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公開番号2021039067
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019162238
出願日20190905
発明の名称測距装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人特許業務法人イトーシン国際特許事務所
主分類G01S 13/74 20060101AFI20210212BHJP(測定;試験)
要約【課題】装置内の回路の遅延時間を正確に補償し、正確な距離を求めることができる測距装置を提供する。
【解決手段】実施形態の測距装置は、フィルタと、第1の切替回路と、インピーダンス調整可能な回路と、第2の切替回路と、第3の切替回路と、第4の切替回路と、を有する。フィルタは、送信回路から送信された測距用信号、及び、アンテナにより受信された測距用信号を所望の周波数帯域に制限する。インピーダンス調整可能な回路は、前記アンテナのインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されている。第2の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と送信回路との導通、非導通を切り替える。第3の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と受信回路との導通、非導通を切り替える。第4の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と第2の切替回路及び第3の切替回路との導通、非導通を切り替える。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項1】
測距用信号を送信する送信回路と、
測距用信号を受信する受信回路と、
前記送信回路から送信された測距用信号、及び、アンテナにより受信された測距用信号を所望の周波数帯域に制限するフィルタと、
前記送信回路と前記アンテナとの経路、及び、前記受信回路と前記アンテナとの経路を切り替える第1の切替回路と、
前記アンテナのインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されたインピーダンス調整可能な回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記送信回路との導通、非導通を切り替える第2の切替回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記受信回路との導通、非導通を切り替える第3の切替回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記第2の切替回路との導通、非導通、及び、前記インピーダンス調整可能な回路と前記第3の切替回路との導通、非導通を切り替える第4の切替回路と、
を有することを特徴とする測距装置。
続きを表示(約 850 文字)【請求項2】
前記インピーダンス調整可能な回路は、抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の測距装置。
【請求項3】
前記第4の切替回路は、前記アンテナよりも高いインピーダンスを有することを特徴とする請求項1に記載の測距装置。
【請求項4】
前記第2の切替回路と前記送信回路との間に配置された所望の信号処理を行う第1の信号処理回路と、
前記第3の切替回路と前記受信回路との間に配置された所望の信号処理を行う第2の信号処理回路と、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の測距装置。
【請求項5】
前記第1の信号処理回路及び前記第2の信号処理回路は、増幅器または減衰器であることを特徴とする請求項4に記載の測距装置。
【請求項6】
測距用信号を送信する送信回路と、
測距用信号を受信する受信回路と、
前記送信回路とアンテナとの経路、及び、前記受信回路と前記アンテナとの経路を切り替える第1の切替回路と、
前記アンテナのインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されたインピーダンス調整可能な回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記送信回路との導通、非導通を切り替える第2の切替回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記受信回路との導通、非導通を切り替える第3の切替回路と、
前記インピーダンス調整可能な回路と前記第2の切替回路との導通、非導通、及び、前記インピーダンス調整可能な回路と前記第3の切替回路との導通、非導通を切り替える第4の切替回路と、
を有し、
前記送信回路から送信された測距用信号、及び、前記アンテナにより受信された測距用信号を所望の周波数帯域に制限するフィルタと、前記測距用信号を増幅する第1のアンプと、前記測距用信号を増幅する第2のアンプと、の少なくとも1つを有していないことを特徴とする測距装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、測距装置に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
キーと自動車間の測距を行う場合、装置内の回路の遅延時間を正確に求め、遅延時間を正確に補償しなければ、キーと自動車間の正確な距離を求めることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−155724号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態は、装置内の回路の遅延時間を正確に補償し、正確な距離を求めることができる測距装置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】
【0005】
実施形態の測距装置は、送信回路と、受信回路と、フィルタと、第1の切替回路と、インピーダンス調整可能な回路と、第2の切替回路と、第3の切替回路と、第4の切替回路と、を有する。送信回路は、測距用信号を送信する。受信回路は、測距用信号を受信する。フィルタは、送信回路から送信された測距用信号、及び、アンテナにより受信された測距用信号を所望の周波数帯域に制限する。インピーダンス調整可能な回路は、前記アンテナのインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されている。第2の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と送信回路との導通、非導通を切り替える。第3の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と受信回路との導通、非導通を切り替える。第4の切替回路は、インピーダンス調整可能な回路と第2の切替回路との導通、非導通、及び、インピーダンス調整可能な回路と第3の切替回路との導通、非導通を切り替える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
第1の実施形態の測距装置を備える測距システムの構成を示すブロック図である。
従来の測距装置の構成の一例を示すブロック図である。
従来の測距装置の構成の一例を示すブロック図である。
ループCの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図である。
ループDの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図である。
ループEの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図である。
第2の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
第3の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
第4の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
第5の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
第6の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
第6の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の測距装置を備える測距システムの構成を示すブロック図である。
【0008】
近年、車の施錠・開錠を容易にするキーレスエントリが多くの車に採用されている。この技術は自動車の鍵(キー)と自動車間の通信を利用してドアの施錠・開錠を行う。更に、近年、スマートキーにより、鍵に触れることなくドアロックの施錠・開錠を行ったり、エンジンを始動させたりすることができるスマートエントリシステムも採用されている。
【0009】
しかしながら、攻撃者がキーと自動車間の通信に侵入し、車を盗難する事件が多発している。上述した攻撃(所謂リレーアタック)の防御策としてキーと自動車間の距離を測定し、距離が所定の距離以上と判断したときは通信による車の制御を禁止する策が検討されている。そのため、キーと自動車間の距離測定(測距)を正確に行うことが求められている。キーと自動車間の測距動作時には、キーと自動車間において測距用信号を送受信することで測距を行っている。
【0010】
図1に示すように、測距システムは、測距装置1と測距装置2とにより構成されている。測距装置1と測距装置2は、例えば自動車とキーである。測距装置1と測距装置2とは距離dだけ離間して配置されている。測距装置1と測距装置2の少なくとも一方は移動自在であり、距離dはこの移動に伴って変化する。
【0011】
測距装置1は、送信回路10と、受信回路11と、パワーアンプ(以下、PAと略す)12と、ローノイズアンプ(以下、LNAと略す)13と、スイッチ14と、バンドパスフィルタ(以下、BPFと略す)15と、アンテナ16と、抵抗R1と、スイッチ17、18、19と、を有して構成されている。
【0012】
BPF15とアンテナ16との間からの帰還路に配置されている抵抗R1の抵抗値は、アンテナ16の抵抗値に対して十分に大きな値となっている。例えば、アンテナ16の抵抗値を50Ωの場合、抵抗R1の抵抗値は、1000Ωとする。
【0013】
すなわち、抵抗R1は、アンテナ16のインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されたインピーダンス調整可能な回路である。なお、アンテナ16のインピーダンスよりも高いインピーダンスとなるように調整されたインピーダンス調整可能な回路は、抵抗R1に限定されるものではなく、アンテナ16のインピーダンスよりも高いインピーダンスを有するインダクタであってもよい。
【0014】
また、測距装置2は、送信回路20と、受信回路21と、PA22と、LNA23と、スイッチ24と、BPF25と、アンテナ26と、抵抗R2と、スイッチ27、28、29と、を有して構成されている。
【0015】
送信回路10は、測距用信号をPA12に出力する。PA12は、送信回路10から入力された測距用信号を増幅しスイッチ14に出力する。送信時にはスイッチ14がPA12とBPF15を接続するように切り替えられる。そのため、測距用信号は、スイッチ14を経由してBPF15に入力される。BPF15は、入力された測距用信号を所望の周波数帯域に制限してアンテナ16に出力し、アンテナ16から送信される。
【0016】
アンテナ16から出力された測距用信号は、測距装置2のアンテナ26により受信される。アンテナ26により受信された測距用信号はBPF25に入力される。BPF25は、入力された測距用信号を所望の周波数帯域に制限してスイッチ24に出力する。受信時にはスイッチ24がBPF25とLNA23を接続するように切り替えられる。そのため、測距用信号は、スイッチ24を経由してLNA23に入力される。LNA23は、入力された測距用信号を低雑音で増幅して受信回路21に出力する。
【0017】
受信回路21により測距用信号が受信されると、送信回路20が測距用信号をPA22に出力する。PA22は、送信回路20から入力された測距用信号を増幅しスイッチ24に出力する。送信時にはスイッチ24がPA22とBPF25を接続するように切り替えられる。そのため、測距用信号は、スイッチ24を経由してBPF25に入力される。BPF25は、入力された測距用信号を所望の周波数帯域に制限してアンテナ26に出力し、アンテナ26から送信される。
【0018】
アンテナ26から出力された測距用信号は、測距装置1のアンテナ16により受信される。アンテナ16により受信された測距用信号はBPF15に入力される。BPF15は、入力された測距用信号を所望の周波数帯域に制限してスイッチ14に出力する。受信時にはスイッチ14がBPF15とLNA13を接続するように切り替えられる。そのため、測距用信号は、スイッチ14を経由してLNA13に入力される。LNA13は、入力された測距用信号を低雑音で増幅して受信回路11に出力する。
【0019】
測距装置1は、測距動作時には、送信回路10から測距用信号を送信し、受信回路11により測距用信号を受信するまでの全伝搬時間を求める。全伝搬時間から、遅延補償動作により求めた測距装置1の送信時の遅延時間Ttxtot1及び受信時の遅延時間Trxtot1、測距装置2の送信時の遅延時間Ttxtot2及び受信時の遅延時間Trxtot2を補償することで、正確な空間伝搬時間を算出することができる。測距装置1は、正確な空間伝搬時間に基づいて、測距装置1及び測距装置2間の正確な距離dを算出することができる。
【0020】
ここで、図2A及び図2Bに基づき、従来技術の問題点について説明する。
【0021】
図2A及び図2Bは、従来の測距装置の構成の一例を示すブロック図である。
【0022】
図2A及び図2Bに示すように、従来の測距装置100は、送信回路110と、受信回路111と、増幅器112と、スイッチ113と、BPF114と、アンテナ115と、スイッチ116と、増幅器117と、を有して構成されている。
【0023】
一般に、送信回路110とアンテナ115間、受信回路111とアンテナ115間には所望波近傍の周波数成分以外を抑圧するBPF114が挿入される。このBPF114は、急峻な周波数特性が要求されることから、一般に次数が高く、このためBPF114を通過する信号の遅延も大きい。このため、測距時にBPF114の遅延時間を補償しなければ、距離を正確に求めることはできない。そのため、従来では、このようなBPF114の遅延時間を補償していた。
【0024】
まず、図2Aに示すように、送信回路110の出力とBPF114の入力を接続するようにスイッチ113切り替え、かつ、BPF114の出力と増幅器117の入力を接続するようにスイッチ116を切り替えて、ループAの遅延時間Taを測定する。次に、図2Bに示すように、送信回路110の出力とBPF114の入力を接続するようにスイッチ113を切り替え、かつ、スイッチ113の出力と増幅器117の入力を接続するようにスイッチ116を切り替えて、ループBの遅延時間Tbを測定する。そして、ループAの遅延時間TaとループBの遅延時間Tbとの差分から、BPF114の遅延時間を求めている。このように、従来では、スイッチ113及びスイッチ116を切り替えて遅延時間を2回測定することで、遅延が大きいBPF114の遅延時間を求めていた。しかしながら、下記理由により、従来では正確な距離を求めることができなかった。
【0025】
まず、ループBは、BPF114を含まない遅延時間を測定しているが、実際はBPF114への接続がオープンになっていないため、遅延時間Tbは、正確な遅延より大きな遅延となっている。
【0026】
また、ループAにより測定するBPF114の遅延時間は、送信時の遅延時間であり、受信時の遅延時間については測定されていない。具体的には、BPF114の前後の回路のインピーダンスの違いにより、送信時のBPF114の遅延時間と、受信時のBPF114の遅延時間とは異なった遅延時間となる。
【0027】
さらに、受信回路111の前段の増幅器112の遅延時間と、増幅器117の遅延時間を同等にすることは困難である。すなわち、受信時の増幅器112の遅延時間を正確に求めることができない。
【0028】
最後に、ループAの遅延時間TaとループBの遅延時間Tbとの差分からBPF114の遅延時間を求めることができるが、BPF114以外の回路、ここでは、送信回路110、受信回路111、増幅器112等の遅延が考慮されていない。
【0029】
そこで、本実施形態では、スイッチ14、スイッチ17、スイッチ18、スイッチ19を切り替えて、ループC、ループD、ループEの3回の遅延時間することで、送信時の遅延時間、及び、受信時の遅延時間を正確に測定している。
【0030】
図3A、図3B、図3Cに基づき、送信時の遅延時間及び受信時の遅延時間の算出について説明する。図3Aは、ループCの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図であり、図3Bは、ループDの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図であり、図3Cは、ループEの経路が形成された測距装置1の状態を説明するためのブロック図である。
(【0031】以降は省略されています)

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