。控制部33a除了代替接收定时判定部333而具备接收强度判定部334这一点之外，与实施方式1的控制部33相同。

接收强度判定部334判定车辆侧天线部31具有的天线中同一高频信号的接收强度最强的天线。在车辆设置多个车辆侧天线部31的构成的情况下，对这些多个车辆侧天线部31的每一个，判定同一高频信号的接收强度最强的天线。接收强度判定部334对通过控制部33a指示了发送的车辆侧天线部31的各天线，将通过BLE收发器32测量出的接收强度最高的天线判定为同一高频信号的接收强度最高的天线即可。BLE收发器32测定车辆侧天线部31的各天线的接收强度即可。在实施方式2中，代替在图6中进行了说明的位置关系确定相关处理中的S3的处理，进行该处理即可。

接收强度较强的电波可以说是可靠度较高的电波。由此，通过以上的构成，也能够判定接收了能够确定更接近实际的距离的便携机距离的电波的天线。

优选位置测位部331仅使用通过车辆侧天线部31具有的天线接收的高频电波中由通过接收强度判定部334判定为接收强度最强的天线接收到的高频信号，进行便携机2相对于车辆的位置关系的确定。在实施方式2中，在图6中进行了说明的位置关系确定相关处理中，代替S4的处理，而进行该处理即可。据此，能够使用能够确定更接近实际的距离的便携机距离的电波，所以能够精度更好地确定便携机2相对于车辆的位置关系。

此外，虽然在实施方式2中，示出了控制部33a具备接收强度判定部334的构成，但并不一定限定于此。例如，也可以构成为在BLE收发器32具备接收强度判定部334。

另外，在实施方式2中，也可以也使用由车辆侧天线部31具有的天线接收的高频信号中、由同一高频信号的接收强度最强的天线以外的天线接收到的高频信号，来确定便携机距离。例如，可以将由车辆侧天线部31具有的各天线接收到的高频信号的传播时间、接收强度等信息平均化来使用。该情况下，也可以增大同一高频信号的接收强度最强的天线的信息的权重。

(实施方式3)

虽然在上述的实施方式3中，示出了水平偏振波用天线312具有第一水平偏振波天线313和第二水平偏振波天线314的构成，但并不一定限定于此。例如，也可以构成为代替第一水平偏振波天线313和第二水平偏振波天线314而使用圆偏振波天线(以下，称为实施方式3)。以下，对实施方式3的构成进行说明。

实施方式3的车辆用系统1包含用户携带的便携机2、和在车辆中使用的车辆侧单元3b。实施方式3的车辆用系统1除了代替车辆侧单元3而包含车辆侧单元3b这一点之外，与实施方式1的车辆用系统相同。

＜车辆侧单元3b的概略构成＞

接着，使用图8，对车辆侧单元3a的概略构成进行说明。如图7所示车辆侧单元3a具备车辆侧天线部31b、BLE收发器32、以及控制部33。车辆侧单元3b除了代替车辆侧天线部31而具备车辆侧天线部31b这一点之外，与实施方式1的车辆侧单元3相同。

车辆侧天线部31b具有垂直偏振波天线311和水平偏振波用天线312b。车辆侧天线部31b除了代替水平偏振波用天线312而具有水平偏振波用天线312b这一点之外，与实施方式1的车辆侧天线部31相同。作为水平偏振波用天线312b，具有圆偏振波天线315。圆偏振波天线315是能够发送接收相对于对象面的水平的、相互正交的偏振波的任意一个的一个天线。

根据实施方式3的构成，能够代替使用两个天线，而通过一个圆偏振波天线315，发送接收相对于对象面水平的、相互正交的偏振波的任意一个。由此，能够使RF开关等发送接收天线所需要的构成减少使用该构成的天线减少的量。

此外，本公开并不限定于上述的实施方式，能够在技术方案所示出的范围进行各种变更，适当地对不同的实施方式分别公开的技术单元进行组合得到的实施方式也包含在本公开的技术范围内。另外，也可以通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器的专用计算机实现本公开所记载的控制部及其方法。或者，也可以通过专用硬件逻辑电路实现本公开所记载的装置及其方法。或者，也可以通过由执行计算机程序的处理器与一个以上的硬件逻辑电路的组合构成的一个以上的专用计算机实现本公开所记载的装置及其方法。另外，计算机程序也可以作为能够通过计算机执行的指令，存储于计算机能够读取的非迁移有形记录介质。