JP2016199963A - 通信システム、通信方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された制御装置からの要求信号に対して応答信号を送信するべき複数の携帯機から当該応答信号を受信できない状態にある場合、複数の携帯機からの受信処理を無駄に継続することによる制御装置の処理の遅延を短くすることができる通信システムを提供する。
【解決手段】携帯機３の応答を要求する制御装置２からの要求信号が携帯機３において受信されると、全ての携帯機３において定められた共通期間Ｔｃにおいて、携帯機３から第１応答信号が送信される。そのため、制御装置２と無線通信可能な携帯機３が存在しない場合、共通期間Ｔｃの期間Ｔｓにおいて制御装置２により受信される携帯機３からの無線信号の受信信号強度は微小となり、しきい値より小さくなる。この場合、制御装置２では、複数の携帯機３から第１応答信号に続いて送信されるべき信号の受信処理が中止される。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両に搭載された制御装置と複数の携帯機とが無線通信を行う通信システムに係り、例えば、ドアの施錠・解錠を車載の制御装置と携帯機との無線通信に基づいて行うキーレスエントリーシステムなどの通信システムに関するものである。

車両のドアの施錠や解錠、エンジンの始動などの車両操作が車載制御装置と携帯機との無線通信に基づいて行われるキーレスエントリーシステムが従来より知られている（例えば特許文献１を参照）。また、携帯機が車載制御装置からの要求信号を受けて応答信号を送信することにより認証処理が行われ、車載制御装置側に予め登録された携帯機であることが認証された場合にドア解錠等の車両操作が許可されるパッシブ・キーレスエントリーシステムも広く普及している。

特開２０１０−２１９６２８号公報

一般的なパッシブ・キーレスエントリーシステムでは、複数のアンテナが車両の各所に配置される。パッシブ・モードの通信が開始される場合、まず車載制御装置によって複数のアンテナから一つのアンテナが選択され、選択されたアンテナからＬＦ帯域の信号（ＬＦ信号）が送信される。このＬＦ信号には、携帯機の起動を促す信号や、認証用のデータが含まれる。ＬＦ信号が携帯機において受信されると、認証用データを含むＲＦ帯域の信号（ＲＦ信号）が携帯機から車載制御装置に送信される。車載制御装置では、携帯機から送信されたＲＦ信号に基づいて、予め登録された携帯機であるか否かの認証が行われる。携帯機がこの認証にパスすると、ドア解錠等の車両制御が許可される。携帯機からＲＦ信号を受信できない場合や、受信したＲＦ信号が認証にパスしない場合は、車載制御装置によって別のアンテナが選択されて、再度ＬＦ信号の送信が行われる。

ところで、車載制御装置に登録された携帯機が複数存在する場合、ＬＦ信号に応答するためのＲＦ信号が複数の携帯機から時間的に重複して送信されると、車載制御装置においてＲＦ信号を正常に受信できない可能性がある。これを回避するため、通常は、各携帯機のＲＦ信号の送信期間を重複しないように予め割り当てておき、各携帯機から順番にＲＦ信号を送信する方法が採られている。

しかしながら、この方法では、登録された携帯機の数が多くなるほど、携帯機がアンテナの近くに存在しない状態（携帯機の不存在状態）の判定に要する時間が長くなるという問題がある。すなわち、登録された全ての携帯機における最後の送信期間まで受信処理を継続し、ＲＦ信号が受信できないことを最終的に確認しなければ、「携帯機の不存在状態」を確定的に判定できない。その結果、「携帯機の不存在状態」では、１つのアンテナでＬＦ信号を送信してから別のアンテナに切り替えてＬＦ信号の再送信を行うまでの時間が長くなる。例えば、携帯機が車両の後部にあるため、車両前部のアンテナでＲＦ信号を受信できず、車両後部のアンテナへ切り替えてＬＦ信号の送信が行われた場合、ドアの解錠等が速やかに行われなくなり、利便性が低下する。

他方、上記特許文献１に記載された制御システムでは、車載システムから送信される要求信号（ＬＦ信号）に対して、まず複数の携帯機から共通のタイミングで応答信号（ＲＦ信号）が送信され、その後、各携帯機から個別のタイミングで応答信号（ＲＦ信号）が送信される。これにより、アンテナの近くに携帯機が１台のみ存在する場合には、最初の共通のタイミングで送信された応答信号が車載システムによって正常に受信される。そのため、登録された携帯機が複数存在していても、携帯機の応答信号は常に最短の時間で車載システムに受信される。また、携帯機が複数存在する場合には、各携帯機から個別のタイミングで応答信号が送信されることにより、各携帯機からの応答信号は車載システムにおいて正常に受信される。

しかしながら、上記特許文献１に記載される制御システムにおいても、登録された携帯機の数が多くなるほど「携帯機の不存在状態」の判定に時間がかかるという上記の問題点は解決されない。すなわち、登録された全ての携帯機における最後の携帯機の個別タイミングまで応答信号の受信を継続けなければ、「携帯機の不存在状態」を確定的に判定できない。そのため、車内の携帯機からの応答信号を受信するためにアンテナの切り替えが発生する場合、登録された携帯機の数が多くなるほど、ドア解錠等の車両制御に大きな遅延が発生する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に搭載された制御装置からの要求信号に対して応答信号を送信するべき複数の携帯機から当該応答信号を受信できない状態にある場合、複数の携帯機からの受信処理を無駄に継続することによる制御装置の処理の遅延を短くすることができる通信システム、通信方法及び制御装置を提供することにある。

本発明の第１の観点は、車両に搭載された制御装置と複数の携帯機とが無線通信可能な通信システムに関する。この通信システムにおいて、前記制御装置は、前記携帯機に無線信号を送信する第１送信部と、前記携帯機からの無線信号を受信する第１受信部と、前記携帯機の応答を要求する要求信号を前記第１送信部から送信する送信処理を行う第１制御部とを備える。前記携帯機は、前記制御装置に無線信号を送信する第２送信部と、前記制御装置からの無線信号を受信する第２受信部と、前記第２受信部において前記要求信号を受信した場合、全ての前記携帯機において定められた共通の期間において前記第２送信部から第１応答信号を送信する第２制御部とを備える。前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間における前記第１受信部の受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を前記第１受信部で受信するための受信処理を中止する。

上記の構成によれば、前記携帯機の応答を要求する前記制御装置からの前記要求信号が前記携帯機において受信されると、全ての前記携帯機において定められた共通の期間において、前記携帯機から前記第１応答信号が送信される。そのため、前記制御装置と無線通信可能な前記携帯機が存在しない場合、前記共通の期間において前記制御装置により受信される前記携帯機からの無線信号の受信信号強度は微小となり、前記しきい値より小さくなる。この場合、前記制御装置では、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を受信するための受信処理が中止される。そのため、前記受信処理が無駄に継続されることによる前記制御装置の処理の遅延が短くなる。

好適に、前記制御装置は、複数のアンテナを有してよい。前記制御装置の第１制御部は、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいことにより前記受信処理を中止した場合、前回とは異なる前記アンテナを使用して前記送信処理を繰り返してよい。

上記の構成によれば、一のアンテナにより送信される前記要求信号に応答して前記制御装置と無線通信可能な前記携帯機が存在しない場合には、前記制御装置において、前記携帯機からの信号を受信するための無駄な前記受信処理が中止され、前記一のアンテナとは異なるアンテナを使用して前記携帯機に前記要求信号を送信する前記送信処理が繰り返される。これにより、前記複数のアンテナの中から、前記携帯機へ前記要求信号を伝送可能なアンテナが速やかに選択される。その結果、前記携帯機と前記制御装置との無線通信が速やかに確立される。

好適に、前記携帯機の第２制御部は、前記共通の期間において前記第１応答信号を送信した後、前記携帯機の個体ごとに定められた個別の期間において前記第２送信部から第２応答信号を送信してよい。前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できず、かつ、前記受信信号強度が前記しきい値より大きいならば、前記個別の期間において前記複数の携帯機から送信されるべき前記第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行ってよい。

上記の構成によれば、前記制御装置から前記携帯機へ前記要求信号を送信する前記送信処理の後、前記共通の期間において前記携帯機からの前記第１応答信号を正常に受信できず、かつ、前記携帯機からの無線信号の受信信号強度が前記しきい値より大きい場合、前記共通の期間において、２以上の前記携帯機から前記第１応答信号が同時に送信されている可能性がある。この場合、前記制御装置において、前記個別の期間に前記複数の携帯機から送信されるべき前記第２応答信号を受信するための前記受信処理が行われるため、前記携帯機からの前記第２応答信号が、同時送信による受信エラーを生じることなく、前記制御装置において正常に受信される。

好適に、前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できた場合、前記個別の期間において前記複数の携帯機から送信されるべき前記第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行ってもよい。
これにより、前記要求信号に対する前記携帯機からの応答信号が前記制御装置において２回受信されることになるため、受信エラーの発生率が低減し、通信品質が向上する。

好適に、前記携帯機の第２制御部は、前記第１応答信号を少なくとも２つのパケットに分けて前記第２送信部から送信してよい。前記制御装置の第１制御部は、前記共通の期間中であって、前記第１応答信号における先頭の前記パケットが送信されるべき期間において、前記第１受信部の受信信号強度を前記しきい値と比較してよい。
これにより、前記先頭のパケットが送信される比較的短い時間において前記しきい値を超えた前記受信信号強度が検出されるため、前記第１受信部の受信信号強度と前記しきい値との比較結果が早いタイミングで得られる。従って、前記受信処理が無駄に継続されることによる前記制御装置の処理の遅延が更に短くなる。

本発明の第２の観点は、車両に搭載された制御装置に関する。この制御装置は、複数の携帯機に無線信号を送信する第１送信部と、前記携帯機からの無線信号を受信する第１受信部と、前記携帯機の応答を要求する要求信号を前記第１送信部から送信する送信処理を行い、前記送信処理の後、全ての前記携帯機が前記要求信号に対して第１応答信号を送信すべき共通の期間において、前記第１受信部の受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を前記第１受信部で受信する受信処理を中止する第１制御部とを有する。

好適に、上記制御装置は、複数のアンテナを有してよい。前記第１制御部は、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいことにより前記受信処理を中止した場合、前回とは異なる前記アンテナを使用して前記送信処理を繰り返してよい。

好適に、前記第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できず、かつ、前記受信信号強度が前記しきい値より大きいならば、前記複数の携帯機の各々から前記携帯機の個体ごとに定められた個別の期間において送信されるべき第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行ってよい。

本発明の第３の観点は、車両に搭載された制御装置と複数の携帯機とが無線通信可能な通信方法に関する。この通信方法では、前記制御装置が、前記携帯機の応答を要求する要求信号を送信する送信処理を行い、前記携帯機が、前記要求信号を受信した場合に、全ての前記携帯機において定められた共通の期間において第１応答信号を送信し、前記制御装置が、前記送信処理の後、前記共通の期間における受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を受信するための受信処理を中止する。

本発明によれば、車両に搭載された制御装置からの要求信号に対して応答信号を送信するべき複数の携帯機から当該応答信号を受信できない状態にある場合、複数の携帯機からの受信処理を無駄に継続することによる制御装置の処理の遅延を短くすることができる。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 車両におけるアンテナの設置場所の例を示す図である。 携帯機の構成の一例を示す図である。 制御装置から携帯機に送信される要求信号及び距離測定用信号の構成の一例を示す図である。 携帯機から制御装置へ送信される応答信号（第１応答信号，第２応答信号）の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信システムの動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図６に示す通信システムの動作との比較例を説明するためのタイミングチャートである。 本実施形態に係る通信システムにおける制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図８におけるＲＦ受信処理の詳しい動作を説明するためのフローチャートである。 図９に示すＲＦ受信処理の一変形例を説明するためのフローチャートである。 制御装置による受信処理の他の変形例を説明するためのフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１に示す通信システムは、パッシブ・キーレスエントリーシステムであり、車両１に搭載された制御装置２と、利用者によって持ち運び可能な複数の携帯機３を有する。

図１に示す通信システムは、概ね次のように動作する。まず、携帯機３を所持する利用者によって車両１の操作入力器（エンジン始動ボタン等）が操作されると、車両１の制御装置２から携帯機３にＬＦ帯域の要求信号が送信される。この要求信号が携帯機３において受信されると、携帯機３から制御装置２にＲＦ帯域の応答信号が送信される。制御装置２では、携帯機３から受信した応答信号に基づいて、携帯機３が予め登録されたものであるか否かの認証処理が行われる。携帯機３が予め登録されたものである場合、車両１において、操作入力器の操作に応じた所定の車両制御（エンジン始動等）が行われる。

制御装置２は、複数の携帯機３を事前に登録可能であり、登録された携帯機３との無線通信に基づいてドアの開錠や施錠、エンジン始動などの車両制御を行う。

制御装置２は、例えば図１に示すように、第１送信部２１と、第１送信部２１に接続されたアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５と、第１受信部２２と、第１受信部２２に接続されたアンテナＡＮＴ６と、第１制御部２３と、記憶部２４を有する。

第１送信部２１は、携帯機３にＬＦ帯域の無線信号を送信する。すなわち、第１送信部２１は、第１制御部２３において生成された送信データに符号化や変調、増幅などの所定の信号処理を施してＬＦ帯域の信号を生成し、これをアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５から無線信号として送信する。この場合、第１送信部２１は、第１制御部２３の制御に従ってアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５の何れか１つを選択し、選択したアンテナから無線信号を送信する。

図２は、車両１におけるアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５の設置場所の例を示す図である。図２の例では、アンテナＡＮＴ１が左側のドア付近、アンテナＡＮＴ２が右側のドア付近、アンテナＡＮＴ３が車内の前部、アンテナＡＮＴ４が車内の中央部、アンテナＡＮＴ５が車内の後部にそれぞれ設置されている。

第１受信部２２は、携帯機３から送信されるＲＦ帯域の無線信号を受信する。すなわち、第１受信部２２は、アンテナＡＮＴ６において受信されたＲＦ帯域の信号に増幅、復調、復号化などの所定の信号処理を施して受信データを生成し、第１制御部２３に出力する。

第１制御部２３は、制御装置２の処理を統括的に司る回路であり、例えば、記憶部２４に格納されるプログラムに基づいて命令を実行するコンピュータ（マイクロプロセッサ等）や、専用のロジック回路（ＡＳＩＣ等）を含んで構成される。

第１制御部２３は、車両１に設けられた操作入力器４〜６においてエンジンの始動やドアの開錠・施錠など車両制御を指示する利用者の操作が入力されると、第１送信部２１及び第１受信部２２を用いて携帯機３と無線通信を行う。

この無線通信において、まず第１制御部２３は、携帯機３の応答を要求するＬＦ帯域の要求信号を第１送信部２１から送信する送信処理を行う。この場合、第１制御部２３は、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５から選択した１つのアンテナを要求信号の送信に使用する。

また第１制御部２３は、要求信号の送信処理に続けて、携帯機３の位置を判定するための距離測定用信号を第１送信部２１から送信する処理も行う。この場合、第１制御部２３は、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５を所定の順番で選択し、選択したアンテナから距離測定用信号をそれぞれ送信する。後述するように、携帯機３では、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５からそれぞれ送信された距離測定信号の受信信号強度に基づいて、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５からの距離がそれぞれ取得される。

第１制御部２３は、上述した要求信号の送信処理の後、全ての携帯機３がこの要求信号に対して所定の応答信号（第１応答信号）を送信すべきことが定められた共通の期間Ｔｃ（以下、「共通期間Ｔｃ」と記す。）において、携帯機３から送信されるＲＦ帯域の第１応答信号を第１受信部２２により受信する。第１制御部２３は、例えば、第１送信部２１において要求信号を送信した時点から所定時間が経過した後の一定期間を共通期間Ｔｃとし、各携帯機３からの第１応答信号の受信を待ち受ける。

共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号を正常に受信できた場合（例えば、第１受信部２２において受信した信号が所定のフォーマットに従って構成された第１応答信号であることを確認できた場合）、第１制御部２３は、受信した第１応答信号に含まれる認証用のデータに基づいて、送信元の携帯機３が予め登録された携帯機３であるか否かを判定する認証処理を行う。

共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号を正常に受信できたということは、共通期間Ｔｃにおいて複数の携帯機３からの第１応答信号が衝突していないということなので、第１応答信号を送信した携帯機３は１台のみの可能性がある。この場合、第１制御部２３は、正常に受信できた第１応答信号に基づいて、携帯機３の認証処理を行う。例えば、第１制御部２３は、記憶部２４に予め記憶されている複数の携帯機３の個体識別情報と、第１応答信号から取得される個体識別情報とを照合する。第１応答信号から取得された個体識別情報と記憶部２４に記憶されている個体識別情報とが一致する場合、第１制御部２３は、携帯機３か認証にパスしたと判定する。

また、第１制御部２３は、第１応答信号に含まれる各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）からの距離を示す距離データに基づいて、車両１に対する携帯機３の位置を判定する位置判定処理を行う。例えば第１制御部２３は、携帯機３が車内又は車外の何れにあるか、車両１から所定の近傍範囲内にあるか否かなどを判定する。

第１応答信号の送信元の携帯機３が認証にパスし、かつ、携帯機３の位置の判定結果が所定の条件を満たす場合、第１制御部２３は、ボタンやタッチセンサ等の操作入力器４〜６の操作に応じた車両制御を行う。具体的には、第１制御部２３は、操作入力器４が操作された場合にエンジンの始動を指示する制御信号を車両１のエンジン制御ユニット７へ出力し、操作入力器５が操作された場合にはドアの解錠を指示する制御信号を車両１のドアロック装置８へ出力し、操作入力器６が操作された場合にはドアの施錠を指示する制御信号をドアロック装置８へ出力する。

一方、第１制御部２３は、共通期間Ｔｃにおける第１受信部２２の受信信号強度を所定のしきい値と比較する。例えば、第１制御部２３は、第１応答信号の後述する第１パケット（図５）が送信されるべき期間において、受信信号強度としきい値との比較を行う。

共通期間Ｔｃの受信信号強度がしきい値より大きいものの、第１応答信号を正常に受信できない場合は、共通期間Ｔｃにおいて複数の携帯機３からの第１応答信号が衝突している可能性がある。この場合、第１制御部２３は、第１応答信号に続いて複数の携帯機３から送信されるべき第２応答信号を第１送信部２１で受信するための受信処理を行う。この第２応答信号は、複数の携帯機３の各々から携帯機３の個体ごとに定められた個別の期間Ｔｔ（以下、「個別期間Ｔｔ」と記す。）において送信される信号であり、第１応答信号と同じ認証用データと距離データを含む。第２応答信号は、携帯機３ごとに異なる個別期間Ｔｔにおいて送信されるため、携帯機３が複数であっても、第１応答信号のような衝突は生じない。第１制御部２３は、例えば第１送信部２１において要求信号を送信した時点をからそれぞれ所定時間が経過した後の一定期間を各携帯機３の個別期間Ｔｔとし、各個別期間Ｔｔにおいて第２応答信号の受信を待ち受ける。第１制御部２３は、各携帯機３から受信した第２応答信号に基づいて、上述と同様な認証処理及び位置判定処理を行う。何れかの携帯機３が認証にパスし、かつ、位置判定結果が所定の条件を満たす場合、第１制御部２３は、上述と同様に操作入力器４〜６の操作に応じた車両制御（エンジン始動等）を行う。

また、共通期間Ｔｃの受信信号強度がしきい値より小さい場合は、共通期間Ｔｃにおいて携帯機３からの第１応答信号がアンテナに届いていないことから、現在使用しているアンテナの近くに携帯機３が存在していない可能性がある。この場合、第１制御部２３は、複数の携帯機３から第１応答信号に続いて順次に送信されるべき第２応答信号を受信するための上述した受信処理を中止する。

第２応答信号の受信処理を中止した場合、第１制御部２３は、前回とは異なるアンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）を使用して、第１送信部２１から要求信号を送信する上記の送信処理を繰り返す。また第１制御部２３は、要求信号の送信処理に続けて、携帯機３の位置を判定するための距離測定用信号をアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５からそれぞれ送信する処理も繰り返す。この場合、要求信号に応じて携帯機３からの応答信号（第１応答信号，第２応答信号）を受信する処理は上記と同様である。第１制御部２３は、受信した応答信号（第１応答信号，第２応答信号）に基づいて認証処理及び位置判定処理を行う。携帯機３が認証にパスし、かつ、位置判定結果が所定の条件を満たす場合、第１制御部２３は、操作入力器４〜６の操作に応じた車両制御（エンジン始動等）を行う。

記憶部２４は、例えば第１制御部２３におけるコンピュータのプログラムや、処理用に予め準備されたデータ（各携帯機３の個体識別情報など）、処理過程で一時的に保存されるデータ（暗号通信用の乱数データなど）を記憶する装置であり、ＲＡＭや不揮発性メモリ、ハードディスク等を含んで構成される。記憶部２４に記憶されるプログラムやデータは、図示しないインターフェース装置を介して上位装置からダウンロードしてもよいし、光ディスクやＵＳＢメモリ等の非一時的記録媒体から読み出してもよい。

図３は、携帯機３の構成の一例を示す図である。図３に示す携帯機３は、第２送信部３１と、第２送信部３１に接続されたアンテナＡＮＴ７と、第２受信部３２と、第２受信部３２に接続されたアンテナＡＮＴ８と、第２制御部３３と、記憶部３４を有する。

第２送信部３１は、携帯機３にＲＦ帯域の無線信号を送信する。すなわち、第２送信部３１は、第２制御部３３において生成された送信データに符号化や変調、増幅などの所定の信号処理を施してＲＦ帯域の信号を生成し、これをアンテナＡＮＴ７から無線信号として送信する。

第２受信部３２は、携帯機３から送信されるＬＦ帯域の無線信号を受信する。すわわち、第２受信部３２は、アンテナＡＮＴ８において受信されたＲＦ帯域の信号に増幅、復調、復号化などの所定の信号処理を施して受信データを生成し、第２制御部３３に出力する。

第２制御部３３は、携帯機３の処理を統括的に司る回路であり、例えば記憶部３４に格納されるプログラムに基づいて命令を実行するコンピュータ（マイクロプロセッサ等）や、専用のロジック回路（ＡＳＩＣ等）を含んで構成される。

第２制御部３３は、制御装置２からの上述した要求信号を第２受信部３２において受信した場合、受信した要求信号に含まれる認証用データと、記憶部３４に記憶される携帯機３の個体識別情報とに基づいて、個体識別情報に暗号化等の処理を施した認証用データを生成する。

また、第２制御部３３は、要求信号に続いて制御装置２の各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）から送信される距離測定用信号を第２受信部３２において受信すると、その距離測定用信号の受信信号強度に基づいて、各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）からの距離を取得する。例えば、第２制御部３３は、受信信号強度と距離データとを対応付けた記憶部３４のデータテーブルに基づいて、受信信号強度に対応する距離データを取得する。
なおアンテナＡＮＴ８は、携帯機３の向き・姿勢に依存することなく受信信号強度と距離とが一定の関係も保たれるようにするため、例えば３軸アンテナなどの無指向性のアンテナによって構成される。

そして、第２制御部３３は、この認証用データと距離データを含んだ第１応答信号を生成し、全ての携帯機３において定められた共通期間Ｔｃにおいて、第２送信部３１から第１応答信号を送信する。第２制御部３３は、例えば第２受信部３２において要求信号を受信した時点から所定時間が経過した後の一定期間を共通期間Ｔｃとする。

また、第２制御部３３は、携帯機３の個体に定められた個別期間Ｔｔにおいて、第１応答信号と同じ内容の第２応答信号を第２送信部３１から送信する。第２制御部３３は、例えば第２受信部３２において要求信号を受信した時点から所定時間が経過した後の一定期間を個別期間Ｔｔとする。第２制御部３３は、記憶部３４において個体識別情報と別に記憶された情報に基づいて個別期間Ｔｔを設定してもよいし、個体識別情報に基づいて個別期間Ｔｔを設定してもよい。

記憶部３４は、例えば第２制御部３３におけるコンピュータのプログラムや、処理用に予め準備されたデータ（各携帯機３の個体識別情報など）、処理過程で一時的に保存されるデータ（暗号通信用の乱数データなど）を記憶する装置であり、ＲＡＭや不揮発性メモリ、ハードディスク等を含んで構成される。記憶部３４に記憶されるプログラムやデータは、図示しないインターフェース装置を介して上位装置からダウンロードしてもよいし、光ディスクやＵＳＢメモリ等の非一時的記録媒体から読み出してもよい。

図４は、制御装置２から携帯機３に送信される要求信号及び距離測定用信号の一例を示す図である。要求信号は、例えば図４に示すように、起動信号と認証用データ信号を含む。携帯機３の第２制御部３３は、要求信号の先頭の起動信号に応じて起動し、認証処理や位置データの取得処理を行う。要求信号の後に続く距離測定用信号は、図４において示すように、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５の各々から異なる期間に送信される。

図５は、携帯機３から制御装置２へ送信される応答信号（第１応答信号，第２応答信号）の一例を示す図である。応答信号は、例えば図５Ａに示すように、２つのパケット（第１パケット，第２パケット）からなる。第１パケットは、同期信号と、各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）からの距離を示す距離データ信号の一部と、その他のデータ信号を含む。第２パケットは、同期信号と、認証用データ信号と、各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）の距離データ信号の残りと、その他のデータ信号を含む。

上述した構成を有する通信システムの動作について、図６のタイミングチャートを参照して説明する。

制御装置２は、利用者によって操作入力器４〜６が操作されると、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５の１つ（図６の例ではアンテナＡＮＴ３）から要求信号を送信する（時刻ｔ０）。また制御装置２は、要求信号の送信に続けて、各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）から距離測定用信号を送信する。

アンテナＡＮＴ３から要求信号を送信した後、制御装置２は、全ての携帯機３から第１応答信号が送信されるべき共通期間Ｔｃにおいて、ＲＦ信号の受信信号強度を所定のしきい値と比較する。図６の例において、制御装置２は、第１応答信号の第１パケットが送信されるべき期間Ｔｓの受信信号強度をしきい値と比較する。比較の結果、受信信号強度がしきい値より低いため、制御装置２は、第１応答信号の第２パケットの受信処理を中止するとともに、第１応答信号に続いて携帯機３から送信されるべき第２応答信号の受信処理を中止する。

制御装置２は、要求信号に対する応答信号の受信処理を中止した後、前回のアンテナＡＮＴ３と異なるアンテナＡＮＴ４を使用して、要求信号の送信処理を再び行う（時刻ｔ１）。また制御装置２は、要求信号の送信に続けて、各アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）から距離測定用信号を送信する。

アンテナＡＮＴ４から要求信号を送信した後、制御装置２は、第１応答信号の第１パケットが送信されるべき共通期間Ｔｃの期間Ｔｓにおいて、ＲＦ信号の受信信号強度をしきい値と比較する。比較の結果、受信信号強度がしきい値より大きいため、制御装置２は第１応答信号の第２パケットの受信処理を引き続き行う。第１応答信号の第１パケット及び第２パケットが正常に受信されると、制御装置２は、第１応答信号に含まれる認証データに基づいて携帯機３の認証処理を行うとともに、第１応答信号に含まれる各アンテナからの距離データに基づいて携帯機３の位置判定処理を行う。

図７は、図６に示す通信システムの動作との比較例を説明するためのタイミングチャートである。図７の比較例は、共通期間Ｔｃにおいて制御装置２が受信信号強度としきい値との比較を行わず、共通期間Ｔｃの受信処理の後も個別期間Ｔｔの受信処理を続けて行うようにした場合を示す。この場合、アンテナＡＮＴ３の近くには携帯機３が存在しないため、共通期間Ｔｃ及び個別期間Ｔｔ（図７の例では、２台の登録された携帯機３に対応する２つの個別期間Ｔｔ）において、何れも携帯機３からの応答信号は受信されない。従って、登録された２台の携帯機３の認証処理は全て失敗する。図７の比較例では、全携帯機３の認証処理が失敗したことをもって、アンテナＡＮＴ３の近くに携帯機３が存在しないこと制御装置２が最終的に判定し、ＬＦ信号の送信用アンテナをアンテナＡＮＴ３からアンテナＡＮＴ４へ切り替える（時刻ｔ２）。

ＬＦ信号の送信用アンテナをアンテナＡＮＴ３からアンテナＡＮＴ４へ切り替えるまでの時間を比較すると、図６に示す本実施形態の動作では「Ｔｘ１」（ｔ０〜ｔ１）であり、図７に示す比較例の動作では「Ｔｘ２」（ｔ０〜ｔ２）である。この時間の比較から分かるように、図６に示す本実施形態によれば、図７に示す比較例に比べて、ＬＦ信号の送信用アンテナの切り替えに要する時間が短くなる。

次に、上述した構成を有する通信システムにおける制御装置２の動作について、図８，図９のフローチャートを参照して説明する。

図８は、車両１の操作入力器４〜６が操作された場合の通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
車両１の操作入力器４〜６が利用者によって操作されると、制御装置２は、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５の１つを使用して要求信号の送信し（ＳＴ１００）、この要求信号の送信に続けて、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ５から順番に距離測定用信号を送信する（ＳＴ１０５）。

要求信号及び距離測定用信号を送信した後、制御装置２は、携帯機３から送信されるＲＦ帯域の応答信号（第１応答信号，第２応答信号）の受信処理を行う（ＳＴ１１０）。

ステップＳＴ１１０において携帯機３から応答信号（第１応答信号，第２応答信号）を正常に受信できた場合（ＳＴ１１５）、制御装置２は、受信した応答信号に含まれる認証データに基づいて認証処理を行うとともに、応答信号に含まれる位置データに基づいて位置判定処理を行う（ＳＴ１３５）。応答信号の送信元の携帯機３が認証処理にパスし、かつ、位置判定処理の判定結果が所定の条件を満たす場合、制御装置２は、携帯機３の認証処理及び位置判定処理の成功が確定したことを判定し、操作入力器４〜６の操作に応じた車両制御（エンジン始動，ドア解錠・施錠等）を行う（ＳＴ１４５）。

他方、ステップＳＴ１１０において携帯機３から応答信号を正常に受信できない場合（ＳＴ１１５）や、ステップＳＴ１４０において認証処理にパスしない場合、あるいは、位置判定処理の判定結果が所定の条件を満たしていない場合（ＳＴ１４０）、制御装置２は、前回のアンテナと異なるアンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ５）を使用して、携帯機３とのＬＦ帯域の通信を再度試みる（ＳＴ１２０，ＳＴ１２５）。すなわち、ＬＦ帯域の通信に使用してないアンテナが未だある場合（ＳＴ１２０）、制御装置２は、前回使用したアンテナを未使用のアンテナに切り替えて（ＳＴ１２５）、ステップＳＴ１００以降の処理を繰り返す。全てのアンテナを使用してＬＦ帯域の通信を行った場合（ＳＴ１２０）、制御装置２は、携帯機３の認証処理及び位置判定処理の失敗が確定したことを判定し、車両制御を行うことなく処理を終了する（ＳＴ１３０）。

図９は、図８におけるＲＦ受信処理（ＳＴ１１０）の詳しい動作を説明するためのフローチャートである。
制御装置２は、携帯機３に要求信号を送信した後、共通期間Ｔｃ中の期間Ｔｓ（第１応答信号の第１パケットが送信されるべき期間）において、第１受信部２２の受信信号強度を所定のしきい値と比較する（ＳＴ２００，ＳＴ２０５）。この期間Ｔｓにおける第１受信部２２の受信信号強度がしきい値より低い場合、制御装置２は、その後の共通期間Ｔｃにおける受信処理（第１応答信号の第２パケットの受信処理）、並びに、各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理を中止する（ＳＴ２１０）。

期間Ｔｓにおいて第１受信部２２の受信信号強度がしきい値より大きい場合、制御装置２は、共通期間Ｔｃの残りの期間において第１応答信号の第２パケットの受信処理を引き続き行う（ＳＴ２１５，ＳＴ２２０）。共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号（第１パケット及び第２パケット）を正常に受信できない場合（ＳＴ２２０）、制御装置２は、第１応答信号の受信処理の後、更に続けて、各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理を行い、各携帯機３から第２応答信号を受信する（ＳＴ２２５）。共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号を正常に受信できた場合、制御装置２は、各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理を行わず、ステップＳＴ１１５（図８）に移行する。

以上説明したように、本実施形態に係る通信システムによれば、携帯機３の応答を要求する制御装置２からの要求信号が携帯機３において受信されると、全ての携帯機３において定められた共通期間Ｔｃにおいて、携帯機３から第１応答信号が送信される。そのため、制御装置２と無線通信可能な携帯機３が存在しない場合、共通期間Ｔｃにおいて制御装置２により受信される携帯機３からの無線信号の受信信号強度は微小となり、しきい値より小さくなる。この場合、制御装置２では、複数の携帯機３から第１応答信号に続いて送信されるべき信号を受信するための受信処理が中止される。そのため、受信処理が無駄に継続されることによる制御装置２の処理の遅延を短くすることができる。

また、本実施形態に係る通信システムによれば、一のアンテナにより送信される要求信号に応答して制御装置２と無線通信可能な携帯機３が存在しない場合には、制御装置２において、携帯機３からの信号を受信するための無駄な受信処理が中止され、前記一のアンテナとは異なるアンテナを使用して携帯機３に要求信号を送信する送信処理が繰り返される。これにより、複数のアンテナ（ＡＮＴ１〜ＡＮＴ５）の中から、携帯機３へ要求信号を伝送可能なアンテナを速やかに選択することができる。その結果、携帯機３と制御装置２との無線通信を速やかに確立できるため、操作入力器４〜６の操作に応じた車両制御を速やかに実行することができる。

更に、本実施形態に係る通信システムによれば、制御装置２から携帯機３へ要求信号を送信する送信処理の後、共通期間Ｔｃにおいて携帯機３からの第１応答信号を正常に受信できず、かつ、携帯機３からの無線信号の受信信号強度が所定のしきい値より大きい場合、共通期間Ｔｃにおいて、２以上の携帯機３から第１応答信号が同時に送信されている可能性がある。この場合、制御装置２において、互いに重ならない個別期間Ｔｔにおいて複数の携帯機３から送信されるべき第２応答信号を受信するための受信処理が行われる。そのため、同時送信による受信エラーを生じることなく、各携帯機３からの第２応答信号を制御装置２において正常に受信することができる。

また、本実施形態に係る通信システムによれば、第１応答信号が２つのパケット（第１パケット，第２パケット）に分かれて携帯機３から送信され、制御装置２では、第１応答信号における先頭のパケット（第１パケット）が送信されるべき期間Ｔｓにおいて、第１受信部２２の受信信号強度が所定のしきい値と比較される。これにより、第１応答信号の先頭のパケットが送信される比較的短い時間においてしきい値を超えた受信信号強度が検出されるため、第１受信部２２の受信信号強度としきい値との比較結果を早いタイミングで得ることができる。すなわち、共通期間Ｔｃの途中から速やかに受信処理を中止できるため、受信処理が無駄に継続されることによる制御装置２の処理の遅延を更に短くすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、他の種々のバリエーションを含んでいる。

上述した実施形態では、共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号を正常に受信できた場合、すなわち、要求信号に対して第１応答信号を送信した携帯機３が１台である場合には、その後の各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理が省略されるが（図３のＳＴ２１５）、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、例えば図１０のフローチャートにおいて示すように、共通期間Ｔｃにおいて第１応答信号を正常に受信できた場合でも（ＳＴ２１５）、各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理（ＳＴ２２５）を行ってよい。これにより、要求信号に対する携帯機３からの応答信号が制御装置２において２回受信されることになるため、受信エラーの発生率を低減し、通信の安定性を高めることができる。

上述した実施形態では、携帯機３から制御装置２へ送信される応答信号（第１応答信号，第２応答信号）が２つのパケットに分かれている例を挙げているが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、応答信号は３以上のパケットに分かれていてもよいし、単一のパケットでもよい。

上述した実施形態では、期間Ｔｓにおいて第１受信部２２の受信信号強度が所定のしきい値より小さい場合、共通期間Ｔｃの途中であっても受信処理が中止されるが（図９のＳＴ２００，ＳＴ２０５，ＳＴ２１０）、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、例えば図１１のフローチャートにおいて示すように、共通期間Ｔｃの後で受信信号強度の判定が行われるようにしてもよい。図１１の例において、制御装置２は、共通期間Ｔｃに第１応答信号を正常に受信できなかった場合（ＳＴ２５０，ＳＴ２５５）、共通期間Ｔｃにおける第１受信部２２の受信信号強度をしきい値と比較する（ＳＴ２６０）。制御装置２は、受信信号強度がしきい値より小さければ各個別期間Ｔｔにおける第２応答信号の受信処理を中止し（ＳＴ２７０）、受信信号強度がしきい値より大きければ第２応答信号の受信処理を実行する（ＳＴ２６５）。このように、図１１の例では、共通期間Ｔｃに第１応答信号を正常に受信できないことが確実に判定された後、受信信号強度としきい値との比較に基づいて第２応答信号の受信処理が中止される。これにより、要求信号に対して応答可能な携帯機３が存在するにも関わらず、第２応答信号の受信処理が共通期間Ｔｃの途中で中止される可能性を低減できるため、通信の安定性を高めることができる。

上述した実施形態では、携帯機３を所持した利用者によるエンジン始動ボタン等の操作に応じて制御装置２から携帯機３に要求信号を送信しているが、本発明はこの例に限定されない。例えば、車両が停止している場合などにおいて制御装置２から周期的に要求信号を送信し、この要求信号に対する携帯機３からの応答信号に応じて制御装置２がドアの施錠や解錠などの車両制御を行うようにしてもよい。

上述した実施形態は、パッシブ・キーレスエントリーシステムに適用された本発明の一例を示すものであるが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、本発明は、車両に限定されない乗り物や機械装置、住宅設備などに設置された制御装置が携帯機との無線通信に基づいて各種の制御を行う通信システムに広く適用可能である。

１…車両、２…制御装置、２１…第１送信部、２２…第１受信部、２３…第１制御部、２４，３４…記憶部、３…携帯機、３１…第２送信部、３２…第２受信部、３３…第２制御部、４〜６…操作入力器、７…エンジン制御ユニット、８…ドアロック装置、ＡＮＴ１〜ＡＮＴ…アンテナ、Ｔｃ…共通期間、Ｔｔ…個別期間。

Claims (9)

1. 車両に搭載された制御装置と複数の携帯機とが無線通信可能な通信システムであって、
   前記制御装置は、
   前記携帯機に無線信号を送信する第１送信部と、
   前記携帯機からの無線信号を受信する第１受信部と、
   前記携帯機の応答を要求する要求信号を前記第１送信部から送信する送信処理を行う第１制御部と
   を備え、
   前記携帯機は、
   前記制御装置に無線信号を送信する第２送信部と、
   前記制御装置からの無線信号を受信する第２受信部と、
   前記第２受信部において前記要求信号を受信した場合、全ての前記携帯機において定められた共通の期間において前記第２送信部から第１応答信号を送信する第２制御部と
   を備え、
   前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間における前記第１受信部の受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を前記第１受信部で受信するための受信処理を中止する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記制御装置は、複数のアンテナを有しており、
   前記制御装置の第１制御部は、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいことにより前記受信処理を中止した場合、前回とは異なる前記アンテナを使用して前記送信処理を繰り返す
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記携帯機の第２制御部は、前記共通の期間において前記第１応答信号を送信した後、前記携帯機の個体ごとに定められた個別の期間において前記第２送信部から第２応答信号を送信し、
   前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できず、かつ、前記受信信号強度が前記しきい値より大きいならば、前記個別の期間において前記複数の携帯機から送信されるべき前記第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記制御装置の第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できた場合、前記個別の期間において前記複数の携帯機から送信されるべき前記第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 前記携帯機の第２制御部は、前記第１応答信号を少なくとも２つのパケットに分けて前記第２送信部から送信し、
   前記制御装置の第１制御部は、前記共通の期間中であって、前記第１応答信号における先頭の前記パケットが送信されるべき期間において、前記第１受信部の受信信号強度を前記しきい値と比較する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の通信システム。
6. 車両に搭載された制御装置であって、
   複数の携帯機に無線信号を送信する第１送信部と、
   前記携帯機からの無線信号を受信する第１受信部と、
   前記携帯機の応答を要求する要求信号を前記第１送信部から送信する送信処理を行い、前記送信処理の後、全ての前記携帯機が前記要求信号に対して第１応答信号を送信すべき共通の期間において、前記第１受信部の受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を前記第１受信部で受信するための受信処理を中止する第１制御部とを有する
   ことを特徴とする制御装置。
7. 複数のアンテナを有しており、
   前記第１制御部は、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいことにより前記受信処理を中止した場合、前回とは異なる前記アンテナを使用して前記送信処理を繰り返す
   ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記第１制御部は、前記送信処理の後、前記共通の期間において前記第１受信部が前記第１応答信号を正常に受信できず、かつ、前記受信信号強度が前記しきい値より大きいならば、前記複数の携帯機の各々から前記携帯機の個体ごとに定められた個別の期間において送信されるべき第２応答信号を前記第１受信部で受信するための前記受信処理を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 車両に搭載された制御装置と複数の携帯機とが無線通信可能な通信方法であって、
   前記制御装置が、前記携帯機の応答を要求する要求信号を送信する送信処理を行い、
   前記携帯機が、前記要求信号を受信した場合に、全ての前記携帯機において定められた共通の期間において第１応答信号を送信し、
   前記制御装置が、前記送信処理の後、前記共通の期間における前記携帯機からの無線信号の受信信号強度をしきい値と比較し、前記受信信号強度が前記しきい値より小さいならば、前記複数の携帯機から前記第１応答信号に続いて送信されるべき信号を受信するための受信処理を中止する
   ことを特徴とする通信方法。