DE112020002108T5

DE112020002108T5 - Ortungssystem

Info

Publication number: DE112020002108T5
Application number: DE112020002108.4T
Authority: DE
Inventors: Kenichirou SANJI; Nobuyasu Okabe; Masakazu Ikeda; Yuuji Kakuya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2022-01-20
Also published as: US12013476B2; US20220043101A1; CN113767205B; CN113767205A; JP7243416B2; JP2020182159A; WO2020217747A1

Abstract

Ein Ortungssystem führt eine drahtlose Kommunikation mit einem tragbaren Endgerät durch Verwenden einer Radiowelle von 1 GHz oder höher aus, um eine Position des tragbaren Endgerätes in Bezug auf ein Fahrzeug zu bestimmen. Das Ortungssystem enthält eine Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung (12β, 12L, 12M, 12N) und eine Positionsbestimmungseinheit (F4). Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung weist eine Antenne (121) zum Empfangen eines drahtlosen Signals auf, das von dem tragbaren Endgerät übertragen wird, und die Positionsbestimmungseinheit bestimmt die Position des tragbaren Endgerätes auf der Grundlage eines Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät empfangen wird. Die Positionsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in einem ersten Modus empfangen wird, ob das tragbare Endgerät in einem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, der ein Bereich außerhalb einer Fahrzeugkabine innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von dem Fahrzeug ist, und bestimmt auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in einem zweiten Modus empfangen wird, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der am 26. April 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-085382 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ortungssystem. Das Ortungssystem schätzt eine Relativposition eines tragbaren Endgerätes in Bezug auf ein Fahrzeug auf der Grundlage der Empfangsstärke eines drahtlosen Signals mittels einer Radiowelle von 1 GHz oder höher, die von dem tragbaren Endgerät ausgesendet wird, das von einem Nutzer befördert wird.
Stand der Technik
Es wurden verschiedene Ortungssysteme zum Ausführen einer drahtlosen Kommunikation mit einem tragbaren Endgerät, das von einem Nutzer eines Fahrzeugs befördert wird, vorgeschlagen, um eine Position des tragbaren Endgerätes in Bezug auf das Fahrzeug zu schätzen. Die Patentliteratur 1 beschreibt beispielsweise eine Konfiguration zum Aussenden eines Antwortanforderungssignals mittels Radio in einem NF-Band (Niederfrequenzband) von einem Fahrzeug an ein tragbares Endgerät und zum Bestimmen auf der Grundlage des Empfangs eines Antwortsignals auf das Antwortanforderungssignal, ob das tragbare Endgerät in der Nähe des Fahrzeugs außerhalb der Kabine (im Folgenden als Außenbetriebsbereich bezeichnet) vorhanden ist.
Der Außenbetriebsbereich entspricht einem Bereich, der eine automatische Entriegelung einer Tür mittels der drahtlosen Kommunikation, die von dem tragbaren Endgerät ausgeführt wird, erlaubt. Der Außenbetriebsbereich wird allgemein auf innerhalb von 1 Meter oder o,7 Meter von dem Fahrzeug eingestellt. Der Grund dafür, warum von einem Fahrzeug eine Radiowelle in dem NF-Band zur Signalübertragung an eine tragbare Vorrichtung verwendet wird, liegt darin, dass der Ankunftsbereich des drahtlosen Signals auf die Nähe bzw. Nachbarschaft des Fahrzeugs beschränkt ist. Die Antenne in dem Fahrzeug zum Aussenden bzw. Übertragen der Radiowelle in dem NF-Band wird beispielsweise hinsichtlich der Sendeleistung eingestellt bzw. angepasst, um zu ermöglichen, dass das drahtlose Signal nur den Außenbetriebsbereich erreicht.
Ein derartiges Ortungssystem wird in einem elektronischen Fahrzeugschlüsselsystem für eine vorbestimmte Fahrzeugsteuerung entsprechend der Position des tragbaren Endgerätes verwendet. Das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem ist ein Passiver-Zugang-passiver-Start-System (PEPS), das eine vorbestimmte Fahrzeugsteuerung entsprechend der Position des tragbaren Endgerätes ausführt.
Tragbare Informationsverarbeitungsendgeräte wie Smartphones oder tragbare Endgeräte (Wearables) können als Fahrzeugschlüssel dienen. Mit dieser Situation einhergehend besteht ein Bedarf nach einer Konfiguration, die die Position eines tragbaren Endgerätes in Bezug auf ein Fahrzeug unter Verwendung der Empfangsstärke der Hochfrequenzradiowelle bestimmen kann, die für eine Kurzstreckenkommunikation wie Bluetooth verwendet wird. Smartphones weisen im Allgemeinen keine Funktion zum Senden oder Empfangen einer Radiowelle in dem NF-Band auf. Die Smartphones weisen jedoch gewöhnlich standardmäßig eine Kurzstreckenkommunikationsfunktion wie Bluetooth (Marke) oder Wi-Fi (Marke) auf.
Die Patentliteratur 2 offenbart eine fahrzeugeigene Vorrichtung. Die fahrzeugeigene Vorrichtung führt eine drahtlose Kommunikation gemäß dem Standard Bluetooth (Marke) mit dem tragbaren Endgerät, das von einem Nutzer eines Fahrzeugs befördert wird, aus, um die Position des tragbaren Endgerätes in Bezug auf das Fahrzeug zu schätzen. Im Folgenden werden spezielle Beispiele beschrieben. Die in der Patentliteratur 1 offenbarte fahrzeugeigene Vorrichtung überträgt periodisch ein Anforderungssignal von einer Kommunikationsvorrichtung (im Folgenden als fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung bezeichnet) an das tragbare Endgerät, um das tragbare Endgerät aufzufordern, ein Antwortsignal zurückzugeben. Die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung ist auf der Bodenfläche innerhalb einer Fahrzeugkabine, beispielsweise einem Ort in der Gegend einer Fußposition eines Fahrersitzes angeordnet. Das tragbare Endgerät gibt ein Antwortsignal zurück, das eine RSSI (Empfangssignalstärkeangabe) eines Anforderungssignals enthält, wenn das Anforderungssignal, das eine Rückgabe eines Antwortsignals anfragt, von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung empfangen wird. Die fahrzeugeigene Vorrichtung speichert in dem Speicher die RSSI, die in dem Antwortsignal enthalten ist, das von dem tragbaren Endgerät zurückgegeben wird. Die fahrzeugeigene Vorrichtung bestimmt, dass das tragbare Endgerät in einer Fahrzeugkabine vorhanden ist, wenn ein Mittelwert der RSSIs aus den letzten fünf Malen, die in einem Speicher gespeichert sind, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn andererseits der Mittelwert der RSSIs über die letzten fünf Male gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, bestimmt die fahrzeugeigene Vorrichtung, dass das Fahrzeug außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Im Folgenden wird eine Kommunikation, die auf einem vorbestimmten drahtlosen Kommunikationsstandard basiert, der einen Kommunikationsbereich von beispielsweise mehreren zehn Metern aufweist, beispielsweise Bluetooth, als eine Kurzstreckenkommunikation bezeichnet. Eine Radiowelle mit 1 GHz oder mehr (beispielsweise 2,4 GHz) kann für die Kurzstreckenkommunikation verwendet werden. Im Folgenden wird die Radiowelle als Hochfrequenzradiowelle bezeichnet. Eine derartige Hochfrequenzradiowelle weist eine stärkere Geradheit als eine Radiowelle in dem NF-Band auf und wird leicht an bzw. von einem Metallkörper wie einer Fahrzeugkarosserie reflektiert.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 5 438 048 B2
Patentliteratur 2: JP 6 313 114 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Die Patentliteratur 2 erwähnt jedoch nicht explizit ein Verfahren zum Bestimmen, ob das tragbare Endgerät in einem Außenbetriebsbereich außerhalb der Fahrzeugkabine oder in einem Verbotsbereich vorhanden ist. Bei der die obige Bestimmung betreffenden Konfiguration wird der Kommunikationsbereich der fahrzeugeigenen Vorrichtung durch Einstellen der Leistung der innerhalb der Fahrzeugkabine angeordneten Antenne für eine Nahfeldkommunikation auf innerhalb von 1 Meter von dem Fahrzeug begrenzt. Die Hochfrequenzradiowelle, die in der Kurzstreckenkommunikation wie Bluetooth verwendet wird, weist jedoch eine stärkere Geradlinigkeit im Vergleich zu der Radiowelle in dem NF-Band auf und wird leicht an einer Metallplatte wie einer Fahrzeugkarosserie reflektiert. Daher kann es in der Praxis schwierig sein, den Kommunikationsbereich außerhalb der Fahrzeugkabine auf 1 Meter einzustellen, während die Signalstärke über den gesamten Bereich innerhalb der Fahrzeugkabine auf einem hohen Pegel gehalten wird. Mit anderen Worten, die in der Patentliteratur 1 offenbarte Konfiguration kann nicht bestimmen, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich oder in dem Verbotsbereich vorhanden ist.
Als eine der Lösungen wurde berücksichtigt, dass durch Verwenden der Empfangsstärke des Signals, das durch das tragbare Endgerät empfangen und von dem Fahrzeug gesendet wird, ähnlich wie bei der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine ist, bestimmt werden kann, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich außerhalb der Fahrzeugkabine oder in dem Verbotsbereich vorhanden ist. Eine Struktur wie die Karosserie eines Fahrzeugs ist jedoch nicht außerhalb der Fahrzeugkabine zwischen dem Außenbetriebsbereich und dem Verbotsbereich vorhanden. Die Radiowelle von der Antenne, die innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet ist, wird kontinuierlich von dem Außenbereich bis zu dem Verbotsbereich gedämpft bzw. abgeschwächt. Außerdem ist die Rückseite des Türmoduls, mit anderen Worten die untere Seite des Außenbetriebsbereiches, außerhalb der Sicht der Antenne innerhalb der Fahrzeugkabine, sodass die Empfangsintensität des tragbaren Endgerätes einen niedrigen Pegel aufweist. Daher gibt es keinen bedeutungsvollen Unterschied in der Stärke des Signals, das von der Antenne innerhalb der Fahrzeugkabine gesendet wird, zwischen dem Außenbetriebsbereich und dem Verbotsbereich.
Es kann in der Praxis schwierig sein, auf der Grundlage der Empfangsstärke des Signals, das durch das tragbare Endgerät von der Kommunikationsvorrichtung empfangen wird, die in der Fahrzeugkabine angeordnet ist, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich oder in dem Verbotsbereich außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Auch wenn das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, kann irrtümlicherweise bestimmt werden, dass das tragbare Endgerät in dem Verbotsbereich vorhanden ist. Da die Tür nicht entriegelt wird, wenn das tragbare Endgerät irrtümlicherweise als in dem Verbotsbereich befindlich bestimmt wird, kann dieses den Komfort des Nutzers beeinträchtigen.
Um den Komfort des Nutzers hinsichtlich der Verwendung des Fahrzeugs zu verbessern, ist es notwendig, zumindest das Vorhandensein in dem Außenbetriebsbereich mit höherer Genauigkeit zu erfassen. Um die Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten, ist es notwendig, die Wahrscheinlichkeit einer irrtümlichen bzw. fehlerhaften Bestimmung, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, auch wenn das tragbare Endgerät in dem Verbotsbereich vorhanden ist, zu verringern. Um die Genauigkeit der Bestimmung des Vorhandenseins in dem Außenbetriebsbereich zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, wenn eine Antenne an der Außenfläche des Fahrzeugs installiert ist, sodass der Außenbetriebsbereich gleichmäßig als ein Bereich eines starken elektrischen Feldes eingestellt wird und der elektrische Feldpegel in dem Bereich, der weiter von dem Fahrzeug entfernt ist, schwächer ist.
Auf der Grundlage dessen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Tests durchgeführt und haben herausgefunden, dass es möglich ist, den Bereich eines starken elektrischen Feldes gleichmäßig in dem Außenbetriebsbereich einzustellen, während die elektrische Feldstärke in dem Verbotsbereich auf einen ausreichend niedrigen Pegel verringert wird, wenn eine Dipolantenne in einer Lage senkrecht zu der Seitenfläche des Fahrzeugs installiert wird. Gemäß dem Modus, bei dem die Dipolantenne in der obigen Lage installiert ist, wird angenommen, dass die Vibration des elektrischen Feldes, dessen Startrichtung senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt ist, in einer Richtung parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs verläuft. Radiowellen, deren Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes senkrecht zu der Metalloberfläche ist, pflanzen sich entlang der Metallplatte fort. Daher ist es möglich, den Bereich eines starken elektrischen Feldes gleichmäßig in dem Außenbetriebsbereich einzustellen.
Da die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes der Radiowellen senkrecht zu der Metallfläche ist, ist es möglich, den Bereich eines starken elektrischen Feldes nicht nur in dem Außenbetriebsbereich einzustellen, sondern auch innerhalb der Fahrzeugkabine. Bei der Konfiguration, bei der die Dipolantenne in einer Lage senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs installiert ist, kann es schwierig sein, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine oder in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, da nicht einfach ein bedeutungsvoller Unterschied zwischen dem Außenbetriebsbereich und der Fahrzeugkabine erzeugt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ortungssystem zu schaffen, das eine fehlerhafte Bestimmung, dass das tragbare Endgerät außerhalb der Fahrzeugkabine, hauptsächlich einem Außenbetriebsbereich, vorhanden ist, auch wenn das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, verringern kann, wobei gleichzeitig die Erfassungsrate hinsichtlich der Erfassung, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, verbessert wird.
Ein Ortungssystem für ein Fahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung führt eine drahtlose Kommunikation mit einem tragbaren Endgerät, das von einem Nutzer des Fahrzeugs befördert wird, unter Verwendung einer Radiowelle von 1 GHz oder höher aus, um eine Position des tragbaren Endgerätes in Bezug auf das Fahrzeug zu bestimmen. Das Ortungssystem enthält eine Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung und eine Positionsbestimmungseinheit. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung ist an einem Außenflächenabschnitt des Fahrzeugs angeordnet, der mindestens ein Seitenflächenabschnitt oder ein Rückflächenabschnitt des Fahrzeugs ist, und enthält eine Antenne, die ein drahtloses Signal empfängt, das von dem tragbaren Endgerät übertragen wird. Die Positionsbestimmungseinheit bestimmt die Position des tragbaren Endgerätes auf der Grundlage eines Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät empfangen wird. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung enthält einen Betriebsmodus, der einen ersten Modus und einen zweiten Modus aufweist. In dem ersten Modus des Betriebsmodus wird eine linear polarisierte Welle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung senkrecht zu dem Außenflächenabschnitt ist, in einer Richtung parallel zu dem Außenflächenabschnitt abgestrahlt, an dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung angebracht ist. In dem zweiten Modus des Betriebsmodus wird eine linear polarisierte Welle abgestrahlt, deren elektrische Feldvibrationsrichtung parallel zu dem Außenflächenabschnitt ist. Die Positionsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in dem ersten Modus des Betriebsmodus empfangen wird, ob das tragbare Endgerät in einem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, der ein Bereich außerhalb einer Fahrzeugkabine innerhalb einer vorbestimmten Betriebsentfernung von dem Fahrzeug ist. Die Positionsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in dem zweiten Modus des Betriebsmodus empfangen wird, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Die linear polarisierte Welle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung senkrecht zu der Metallfläche ist, pflanzt sich wahrscheinlich entlang des Metalls fort. Wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem ersten Modus betrieben wird, ist es daher möglich, den Bereich eines starken elektrischen Feldes gleichmäßig in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Fahrzeugs außerhalb der Fahrzeugkabine einzustellen. Daher ist es möglich, die Erfassungsrate hinsichtlich dessen, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, um zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbereich vorhanden ist, dadurch zu verbessern, dass der Empfangsstatus des drahtlosen Signals von dem tragbaren Endgerät verwendet wird, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem ersten Modus betrieben wird.
Die linear polarisierten Wellen, die durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem ersten Modus zu übertragen bzw. senden oder empfangen sind, werden durch das Metall des Seitenflächenabschnitts des Fahrzeugs einfach durchgelassen und treten dann in die Fahrzeugkabine ein. Daher kann in dem ersten Modus ein Bereich eines starken elektrischen Feldes auch innerhalb der Fahrzeugkabine ausgebildet werden. Da der Fortpflanzungspfad des drahtlosen Signals umkehrbar ist, bedeutet dieses, dass die Fahrzeugaußenvorrichtung wahrscheinlich das Signal von dem tragbaren Endgerät empfängt, das innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem ersten Modus betrieben wird.
Die linear polarisierten Wellen, die von der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem zweiten Modus ausgesendet oder empfangen werden, umlaufen wahrscheinlich nicht das Innere der Fahrzeugkabine. Die linear polarisierten Wellen, deren elektrische Feldvibrationsrichtung parallel zu dem Metall ist, das für den Außenflächenabschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, werden wahrscheinlich durch das Metall zurückgestoßen bzw. reflektiert. Als Ergebnis weist der elektrische Feldpegel innerhalb der Fahrzeugkabine in dem zweiten Modus einen niedrigen Pegel auf. Da der Fortpflanzungspfad des drahtlosen Signals umkehrbar ist, bedeutet dieses, dass die Fahrzeugaußenvorrichtung wenig wahrscheinlich das Signal von dem tragbaren Endgerät empfängt, das innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem zweiten Modus betrieben wird.
Daher ist es möglich, die Erfassungsrate hinsichtlich dessen, dass das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, um zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, durch Verwenden des Empfangsstatus des drahtlosen Signals von dem tragbaren Endgerät, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem zweiten Modus betrieben wird, zu verbessern. Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung hinsichtlich dessen, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, auch wenn das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, zu verringern, während die Erfassungsrate hinsichtlich dessen, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, verbessert wird.
Figurenliste
Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 eine schematische Konfiguration eines elektronischen Fahrzeugschlüsselsystems;
2 eine Konfiguration eines Fahrzeugs;
3 ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines fahrzeugeigenen Systems zeigt;
4 konzeptionell ein Beispiel von Montagepositionen der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung;
5 ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung zeigt;
6 ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration einer Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung darstellt;
7 eine perspektivische Außenansicht der Konfiguration einer Leiterplatte;
8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII der 7;
9 ein Diagramm zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen der Erdungsplatte und der gegenüberliegenden Leitungsplatte;
10 einen Strom, eine Spannung und eine elektrische Feldverteilung in einem Resonanzmodus nullter Ordnung;
11 eine Abstrahlungscharakteristik in dem Resonanzmodus nullter Ordnung;
12 eine Abstrahlungscharakteristik in dem Resonanzmodus nullter Ordnung;
13 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebsprinzips des Erdungsplattenanregungsmodus;
14 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebsprinzips des Erdungsplattenanregungsmodus;
15 ein Beispiel der Frequenzcharakteristika der Verstärkung in jedem Modus;
16 ein Beispiel der Frequenzcharakteristika der Verstärkung in jedem Modus;
17 ein Beispiel einer Installationsposition und einer Installationslage einer linken Außenkommunikationsvorrichtung;
18 die Richtwirkung und die polarisierte Welle in jedem der Betriebsmodi der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung als einer Quer- bzw. Seitenkommunikationsvorrichtung;
19 Abstrahlungscharakteristika der Außenkommunikationsvorrichtung als der Seitenkommunikationsvorrichtung;
20 die elektrische Feldstärkeverteilung, wenn die linke Außenkommunikationsvorrichtung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird;
21 die elektrische Feldstärkeverteilung, wenn die linke Außenkommunikationsvorrichtung in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben wird;
22 die Funktion einer intelligenten ECU;
23 ein Flussdiagramm, das einen eine Verbindung betreffenden Prozess zeigt;
24 ein Flussdiagramm, das einen Ortsbestimmungsprozess zeigt;
25 Anforderungen für das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem;
26 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung;
27 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung;
28 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Fahrzeugaußenantenne;
29 eine Stromverteilung bei einer gegenüberliegenden Leitungsplatte, wenn ein Kurzschlussabschnitt in der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte ausgebildet ist;
30 eine Stromverteilung bei der gegenüberliegenden Leitungsplatte und deren Betrieb, wenn ein Kurzschlussabschnitt an einer Position von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte entfernt ausgebildet ist;
31 die elektrische Feldstärkeverteilung, wenn die Fahrzeugaußenantenne in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird;
32 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Fahrzeugaußenantenne;
33 eine Fahrzeugaußenantenne, deren Betriebsmodus wechselbar ist;
34 ein modifiziertes Beispiel der intelligenten ECU und der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung;
35 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Fahrzeugaußenantenne; und
36 ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration zum Wechseln des Betriebsmodus der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Positionsbestimmungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines elektronischen Fahrzeugschlüsselsystems zeigt, für das das Positionsbestimmungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie es in 1 gezeigt ist, enthält das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem ein fahrzeugeigenes System 1, das an einem Fahrzeug Hv angeordnet ist, und ein tragbares Endgerät 2, das ein Kommunikationsendgerät ist, das von einem Nutzer des Fahrzeugs Hv befördert wird.
Gesamtumriss
Das fahrzeugeigene System 1 führt eine vorbestimmte Fahrzeugsteuerung entsprechend der Position des tragbaren Endgerätes 2 durch Ausführen einer drahtlosen Kommunikation unter Verwendung einer Radiowelle in einem vorbestimmten Frequenzband aus. Das fahrzeugeigene System 1 verriegelt und öffnet beispielsweise die Tür auf der Grundlage der Bedingung, dass das tragbare Endgerät 2 in einem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist, der für das Fahrzeug Hv voreingestellt ist.
Der Außenbetriebsbereich Rx entspricht einem Bereich außerhalb der Fahrzeugkabine, der die Ausführung der Fahrzeugsteuerung durch das fahrzeugeigene System 1 ermöglicht. Der Außenbetriebsbereich Rx ist gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung auf einen Bereich eingestellt, der die Ausführung der Fahrzeugsteuerung wie beispielsweise ein Verriegeln und Entriegeln der Tür durch das fahrzeugeigene System 1 ermöglicht. Der Außenbetriebsbereich Rx wird auf einen Bereich in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Fahrzeugs Hv beschränkt. Als ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform wird ein Bereich außerhalb der Fahrzeugkabine innerhalb einer vorbestimmten Entfernung bzw. eines vorbestimmten Abstands (beispielsweise 0,7 Meter) von dem Türgriff bei dem Fahrersitz und/oder dem Türgriff bei dem Beifahrersitz als der Außenbetriebsbereich Rx eingestellt. Die Außenbetriebsentfernung, die die Größe des Betriebsbereiches Rx definiert, kann auch 1 Meter oder 1,5 Meter betragen. Die Betriebsentfernung kann auf kürzer als eine Verbotsentfernung (beispielsweise 2 Metern) eingestellt werden, die als die Größe des Verbotsbereiches definiert ist, wie es später beschrieben wird. Der Außentürgriff gibt ein Greifelement an, das auf der Außenseitenfläche der Tür zum Öffnen und Schließen der Tür angeordnet ist. Der Außentürgriff kann ein Türgriff sein, der in die Türplatte eingegraben ist, beispielsweise ein fluchtender Griff oder ein Pop-up-Griff.
Das fahrzeugeigene System 1 und das tragbare Endgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform sind in der Lage, eine Kommunikation miteinander (im Folgenden als Kurzstreckenkommunikation bezeichnet) auf der Grundlage eines vorbestimmten drahtlosen Kurzstreckenkommunikationsstandards durchzuführen, der einen Kommunikationsbereich von beispielsweise etwa zehn Metern aufweist. In diesem Beispiel kann als drahtloser Kurzstreckenkommunikationsstandard beispielsweise Bluetooth Low Energy (Bluetooth ist eine eingetragene Marke), Wi-Fi (eingetragene Marke), ZigBee (eingetragene Marke) oder Ähnliches verwendet werden. Der drahtlose Kurzstreckenkommunikationsstandard kann ein beliebiger sein, der eine Kommunikationsstrecke von beispielsweise mehreren Metern bis mehreren zehn Metern bereitstellen kann. Gemäß einem Beispiel sind das fahrzeugeigene System 1 und das tragbare Endgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform ausgelegt, die drahtlose Kommunikation auf der Grundlage des Bluetooth-Low-Energy-Standards durchzuführen.
Das tragbare Endgerät 2 steht mit dem fahrzeugeigenen System 1 in Wechselbeziehung und dient als ein elektronischer Schlüssel des Fahrzeugs Hv. Das tragbare Endgerät 2 ist eine Kommunikationsvorrichtung, die von einem Nutzer befördert werden kann, und weist die oben beschriebene Kurzstreckenkommunikationsfunktion auf. Es kann beispielsweise ein Smartphone als tragbares Endgerät 2 verwendet werden. Gemäß einem anderen Beispiel kann das tragbare Endgerät 2 ein Tablet, eine tragbare Vorrichtung (Wearable), ein tragbarer Musikspieler, eine tragbare Spielevorrichtung oder Ähnliches sein. Das Signal, das von dem tragbaren Endgerät 2 auf der Grundlage der Kurzstreckenkommunikation ausgesendet bzw. übertragen wird, enthält eine Sendequelleninformation. Die Sendequelleninformation ist beispielsweise eine vorbestimmte Identifizierungsinformation (im Folgenden als Endgeräte-ID bezeichnet), die dem tragbaren Endgerät 2 im Voraus zugewiesen wird. Die Endgeräte-ID dient als eine Identifizierungsinformation des tragbaren Endgerätes 2 für ein anderes Kommunikationsendgerät.
Das tragbare Endgerät 2 überträgt drahtlos ein Kommunikationspaket, das die Sendequelleninformation enthält, in einem vorbestimmten Übertragungsintervall, wodurch einem Kommunikationsendgerät in der Umgebung, das die Kurzstreckenkommunikationsfunktion aufweist, ein Vorhandensein des tragbaren Endgerätes 2 mitgeteilt wird (das heißt Ankündigung). In der folgenden Beschreibung werden die Kommunikationspakete, die zur Ankündigung periodisch übertragen werden, aus Vereinfachungsgründen als Ankündigungspakete bezeichnet.
Das fahrzeugeigene System 1 empfängt ein Signal (beispielsweise ein Ankündigungspaket), das von dem tragbaren Endgerät 2 mittels der oben beschriebenen Kurzstreckenkommunikationsfunktion übertragen wird, wodurch erfasst wird, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb eines Bereiches vorhanden ist, in dem das fahrzeugeigene System 1 eine Kurzstreckenkommunikation ausführen kann. In der folgenden Beschreibung wird ein Bereich, in dem das fahrzeugeigene System 1 Daten mit dem tragbaren Endgerät 2 auf der Grundlage der Kurzstreckenkommunikationsfunktion austauschen bzw. kommunizieren kann, auch als Kommunikationsbereich bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das fahrzeugeigene System 1 gemäß einem Beispiel ausgelegt, das Vorhandensein des tragbaren Endgerätes 2 in dem Kommunikationsbereich durch Empfangen der Ankündigungspakete zu erfassen, die aufeinanderfolgend von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Gemäß einem anderen Beispiel kann das fahrzeugeigene System 1 ausgelegt sein, aufeinanderfolgend die Ankündigungspakete zu übertragen und das Vorhandensein des tragbaren Endgerätes 2 in dem Kommunikationsbereich auf der Grundlage der Errichtung einer Kommunikationsverbindung (sogenannte Verbindung) mit dem tragbaren Endgerät 2 zu erfassen.
Konfiguration des Fahrzeugs Hv
Zunächst wird die Konfiguration des Fahrzeugs Hv mit Bezug auf 2 beschrieben. Das Fahrzeug Hv ist beispielsweise ein Personenfahrzeug, das fünf Personen aufnehmen kann. Gemäß einem Beispiel enthält das Fahrzeug Hv einen Vordersitz und einen Rücksitz, und der Fahrersitz (mit anderen Worten das Lenkrad) ist auf der linken Seite angeordnet. Das Fahrzeug Hv kann beispielsweise ein Fahrzeug sein, das den Fahrersitz auf der rechten Seite aufweist. Das Fahrzeug Hv kann ein Fahrzeug ohne Rücksitz sein. Das Fahrzeug Hv kann ein Lastkraftwagen wie ein Transporter sein. Das Fahrzeug Hv kann ein Taxi oder ein Campingfahrzeug sein. Außerdem kann das Fahrzeug Hv ein Fahrzeug sein, das für einen Fahrzeugmietdienst (sogenannter Mietwagen) bereitgestellt wird, oder kann ein Fahrzeug sein, das für einen Car-Sharing-Dienst (sogenanntes gemeinsames Fahrzeug) bereitgestellt wird. Das gemeinsame Fahrzeug kann auch ein Fahrzeug enthalten, das für einen Dienst zum Verleihen eines eigenen Fahrzeugs an eine andere Person während einer Zeitdauer verwendet wird, während der der Eigentümer des Fahrzeugs das Fahrzeug nicht verwendet. In dem Fall, in dem das Fahrzeug Hv ein Fahrzeug ist, das den obigen Dienst aufweist (im Folgenden als Dienst-Fahrzeug bezeichnet), kann eine Person, die einen Vertrag zur Nutzung des Dienstes hat, ein Nutzer sein. Mit anderen Worten, eine Person, die das Recht hat, das Fahrzeug Hv zu nutzen, kann ein Nutzer sein.
Die Karosserie des Fahrzeugs enthält Metallelemente. Die hier beschriebene Karosserie enthält einen Rahmen, der einen Karosseriehauptabschnitt wie eine B-Säule bereitstellt, und enthält außerdem ein Karosserieblech bzw. eine Karosserieplatte. Die Karosserieplatten enthalten Seitenkarosserieplatten, eine Dachplatte, eine hintere Platte, eine Motorhaubenplatte, Türplatten und Ähnliches. Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wird jedoch angenommen, dass ein Abschnitt der Türplatte, der sich mit den B-Säulen 42B überdeckt, oder ein Abschnitt der Türplatte, der als Fensterrahmenabschnitt dient, aus Harz besteht.
Da eine Metallplatte die Eigenschaft aufweist, Radiowellen zu reflektieren, reflektiert die Karosserie des Fahrzeugs Hv Radiowellen. Mit anderen Worten, das Fahrzeug Hv enthält eine Karosserie, die eine lineare Fortpflanzung der Radiowellen blockiert. In diesem Beispiel bezieht sich die Radiowelle auf eine Radiowelle in einem Frequenzband, das für eine drahtlose Kommunikation zwischen dem fahrzeugeigenen System 1 und dem tragbaren Endgerät 2 verwendet wird. Im Folgenden wird die Radiowelle als Radiowelle, die für ein System verwendet wird, bzw. als für ein System verwendete Radiowelle bezeichnet. Die Radiowelle, die von dem System verwendet wird, bezieht sich hier auf eine Radiowelle in dem 2,4 GHz-Band. Das hier beschriebene Blockieren meint idealerweise ein Reflektieren, ist aber nicht auf das Reflektieren beschränkt. Eine Konfiguration, die in der Lage ist, die Radiowelle auf einen vorbestimmten Pegel (im Folgenden als Sollabschwächungspegel bzw. Solldämpfungspegel bezeichnet) oder mehr abzuschwächen bzw. zu dämpfen, entspricht einer Konfiguration zum Blockieren der Fortpflanzung der Radiowelle. Der Solldämpfungspegel kann ein Wert sein, bei dem ein signifikanter Unterschied zwischen der Signalstärke der Radiowelle innerhalb der Fahrzeugkabine und der Signalstärke der Radiowelle außerhalb der Fahrzeugkabine auftritt. Der Solldämpfungspegel wird beispielsweise auf 10 dB eingestellt. Alternativ kann der Solldämpfungspegel auf gleich oder größer als 5 dB (beispielsweise 10 dB oder 20 dB) eingestellt werden.
Das Fahrzeug Hv weist einen Dachabschnitt 41 auf, der durch die Dachplatte bereitgestellt wird, und enthält mehrere Säulen 42 zum Tragen der Dachplatte. Das Fahrzeug Hv enthält A-Säulen 42A, B-Säulen 42B und C-Säulen 42C als Säulen 42. Die A-Säulen 42A sind Säulen, die auf der Vorderseite der Vordersitze angeordnet sind. Die B-Säulen 42B sind Säulen 42, die zwischen den Vordersitzen und den Rücksitzen angeordnet sind. Die C-Säulen 42C sind Säulen 42, die diagonal hinter den Rücksitzen angeordnet sind. Ein Teil oder der gesamte Teil jeder Säule 42 ist aus einem Metallelement wie einer sehr zugfesten Stahlplatte ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausbildung kann die Säule 42 aus einer Kohlenstofffaser oder Harz bestehen. Außerdem kann die Säule aus einer Kombination verschiedener Materialien bestehen.
Das Fahrzeug Hv ist insgesamt derart ausgebildet, dass, wenn sämtliche Türen geschlossen sind, die Radiowelle, die in dem System verwendet wird, von dem Fahrzeugäußeren nur durch die Fenster 43 in die Fahrzeugkabine eintritt oder von der Fahrzeugkabine nur durch die Fenster 43 in das Fahrzeugäußere austritt. Mit anderen Worten, die Fenster 43 dienen als Pfade für die in dem System verwendete Radiowelle. In diesem Beispiel sind die Fenster 43 ein vorderes Fenster (Frontscheibe), Fenster, die an Seitenflächen des Fahrzeugs Hv angeordnet sind (sogenannte Seitenfenster), ein hinteres Fenster (Rückscheibe) oder Ähnliches.
Gemäß einem anderen Beispiel können Fensterscheiben, die an Türen des Fahrzeugs Hv oder Ähnlichem angeordnet sind, auch ausgelegt sein, die lineare Fortpflanzung der Radiowelle, die in dem System verwendet wird, zu blockieren. In diesem Beispiel sind die Fensterscheiben transparente Elemente, die in den Fenstern 43 des Fahrzeugs Hv angeordnet sind, und das Material der Fensterscheiben muss nicht grundsätzlich Glas sein. Die Fensterscheiben können beispielsweise aus Acrylharz oder Ähnlichem bestehen. Mit anderen Worten, die Fensterscheiben sind in diesem Beispiel transparente Elemente, die als Windschutz dienen.
Konfiguration des fahrzeugeigenen Systems 1
Im Folgenden werden eine Konfiguration und ein Betrieb des fahrzeugeigenen Systems 1 beschrieben. Wie es in 3 gezeigt ist, enthält das fahrzeugeigene System 1 eine intelligente ECU 11, fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtungen 12, einen Türknopf 13, einen Startknopf 14, eine Verbrennungsmotor-ECU 15 und eine Karosserie-ECU 16. Die ECUs in den Elementenamen sind Abkürzungen für elektronische Steuerungseinheit bzw. elektronisches Steuergerät und meinen elektronische Steuerungseinheiten.
Die intelligente ECU 11 ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), die eine drahtlose Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 ausführt, um eine Fahrzeugsteuerung zum Verriegeln und Entriegeln der Tür, zum Starten des Verbrennungsmotors oder Ähnliches auszuführen. Die intelligente ECU 11 wird unter Verwendung eines Computers realisiert. Mit anderen Worten, die intelligente ECU 11 enthält beispielsweise eine CPU 111, einen Flash-Speicher 112, einen RAM 113, eine I/O-Schnittstelle 114 (Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle) und eine Busleitung zur Verbindung dieser Komponenten miteinander. Die CPU 111 ist eine Arithmetikverarbeitungseinheit, die verschiedene Rechenverarbeitungen ausführt. Der Flash-Speicher 112 ist ein beschreibbares nichtflüchtiges Speichermedium. Der RAM 113 ist ein flüchtiges Speichermedium. Die I/O-Schnittstelle 114 ist ein Schaltkreismodul, das als eine Schnittstelle für die intelligente ECU 11 dient, sodass diese mit anderen Vorrichtungen, die an dem Fahrzeug Hv montiert sind, beispielsweise der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12, kommunizieren kann. Die I/O-Schnittstelle 114 kann unter Verwendung eines analogen Schaltkreiselementes, einem IC oder Ähnlichem implementiert werden.
Eine Endgeräte-ID, die dem tragbaren Endgerät 2 zugewiesen ist, das der Nutzer besitzt, ist in dem Flash-Speicher 112 registriert. Der Flash-Speicher 112 speichert außerdem ein Programm (im Folgenden als Positionsbestimmungsprogramm bezeichnet) zum Steuern eines allgemeinen Computers, der als intelligente ECU 11 dient. Man beachte, dass das Positionsbestimmungsprogramm, das hier beschrieben ist, in einem nichtflüchtigen dinglichen Speichermedium gespeichert sein kann. Die Ausführung des Positionsbestimmungsprogramms durch die CPU 111 entspricht der Ausführung eines Prozesses entsprechend dem Positionsbestimmungsprogramm.
Der Flash-Speicher 112 speichert zwei Parameter, das heißt einen Innenentsprechungswert Pin und einen Betriebsschwellenwert Prx, als Schwellenwerte (im Folgenden als Bestimmungsschwellenwert bezeichnet), auf deren Grundlage die intelligente ECU 11 mit Bezug auf die Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird, bestimmt, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Innenentsprechungswert Pin ist ein Schwellenwert, auf der Grundlage dessen die Authentifizierungs-ECU bestimmt, ob oder dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Betriebsschwellenwert Prx ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob oder dass das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Innenentsprechungswert Pin entspricht einem Innenbestimmungswert. Die technische Bedeutung und das Einstellungsverfahren für den Innenentsprechungswert Pin und den Betriebsschwellenwert Prx ebenso wie der Betrieb der intelligenten ECU 11 werden später erläutert.
Die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 ist ein Kommunikationsmodul, das an dem Fahrzeug Hv montiert ist, um eine Kurzstreckenkommunikation auszuführen. Jede fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 kann Radiowellen von 2400 MHz bis 2500 MHz (mit anderen Worten, 2,4 GHz-ISM-Band-Radiowelle) senden und empfangen. Jede fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 kann über eine zugehörige Kommunikationsleitung oder ein fahrzeugeigenes Netzwerk mit der intelligenten ECU 11 verbunden werden, sodass jede fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 mit der intelligenten ECU 11 kommunizieren kann. Jeder fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ist eine einzigartige Kommunikationsvorrichtungsnummer zugewiesen. Die Kommunikationsvorrichtungsnummer ist eine Information, die der Endgeräte-ID des tragbaren Endgerätes 2 entspricht. Die Kommunikationsvorrichtungsnummer dient als eine Information zum Identifizieren der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12.
Das fahrzeugeigene System 1 der vorliegenden Ausführungsform enthält mindestens eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und mehrere Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β als fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtungen 12, wie es in 4 gezeigt ist. Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α ist eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12, die innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet ist, und die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β ist eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12, die an einem Außenflächenabschnitt des Fahrzeugs Hv angeordnet ist. In der vorliegenden Erfindung ist der Außenflächenabschnitt ein Karosserieabschnitt, der Kontakt zu einem Fahrzeugaußenraum bzw. Fahrzeugäußeren des Fahrzeugs Hv hat, und enthält eine Seitenfläche, eine hintere Fläche bzw. Rückfläche und eine vordere Fläche bzw. Vorderfläche des Fahrzeugs Hv. Das fahrzeugeigene System 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L, eine rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M und eine hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N als Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β.
Die jeweiligen fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12 stellen eine Empfangsstärke der Signale bereit, die von dem tragbaren Endgerät 2 an die intelligente ECU 11 übertragen werden. Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als eine Datenkommunikationsvorrichtung überträgt Daten an das und empfängt Daten von dem tragbaren Endgerät 2 durch die intelligente ECU 11. 4 ist eine konzeptionelle Ansicht von oben auf das Fahrzeug Hv und zeigt einen Dachabschnitt 41 auf transparente Weise, um auch die Installationsposition der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α zu zeigen.
5 ist ein Diagramm, das schematisch eine elektrische Konfiguration der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 zeigt. Wie es in 5 gezeigt ist, enthält die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 eine Antenne 121, einen Transceiver 122 und einen Kommunikationsmikrocomputer 123.
Die Antenne 121 ist eine Antenne zum Senden und Empfangen einer Radiowelle in einem Frequenzband, das zur Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 verwendet wird (das heißt die in dem System verwendete Radiowelle). Das in dem System verwendete Frequenzband ist hier ein 2,4 GHz-Band von 2400 MHz bis 2500 MHz. Das von dem System verwendete Frequenzband entspricht dem Betriebsband für die Antenne 121. Das von dem System verwendete Frequenzband kann 2400 MHz bis 2480 MHz enthalten, das in dem Bluetooth-Standard verwendet wird. Die obere Grenzfrequenz und die untere Grenzfrequenz des Frequenzbandes, das von dem System verwendet wird, kann geeignet entsprechend dem Kommunikationsstandard, das zusammen mit dem tragbaren Endgerät 2 verwendet wird, geändert werden.
Die Antenne 121 ist elektrisch mit dem Transceiver 122 verbunden. Die spezielle Konfiguration der Antenne 121 wird später beschrieben. Der Transceiver 122 demoduliert ein Signal, das durch die Antenne 121 empfangen wird, und gibt das demodulierte Signal an den Kommunikationsmikrocomputer 123 aus. Außerdem moduliert der Transceiver 122 das Signal, das von der intelligenten ECU 11 über den Kommunikationsmikrocomputer 123 eingegeben wird, und gibt das modulierte Signal an die Antenne 121 aus, die das Ausgangssignal als eine Radiowelle abstrahlt. Der Transceiver 122 ist kommunizierbar mit dem Kommunikationsmikrocomputer 123 verbunden.
Außerdem enthält der Transceiver 122 einen Empfangsstärkendetektor 124, der aufeinanderfolgend die Stärke des Signals erfasst, das durch die Antenne 121 empfangen wird. Der Empfangsstärkendetektor 124 kann mittels verschiedener Schaltungskonfigurationen implementiert werden. Die Empfangsstärke, die durch den Empfangsstärkendetektor 124 erfasst wird, wird aufeinanderfolgend dem Kommunikationsmikrocomputer 123 in Verbindung mit der Endgeräte-ID, die in den Empfangsdaten enthalten ist, bereitgestellt. Die Kanalnummer gibt eine Frequenz an, die in der Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät verwendet wird. Die Empfangsstärke kann beispielsweise in der Einheit einer Leistung [dBm] ausgedrückt werden. Daten, in denen die Empfangsstärke und die Endgeräte-ID einander zugeordnet sind, werden als Empfangsstärkedaten bezeichnet. Der Empfangsstärkendetektor 124 entspricht einem Stärkendetektor.
Der Kommunikationsmikrocomputer 123 ist ein Mikrocomputer zum Steuern des Betriebs des Transceivers 122. Gemäß anderen Aspekten entspricht der Kommunikationsmikrocomputer 123 einem Mikrocomputer zum Steuern des Austausches von Daten mit der intelligenten ECU 11. Der Kommunikationsmikrocomputer 123 stellt die Empfangsdaten, die von dem Transceiver 122 eingegeben werden, für die intelligente ECU 11 auf der Grundlage der Empfangsstärke bereit. Der Kommunikationsmikrocomputer 123 weist auch eine Funktion zum Authentifizieren der Endgeräte-ID des tragbaren Endgerätes 2 und zum Durchführen einer kryptographischen Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 auf der Grundlage einer Anfrage bzw. Anforderung von der intelligenten ECU 11 auf. Als Verschlüsselungsverfahren können verschiedene Verfahren wie ein Verfahren, das durch Bluetooth spezifiziert wird, verwendet werden. Verschiedene Verfahren wie beispielsweise das Verfahren, das gemäß Bluetooth spezifiziert wird, können auch für das ID-Authentifizierungsverfahren verwendet werden.
Der Türknopf 13 ist ein Knopf für den Nutzer zum Entriegeln und Verriegeln der Tür des Fahrzeugs Hv. Der Türknopf 13 ist beispielsweise an einem Außentürgriff oder in der Nähe des Außentürgriffes an der jeweiligen Tür des Fahrzeugs Hv angeordnet. Wenn der Nutzer den Türknopf 13 drückt, gibt der Türknopf 13 ein elektrisches Signal, das eine entsprechende Anweisung anzeigt, an die intelligente ECU 11 aus. Der Türknopf 13 entspricht einer Konfiguration, gemäß der die intelligente ECU 11 eine Anweisung eines Nutzers zum Verriegeln oder Entriegeln empfängt. Es kann ein berührungsempfindlicher Sensor als eine Konfiguration zum Empfangen mindestens der Verriegelungsanweisung und/oder der Entriegelungsanweisung von dem Nutzer verwendet werden.
Der Startknopf 14 ist ein Druckschalter für den Nutzer zum Starten einer Antriebsquelle (beispielsweise des Verbrennungsmotors). Wenn der Nutzer einen Drückbetrieb des Startknopfes 14 durchführt, gibt der Startknopf 14 ein elektrisches Signal, das den Drückbetrieb angibt, an die intelligente ECU 11 aus. Gemäß einem Beispiel ist das Fahrzeug Hv ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor als Antriebsquelle aufweist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Das Fahrzeug Hv kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Wenn das Fahrzeug Hv ein Fahrzeug ist, das einen Elektromotor als Antriebsquelle aufweist, ist der Startknopf 14 ein Schalter zum Starten des Elektromotors zum Antrieb.
Die Verbrennungsmotor-ECU 15 ist eine ECU zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors, der in dem Fahrzeug Hv montiert ist. Wenn die Verbrennungsmotor-ECU 15 beispielsweise ein Startanweisungssignal, das ein Starten des Verbrennungsmotors anweist, von der intelligenten ECU 11 beschafft bzw. erlangt, startet die Verbrennungsmotor-ECU 15 den Verbrennungsmotor.
Die Karosserie-ECU 16 ist eine ECU, die ausgelegt ist, einen fahrzeugeigenen Aktuator 17 als Antwort bzw. Reaktion auf eine Anfrage bzw. Anforderung von der intelligenten ECU 11 zu steuern. Die Karosserie-ECU 16 ist kommunizierbar mit verschiedenen fahrzeugeigenen Aktuatoren 17 und verschiedenen fahrzeugeigenen Sensoren 18 verbunden. In diesem Beispiel enthalten die fahrzeugeigenen Aktuatoren 17 beispielsweise einen Türverriegelungsmotor, der einen Verriegelungsmechanismus einer jeweiligen Tür ausbildet, einen Aktuator zum Einstellen einer Sitzposition (im Folgenden als Sitzaktuator bezeichnet) und Ähnliches. In diesem Beispiel sind die in dem Fahrzeug montierten Sensoren 18 Hilfsschalter oder Ähnliches, die für die jeweiligen Türen angeordnet sind. Die Hilfsschalter sind Sensoren zum Erfassen eines Öffnens und Schließens der Tür. Die Karosserie-ECU 16 gibt beispielsweise ein vorbestimmtes Steuersignal an die Türverriegelungsmotoren, die an den jeweiligen Türen des Fahrzeugs Hv angeordnet sind, auf der Grundlage einer Anfrage bzw. Anforderung von der intelligenten ECU 11 aus, wodurch die Türen des Fahrzeugs Hv verriegelt oder entriegelt werden.
Rolle und Konfiguration der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α
Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α ist an einer vorbestimmten Position innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet, sodass ein Bereich eines starken elektrischen Feldes innerhalb der Fahrzeugkabine ausgebildet wird. Der Bereich eines starken elektrischen Feldes ist ein Bereich, in dem sich ein Signal, das von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ausgesendet wird, fortpflanzt, wobei eine Stärke von gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (im Folgenden als Schwellenwert eines starken elektrischen Feldes bezeichnet) aufrechterhalten wird. Der Schwellenwert eines starken elektrischen Feldes wird auf einen ausreichend starken Pegel als ein Signal für die Kurzstreckenkommunikation eingestellt. Der Schwellenwert eines starken elektrischen Feldes beträgt beispielsweise -35 dBm (-0,316 µW). Da der Fortpflanzungspfad des Radiosignals umkehrbar ist, ist der Bereich eines starken elektrischen Feldes gemäß einem anderen Aspekt auch ein Bereich, in dem die Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 ausgesendet und von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 3 empfangen wird, gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α kann an einer beliebigen Position innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet sein. Es ist vorteilhaft, wenn die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α, die auch als eine Datenkommunikationsvorrichtung dient, an einer Position angeordnet ist, von der die Nachbarschaft der Tür auf der Innenseite der Fahrzeugkabine und der Außenseite der Fahrzeugkabine in Sicht gelangen kann. Die Position, bei der die Nachbarschaft der Tür in dem Fahrzeuginneren und dem Fahrzeugäußeren in Sicht gelangen kann, ist beispielsweise ein Dachabschnitt in der Fahrzeugkabine. Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α an einem mittleren Abschnitt des oberen Endes der Windschutzscheibe angeordnet, mit anderen Worten in der Nähe eines Rückspiegels. Es kann beispielsweise ein in der Fahrzeugbreitenrichtung mittlerer Abschnitt eines Armaturenbrettes 49, eine Über-Kopf-Konsole oder ein mittlerer Abschnitt des Daches als Installationsposition der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α verwendet werden. Sogar in einer Situation, in der das tragbare Endgerät 2 außer Sicht der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α vorhanden ist, kann die drahtlose Kommunikation zwischen dem tragbaren Endgerät 2 und der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α über beispielsweise eine Reflexion an einer Struktur bzw. einem Gebilde durchgeführt werden. Daher kann die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α auch an einer Position angeordnet werden, bei der das Äußere der Fahrzeugkabine außer Sicht ist, beispielsweise an der Mittelkonsole 48 oder der Fußposition oder dem Bodenabschnitt des Fahrersitzes.
Der von der Position der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 aus sichtbare Bereich bezieht sich auf einen Bereich, das von einem Signal, das von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ausgesendet wird, direkt erreicht werden kann. Da der Fortpflanzungspfad des Radiosignals umkehrbar ist, bezieht sich der sichtbare Bereich der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 auch auf einen Bereich, in dem die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 direkt das Signal empfangen kann, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen bzw. gesendet wird. Ein Bereich jenseits des sichtbaren Bereiches der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ist ein Bereich, den das Signal, das von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ausgesendet wird, nicht direkt erreichen kann. Da der Fortpflanzungspfad des Radiosignals umkehrbar ist, bezieht sich der Bereich jenseits des sichtbaren Bereiches der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 auch auf einen Bereich, in dem die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 das Signal, das von dem tragbaren Endgerät 2 ausgesendet wird, nicht direkt empfangen kann. Das Signal, das von dem tragbaren Endgerät 2 ausgesendet wird, kann den Bereich jenseits des sichtbaren Bereiches durch Reflexion an verschiedenen Strukturen bzw. Gebilden erreichen.
Es wird eine Endgeräteinformation in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, der in der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als der Datenkommunikationsvorrichtung enthalten ist. Die Endgeräteinformation enthält beispielsweise einen Authentifizierungsschlüssel oder eine Endgeräte-ID. Die Endgeräteinformation kann von einem Nutzer registriert werden, der ein Schlüsselaustauschprotokoll, mit anderen Worten ein Pairing, durchführt. Wenn das Fahrzeug Hv ein Dienst-Fahrzeug ist, kann die Endgeräteinformation von einem externen Server, der den Nutzerbetrieb (beispielsweise Reservierungsbedingung oder Fahrbedingung) des Dienst-Fahrzeugs verwaltet, gesendet werden. In einem Fall, in dem das Fahrzeug Hv von mehreren Nutzern genutzt wird, wird die Endgeräteinformation des tragbaren Endgerätes 2, das von einem jeweiligen Nutzer befördert wird, in dem Kommunikationsmikrocomputer gespeichert.
Wenn die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als eine Datenkommunikationsvorrichtung ein Ankündigungspaket von dem tragbaren Endgerät 2 empfängt, errichtet die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α automatisch eine Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 unter Verwendung der gespeicherten Endgeräteinformation. Dann überträgt und empfängt die intelligente ECU 11 Daten an das und von dem tragbaren Endgerät 2. Wenn die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 errichtet wird, stellt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α die Endgeräte-ID des tragbaren Endgerätes 2, das sich in Kommunikationsverbindung mit der intelligenten ECU 11 befindet, bereit.
Gemäß dem Bluetooth-Standard wird eine verschlüsselte Datenkommunikation mittels eines Frequenz-Sprung-Verfahrens durchgeführt. Das Frequenz-Sprung-Verfahren ist ein Kommunikationsverfahren, bei dem für eine Kommunikation zu verwendende Kanäle aufeinanderfolgend im Verlaufe der Zeit gewechselt werden. Insbesondere wird in dem Bluetooth-Standard die Datenkommunikation durch ein Frequenz-Sprung-Spreizspektrum-Verfahren (FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum) durchgeführt. Gemäß Bluetooth Low Energy (im Folgenden als Bluetooth LE bezeichnet) werden 40 Kanäle der Nr. 0 bis Nr. 39 vorbereitet, und es sind 37 Kanäle der Nr. 0 bis Nr. 36 für eine Datenkommunikation verfügbar. Die drei Kanäle der Nr. 37 bis Nr. 39 werden zur Übertragung der Ankündigungspakete verwendet (im Folgenden als Ankündigungskanäle bezeichnet).
In einem Zustand, in dem die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 errichtet ist, führt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α ein Senden und Empfangen von Daten mit dem tragbaren Endgerät 2 durch, während die 37 Kanäle aufeinanderfolgend gewechselt werden. Zu diesem Zeitpunkt stellt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α aufeinanderfolgend Informationen für die intelligente ECU 11 bereit, die einen Kanal angeben, der für eine Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 verwendet wird (im Folgenden als Kanalinformationen bezeichnet). Die Kanalinformationen können eine spezielle Kanalnummer oder können ein Parameter (sogenanntes Sprunginkrement) sein, der eine Übergangsregel eines Nutzungskanals angibt. Das Sprunginkrement ist eine Zahl von 5 bis 16, die während der Kommunikationsverbindung zufällig bestimmt wird. Die Kanalinformationen enthalten vorzugsweise eine derzeitige Kanalnummer und ein Sprunginkrement.
Die Anzahl der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12α kann mehr als eins betragen. Die Anzahl der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12α kann zwei, drei, vier oder mehr betragen. Es können beispielsweise zwei fahrzeugeigene Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α als fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12, die in der Nähe einer Fußposition des Fahrersitzes angeordnet ist, und eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12, die an dem Bodenabschnitt des Kofferraumbereiches angeordnet ist, bereitgestellt werden. Es kann jeweils eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α an den jeweiligen Seitenflächen der linken und rechten B-Säulen 42B innerhalb der Kabine angeordnet sein. Außerdem kann eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α an der Seitenfläche der Tür für den Rücksitz oder der Bodenfläche des Rücksitzes angeordnet sein. Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α, die als eine Datenkommunikationsvorrichtung dienen kann, kann vorzugsweise an einer Position angeordnet werden, bei der die Außenseite der Fahrzeugkabine zu dem Bereich jenseits des sichtbaren Bereiches der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α wird. Eine oder mehrere Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α können an vorbestimmten Positionen derart angeordnet sein, dass der größte Teil des Bereiches innerhalb der Fahrzeugkabine oder vorzugsweise der gesamte Bereich innerhalb der Fahrzeugkabine den Bereich eines starken elektrischen Feldes ausbildet.
Als Antenne kann eine Vielzahl von Antennenstrukturen wie eine Patch-Antenne, eine Dipolantenne, eine Monopolantenne, eine plattenförmige oder linienförmige Inverted-F-Antenne (Invertiertes-F-Antenne), eine Inverted-L-Antenne (Invertiertes-L-Antenne) oder eine in nullter Ordnung resonierende Antenne verwendet werden. Die Antenne 121 der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α kann eine Antenne nullter Ordnung mit Erdungsplattenerstreckung oder eine Halbwellen-Antenne nullter Ordnung sein. Die Installationsposition, die Installationslage oder die Anzahl der Installationen für die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α können geeignet im Hinblick auf die Gestalt innerhalb der Fahrzeugkabine ausgelegt werden.
Struktur der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β
Im Folgenden wird die Struktur der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β beschrieben. Als Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β weisen eine linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L, eine rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M und eine hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N dieselbe Antennenstruktur auf. Im Folgenden repräsentiert „λ“ die Wellenlänge der Radiowelle der Mittenfrequenz (hier 2,45 GHz), die in dem System verwendet wird. „λ/2“ und „0,5λ“ beziehen sich beispielsweise auf die Hälfte der Länge der Sollwellenlänge, und „λ/4“ und „0,25A“ beziehen sich auf die Länge von einem Viertel der Sollwellenlänge. Die Wellenlänge der 2,45 GHz-Radiowelle (das heißt λ) in Vakuum und Luft ist gleich 122 mm.
Wie es in 6 dargestellt ist, enthält die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β eine Leiterplatte 5 und ein Gehäuse 6. Die Leiterplatte 5 enthält eine Erdungsplatte 51, eine Trägerplatte 52, eine gegenüberliegende Leitungsplatte 53, einen Kurzschlussabschnitt 54 und einen Schaltungsabschnitt 55. Die Konfiguration mit der Kombination aus der Erdungsplatte 51, der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und dem Kurzschlussabschnitt 54 entspricht der Antenne 121 (im Folgenden als Fahrzeugaußenantenne 121β bezeichnet) für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β. 7 ist eine perspektivische Außenansicht der Konfiguration der Leiterplatte 5. 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII der 7. In den 7 und 8 ist die Darstellung des Gehäuses 6 weggelassen. Aus Vereinfachungsgründen wird jeder Teil im Folgenden derart beschrieben, dass die Seite, auf der die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 in Bezug auf die Erdungsplatte 51 angeordnet ist, die obere Seite für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β ist. Das heißt, die Richtung von der Erdungsplatte 51 zu der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 entspricht der Aufwärtsrichtung für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β. Die Richtung von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 zu der Erdungsplatte 51 entspricht der Abwärtsrichtung für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β.
Die Erdungsplatte 51 ist ein leitendes Element, das eine Plattengestalt aufweist und aus einem Leiter wie Kupfer besteht. Die Erdungsplatte 51 ist entlang der unteren Fläche der Trägerplatte 52 angeordnet. Die Plattengestalt enthält hier auch einer Dünnfilmgestalt bzw. Dünnschichtgestalt wie einer Metallfolie. Das heißt, die Erdungsplatte 51 kann ein Muster sein, das auf der Oberfläche einer Harzplatte wie einer gedruckten Leiterplatte durch Elektroplattierung oder Ähnliches ausgebildet wird. Die Erdungsplatte 51 ist mit einem Außenleiter elektrisch verbunden, der ein Koaxialkabel oder eine Erdungsschicht ist, die in der Trägerplatte 52 enthalten ist, und stellt ein elektrisches Massepotential (mit anderen Worten elektrisches Erdungspotential) in der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β bereit.
Die Erdungsplatte 51 ist in einer rechteckigen Gestalt ausgebildet. Die elektrische Länge der kurzen Seite der Erdungsplatte 51 wird auf einen Wert eingestellt, der beispielsweise 0,4λ entspricht. Außerdem wird die elektrische Länge der langen Seite der Erdungsplatte 51 auf 1,2λ eingestellt. In diesem Fall ist die elektrische Länge eine effektive Länge unter Berücksichtigung einer Einschnürung eines elektrischen Feldes, eines Wellenlängenverkürzungseffektes durch eine dielektrische Substanz und Ähnlichem. Wenn die Trägerplatte 52 unter Verwendung eines dielektrischen Materials ausgebildet wird, das eine Permittivitätszahl von 4,3 aufweist, beträgt die Wellenlänge auf der Oberfläche der Erdungsplatte 10 etwa 60 mm aufgrund des Wellenlängenverkürzungseffektes des dielektrischen Materials, das als die Trägerplatte 52 dient. Daher ist die Länge, die elektrisch 1,2λ entspricht, gleich 22 mm.
Die in verschiedenen Zeichnungen wie der 6 gezeigte X-Achse repräsentiert die Längsrichtung der Erdungsplatte 51, die Y-Achse repräsentiert die Querrichtung der Erdungsplatte 51, und die Z-Achse repräsentiert die vertikale Richtung. Das dreidimensionale Koordinatensystem (im Folgenden als Antennenkoordinatensystem bezeichnet), das die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse enthält, ist ein Konzept zur Erläuterung der Konfiguration der Außenkommunikationsvorrichtung 12β. Wenn gemäß einem anderen Aspekt die Erdungsplatte 51 eine quadratische Gestalt aufweist, kann die Richtung entlang irgendeiner Seite die X-Achse sein. Wenn die Erdungsplatte 51 kreisförmig ist, kann eine beliebige Richtung parallel zu der Erdungsplatte 51 als X-Achse eingestellt werden. Die Y-Achse kann eine Richtung parallel zu der Erdungsplatte 51 und orthogonal zu der X-Achse sein. Wenn die Erdungsplatte 51 eine Gestalt wie ein Rechteck oder eine Ellipse aufweist, bei der eine Längsrichtung und eine Querrichtung vorhanden sind, kann die Längsrichtung die X-Achsenrichtung sein. Die Z-Achse wird derart eingestellt, dass die Aufwärtsrichtung für die Antenne 121 eine positive Richtung ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Erdungsplatte 51 eine liniensymmetrische Gestalt (im Folgenden als bidirektionale liniensymmetrische Gestalt bezeichnet) aufweist, bei der jeweilige zwei gerade Linien, die orthogonal zueinander sind, Symmetrieachsen sind. Die bidirektionale liniensymmetrische Gestalt bezieht sich auf eine Figur, die liniensymmetrisch zu einer ersten geraden Linie als einer Symmetrieachse ist, und die außerdem liniensymmetrisch in Bezug auf eine zweite gerade Linie ist, die orthogonal zu der ersten geraden Linie ist. Die bidirektionale liniensymmetrische Gestalt entspricht beispielsweise einer Ellipse, einem Rechteck, einem Kreis, einem Quadrat, einem regelmäßigen Sechseck, einem regelmäßigen Achteck, einem Rhombus oder Ähnlichem. Die Erdungsplatte 51 kann eine größere Größe als ein Kreis aufweisen, der einen Durchmesser von einer Wellenlänge aufweist. Die ebene Gestalt bzw. Flächengestalt eines Elementes bezieht sich auf die Gestalt des Elementes aus Sicht von oben.
Die Trägerplatte 52 ist ein rechteckiges flaches Plattenelement. Die Trägerplatte 52 ist ein plattenförmiges Element zur Anordnung der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 derart, dass sie in einem vorbestimmten Abstand zueinander gegenüberliegen. Die Trägerplatte 52 kann eine Größe aufweisen, die im Wesentlichen identisch mit der Größe der Erdungsplatte 51 ist. Die Trägerplatte 52 wird unter Verwendung eines dielektrischen Materials realisiert, das eine vorbestimmte Permittivitätszahl aufweist. Es kann beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte, die ein Basismaterial wie Glasepoxidharz aufweist, als Trägerplatte 52 verwendet werden. Hier wird gemäß einem Beispiel die Trägerplatte 52 unter Verwendung von Glasepoxidharz realisiert, das eine Permittivitätszahl von 4,3 aufweist (mit anderen Worten, FR4: Flammenschutztyp 4).
In der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß einem Beispiel die Dicke der Trägerplatte 52 gleich 1,5 mm. Die Dicke der Trägerplatte 52 entspricht dem Abstand zwischen der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Durch Einstellen bzw. Anpassen der Dicke der Trägerplatte 52 kann der Abstand zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und der Erdungsplatte 51 eingestellt werden. Der spezielle Wert der Dicke der Trägerplatte 52 kann mittels Simulationen oder Experimenten geeignet bestimmt werden. Die Dicke der Trägerplatte 52 kann 2,0 mm, 3,0 mm oder Ähnliches betragen. Die Wellenlänge der Trägerplatte 52 beträgt aufgrund des Wellenlängenverkürzungseffektes des dielektrischen Materials etwa 60 mm. Daher entspricht der Wert von 1,5 mm der Dicke elektrisch 1/40 der Sollwellenlänge (das heißt λ/40). Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, bei der alternativ ein Harz als Trägerplatte 52 zwischen die Erdungsplatte 51 und die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 gefüllt ist, verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Der Raum zwischen der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 kann hohl oder ein Vakuum sein. Außerdem können die oben beispielhaft genannten Strukturen kombiniert werden.
Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist ein leitendes Element, das eine Plattengestalt aufweist und aus einem Leiter wie Kupfer besteht. Wie es oben beschrieben wurde, enthält hier die Plattengestalt ebenfalls eine Dünnfilmgestalt wie eine Kupferfolie. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist derart angeordnet, dass sie der Erdungsplatte 51 mit der dazwischenliegenden Trägerplatte 52 gegenüberliegt. Ähnlich wie die Erdungsplatte 51 kann die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 auch ein Muster aufweisen, das auf der Oberfläche einer Harzplatte ausgebildet ist, beispielsweise einer Leiterplatte. Der hier verwendete Ausdruck „parallel“ meint nicht unbedingt perfekt parallel. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 kann um mehrere Grad bis zehn Grad in Bezug auf die Erdungsplatte 51 geneigt sein. Das heißt, der Ausdruck „parallel“ enthält einen im Wesentlichen parallelen Zustand.
Durch Anordnen der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und der Erdungsplatte 51 derart, dass sie einander zugewandt sind bzw. zueinander zeigen, wird eine Kapazität entsprechend der Fläche der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und dem Abstand zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und der Erdungsplatte 51 ausgebildet. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist derart ausgebildet, dass sie eine Größe aufweist, die eine Kapazität ausbildet, die parallel zu der Induktivität des Kurzschlussabschnittes 54 mit einer vorbestimmten ersten Frequenz resoniert. Die erste Frequenz ist eine beliebige Frequenz, die zu dem Frequenzband gehört, das in dem System verwendet wird. Die erste Frequenz ist beispielsweise 2420 MHz. Gemäß einem anderen Aspekt kann die erste Frequenz auf einen Ankündigungskanal eingestellt werden, beispielsweise auf 2402 MHz, 2426 MHz oder 2480 MHz. Wenn es notwendig ist, zwischen der Wellenlänge der Radiowelle der ersten Frequenz und der Sollwellenlänge zu unterscheiden, wird im Folgenden die Wellenlänge der Radiowelle der ersten Frequenz auch als „A₁“ bezeichnet. Der Unterschied zwischen λ₁ und λ in der Luft beträgt etwa 1,5 mm, und dieser Unterschied kann in dieser Ausführungsform vernachlässigt werden.
Die Fläche der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 kann geeignet ausgelegt werden, um die gewünschte Kapazität zu schaffen (und somit bei der Sollfrequenz betrieben zu werden). Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist beispielsweise elektrisch in einer quadratischen Gestalt mit einer Seitenlänge von 12 mm ausgebildet. Da die Wellenlänge der Oberfläche der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 aufgrund des Wellenlängenverkürzungseffektes der Trägerplatte 52 etwa 60 mm beträgt, entspricht der Wert von 12 mm elektrisch 0,2λ. Selbstverständlich kann die Länge einer Seite der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 geeignet geändert werden und kann 14 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm oder Ähnliches betragen.
Hier ist die Gestalt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 beispielsweise quadratisch, gemäß einer anderen Konfiguration kann die Flächengestalt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 jedoch kreisförmig, regelmäßig oktogonal, regelmäßig hexagonal oder Ähnliches sein. Außerdem kann die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 eine rechteckige Gestalt oder eine längliche Gestalt aufweisen. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 kann eine bidirektionale liniensymmetrische Gestalt aufweisen. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 kann eine punktsymmetrische Gestalt wie diejenige eines Kreises, eines Quadrats, eines Rechtecks oder eines Parallelogramms aufweisen.
Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 kann Schlitze aufweisen oder kann gerundete Ecken aufweisen. Ein Kantenabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 kann teilweise oder vollständig in einer Mäandergestalt ausgebildet sein. Die bidirektionale liniensymmetrische Gestalt enthält außerdem eine Gestalt, bei der winzige Unregelmäßigkeiten (etwa mehrere mm) an der Kante der bidirektionalen liniensymmetrischen Gestalt angeordnet sein können. Unregelmäßigkeiten, die an dem Kantenabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet sind und den Betrieb nicht beeinflussen, können ignoriert werden. Die technische Idee für die Flächengestalt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ähnelt derjenigen der oben beschriebenen Erdungsplatte 51.
Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist mit dem Schaltungsabschnitt 55 unter Verwendung einer Mikrostreifenleitung 551 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und der Mikrostreifenleitung 551 entspricht dem Speisungspunkt 531 für die Antenne 121. Die Mikrostreifenleitung 551 entspricht einer Speisungsleitung. Als ein Stromversorgungsverfahren für die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 können verschiedene Verfahren wie ein Stromversorgungsverfahren mit direkter Verbindung und ein elektromagnetisches Kopplungsverfahren verwendet werden. Das elektromagnetische Kopplungsverfahren bezieht sich auf ein Stromversorgungsverfahren unter Verwendung einer elektromagnetischen Kopplung zwischen einer Mikrostreifenleitung oder Ähnlichem zur Stromversorgung und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Der Speisungspunkt 531 kann an einer Position angeordnet sein, bei der die Eingangsimpedanz und die Ausgangsimpedanz der Antenne 121 übereinstimmen, wenn diese von dem Schaltungsabschnitt 55 betrachtet werden. Mit anderen Worten, der Speisungspunkt 531 kann an einer Position angeordnet sein, bei der der Rückwärtsverlust bzw. Reflexionsverlust einen vorbestimmten erlaubten Pegel annimmt. Der Speisungspunkt 531 kann an einer beliebigen Position, beispielsweise in dem mittleren Bereich oder dem Kantenabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet sein.
Wie es in 9 gezeigt ist, ist die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 der Erdungsplatte 51 derart zugewandt angeordnet, dass ein Satz von gegenüberliegenden Seiten parallel zu der X-Achse ist und ein anderer Satz von gegenüberliegenden Seiten parallel zu der Y-Achse ist. Hier ist deren Mitte derart angeordnet, dass sie in der X-Achsenrichtung um eine vorbestimmte Größe von der Mitte der Erdungsplatte 51 abweicht bzw. gegenüber dieser verschoben ist. Insbesondere ist die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 derart angeordnet, dass deren Mitte in der X-Achsenrichtung elektrisch von der Mitte der Erdungsplatte 51 um 1/25 (das heißt 0,04λ) der Sollwellenlänge abweicht. Gemäß einem anderen Aspekt entspricht diese Konfiguration einer Konfiguration, bei der die Erdungsplatte 51 asymmetrisch in Bezug auf die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 angeordnet ist.
Der Abstand in der X-Achsenrichtung zwischen der Mitte der Erdungsplatte 51 (im Folgenden als Erdungsplattenmitte bezeichnet) und der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 (im Folgenden als Erdungsplattenversatzgröße ΔSa bezeichnet) ist nicht auf 0,05A beschränkt. Die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa kann 0,08A, 0,04A, 0,25λ oder Ähnliches betragen. Die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa kann auf 0,125λ (=λ/8) eingestellt werden. Die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa kann geeignet innerhalb eines Bereiches geändert werden, in dem die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 nicht zur Außenseite der Erdungsplatte 51 vorsteht, wenn diese von oben betrachtet wird. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist derart angeordnet, dass mindestens der gesamte Bereich (mit anderen Worten die gesamte Oberfläche) der Erdungsplatte 51 gegenüberliegt. Die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa entspricht der Größe der Abweichung zwischen der Mitte der Erdungsplatte 51 und der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa kann derart ausgelegt sein, das die Erdungsplatte 51 als ein Abstrahlungselement bei einer später beschriebenen zweiten Frequenz dient.
In 9 ist die Trägerplatte 52 transparent gezeichnet (das heißt nicht gezeigt), um die Positionsbeziehung zwischen der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 klarzustellen. Die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie Lx1, die in 9 gezeigt ist, repräsentiert eine gerade Linie, die durch die Mitte der Erdungsplatte 51 und parallel zu der X-Achse verläuft, und die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie Ly1 repräsentiert eine gerade Linie, die durch die Mitte der Erdungsplatte 51 und parallel zu der Y-Achse verläuft. Die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie Ly2 repräsentiert eine gerade Linie, die durch die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und parallel zu der Y-Achse verläuft. Im Hinblick eines anderen Aspektes entspricht die gerade Linie Lx1 einer Symmetrieachse der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Die gerade Linie Ly1 entspricht einer Symmetrieachse der Erdungsplatte 51. Die gerade Linie Ly2 entspricht einer Symmetrieachse der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53.
Da die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 derart angeordnet ist, dass sie um eine vorbestimmte Größe in der X-Achsenrichtung gegenüber einer Position verschoben ist, die konzentrisch zu der Erdungsplatte 51 ist, verläuft die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie Lx1 ebenfalls durch die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Das heißt, die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie Lx1 ist eine gerade Linie, die parallel zu der X-Achse verläuft, und entspricht einer geraden Linie, die durch die Mitte der Erdungsplatte 51 bzw. der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 verläuft. Der Schnittpunkt zwischen der geraden Linie Lx1 und der geraden Linie Ly1 entspricht der Mitte der Erdungsplatte, und der Schnittpunkt zwischen der geraden Linie Lx1 und der geraden Linie Ly2 entspricht der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 (im Folgenden als Leitungsplattenmitte bezeichnet). Die Leitungsplattenmitte entspricht dem Schwerpunkt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Da die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 in der vorliegenden Ausführungsform eine quadratische Gestalt aufweist, entspricht die Mitte der Leitungsplatte dem Schnittpunkt zwischen zwei diagonalen Linien der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Der Anordnungsmodus, bei dem die Erdungsplatte 51 und die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 konzentrisch sind, entspricht einem Anordnungsmodus, bei dem die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und die Mitte der Erdungsplatte 51 sich in der Draufsicht überdecken.
Der Kurzschlussabschnitt 54 ist ein leitendes Element, das die Erdungsplatte 51 und die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 elektrisch miteinander verbindet. Der Kurzschlussabschnitt 54 kann ein lineares Element sein, von dem ein Ende elektrisch mit der Erdungsplatte 51 verbunden ist und das andere Ende elektrisch mit der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 verbunden ist. Der Kurzschlussabschnitt 54 verwendet Durchgänge, die an der Leiterplatte wie beispielsweise der Trägerplatte 52 ausgebildet sind. Der Kurzschlussabschnitt 54 kann einen leitenden Zapfen verwenden. Durch Einstellen des Durchmessers und der Länge des Kurzschlussabschnittes 54 kann die Induktivität, die von dem Kurzschlussabschnitt 54 bereitgestellt wird, eingestellt werden.
Der Kurzschlussabschnitt 54 ist beispielsweise derart angeordnet, dass er bei einer Mitte der Leitungsplatte angeordnet ist. Man beachte, dass eine Position, bei der der Kurzschlussabschnitt 54 ausgebildet ist, nicht exakt mit der Mitte der Leitungsplatte zusammenfallen muss. Der Kurzschlussabschnitt 54 kann von der Mitte der Leitungsplatte um etwa mehrere Millimeter verschoben sein. Der Kurzschlussabschnitt 54 kann in einen mittleren Bereich bzw. Mittenbereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ausgebildet sein. Der Mittenbereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 bezieht sich auf einen Bereich innerhalb der Linie, die die Punkte verbindet, die die Leiterplatte intern von der Mitte bis zu dem Kantenabschnitt in einem Verhältnis von 1:5 teilen. Im Hinblick auf einen anderen Aspekt entspricht der Mittenbereich einem Bereich, in dem sich konzentrische Figuren, bei denen die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 auf ähnliche Weise auf etwa 1/6 verringert wird, überdecken.
Der Schaltungsabschnitt 55 ist ein Schaltungsmodul, das beispielsweise den Transceiver 122, den Kommunikationsmikrocomputer 123 und eine Stromversorgungsschaltung enthält. Der Schaltungsabschnitt 55 ist eine elektrische Anordnung verschiedener Teile wie einem IC, einem analogen Schaltungs- bzw. Schaltkreiselement und einem Verbinder. Der Schaltungsabschnitt 55 ist auf einer Fläche der Trägerplatte 52 (im Folgenden als Trägerplattenoberfläche 52a bezeichnet) auf derjenigen Seite ausgebildet, auf der die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 angeordnet ist. Der Schaltungsabschnitt 55 verwendet beispielsweise einen Bereich der Trägerplattenoberfläche 52a, der oberhalb des Asymmetrieabschnittes 511 angeordnet ist. Die Mikrostreifenleitung 551 ist ein linearer Leiter zum Zuführen von Strom zu der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Ein Ende der Mikrostreifenleitung 551 ist mit der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 verbunden, und das andere Ende der Mikrostreifenleitung 551 ist mit dem Schaltungsabschnitt 55 verbunden. Die Mikrostreifenleitung 551 kann innerhalb der Trägerplatte 52 ausgebildet sein.
Das Gehäuse 6 nimmt die Leiterplatte 5 auf. Das Gehäuse 6 wird durch Kombinieren beispielsweise eines oberen Gehäuseteils und eines unteren Gehäuseteils, die vertikal trennbar sind, ausgebildet. Das Gehäuse 6 ist beispielsweise unter Verwendung von Polykarbonatharz (PC-Harz) aufgebaut. Als Material des Gehäuses 6 können verschiedene Harze wie ein synthetisches Harz, das durch Mischen von einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (sogenanntes ABS) mit einem PC-Harz und Polypropylen (PP) erhalten wird, verwendet werden.
Das Gehäuse 6 enthält einen Gehäusebodenabschnitt 61, einen Gehäuseseitenwandabschnitt 62 und einen Gehäuseoberplattenabschnitt 63. Der Gehäusebodenabschnitt 61 schafft den Boden des Gehäuses 6. Der Gehäusebodenabschnitt 61 ist in einer flachen Plattengestalt ausgebildet. Die Leiterplatte 5 innerhalb des Gehäuses 6 ist derart angeordnet, dass die Erdungsplatte 51 dem Gehäusebodenabschnitt 61 über die Rippe 611 (im Folgenden als untere Rippe bezeichnet) zugewandt ist, die an dem Gehäusebodenabschnitt 61 ausgebildet ist. Die untere Rippe 611 reguliert die Position der Leiterplatte 5 in dem Gehäuse 6. Die untere Rippe 611 weist eine konvexe Struktur auf, die einstückig von einer vorbestimmten Position des Gehäusebodenabschnitts 61 aus aufwärts ausgebildet ist. Die untere Rippe 611 ist derart angeordnet, dass sie den Kantenabschnitt der Erdungsplatte 51 kontaktiert. Die untere Rippe 611 ist derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen der Erdungsplatte 51 und dem Gehäusebodenabschnitt 61 gleich oder kleiner als λ/25, mit anderen Worten gleich oder kleiner als 5 mm ist. Die untere Rippe 611 kann derart ausgebildet sein, dass sie von der Innenfläche des Gehäuseseitenwandabschnitts 62 zu dem Inneren des Gehäuses vorsteht. Die untere Rippe 611 kann die Leiterplatte 6 von einer unteren Seite tragen oder kann einstückig mit dem Gehäuseseitenwandabschnitt 62 ausgebildet sein.
Der Gehäuseseitenwandabschnitt 62 schafft die Seitenfläche des Gehäuses 6 und verläuft von dem Kantenabschnitt des Gehäusebodenabschnitts 61 nach oben. Die Höhe des Gehäuseseitenwandabschnitts 62 ist derart ausgebildet, dass beispielsweise der Abstand zwischen der Innenfläche des Gehäuseoberplattenabschnitts 63 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 gleich oder kleiner als λ/25 ist. Der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 schafft einen oberen Oberflächenabschnitt des Gehäuses 6. Der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 dieser Ausführungsform ist in einer flachen Plattengestalt ausgebildet. Als Gestalt des Gehäuseoberplattenabschnitts 63 können verschiedene andere Gestalten wie eine Kuppelgestalt verwendet werden. Der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 ist derart ausgebildet, dass dessen Innenfläche zu der Trägerplattenoberfläche 52a (und somit der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53) zeigt. Eine obere Rippe 631 ist an der Innenfläche des Gehäuseoberplattenabschnitts 63 ausgebildet.
Die obere Rippe 631 weist eine konvexe Struktur auf, die von einer vorbestimmten Position an der Innenfläche des Gehäuseoberplattenabschnitts 63 aus abwärts ausgebildet ist. Die obere Rippe 631 kontaktiert den Kantenabschnitt bzw. Randabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Die obere Rippe 631 ist einstückig mit dem Gehäuse 6 ausgebildet. Die obere Rippe 631 reguliert die Position der Trägerplatte 52 in dem Gehäuse 6. Es kann ein Metallmuster wie eine Kupferfolie an der vertikalen Fläche (das heißt der Außenfläche) der oberen Rippe 631 anageordnet sein, die mit der Kante der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 verbunden ist. Die obere Rippe 631 kann ein beliebiges Element sein und muss nicht vorhanden sein.
Es ist beispielsweise ein Abdichtmaterial 7 in das Gehäuse 6 gefüllt. Das Abdichtmaterial 7 entspricht einem Abdichtelement. Es können verschiedene Materialien wie Urethanharz (beispielsweise Polyurethan-Präpolymer), Epoxidharz und Silikonharz als das Abdichtmaterial verwendet werden. Gemäß einer Konfiguration, bei der das Abdichtmaterial 7 in das Gehäuse 6 gefüllt ist, kann die Wasserdichtigkeit, die Staubdichtigkeit und eine Vibrationsfestigkeit verbessert werden. Gemäß der Konfiguration, bei der das Gehäuse 6 mit dem Abdichtmaterial 7 gefüllt ist, verhindert das Abdichtmaterial 7, das oberhalb der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist, einen Umlauf (Wraparound) der vertikalen Polarisation der Erdungsplatte von dem Endabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 zu der oberen Seite, sodass dadurch die Abstrahlungsverstärkung in der horizontalen Richtung der Erdungsplatte verbessert wird. Die horizontale Richtung der Erdungsplatte bzw. Erdungsplattenhorizontalrichtung bezieht sich auf eine Richtung von dem mittleren Bereich bzw. Mittenbereich zu der Kante der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53. Gemäß einem anderen Aspekt bezieht sich die horizontale Richtung der Erdungsplatte auf eine Richtung senkrecht zu einer Linie senkrechten zu der Erdungsplatte 51, die durch die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 verläuft. Die horizontale Richtung der Erdungsplatte bzw. Erdungsplattenhorizontalrichtung entspricht einer Querrichtung, mit anderen Worten der Seite der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β. Das Abdichtmaterial 7 ist ein beliebiges Element und kein notwendiges Element. In 6 ist eine Schrägstrichelung des Abdichtmaterials 7 nicht gezeigt, um die Sichtbarkeit der Zeichnung zu erhalten.
Die obere Rippe 631 und das Abdichtmaterial 7 entsprechen einer Konfiguration (im Folgenden als Radiowellenabschirmung bzw. Radiowellenschirm bezeichnet), die verhindert, dass das vertikale elektrische Feld, das durch den Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt wird, von dem Kantenabschnitt bzw. Randabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 zu der oberen Seite umläuft. Die Konfiguration, die als zweite Modifikation beschrieben ist, entspricht einer Konfiguration, bei der ein Radiowellenabschirmungskörper, der unter Verwendung eines Leiters oder eines dielektrischen Materials ausgebildet wird, auf der oberen Seite der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist. Das Gehäuse 6, das die obere Rippe 631 und das Abdichtmaterial 7 enthält, kann vorzugsweise eine hohe Permittivitätszahl und einen kleinen dielektrischen Verlustfaktor aufweisen. Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Permittivitätszahl gleich oder größer als 2,0 ist und der dielektrische Verlustfaktor gleich oder kleiner als 0,03 ist. Wenn der dielektrische Verlustfaktor hoch ist, ist die Größe des Abstrahlungsenergieverlustes als Wärmeverlust größer. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse 6 und das Abdichtmaterial 7 unter Verwendung eines Materials realisiert werden, das einen kleineren dielektrischen Verlustfaktor aufweist. Das Gehäuse 6 und das Abdichtmaterial 7 dienen zum Verhindern eines Umlaufens des elektrischen Feldes, wenn sich die Dielektrizitätskonstante erhöht. Mit anderen Worten, je höher die Dielektrizitätskonstante des Gehäuses 6 und des Abdichtmaterials 7 ist, umso besser ist die Verstärkungserhöhungswirkung in der horizontalen Richtung der Erdungsplatte. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse 6 und das Abdichtmaterial 7 aus einem dielektrischen Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante bestehen.
Betrieb der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β
Im Folgenden wird der Betrieb der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β beschrieben, die wie oben beschreiben ausgebildet ist. Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 in der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β ist mit der Erdungsplatte 51 über den Kurzschlussabschnitt 54, der in dem Mittenbereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist, kurzgeschlossen, und die Fläche der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ist gleich einer Fläche zur Ausbildung einer elektrostatischen Kapazität, die bei der Sollfrequenz parallel zu der Induktivität des Kurzschlussabschnittes 54 resoniert.
Bei der ersten Frequenz und den Frequenzen in der Nähe der ersten Frequenz tritt eine Parallelresonanz (sogenannte LC-Parallelresonanz) aufgrund eines Energieaustausches zwischen der Induktivität und der Kapazität auf, und es wird zwischen der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ein vertikales elektrisches Feld senkrecht zu der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 erzeugt. Dieses vertikale elektrische Feld pflanzt sich von dem Kurzschlussabschnitt 54 in Richtung des Kantenabschnitts der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 fort, und von dem Kantenabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 pflanzt sich die vertikal polarisierte Welle der Erdungsplatte in den Raum fort. Die vertikal polarisierte Welle der Erdungsplatte bezieht sich hier auf eine Radiowelle, bei der die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes senkrecht zu der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ist. Wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in einer Lage parallel zu der horizontalen Ebene verwendet wird, bezieht sich die vertikal polarisierte Welle der Erdungsplatte auf eine senkrecht zu der Erdungsplatte polarisierte Welle (sogenannte gewöhnliche vertikal polarisierte Welle).
Wie es in 10 gezeigt ist, ist die Fortpflanzungsrichtung des vertikalen elektrischen Feldes symmetrisch in Bezug auf den Kurzschlussabschnitt 54. Wie es in 11 dargestellt ist, ist die Abstrahlungscharakteristik für die Richtung parallel zu der Erdungsplatte ungerichtet, mit anderen Worten omnidirektional. Wenn die Erdungsplatte 51 horizontal angeordnet ist, dient die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β als eine Antenne, deren Hauptstrahl in der horizontalen Richtung verläuft. Die Richtung parallel zu der Erdungsplatte entspricht der Abstrahlungsrichtung der Hauptpolarisationswelle. Die Erdungsplattenparallelebene bezieht sich auf eine Ebene parallel zu der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53.
Da der Kurzschlussabschnitt 54 in der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist, ist ein Strom, der durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 fließt, symmetrisch um den Kurzschlussabschnitt 54. Daher wird eine Radiowelle in der Antennenhöhenrichtung, die durch einen Strom erzeugt wird, der durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 in einer bestimmten Richtung von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ausgehend fließt, durch eine Radiowelle aufgehoben, die durch den Strom erzeugt wird, der in der entgegengesetzten Richtung fließt. Das heißt, der Strom, der durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 angeregt wird, trägt nicht zu der Emission von Radiowellen bei. Wie es in 12 dargestellt ist, wird die Radiowelle nicht in einer Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte 51 (im Folgenden als eine Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte bezeichnet) abgestrahlt. Die Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte entspricht der positiven Richtung der Z-Achse in der Zeichnung. Im Folgenden wird aus Vereinfachungsgründen ein Modus, der durch eine LC-Parallelresonanz betrieben wird, bei der die Kapazität, die zwischen der Erdungsplatte 51 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ausgebildet ist, und die Induktivität des Kurzschlussabschnittes 54 vorhanden sind, als ein Resonanzmodus nullter Ordnung bezeichnet. Die Fahrzeugaußenantenne 121β in dem Resonanzmodus nullter Ordnung entspricht einer Spannungsantenne. Die Antenne, die die obige Konfiguration enthält, entspricht einer Antenne, bei der die elektrostatische Kapazität, die durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 und die Erdungsplatte 51 ausgebildet wird, und die Induktivität, die in dem Kurzschlussabschnitt 54 enthalten ist, zur Parallelresonanz bei der Kommunikationsfrequenz als einer Frequenz zur drahtlosen Kommunikation verwendet werden. Die Resonanzfrequenz des Resonanzmodus nullter Ordnung kann unter Verwendung eines Abstimmungselementes eingestellt bzw. angepasst werden.
Die Außenantenne 121β strahlt auch Radiowellen von der Erdungsplatte 51 aufgrund der Tatsache ab, dass die Erdungsplatte 51 aus Sicht von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 asymmetrisch ausgebildet ist. Im Folgenden werden spezielle Beispiele beschrieben. In der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β der vorliegenden Ausführungsform ist die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 derart angeordnet, dass sie von einer Position, die konzentrisch zu der Erdungsplatte 53 ist, in der X-Achsenrichtung um 0,04A abweicht bzw. verschoben ist. Gemäß der Ausführungsform, bei der die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa auf 0,04λ eingestellt ist, ist der Bereich innerhalb von 0,08A von dem Kantenabschnitt in der X-Achsenrichtung der Asymmetrieabschnitt 511 für die gegenüberliegende Leitungsplatte 53. Der Asymmetrieabschnitt 511 bezieht sich hier auf einen Bereich der Erdungsplatte 51, der asymmetrisch aus Sicht von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ist. Die Länge des Asymmetrieabschnittes 511 (im Folgenden Asymmetrieabschnittsbreite W bezeichnet) kann geeignet modifiziert werden. Die Asymmetrieabschnittsbreite W kann beispielsweise auf 0,1λ, 0,125λ, 0,25λ oder 0,5λ eingestellt werden. Die Asymmetrieabschnittsbreite W entspricht dem Zweifachen des Wertes der Erdungsplattenversatzgröße ΔSa. Daher entspricht die Konfiguration, bei der die Asymmetrieabschnittsbreite W gleich 0,25A ist, der Konfiguration, bei der die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa auf 0,125λ eingestellt ist.
In den 13 und 14 ist der Asymmetrieabschnitt 511 mit einem Punktmuster schräg gestrichelt, um diesen Bereich zu verdeutlichen. Der maximale Bereich der Erdungsplatte 51, der symmetrisch in Bezug auf die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 ist, wird auch als Symmetriehalteabschnitt 512 bezeichnet. Der Symmetriehalteabschnitt 512 enthält einen Teil des Kantenabschnitts bzw. Randabschnitts der Erdungsplatte 51. Die Länge des Symmetriehalteabschnitts 512 in der X-Achsenrichtung von dem Mittenbereich bis zu dem Endabschnitt ist gleich (L/2 - ΔSa). Die Mitte des Symmetriehalteabschnitts 512 und die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 fallen in der Draufsicht zusammen.
13 ist ein Diagramm, das konzeptionell den Strom zeigt, der durch die Erdungsplatte 51 fließt. Als Ergebnis einer Simulation wurde bestätigt, dass der Strom, der durch die Erdungsplatte 51 aufgrund der LC-Parallelresonanz fließt, hauptsächlich entlang der Kante bzw. des Rands der Erdungsplatte 51 fließt. In 13 repräsentiert die Größe des Pfeils die Amplitude des Stroms. In 13 ist die Trägerplatte 52 transparent gezeigt (das heißt nicht gezeigt).
Der Strom, der von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 durch den Kurzschlussabschnitt 54 und in die Erdungsplatte 51 fließt, fließt von dem Kurzschlussabschnitt 54 in der X-Achsenrichtung zu beiden Enden der Erdungsplatte 51. Der Kurzschlussabschnitt 54, der als Eingang und Ausgang des Stromes für die Erdungsplatte 51 dient, ist in der Längsrichtung in der Mitte des Symmetriehalteabschnitts 512 angeordnet. Daher weisen in dem Symmetriehalteabschnitt 512 die Ströme, die von dem Kurzschlussabschnitt 54 in Richtung beider Enden in der X-Achsenrichtung fließen, entgegengesetzte Richtungen und dieselbe Größe auf. Daher wird die elektromagnetische Welle, die durch den Strom erzeugt wird, der in einer bestimmten Richtung (beispielsweise der positiven Richtung der X-Achse) von der Mitte des Symmetriehalteabschnitts 512 fließt, durch die elektromagnetische Welle ausgelöscht, die durch den Strom ausgebildet wird, der in der entgegengesetzten Richtung (beispielsweise der negativen Richtung der X-Achse) fließt, wie es in 14 gezeigt ist. Daher wird im Wesentlichen keine Radiowelle von dem Symmetriehalteabschnitt 512 emittiert.
Eine Radiowelle, die durch den Strom erzeugt wird, der durch den Asymmetrieabschnitt 511 fließt, wird jedoch nicht ausgelöscht. Mit anderen Worten, die Kante des Asymmetrieabschnittes 511 dient als ein Abstrahlungselement (tatsächlich eine lineare Antenne). Die Radiowellen, die von der Erdungsplatte 51 abgestrahlt werden, sind linear polarisierte Wellen, bei denen das elektrische Feld in einer Richtung parallel zu der Erdungsplatte 51 oszilliert (im Folgenden als horizontal polarisierte Wellen der Erdungsplatte bezeichnet). Insbesondere ist die Radiowelle, die von der Erdungsplatte 51 abgestrahlt wird, linear polarisiert (im Folgenden: zur X-Achse parallel polarisierte Welle), wobei die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes parallel zu der X-Achse ist. Die horizontal polarisierte Welle der Erdungsplatte wird in einer Richtung orthogonal zu der X-Achse abgestrahlt. Das heißt, die horizontal polarisierte Welle der Erdungsplatte wird auch in der Aufwärtsrichtung (im Folgenden: Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte) der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β abgestrahlt.
Im Folgenden wird der Betriebsmodus, der den linearen Strom verwendet, der durch die Kante des Asymmetrieabschnittes 511 der Erdungsplatte 51 fließt, als Erdungsplattenanregungsmodus bezeichnet. Der Erdungsplattenanregungsmodus entspricht einem Betriebsmodus, bei dem linear polarisierte Wellen, deren elektrisches Feld in der Richtung vibriert, in der der Asymmetrieabschnitt 511 und der Symmetriehalteabschnitt 512 verbunden sind (hier der X-Achsenrichtung), in der Richtung senkrecht zu dem Kantenabschnitt bzw. Randabschnitt abgestrahlt werden. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β gemäß dem Erdungsplattenanregungsmodus entspricht einer strombasierten Antenne, die Radiowellen durch einen induzierten Strom abstrahlt. Wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in einer Lage parallel zu der horizontalen Ebene verwendet wird, entspricht die horizontal polarisierte Welle der Erdungsplatte der linear polarisierten Welle (das heißt der horizontal polarisierten Welle), wobei die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes parallel zur Erde ist. 15 stellt ein Ergebnis einer Simulation der Abstrahlungscharakteristika der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in dem Erdungsplattenanregungsmodus dar, wobei die elektrische Länge der Erdungsplattenversatzgröße ΔSa auf 0,05λ eingestellt ist.
Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β der vorliegenden Ausführungsform weist die obige Struktur gleichzeitig für den Betrieb in dem Resonanzmodus nullter Ordnung zum Ausbilden eines Strahls in der Richtung parallel zu der Erdungsplatte und den Betrieb in dem Erdungsplattenanregungsmodus zum Ausbilden eines Strahls in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte auf. Damit einhergehend variiert das Verhältnis der Verstärkung in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte zu der Verstärkung in der Richtung parallel zu der Erdungsplatte entsprechend der Asymmetrieabschnittsbreite W. Die Asymmetrieabschnittsbreite W kann geeignet eingestellt werden, sodass ein gewünschtes Verstärkungsverhältnis erhalten werden kann.
Das Verhältnis der Verstärkung in der Erdungsplattensenkrechtrichtung zu der Verstärkung in der Erdungsplattenparallelrichtung kann nicht nur durch die Breite W des Asymmetrieabschnitts, sondern auch durch die Trennung bzw. den Abstand zwischen der Erdungsplatte 51 und dem Metall (beispielsweise B-Säule 42B) beeinflusst werden, das an der hinteren Fläche der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β vorhanden ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Asymmetrieabschnittsbreite W auf einen Wert eingestellt, bei dem die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus über der Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung bei einer vorbestimmten zweiten Frequenz dominiert. Die zweite Frequenz ist eine Frequenz, die sich von der ersten Frequenz unterscheidet, und liegt in dem Frequenzband, das in dem System verwendet wird. Die zweite Frequenz ist beispielsweise 2480 MHz. Gemäß einem anderen Aspekt kann die zweite Frequenz auf einen Ankündigungskanal eingestellt werden, beispielsweise auf 2402 MHz, 2426 MHz oder 2450 MHz.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erste Frequenz und die zweite Frequenz um 20 MHz oder mehr voneinander getrennt sind, beispielsweise um zehn oder mehr Kanäle. Wenn es notwendig ist, zwischen der Wellenlänge der Radiowelle der zweiten Frequenz und der Sollwellenlänge zu unterscheiden, wird im Folgenden die Wellenlänge der Radiowelle der zweiten Frequenz als „λ₂“ bezeichnet. Der Unterschied zwischen λ₂ und λ in der Luft beträgt etwa 1.5 mm, und dieser Unterschied kann in dieser Ausführungsform vernachlässigt werden. Die normierte Bandbreite des Frequenzbandes, das in dem System verwendet wird, ist kleiner als 25% (insbesondere etwa 3,3%). Die erste Frequenz und die zweite Frequenz entsprechen Frequenzen, für die der Abstand in dem Frequenzbereich kleiner als ein Viertel der Mittenfrequenz ist (tatsächlich 3,3% oder weniger). Das Ortungssystem der vorliegenden Erfindung entspricht einem Ortungssystem, das für ein drahtloses Kommunikationssystem verwendbar ist, bei dem die normierte Bandbreite auf kleiner als 25%, beispielsweise 5% oder 10%, der Mittenfrequenz eingestellt ist.
15 zeigt das Ergebnis einer Simulation der Abstrahlungsverstärkung in jedem Betriebsmodus für jeweilige Frequenzen, wenn die Erdungsplattenversatzgröße ΔSa auf einen beliebigen Wert (beispielsweise 0,08λ) eingestellt wird. Die oben genannte erste Frequenz entspricht einer Frequenz, bei der die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung über der Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus dominiert. Die oben genannte zweite Frequenz entspricht einer Frequenz, bei der die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus über der Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung dominiert. Mit anderen Worten, die erste Frequenz entspricht der Frequenz, bei der die Antenne 121 hauptsächlich in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird, und die zweite Frequenz entspricht der Frequenz, bei der die Antenne 121 hauptsächlich in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben wird.
15 stellt ein Beispiel dar, bei dem die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung bei der ersten Frequenz größer als die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus bei der zweiten Frequenz ist. Es besteht jedoch keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Da das Betriebsprinzip des Resonanzmodus nullter Ordnung und dasjenige des Erdungsplattenanregungsmodus unterschiedlich sind, werden die jeweiligen Resonanzfrequenzen unabhängig bestimmt. Die Frequenzcharakteristika des Erdungsplattenanregungsmodus können beispielsweise durch Einstellen eines Abstands zwischen der Erdungsplatte 51 und dem Metall, das an der hinteren Fläche angeordnet ist, oder der Asymmetrieabschnittsbreite W modifiziert werden. Die Frequenzcharakteristika in dem Resonanzmodus nullter Ordnung können auch durch Einstellen der Fläche der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 oder des Durchmessers des Kurzschlussabschnittes 54 eingestellt werden. Wie es beispielsweise in 16 dargestellt ist, können die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung bei der ersten Frequenz und die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus bei der zweiten Frequenz aufeinander abgestimmt werden. Es ist ebenfalls möglich, den Peak-Wert bzw. Spitzenwert der Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus und den Peak-Wert in dem Resonanzmodus nullter Ordnung in dem Frequenzband, das in dem System verwendet wird, aufeinander abzustimmen. Die Fahrzeugaußenantenne 121β kann in dem Resonanzmodus nullter Ordnung auf der Seite niedrigerer Frequenzen als eine vorbestimmte Umwandlungsfrequenz betrieben werden, und kann in dem Erdungsplattenanregungsmodus auf der Seite höherer Frequenzen als die Umwandlungsfrequenz betrieben werden. Diese kann jedoch auch entgegengesetzte Abstrahlungseigenschaften aufweisen.
Außerdem können die erste Frequenz und die zweite Frequenz durch Rückrechnung der Frequenzcharakteristika der jeweiligen Betriebsmodi der Antenne 121 bestimmt werden. Die zweite Frequenz kann auf eine Frequenz eingestellt werden, bei der die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus über der Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung dominant ist, und es kann dieselbe Verstärkung wie die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung bei der ersten Frequenz erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die erste Frequenz beispielsweise auf eine Frequenz derart eingestellt, dass die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung um 3dB oder mehr (beispielsweise etwa 5dB) größer als die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus ist. Die zweite Frequenz wird beispielsweise auf eine Frequenz eingestellt, bei der die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus über der Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung dominiert, und es kann dieselbe Verstärkung wie die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung bei der ersten Frequenz erhalten werden. Der Resonanzmodus nullter Ordnung entspricht einem ersten Modus, und der Erdungsplattenanregungsmodus entspricht einem zweiten Modus. Der erste Modus kann einen Zustand enthalten, bei dem der Resonanzmodus nullter Ordnung und der Erdungsplattenanregungsmodus koexistieren, während die Antenne 121 hauptsächlich oder im Wesentlichen in dem Resonanzmodus nullter Ordnung auf der Grundlage der Beziehung der Differenz zwischen deren Verstärkungen betrieben wird. Der Zustand, in dem die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung um 3dB oder mehr größer als die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus ist, entspricht auch beispielsweise dem ersten Modus. Die obige Idee kann auch für den zweiten Modus verwendet werden.
Außerdem weisen der Betrieb, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β Radiowellen aussendet (das heißt abstrahlt), und der Betrieb, wenn diese Radiowellen empfängt, eine umgekehrte Beziehung zueinander auf. Das heißt, gemäß der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β kann die vertikal polarisierte Welle der Erdungsplatte, die in der Richtung parallel zu der Erdungsplatte ankommt, empfangen werden, und die horizontal polarisierte Welle der Erdungsplatte, die in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte ankommt, kann ebenfalls empfangen werden.
Wie es oben beschrieben wurde, empfängt die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β durch Betrieb in dem Resonanzmodus nullter Ordnung die vertikal polarisierte Welle der Erdungsplatte in sämtlichen Richtungen parallel zu der Erdungsplatte. Gleichzeitig wird die Außenkommunikationsvorrichtung 12 in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben, sodass die horizontal polarisierte Welle der Erdungsplatte in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Erde gesendet und empfangen werden kann. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β kann Radiowellen mit unterschiedlichen Polarisationsebenen in zueinander orthogonalen Richtungen senden und empfangen. Im Folgenden kann die Antenne, die die obige Struktur aufweist, auch als Erdungsplattenerstreckungsantenne nullter Ordnung oder Antenne mit Erdungsplattenerstreckung und nullter Ordnung bezeichnet werden.
Installationsposition, Installationslage und Funktion der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β
Die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L ist eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 zum Bringen der Peripherie der Tür bei dem Vordersitz (im Folgenden als vordere linke Tür bezeichnet), die auf der linken Seite des Fahrzeugs Hv angeordnet ist, in den Bereich eines starken elektrischen Feldes. Da in diesem Beispiel der Fahrersitz auf der linken Seite des Fahrzeugs Hv angeordnet ist, entspricht die vordere linke Tür der Fahrersitztür.
Wie es in 17 dargestellt ist, ist die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L an der Außenfläche der B-Säule 42B, die an der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, in einer Lage derart installiert, dass die Erdungsplatte 51 zu der Oberfläche der B-Säule 42B zeigt und die X-Achsenrichtung entlang der Längsrichtung der B-Säule 42B verläuft. Mit anderen Worten, die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L ist in einer Lage derart installiert, dass die Erdungsplatte 51 zu dem Außenflächenabschnitt, beispielsweise der Oberfläche der B-Säule 42 außerhalb der Kabine zeigt. Alternativ kann die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L derart angebracht sein, dass sie die oben beschriebene Lage an einem inneren Abschnitt des Türbleches aufweist, der sich mit der B-Säule 42B in dem Türmodul 45 überdeckt. Der Modus, bei dem die Erdungsplatte 51 dem Außenflächenabschnitt zugewandt installiert ist, enthält einen Zustand, bei dem die Erdungsplatte 51 im Wesentlichen parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs ist. Die Installationslage kann eine Konfiguration enthalten, bei der die Erdungsplatte 51 entlang des Außenflächenabschnitts des Fahrzeugs installiert ist.
Entsprechend der Installationslage ist die Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs. Die Richtung parallel zu der Erdungsplatte ist eine Richtung entlang des Seitenflächenabschnitts des Fahrzeugs, mit anderen Worten, eine Richtung parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs. Mit anderen Worten, die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L ist in einer Lage derart installiert, dass die Mitte der Richtwirkung, die durch den Resonanzmodus nullter Ordnung bereitgestellt wird, parallel zu dem Seitenflächenabschnitt, insbesondere zu der Türplatte, ist und die Mitte der Richtwirkung, die durch den Erdungsplattenanregungsmodus bereitgestellt wird, senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt ist, wie es in 18 dargestellt ist. Wie es in 18 dargestellt ist, ist die Richtung der Vibration des elektrischen Feldes, mit anderen Worten die Polarisationsebene der linear polarisierten Welle, die durch den Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt wird, senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs. Die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes der linear polarisierten Welle, die in dem Erdungsplattenanregungsmodus in der Richtung eines Kabinenäußeren abgestrahlt wird, ist parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs.
Der Begriff „senkrecht“ ist nicht auf eine Situation von exakt senkrecht beschränkt, sondern kann auch um bis zu etwa 30° geneigt bedeuten. Das heißt, senkrecht kann auch eine Situation von im Wesentlichen senkrecht beinhalten. Auf ähnliche Weise beinhalten Ausdrücke wie parallel und entgegengesetzt auch einen Zustand einer Neigung von bis zu etwa 30°. Im Folgenden können die Richtung senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs und die Richtung, die sich von dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs entfernt, auch als Richtung zu dem Kabinenäußeren bezeichnet werden. Gemäß anderen Aspekten entspricht die Richtung zu dem Kabinenäußeren einer Richtung parallel zu der Fahrzeugbreitenrichtung und der Richtung von dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs weg.
Gemäß der Installationslage und der Installationsposition, wie sie in 19 gezeigt sind, kann die Richtwirkung sowohl in der Richtung parallel zu dem Fahrzeugseitenflächenabschnitt als auch in der Richtung zu dem Kabinenäußeren hin ausgebildet werden. Die Verstärkung in der Fahrzeugbreitenrichtung wird aus der Asymmetrieabschnittsbreite W hergeleitet. Durch Einstellen der Asymmetrieabschnittsbreite W ist es möglich, den wesentlichen Kommunikationsbereich der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β auf innerhalb von 2 Metern zu begrenzen. Als Ergebnis kann der Kommunikationsbereich im Wesentlichen in einer Ellipsengestalt mit der Fahrzeugbreitenrichtung als der Querrichtung an der Seite des Fahrzeugs Hv, mit anderen Worten in der Nähe der B-Säule, ausgebildet werden. Gemäß dem obigen Installationsmodus ist es möglich, die Menge an Radiowellen, die in dem Erdungsplattenanregungsmodus abgestrahlt werden und in die Fahrzeugkabine eindringen, weiter zu verringern, da die B-Säule 42B, die aus Metall besteht, als die Erdungsplatte oder Reflexionsplatte für die Antenne 121 dient, die in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben wird.
Gemäß der obigen Installationsposition und der Installationslage pflanzt sich die linear polarisierte Welle, die durch die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L in dem Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt wird, entlang der Metallplatte fort, die für den Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, wie es in 18 dargestellt ist. Die Radiowelle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung senkrecht zu der Metallplatte ist, weist eine Eigenschaft derart auf, dass sie sich entlang der Metallplatte fortpflanzt. Daher pflanzt sich die Radiowelle, die in dem Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt wird, in dem Außenbetriebsbereich von dem oberen Ende bis zu dem unteren Ende fort und bleibt auf einem relativ starken Pegel. Die Radiowellen, die in dem Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt werden, umlaufen bis zu einem gewissen Ausmaß in der Fahrzeugkabine durch die Kante des Seitenfensters.
Als Ergebnis ist es gemäß dem Resonanzmodus nullter Ordnung möglich, nahezu den gesamten Bereich des Außenbetriebsbereiches Rx auf einen Bereich eines starken elektrischen Feldes einzustellen, wie es in 20 dargestellt ist. Da das zu der B-Säule 42B senkrechte elektrische Feld in der Fahrzeugkabine leicht umläuft, befindet sich die elektrische Feldstärke innerhalb der Fahrzeugkabine ebenfalls auf einem relativ hohen Pegel. Die elektrische Feldstärke und die Empfangsstärke des ausgesendeten Signals weisen unterschiedliche physikalische Größen auf. Aufgrund der Umkehrbarkeit des Sendens und Empfangens weisen diese physikalischen Größen jedoch eine proportionale Beziehung zueinander auf und können als alternative Charakteristika verwendet werden. Wie es in 20 gezeigt ist, gibt die elektrische Feldstärke den Maximalwert der jeweiligen elektrischen Feldstärken von drei Kanälen, d.h. bei 2402 MHz, 2442 MHz, and 2480 MHz an. 20 gibt ein Simulationsergebnis einer elektrischen Feldverteilung in einem Fall an, in dem eine Dipolantenne senkrecht zu der B-Säule 42B installiert ist, mit anderen Worten in einer Lage, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Es wurde anhand der Simulation bestätigt, dass der Fortpflanzungsmodus der Radiowelle, die durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β abgestrahlt wird, die an der obigen Position und in der obigen Lage installiert ist, in dem Resonanzmodus nullter Ordnung nahezu identisch zu einem Fall ist, bei dem die Dipolantenne in einer Lage senkrecht zu der B-Säule 42B installiert ist. Daher kann 20 als ein Diagramm betrachtet werden, das die Abstrahlungscharakteristika zeigt, wenn die linken und rechten Außenkommunikationsvorrichtungen 12β in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben werden.
Die linear polarisierte Welle, die durch die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L in dem Erdungsplattenanregungsmodus in der Richtung zu dem Kabinenäußeren hin abgestrahlt wird, wird leicht in der Richtung zu dem Kabinenäußeren durch die Reflexion an dem Metallabschnitt des Fahrzeugs, beispielsweise der Türplatte, gestartet. Die Radiowelle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung parallel zu der Metallplatte ist, wird einfach durch die Metallplatte abgestoßen bzw. reflektiert. Daher dringen die Radiowellen, die in dem Erdungsplattenanregungsmodus abgestrahlt werden, nur schwer in die Fahrzeugkabine ein. Wie es in 21 gezeigt ist, kann demzufolge die elektrische Feldstärke innerhalb der Fahrzeugkabine auf einen relativ niedrigen Pegel verringert werden. 21 zeigt ein Simulationsergebnis einer elektrischen Feldstärkeverteilung in einem Fall, in dem eine Dipolantenne entlang der Längsrichtung der B-Säule 42B installiert ist, mit anderen Worten in einer Lage, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeughöhenrichtung verläuft. Es wurde durch die Simulation bestätigt, dass der Fortpflanzungsmodus der Radiowelle, die durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β abgestrahlt wird, die an der obigen Position und in der obigen Lage installiert ist, in dem Erdungsplattenanregungsmodus nahezu identisch mit einem Fall ist, in dem die Dipolantenne in einer Lage entlang der B-Säule 42B installiert ist. Das Betriebsprinzip des Erdungsplattenanregungsmodus ähnelt einer Stabantenne wie einer Dipolantenne oder einer Monopolantenne. Daher kann 21 als ein Diagramm betrachtet werden, das die Abstrahlungscharakteristika zeigt, wenn die linken und rechten Außenkommunikationsvorrichtungen 12β in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben werden. Die Dipolantenne weist eine Donut-förmige Abstrahlungsrichtwirkung (eine Charakteristik entsprechend der Zahl „8“) in der Richtung der Achse des Abstrahlungselementes auf. In einem Fall, in dem die Dipolantenne in einer Lage in der Fahrzeughöhenrichtung installiert ist, weist daher die elektrische Feldstärke in der unteren Hälfte des Außenbetriebsbereiches Rx einen niedrigen Pegel auf. Die untere Hälfte des Außenbetriebsbereiches Rx entspricht einem Bereich, in dem der Rumpf bis zu den Beinen des Körpers angeordnet sind.
Die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M ist eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 zum Bringen der Peripherie der Tür bei dem Vordersitz (im Folgenden als vordere rechte Tür bezeichnet), der auf der rechten Seite des Fahrzeugs Hv angeordnet ist, in den Bereich eines starken elektrischen Feldes. Da in diesem Beispiel der Beifahrersitz auf der rechten Seite des Fahrzeugs Hv angeordnet ist, entspricht die vordere rechte Tür der Beifahrersitztür.
Die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M an dem rechten Oberflächenabschnitt des Fahrzeugs Hv ist an einer Position entgegengesetzt zu der linken Außenkommunikationsvorrichtung 12L angeordnet. Die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M entspricht einer fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12, die mit der linken Außenkommunikationsvorrichtung 12L ein Paar bildet. Die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M ist an der Außenfläche der B-Säule 42B, die auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, in einer Lage derart installiert, dass die Erdungsplatte 51 zu der Oberfläche der B-Säule 42B zeigt und die X-Achsenrichtung entlang der Längsrichtung der B-Säule 42B verläuft.
Die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12M ist eine fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 für ein starkes elektrisches Feld in der Nähe der Kofferraumtür bzw. Kofferraumklappe. Die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12M ist in der Fahrzeugbreitenrichtung an einem mittleren Abschnitt des hinteren Endabschnitts des Fahrzeugs angeordnet. Es ist beispielsweise möglich, den Türgriff des Kofferraums, die Nähe eines Kennzeichens, den Innenabschnitt oder einen unteren Kantenabschnitt eines hinteren Stoßfängers oder einen oberen Kantenabschnitt des hinteren Stoßfängers als Installationsposition der hinteren Außenkommunikationsvorrichtung 12N zu verwenden. Die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N ist beispielsweise innerhalb des Außentürgriffes für den Kofferraum in einer Lage untergebracht, in der die X-Achse entlang der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft und die Z-Achse in die Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs zeigt.
Gemäß der Installationslage ist es möglich, eine Richtwirkung sowohl in der Richtung entlang des hinteren Flächenabschnitts des Fahrzeugs als auch in der Richtung senkrecht zu dem hinteren Flächenabschnitt des Fahrzeugs auszubilden. Als Ergebnis wird ein Kommunikationsbereich in einer im Wesentlichen länglichen ellipsoiden Gestalt mit der hinteren Außenkommunikationsvorrichtung 12N als Mitte und der Fahrzeugrichtung als Längsrichtung ausgebildet. Die Richtung entlang des hinteren Flächenabschnitts des Fahrzeugs enthält die Fahrzeugbreitenrichtung oder die Höhenrichtung. Die Richtung senkrecht zu dem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs entspricht der Richtung nach hinten von dem Fahrzeug. Da die Verstärkung nach hinten von dem Fahrzeug aus der Breite W des Asymmetrieabschnittes hergeleitet wird, ist es möglich, den wesentlichen Kommunikationsbereich der hinteren Außenkommunikationsvorrichtung 12N für das Hintere des Fahrzeugs auf innerhalb von 2 Metern von dem hinteren Endabschnitt des Fahrzeugs zu beschränken.
Hinsichtlich der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β können die fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12, die an dem linken Seitenflächenabschnitt und dem rechten Seitenflächenabschnitt angeordnet sind, beispielsweise die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L und die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M, auch als Seitenkommunikationsvorrichtungen bezeichnet werden. Die Anzahl der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β, die in dem fahrzeugeigenen System 1 enthalten sind, kann geeignet geändert werden. Die Anzahl der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β kann zwei, drei oder vier betragen. Die Anzahl der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β, die in dem fahrzeugeigenen System 1 enthalten sind, kann fünf oder mehr betragen.
Sowohl die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als auch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β sind ausgelegt, hauptsächlich die Empfangsstärke des Signals von dem tragbaren Endgerät 2 an die intelligente ECU 11 zu berichten. Daher werden im Folgenden verschiedene Arten der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β auch als Stärkebeobachtungsvorrichtungen bezeichnet. Jede der Stärkebeobachtungsvorrichtungen stellt die Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird, zusammen mit der Kanalnummer des Empfangssignals und der Übertragungsquelle des Empfangssignals für die intelligente ECU 11 bereit.
Funktion der intelligenten ECU 11
Die intelligente ECU 11 führt die Positionsbestimmungsprogramme, die oben beschrieben sind, aus, um Funktionen entsprechend verschiedenen Funktionsblöcken, die in 22 gezeigt sind, bereitzustellen. Mit anderen Worten, die intelligente ECU 11 enthält als Funktionsblöcke eine Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1, eine Kommunikationsverarbeitungseinheit F2, eine Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3, eine Positionsbestimmungseinheit F4 und eine Fahrzeugsteuerungseinheit F5.
Die Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1 beschafft verschiedene Informationsteile, die den Zustand des Fahrzeugs Hv angeben (im Folgenden als Fahrzeuginformationen bezeichnet), von Sensoren, ECUs (beispielsweise der Karosserie-ECU 16), Schaltern und Ähnlichem, die an dem Fahrzeug Hv montiert sind. Die Fahrzeuginformationen enthalten beispielsweise einen Öffnungs-/Schließzustand einer jeweiligen Tür, einen Verriegelungs-/Entriegelungszustand einer jeweiligen Tür, ob der Türknopf 13 gedrückt wird, ob der Startknopf 14 gedrückt wird, und Ähnliches. Die Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1 identifiziert einen derzeitigen Zustand des Fahrzeugs Hv auf der Grundlage der oben beschriebenen verschiedenen Informationen. Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und sämtliche Türen verriegelt sind, bestimmt die Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1, dass das Fahrzeug Hv parkt. Es muss nicht gesagt werden, dass die Bedingung zum Bestimmen, dass das Fahrzeug Hv parkt, geeignet ausgelegt werden kann, und es können verschiedene Bestimmungsbedingungen und Ähnliches verwendet werden.
Die Beschaffung der Informationen, die den Verriegelungs-/Entriegelungszustand einer jeweiligen Tür angeben, entspricht der Bestimmung des Verriegelungs-/Entriegelungszustands einer jeweiligen Tür und der Erfassung des Verriegelungsbetriebs oder Entriegelungsbetriebs der Tür durch den Nutzer. Die Beschaffung von elektrischen Signalen von dem Türknopf 13 und dem Startknopf 14 entspricht einer Erfassung des Nutzerbetriebs hinsichtlich dieser Knöpfe. Die Fahrzeuginformationen, die durch die Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1 beschafft werden, enthalten Informationen zu einem Nutzerbetrieb des Fahrzeugs Hv. Außerdem sind die Arten von Informationen, die in den Fahrzeuginformationen enthalten sind, nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Die Fahrzeuginformationen enthalten außerdem beispielsweise eine Schaltposition bzw. Gangposition, die von einem Schaltpositionssensor bzw. Gangpositionssensor (nicht gezeigt) erfasst wird, ein Erfassungsergebnis eines Bremsensensors zum Erfassen, ob ein Bremspedal gedrückt wird, und den Betriebszustand einer Parkbremse.
Die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 ist ausgelegt, ein Senden und Empfangen von Daten an das tragbare Endgerät 2 und von diesem in Kooperation mit der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 (im Folgenden als Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α bezeichnet) als Datenkommunikationsvorrichtung durchzuführen. Die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 erzeugt beispielsweise Daten, die an das tragbare Endgerät 2 adressiert sind, und gibt die Daten an die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α aus. Somit überträgt die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 ein Signal entsprechend gewünschten Daten als eine Radiowelle. Außerdem empfängt die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 Daten von dem tragbaren Endgerät 2, die durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α empfangen werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikation zwischen der intelligenten ECU 11 und dem tragbaren Endgerät 2 beispielsweise auf verschlüsselte Weise durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform verschlüsseln die intelligente ECU 11 und das tragbare Endgerät 2 eine Datenkommunikation zur Authentifizierung oder Ähnlichem und führen diese durch, um die Sicherheit zu verbessern. Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf. Gemäß einem anderen Aspekt können die intelligente ECU 11 und das tragbare Endgerät 2 die Datenkommunikation ohne Verschlüsselung durchführen.
Die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 erkennt, dass der Nutzer in der Nähe des Fahrzeugs Hv vorhanden ist, auf der Grundlage der Errichtung der Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 und der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α. Außerdem beschafft die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 die Endgeräte-ID des kommunizierbar verbundenen tragbaren Endgerätes 2 von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α. Gemäß einer derartigen Konfiguration kann die intelligente ECU 11 sogar dann, wenn das Fahrzeug Hv ein Fahrzeug ist, das von mehreren Nutzern gemeinsam verwendet wird, einen Nutzer, der in der Nähe des Fahrzeugs Hv vorhanden ist, auf der Grundlage der Endgeräte-ID des tragbaren Endgerätes 2, mit der die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α kommunizierbar verbunden ist, bestimmen.
Die intelligente ECU 11 als Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 beschafft Kanalinformationen von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α. Als Ergebnis bestimmt die intelligente ECU 11 einen Kanal, der durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α für eine Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 zu verwenden ist. Außerdem verteilt die Kommunikationsverarbeitungseinheit F2 die Kanalinformationen und die Endgeräte-ID, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α beschafft werden, an die jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen als Bezugsinformationen. Die Kanalinformationen, die in den Bezugsinformationen angegeben sind, ermöglichen es einer jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtung, unter den vielen Kanälen, die in dem Bluetooth-Standard enthalten sind, denjenigen für den Empfang zu verwendenden Kanal zu erkennen, um das Signal von dem tragbaren Endgerät 2 zu empfangen. Sogar wenn die Stärkebeobachtungsvorrichtung Signale von mehreren Vorrichtungen empfängt, kann die Stärkebeobachtungsvorrichtung auf der Grundlage der Endgeräte-ID, die in den Bezugsinformationen angegeben ist, bestimmen, welche Vorrichtung die Empfangsstärke des Signals an die intelligente ECU 11 berichten sollte.
Die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 führt einen Prozess zum Bestätigen, dass der Kommunikationspartner das tragbare Endgerät 2 des Nutzers ist (mit anderen Worten, eine Authentifizierung des tragbaren Endgerätes 2), in Kooperation mit der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α aus. Die Kommunikation zur Authentifizierung wird auf verschlüsselte Weise über die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α durchgeführt. Mit anderen Worten, der Authentifizierungsprozess wird durch eine kryptographische Kommunikation durchgeführt. Der Authentifizierungsprozess kann unter Verwendung verschiedener Verfahren wie beispielsweise eines Aufforderung-Antwort-Verfahrens (Challenge-Response-Verfahrens) durchgeführt werden. Die detaillierte Beschreibung des Authentifizierungsprozesses wird in diesem Beispiel weggelassen. Es wird angenommen, dass Daten (beispielsweise Verschlüsselungsschlüssel), die für den Authentifizierungsprozess benötigt werden, in jeweils dem tragbaren Endgerät 2 und der intelligenten ECU 11 gespeichert sind. Ein Zeitpunkt, zu dem die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 den Authentifizierungsprozess durchführt, kann beispielsweise ein Zeitpunkt sein, zu dem die Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und dem tragbaren Endgerät 2 errichtet wird oder ist. Die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 kann ausgelegt sein, den Authentifizierungsprozess in vorbestimmten Zyklen durchzuführen, während die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und das tragbare Endgerät 2 eine Kommunikationsverbindung miteinander aufweisen. Die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 kann derart ausgebildet sein, dass eine kryptographische Kommunikation für den Authentifizierungsprozess unter Verwendung eines vorbestimmten Nutzerbetriebs an dem Fahrzeug Hv als Auslöser durchgeführt wird, beispielsweise wenn der Starknopf 14 von dem Nutzer gedrückt wird.
„Gemäß dem Bluetooth-Standard‟ bedeutet, „dass die Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und dem tragbaren Endgerät 2 errichtet ist“, dass das tragbare Endgerät 2, das im Voraus registriert wurde, ein Kommunikationspartner der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α ist. Daher kann die intelligente ECU 11 ausgelegt sein, auf der Grundlage der Bedingung, dass die Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und dem tragbaren Endgerät 2 errichtet wurde, zu bestimmen, dass das tragbare Endgerät 2 erfolgreich authentifiziert wurde.
Die Positionsbestimmungseinheit F4 führt eine Verarbeitung zum Schätzen der Position des tragbaren Endgerätes 2 auf der Grundlage des Kommunikationsstatus zwischen den jeweiligen fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12 und dem tragbaren Endgerät 2 durch. Gemäß einem Beispiel bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4 in der vorliegenden Ausführungsform, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine, innerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx oder außerhalb des Bereiches vorhanden ist, auf der Grundlage des Empfangsstatus und der Empfangsstärke des Signals des tragbaren Endgerätes 2, die von den jeweiligen fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12 bereitgestellt wird. Der Ausdruck „außerhalb des Bereiches“ bezieht sich auf einen Bereich außerhalb des Fahrzeugkabinenbereiches und einen Bereich außerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx. Ein Bereich außerhalb des Bereiches, der mindestens eine vorbestimmte Verbotsentfernung von dem Außentürgriff entfernt ist, kann als ein Verbotsbereich bezeichnet werden. Die Verbotsentfernung wird im Hinblick auf eine Diebstahlverhinderung, wie es später beschrieben wird, auf 2 Meter eingestellt. Da das tragbare Endgerät 2 grundlegend von dem Nutzer befördert wird, entspricht die Bestimmung der Position des tragbaren Endgerätes 2 der Bestimmung der Position des Nutzers. Die Verbotsentfernung kann auch beispielsweise 1,6 Meter oder 3 Meter betragen. Die Verbotsentfernung, die die Größe des Verbotsbereiches definiert, kann geeignet entsprechend beispielsweise einem Bereich, in dem das Fahrzeug verwendet wird, modifiziert werden.
Als ein Vorbereitungsprozess zum Bestimmen der Position des tragbaren Endgerätes 2 beschafft die Positionsbestimmungseinheit F4 aufeinanderfolgend die Empfangsstärken der Signale von dem tragbaren Endgerät 2 von mehreren fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12, die jeweils Stärkebeobachtungsvorrichtungen sind, und speichert die beschafften Empfangsstärken in dem RAM 113 in Unterscheiden der beschafften Empfangsstärken gemäß den jeweiligen Beschaffungsquellen. Dann bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, ob das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist, auf der Grundlage der Empfangsstärke von den jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen, die in dem RAM 113 gespeichert sind, und verschiedenen Bestimmungsschwellenwerten, die in dem Flash-Speicher 112 registriert sind. Der spezielle Betrieb der Positionsbestimmungseinheit F4, das heißt das Verfahren zum Bestimmen der Position des tragbaren Endgerätes 2 auf der Grundlage der Empfangsstärke einer jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtung durch die Positionsbestimmungseinheit F4, wird später genauer beschrieben. Auf das Bestimmungsergebnis der Positionsbestimmungseinheit F4 wird Bezug von der Fahrzeugsteuerungseinheit F5 genommen.
Die Fahrzeugsteuerungseinheit F5 ist ausgelegt, eine Fahrzeugsteuerung entsprechend der Position des tragbaren Endgerätes 2 (mit anderen Worten des Nutzers) und dem Zustand des Fahrzeugs Hv in Kooperation mit der Karosserie-ECU 16 oder Ähnlichem auszuführen, wenn die Authentifizierung des tragbaren Endgerätes 2 durch die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 erfolgreich ist. Der Zustand des Fahrzeugs Hv wird durch die Fahrzeuginformationsbeschaffungseinheit F1 bestimmt. Die Position des tragbaren Endgerätes 2 wird durch die Positionsbestimmungseinheit F4 bestimmt.
Wenn beispielsweise das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist und der Nutzer den Türknopf 13 drückt, während das Fahrzeug Hv parkt, entriegelt die Fahrzeugsteuerungseinheit F5 den Türverriegelungsmechanismus in Kooperation mit der Karosserie-ECU 16. Wenn gemäß einem anderen Beispiel durch die Positionsbestimmungseinheit F4 bestimmt wird, dass das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist, und erfasst wird, dass der Startknopf 16 von dem Nutzer gedrückt wurde, startet die Fahrzeugsteuerungseinheit F5 den Verbrennungsmotor in Kooperation mit der Verbrennungsmotor-ECU 15. Auf diese Weise führt der Fahrzeugsteuerungsabschnitt F5 eine Fahrzeugsteuerung entsprechend der Position des Nutzers und dem Zustand des Fahrzeugs Hv aus, wobei der Nutzerbetrieb des Fahrzeugs Hv als Auslöser dient. Einige Fahrzeugsteuerungen, die von der Fahrzeugsteuerungseinheit F5 ausgeführt werden können, können jedoch automatisch entsprechend der Position des Nutzers ausgeführt werden, ohne dass ein Nutzerbetrieb des Fahrzeugs Hv benötigt wird.
Eine Verbindung betreffender Prozess
Im Folgenden wird ein eine Verbindung betreffender Prozess, der von dem fahrzeugeigenen System 1 durchgeführt wird, mit Bezug auf das Flussdiagramm der 23 beschrieben. Der in 23 gezeigte eine Verbindung betreffende Prozess betrifft die Errichtung der Kommunikationsverbindung zwischen dem fahrzeugeigenen System 1 und dem tragbaren Endgerät 2. Der eine Verbindung betreffende Prozess, der in 19 gezeigt ist, kann beispielsweise gestartet werden, wenn die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als eine Datenkommunikationsvorrichtung ein Ankündigungspaket von dem tragbaren Endgerät 2 empfängt.
In Schritt S101 errichtet die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α eine Kommunikationsverbindung (mit anderen Worten eine Verbindung) mit dem tragbaren Endgerät 2 und schreitet dann zum Schritt S102. Wenn die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 errichtet hat, stellt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α, die eine Kommunikationsverbindung mit der intelligenten ECU 11 aufweist, die Endgeräte-ID des tragbaren Endgerätes 2 bereit. Wenn die Stärkebeobachtungsvorrichtung in der intelligenten ECU 11 sich zu der Zeit, zu der die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 errichtet wird oder ist, in einem Leerlaufmodus befindet, gibt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α außerdem ein vorbestimmtes Steuersignal an die Stärkebeobachtungsvorrichtung aus und wechselt in den Warte-Modus. Ein Pause-Modus ist beispielsweise ein Zustand, in dem die Empfangsfunktion eines Signals stoppt. Der Pause-Modus enthält einen Zustand, in dem die Stromzufuhr ausgeschaltet ist.
In Schritt S102 führt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α periodisch eine verschlüsselte Kommunikation auf der Grundlage einer Anweisung von der intelligenten ECU 11 durch. Der Inhalt der Daten, die zu dieser Zeit ausgetauscht werden, kann ein beliebiger Inhalt sein, solange wie der Inhalt das tragbare Endgerät 2 auffordert, ein Antwortsignal zu senden. Der Dateninhalt kann aus Daten zum Authentifizieren des tragbaren Endgerätes 2, beispielsweise einem Aufforderungscode bestehen. Die drahtlose Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 wird periodisch ausgeführt, sodass die intelligente ECU 11 bestätigen kann, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine oder um das Fahrzeug herum vorhanden ist.
In Schritt S103 kooperieren die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und die intelligente ECU 11 miteinander, um ein Teilen der Bezugsinformationen zu starten. Insbesondere stellt die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α aufeinanderfolgend die Endgeräte-ID und die Kanalinformationen des tragbaren Endgerätes 2, das durch Kommunikation verbunden ist, für die intelligente ECU 11 bereit. Die intelligente ECU 11 verteilt aufeinanderfolgend die Kanalinformationen und die Endgeräte-ID, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α bereitgestellt werden, an die jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen als Bezugsinformationen.
Im Schritt S104 startet jede Stärkebeobachtungsvorrichtung eine Beobachtung der Empfangsstärke eines Signals von dem tragbaren Endgerät 2 unter Verwendung der Bezugsinformationen, die von der intelligenten ECU 11 bereitgestellt werden. Mit anderen Worten, die Stärkebeobachtungsvorrichtung stellt einen Kanal, der eine Nummer aufweist, die in den Kanalinformationen angegeben ist, als ein Empfangsziel unter einer großen Anzahl von Kanälen ein, die in dem Bluetooth-Standard enthalten sind. Die Stärkebeobachtungsvorrichtung ändert aufeinanderfolgend den Kanal für den Empfang entsprechend den Kanalinformationen, die von der intelligenten ECU 11 bereitgestellt werden.
Sogar wenn das tragbare Endgerät 2 und die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α die drahtlose Kommunikation des Frequenz-Sprung-Systems bzw. - Verfahrens untereinander durchführen, wird die Empfangsstärke des Signals von dem tragbaren Endgerät 2 beschafft, und die Empfangsstärke wird aufeinanderfolgend der intelligenten ECU 11 berichtet. Das heißt, die fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12, die in dem fahrzeugeigenen System 1 enthalten sind, können die Empfangsstärke eines Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird, erfassen, wobei die Geheimhaltung (mit anderen Worten die Sicherheit) der Kommunikation zwischen dem fahrzeugeigenen System 1 und dem tragbaren Endgerät 2 gewährleistet wird.
In Schritt S105 bestimmt die Stärkebeobachtungsvorrichtung, ob sie ein Signal, das die Endgeräte-ID enthält, die in den Bezugsinformationen angegeben wird, empfangen hat. Wenn ein Signal, das die Endgeräte-ID enthält, die in den Bezugsinformationen angegeben wird, empfangen wurde, schreitet der Prozess zum Schritt S106. In Schritt S106 wird die Empfangsstärke des empfangenen Signals der intelligenten ECU 11 berichtet. In den Schritten S105 und S106 berichtet jede Stärkebeobachtungsvorrichtung der intelligenten ECU 11 die Empfangsstärke des Signals, das die Endgeräte-ID enthält, die in den Bezugsinformationen angegeben wird, entsprechend der Kanalnummer, die eine Frequenz angibt, bei der das Signal empfangen wird. Wenn in Schritt S105 das Signal von dem tragbaren Endgerät 2 eine vorbestimmte Zeitdauer nicht empfangen wurde, kann Schritt S108 durchgeführt werden.
In schritt S107 führt die intelligente ECU 11 einen Prozess zum Speichern der Empfangsstärken, die von den jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen bereitgestellt werden, in dem RAM 113 in Unterscheidung zwischen den jeweiligen Empfangsstärken entsprechend den jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen, die als der Anbieter dienen, aus. Die Empfangsstärke, die von der Stärkebeobachtungsvorrichtung bereitgestellt wird, wird separat für jede Kanalnummer, mit anderen Worten jede Frequenz, die zum Empfang verwendet wird, gespeichert. Insbesondere klassifiziert die intelligente ECU 11 der vorliegenden Ausführungsform die Empfangsintensitäten für jede der Frequenzen, die von den jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen bereitgestellt werden, in die Empfangsstärke des ersten Frequenzbandes und die Empfangsstärke des zweiten Frequenzbandes.
Das erste Frequenzband ist ein Bereich, in dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β hauptsächlich in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird, und bezieht sich auf eine Frequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches um die erste Frequenz herum. Das zweite Frequenzband ist ein Bereich, in dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β hauptsächlich in dem Erdungsplattenresonanzmodus betrieben wird, und bezieht sich auf eine Frequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches um die zweite Frequenz herum. In dem Frequenzband, das in dem System verwendet wird, werden das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband derart eingestellt, dass sie sich nicht überdecken. Wenn beispielsweise die Fahrzeugaußenantenne 121 β die in 16 dargestellten Abstrahlungscharakteristika aufweist, ist es möglich, 2400 MHz bis 2440 MHz als das erste Frequenzband zu verwenden. Gemäß einem Beispiel werden hier die Frequenzen 2402 MHz bis 2438 MHz als das erste Frequenzband eingestellt. Wenn die Fahrzeugaußenantenne 121β die in 16 dargestellten Frequenzcharakteristika aufweist, ist es möglich, die Frequenzen 2460 MHz bis 2500 MHz als das zweite Frequenzband zu verwenden. Gemäß einem Beispiel werden hier die Frequenzen 2460 MHz bis 2480 MHz als das zweite Frequenzband eingestellt. Außerdem kann der Bereich, in dem der Differenz der Verstärkung zu derjenigen der ersten Frequenz in der Simulation innerhalb von ±3dB liegt, als das erste Frequenzband definiert werden. Auf ähnliche Weise kann der Bereich, in dem die Differenz der Verstärkung zu derjenigen der zweiten Frequenz in der Simulation innerhalb von ±3dB liegt, als das erste Frequenzband bezeichnet werden. Die jeweiligen Bereiche des ersten Frequenzbandes und des zweiten Frequenzbandes können entsprechend den Betriebseigenschaften der Antenne 121 geeignet modifiziert werden.
In Schritt S108 kooperieren die intelligente ECU 11 und die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α miteinander, um zu bestimmen, ob die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 beendet wurde. Der Fall, in dem die Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Endgerät 2 beendet wurde, ist beispielsweise ein Fall, in dem die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α kein Signal von dem tragbaren Endgerät 2 empfangen kann. Wenn die Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 beendet ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S108 positiv, und dann wird Schritt S109 ausgeführt. Wenn andererseits die Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät 2 weiter aufrechterhalten wird, kehrt der Prozess zum Schritt S105 zurück.
In Schritt S109 gibt die intelligente ECU 11 ein vorbestimmtes Steuersignal an die Stärkebeobachtungsvorrichtung aus und beendet die Beobachtung der Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird. Die intelligente ECU 11 kann beispielsweise bewirken, dass die Stärkebeobachtungsvorrichtung in den Pause-Modus übergeht. Wenn der Prozess in Schritt S109 beendet ist, endet der derzeitige Ablauf.
Positionsbestimmungsprozess
Im Folgenden wird der Positionsbestimmungsprozess, der von der intelligenten ECU 11 ausgeführt wird, mit Bezug auf das Flussdiagramm der 24 beschrieben. Der Positionsbestimmungsprozess ist ein Prozess zum Bestimmen der Position des tragbaren Endgerätes 2. Der Positionsbestimmungsprozess wird beispielsweise in einem vorbestimmten Positionsbestimmungszyklus in einem Zustand durchgeführt, in dem die Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und dem tragbaren Endgerät 2 errichtet ist. Der Positionsbestimmungszyklus beträgt beispielsweise 200 Millisekunden. Es muss nicht gesagt werden, dass der Positionsbestimmungszyklus auch 100 Millisekunden oder 300 Millisekunden betragen kann.
Im Schritt S201 führt die Authentifizierungsverarbeitungseinheit F3 einen Prozess zum Authentifizieren des tragbaren Endgerätes 2 in Kooperation mit der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α aus, und dann schreitet der Prozess zum Schritt S202. Schritt S201 kann auch weggelassen werden. Der Authentifizierungsprozess kann entsprechend einer Authentifizierungszeit des tragbaren Endgerätes 2 geeignet geändert werden. In Schritt S202 berechnet die Positionsbestimmungseinheit F4 den Repräsentationswert der Empfangsstärke des Signals in dem ersten Frequenzband und den Repräsentationswert der Empfangsstärke des Signals in dem zweiten Frequenzband für jede der Stärkebeobachtungsvorrichtungen auf der Grundlage der Empfangsstärken jeder der Stärkebeobachtungsvorrichtungen, die in dem RAM 113 gespeichert sind. Mit anderen Worten, der Repräsentationswert der Empfangsstärke jeder der Stärkebeobachtungsvorrichtungen wird für jedes Frequenzband berechnet.
Der Repräsentationswert für das Signal in dem ersten Frequenzband bei der Stärkebeobachtungsvorrichtung ist ein Wert, der die Empfangsstärke des Signals in dem ersten Frequenzband innerhalb einer letzten vorbestimmten Zeit in der Stärkebeobachtungsvorrichtung repräsentiert. Im Folgenden wird der Repräsentationswert der Empfangsstärke des Signals in dem ersten Frequenzband bei einer jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtung als eine individuelle bzw. einzelne erste Stärke bezeichnet. Das erste Frequenzband für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β entspricht dem Frequenzband, das hauptsächlich in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird, mit anderen Worten dem Frequenzband, das durch den Resonanzmodus nullter Ordnung dominiert wird. Daher entspricht die einzelne erste Stärke der Empfangsstärke in dem Resonanzmodus nullter Ordnung für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β.
Gemäß einem Beispiel ist die einzelne erste Stärke ein Mittelwert der jeweiligen Empfangsstärken der Signale der letzten N Male in dem ersten Frequenzband. Eine derartige einzelne erste Stärke entspricht einem gleitenden Mittelwert der Empfangsstärken der Signale in dem ersten Frequenzband. N kann eine natürliche Zahl von 2 oder größer sein und ist in der vorliegenden Ausführungsform gleich 5. In diesem Fall berechnet die Positionsbestimmungseinheit F4 den gleitenden Mittelwert unter Verwendung der Empfangsstärken der von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen Signale in dem ersten Frequenzband, die die letzten fünf Zeitpunkte bzw. Male beschafft (das heißt abgetastet) wurden. Es muss nicht gesagt werden, dass N gleich 10, 20 oder Ähnliches sein kann. Gemäß einem anderen Modus kann N gleich 1 sein. Die Konfiguration, bei der N=1 gilt, entspricht einer Konfiguration, bei der die letzte Empfangsstärke direkt als der Repräsentationswert verwendet wird.
Der Repräsentationswert für das Signal in dem zweiten Frequenzband bei der Stärkebeobachtungsvorrichtung ist ein Wert, der die Empfangsstärken der Signale in dem zweiten Frequenzband innerhalb einer letzten vorbestimmten Zeit in der Stärkebeobachtungsvorrichtung repräsentiert. Hier wird der Repräsentationswert der Empfangsstärke des Signals in dem zweiten Frequenzband bei einer jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtung als eine einzelne zweite Stärke bezeichnet. Das zweite Frequenzband für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β entspricht dem Frequenzband, das hauptsächlich in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben wird, mit anderen Worten dem Frequenzband, das durch den Erdungsplattenanregungsmodus dominiert wird. Daher entspricht die einzelne zweite Stärke der Empfangsstärke in dem Erdungsplattenanregungsmodus für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β.Die einzelne zweite Stärke kann durch dasselbe Verfahren wie für die einzelne erste Stärke verwendet berechnet werden. Mit anderen Worten, die einzelne zweite Stärke der Stärkebeobachtungsvorrichtung entspricht einem Mittelwert der Empfangsstärken der Signale in dem zweiten Frequenzband, die aus den jüngsten N Proben bei der Stärkebeobachtungsvorrichtung genommen werden.
Im Folgenden kann die Empfangsstärke des Signals in dem ersten Frequenzband, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird, auch als erste Frequenzempfangsstärke bezeichnet werden. Auf ähnliche Weise kann die Empfangsstärke des Signals in dem zweiten Frequenzband, das von dem tragbaren Endgerät 2 übertragen wird, auch als zweite Frequenzempfangsstärke bezeichnet werden.
Genauer gesagt berechnet die Positionsbestimmungseinheit F4 in Schritt S202 als einzelne erste Stärke der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α einen Mittelwert der ersten Frequenzempfangsstärken mit den letzten fünf Empfangsstärken, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als eine Population bereitgestellt werden. Als einzelne zweite Stärke der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α wird ein Mittelwert der zweiten Frequenzempfangsstärken mit den letzten fünf Empfangsstärken, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als Population bereitgestellt werden, verwendet. In einer Situation, in der mehrere Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α bereitgestellt werden, wird für jede Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α ein Mittelwert der ersten Frequenzempfangsstärken mit den letzten fünf ersten Frequenzempfangsstärken, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als eine Population bereitgestellt werden, verwendet. Dasselbe gilt für die einzelne zweite Stärke. Die Positionsbestimmungseinheit F4 berechnet in Schritt S202 auch für die einzelne erste Stärke der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β einen Mittelwert der ersten und zweiten Frequenzempfangsstärken mit den letzten fünf ersten und zweiten Empfangsstärken, die von der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12β als eine Population bereitgestellt werden, ähnlich wie für die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α.
Die einzelne erste Stärke der Stärkebeobachtungsvorrichtung, wenn die Anzahl der ersten Empfangsstärken, die in dem RAM 113 gespeichert sind, kleiner als N ist, kann durch Hinzufügen eines Wertes als fehlender Empfangsstärkerepräsentationswert berechnet werden, der einem unteren Grenzwert der Empfangsstärke entspricht, die durch die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 erfassbar ist. Der untere Grenzwert der Empfangsstärke, die durch die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 erfassbar ist, kann beispielsweise durch die Konfiguration der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 bestimmt werden. Die untere Grenze kann beispielsweise auf -60 dBm oder Ähnliches eingestellt werden. Dasselbe gilt für die einzelne zweite Stärke.
Gemäß dem obigen Modus kann beispielsweise sogar dann, wenn nur ein Teil der Stärkebeobachtungsvorrichtungen, die in dem fahrzeugeigenen System 1 enthalten sind, das Signal von dem tragbaren Endgerät 2 aufgrund der Position des tragbaren Endgerätes 2 empfangen kann, der anschließende Prozess durchgeführt werden. Sogar wenn beispielsweise die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M das Signal von dem tragbaren Endgerät 2 nicht empfangen kann, da das tragbare Endgerät 2 auf der linken Seite des Fahrzeugs Hv vorhanden ist, können die einzelnen ersten und zweiten Stärken für die jeweiligen Stärkebeobachtungsvorrichtungen berechnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Mittelwert der letzten N Empfangsstärken der ersten Frequenz als die einzelne erste Stärke verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Die einzelne erste Stärke kann ein Medianwert oder ein Maximalwert der letzten N Empfangsstärken der ersten Frequenz sein. Die einzelne erste Stärke kann ein Mittelwert der Empfangsstärken sein, die durch Entfernen des Maximalwertes und des Minimalwertes aus den letzten N Empfangsstärken erhalten werden. Die einzelne erste Stärke ist vorzugsweise ein Wert, der durch Entfernen einer Änderungskomponente der momentanen Empfangsstärke erhalten wird. Dasselbe gilt für die einzelne zweite Stärke. Wenn der Prozess in Schritt S202 beendet ist, schreitet der Prozess zum Schritt S203.
In Schritt S203 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4 einen ersten Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 auf der Grundlage der einzelnen ersten Stärken der jeweiligen Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α. Da es gemäß einem Beispiel nur eine einzelne Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α gibt, wird die einzelne erste Stärke für die eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α als der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 verwendet. In Schritt S203 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4 einen zweiten Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 auf der Grundlage der einzelnen zweiten Stärken der jeweiligen Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α auf ähnliche Weise wie bei dem ersten Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1. Gemäß einem anderen Aspekt kann in einer Situation, in der es mehrere Innenkommunikationsvorrichtungen 12α gibt, der Maximalwert der ersten Stärkerepräsentationswerte, die von den jeweiligen Innenkommunikationsvorrichtungen 12α beschafft werden, als erster Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 verwendet werden. In einer Situation, in der es mehrere Innenkommunikationsvorrichtungen 12α gibt, kann der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 ein Mittelwert oder ein Medianwert der jeweiligen ersten Stärken der Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtungen 12α sein. Dasselbe gilt für den zweiten Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2. In einer Situation, in der der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 und der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 nicht voneinander unterschieden werden müssen, werden beide als Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert bezeichnet.
In Schritt S204 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4 einen ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 auf der Grundlage der einzelnen ersten Stärken der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β.Die Positionsbestimmungseinheit F4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet den Maximalwert der einzelnen ersten Stärken für die jeweiligen Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β als den ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1. Der Maximalwert der einzelnen zweiten Stärken für die jeweiligen Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β wird als zweiter Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 verwendet. Wenn der Prozess in Schritt S204 beendet ist, schreitet der Prozess zum Schritt S205. Der Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 kann auch ein Mittelwert oder ein Medianwert der einzelnen ersten Stärken sein, die von den jeweiligen Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β beschafft werden. Dasselbe gilt für den zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2. In einer Situation, in der der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 und der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 nicht voneinander unterschieden werden müssen, werden beide als Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert bezeichnet.
In Schritt S205 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, ob der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 gleich oder größer als der Betriebsschwellenwert Prx ist. Der Betriebsschwellenwert Prx ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Betriebsschwellenwert Prx kann auf der Grundlage des Minimalwertes des ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb1, der beobachtet werden kann, wenn das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist, ausgelegt werden. Der Minimalwert des ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb1, der in einem Zustand beobachtet wird, in dem das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist, kann auf der Grundlage des Ergebnisses eines Tests bestimmt werden, der den ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 an jedem Beobachtungspunkt misst, bei dem das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx angeordnet ist.
Der Betriebsschwellenwert Prx kann vorzugsweise als ein Wert ausgelegt werden, der durch Hinzufügen einer vorbestimmten Toleranz zu dem Maximalwert des ersten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb1 erhalten wird, der beobachtet werden kann, wenn das tragbare Endgerät 2 in dem Verbotsbereich vorhanden ist. Gemäß der Einstellung des Betriebsschwellenwertes Prx auf der Grundlage einer derartigen technischen Idee bezieht sich die Situation, in der der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 gleich oder größer als der Betriebsschwellenwert Prx ist, auf eine Situation, in der das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx oder innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Mit anderen Worten, dieses bedeutet, dass das tragbare Endgerät 2 mindestens nicht in dem Verbotsbereich vorhanden ist.
Wenn in dem Bestimmungsprozess in Schritt S205 der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 gleich oder größer als der Betriebsschwellenwert Prx ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S205 positiv, und dann schreitet der Prozess zum Schritt S206. Wenn andererseits der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 kleiner als der Betriebsschwellenwert Prx ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S205 negativ, und dann wird Schritt S208 ausgeführt.
In Schritt S206 wird bestimmt, ob die zweite Stärkedifferenz ΔP2, die der Wert ist, der durch Subtrahieren des zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb2 von dem zweiten Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 erhalten wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (im Folgenden als Stärkedifferenzschwellenwert Pg bezeichnet). Wenn das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, weist der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 einen hohen Pegel auf, und der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 weist einen niedrigen Pegel auf. Daher ist die zweite Stärkedifferenz ΔP2 ein relativ großer Wert. Wenn das tragbare Endgerät 2 unterhalb des Außenbetriebsbereiches Rx vorhanden ist, weisen der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 und der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 einen niedrigen Pegel auf, und somit weist die zweite Stärkedifferenz ΔP2 einen relativ kleinen Wert auf. Wenn das tragbare Endgerät 2 oberhalb des Außenbetriebsbereiches Rx vorhanden ist, weist der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 einen höheren Pegel als der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 auf, und die zweite Stärkedifferenz ΔP2 wird als negativer Wert antizipiert. Daher ist es auf der Grundlage dessen, ob die zweite Stärkedifferenz ΔP2 gleich oder größer als der vorbestimmte Stärkedifferenzschwellenwert Pg ist, möglich zu unterscheiden, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx oder innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Die zweite Stärkedifferenz ΔP2 ist ein Schwellenwert zum Unterscheiden, ob das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine oder in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist, und kann geeignet auf der Grundlage der Ergebnisse einer Simulation oder eines Testes eingestellt werden. Der Stärkedifferenzschwellenwert Pg kann auch null sein. Wenn die zweite Stärkedifferenz ΔP2 gleich oder größer als der vorbestimmte Stärkedifferenzschwellenwert Pg ist, entspricht der Modus, gemäß dem bestimmt wird, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, einem Beispiel, gemäß dem bestimmt wird, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine ist, wenn der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert gleich oder größer als der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert ist.
Wenn die zweite Stärkedifferenz ΔP2 gleich oder größer als der Stärkedifferenzschwellenwert Pg ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S206 positiv, und dann wird Schritt S209 ausgeführt. Wenn andererseits die zweite Stärkedifferenz ΔP2 kleiner als der Stärkedifferenzschwellenwert Pg ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S206 negativ, und dann wird Schritt S207 ausgeführt. In Schritt S207 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx vorhanden ist, und dann wird der Prozess beendet.
In Schritt S208 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, ob der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 und/oder der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 gleich oder größer als ein vorbestimmter Innenentsprechungswert Pin ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist der Innenentsprechungswert Pin ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob oder dass das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Innenentsprechungswert Pin kann beispielsweise entsprechend einem geeigneten Test ausgelegt werden. Der Innenentsprechungswert Pin kann mit Bezug auf beispielsweise dem Minimalwert der Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke eingestellt werden, die beobachtet werden kann, wenn nur das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine in einem unbesetzten Zustand vorhanden ist. Der Innenentsprechungswert Pin kann auf der Grundlage des Ergebnisses eines Testes zum Messen der Innenvorrichtungsrepräsentationswerte an den jeweiligen Beobachtungsorten innerhalb der Fahrzeugkabine in beispielsweise dem unbesetzten Zustand bestimmt werden. Der unbesetzte Zustand bezieht sich hier auf eine Situation, in der kein Gepäck eines Nutzers vorhanden ist, oder eine Situation, in der keine Insassen vorhanden sind. Mit anderen Worten, der unbesetzte Zustand bezieht sich auf eine Situation, in der keine anderen Objekte als die im Voraus innerhalb der Fahrzeugkabine installierten Objekte vorhanden sind. Der Innenentsprechungswert Pin kann mit Bezug auf beispielsweise den Minimalwert der Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke ausgelegt werden, die beobachtet werden kann, wenn eine Position mit einer mittleren physikalischen Größe auf dem Fahrersitz sitzt. Gemäß der Einstellung des Innenentsprechungswertes Pin auf der Grundlage einer derartigen technischen Idee impliziert die Situation, dass die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke gleich oder größer als der Innenentsprechungswert Pin ist, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Wenn in dem Bestimmungsprozess in Schritt S208 der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 und/oder der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 gleich oder größer als der Innenentsprechungswert Pin ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S208 positiv, und dann schreitet der Prozess zum Schritt S209. Wenn andererseits sowohl der erste Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa1 als auch der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 kleiner als der Innenentsprechungswert Pin sind, ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S208 negativ, und dann wird Schritt S210 ausgeführt. In Schritt S209 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, dass das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist, und dann wird der Prozessfluss beendet. In Schritt S210 bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, dass das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbereich vorhanden ist, und dann wird der Prozessfluss beendet.
Die jeweiligen Bestimmungsergebnisse in den Schritten S207, S209 und S210 werden in dem RAM 113 als Positionsinformationen des tragbaren Endgerätes 2 gespeichert, und auf diese wird von der Fahrzeugsteuerungseinheit F5 oder Ähnlichem Bezug genommen.
Anforderungen für das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem
Im Folgenden werden vorab zur Erläuterung der Wirkungen der Ausführungsform die Anforderungen für das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem beschrieben. In dem elektronischen Fahrzeugschlüsselsystem ist es in einer Situation, in der ein Nutzer in einem vorbestimmten Abstand (beispielsweise 2 Meter) oder mehr von der Außenoberfläche des Fahrzeugs (beispielsweise dem Außentürgriff) entfernt vorhanden ist, wie es in 25 dargestellt ist, im Hinblick auf die Verhinderung eines Diebstahls notwendig, dass das Entriegeln der Automatiktür mittels der drahtlosen Kommunikation verhindert wird. Die Anforderungen basieren auf den Vorgaben der Motor Insurance Repair Research Centre als einer Organisation, die durch die Association of British Insurers (britische Vereinigung der Versicherungen) gegründet wurde. Daher kann das fahrzeugeigene System 1 bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb von 2 Metern von dem Fahrzeug Hv vorhanden ist. Der oben genannte Verbotsbereich wird je nach Bedarf eingestellt.
Der Bereich innerhalb von 2 Metern von der Außenfläche des Fahrzeugs ist einer der Indizes. Der Außenbetriebsbereich Rx, der durch einen Fahrzeughersteller eingestellt bzw. festgelegt wird, wird häufig im Hinblick auf eine erhöhte Sicherheit auf einen kleineren Bereich eingestellt bzw. beschränkt. Der Außenbetriebsbereich Rx wird häufig auf 0,7 Meter von dem Fahrzeug Hv eingestellt. Mit anderen Worten, unter der Voraussetzung, dass das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem mit einer erhöhten Genauigkeit zumindest bestimmen kann, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb von zwei Metern von dem Fahrzeug Hv vorhanden ist, ist es außerdem notwendig, dass das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem bestimmt, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx vorhanden ist. Außerdem ist die Genauigkeit der Bestimmung, ob das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist oder nicht, auch eine wichtige Anforderung für das elektronische Fahrzeugschlüsselsystem.
In dem elektronischen Fahrzeugschlüsselsystem kann die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β derart ausgelegt sein, dass ein signifikanter Unterschied in der Empfangsstärke eines Signals von dem tragbaren Endgerät 2 entsprechend dessen erzeugt wird, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx oder in dem Verbotsbereich vorhanden ist. In dem elektronischen Fahrzeugschlüsselsystem kann die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β vorzugsweise derart ausgelegt sein, dass ein beachtlicher Unterschied in der Empfangsstärke eines Signals von dem tragbaren Endgerät 2 entsprechend dessen erzeugt wird, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist oder nicht. Die allgemeine Bezugsebene für den Außenbetriebsbereich und den Verbotsbereich ist der Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs. Die Bezugsebene, mit anderen Worten die Ebene, die als der Seitenflächenabschnitt für den Außenbetriebsbereich oder den Verbotsbereich beim Auswerten der Positionsbestimmungsgenauigkeit betrachtet wird, kann eine durch beispielsweise den Außentürgriff verlaufende Ebene senkrecht zu der Fahrzeugbreitenrichtung sein. Der Bereich zwischen dem Außenbetriebsbereich Rx und dem Verbotsbereich entspricht einem Pufferbereich (mit anderen Worten einer Grauzone).
Gemäß der Struktur und der Installation der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, ist der Hauptstrahl nicht in die Richtung zu dem Äußeren der Kabine gerichtet, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben wird. Die linear polarisierte Welle mit der senkrechten Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes wird in beide Richtungen parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs in dem Resonanzmodus nullter Ordnung abgestrahlt. Gemäß derartigen Abstrahlungscharakteristika, wie sie in 20 dargestellt sind, ist es möglich, nahezu den gesamten dreidimensionalen Raum innerhalb von 0,7 Metern von der B-Säule 42B für den Bereich eines starken elektrischen Feldes einzustellen, und es ist möglich, zu verhindern, dass der Verbotsbereich zu dem Bereich eines starken elektrischen Feldes wird. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β kann derart ausgelegt sein, dass ein signifikanter Unterschied in der Empfangsstärke eines Signals von dem tragbaren Endgerät 2 in Abhängigkeit davon erzeugt wird, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx oder innerhalb des Verbotsbereiches vorhanden ist. Auch wenn es nicht gezeigt ist, kann der Bereich eines starken elektrischen Feldes entlang der Fahrzeug-vorne-hinten-Richtung von der Nähe bzw. Nachbarschaft der Vordersitztür bis zu der Nähe bzw. Nachbarschaft der Rücksitztür ausgebildet werden. Daher ist es möglich, die Position des tragbaren Endgerätes 2 durch Verwenden der Empfangsstärke des Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β von dem tragbaren Endgerät 2 empfangen wird, mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen. Da das tragbare Endgerät 2 wenig wahrscheinlich in einem Bereich in der Nähe der Straßenoberfläche innerhalb von 0,1 Meter von der Straßenfläche oder in einem Bereich, in dem die Höhe gegenüber der Straßenoberfläche 2 Meter oder größer ist, vorhanden ist, können diese Bereiche aus dem Außenbetriebsbereich Rx ausgeschlossen werden.
In der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die linear polarisierte Welle, deren elektrische Vibrationsrichtung parallel zu dem Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs ist, zu der Zeit des Betriebs in dem Erdungsplattenanregungsmodus in einer Richtung senkrecht zu dem Seitenflächenabschnitt abgestrahlt, mit anderen Worten in der Richtung zu dem Kabinenäußeren. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Richtwirkung und der Polarisierung das Innere der Fahrzeugkabine in dem Erdungsplattenanregungsmodus zu dem Bereich eines schwachen elektrischen Feldes. Daher ist es möglich, auf der Grundlage der Empfangsstärke der Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β, die in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben wird, und des Fahrzeuginnenstärkerepräsentationswertes zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist es im Vergleich zu der Vergleichskonfiguration möglich, den Bereich eines starken elektrischen Feldes gleichmäßig in dem Außenbetriebsbereich Rx einzustellen. Da eine elliptische radiale Charakteristik vorliegt, bei der die Richtung entlang der Erdungsplatte 51 insgesamt die Längsrichtung ist, ist es gemäß der Konfiguration, bei der die Erdungsplatte 51 in einer Lage parallel zu dem Seitenflächenabschnitt installiert ist, möglich, einen Kommunikationsbereich auszubilden, der die Fahrzeug-vorne-hinten-Richtung als Längsrichtung und den Bereich eines starken elektrischen Feldes aufweist. Die Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β kann derart ausgebildet sein, dass ein signifikanter Unterschied in der Empfangsstärke eines Signals von dem tragbaren Endgerät 2 entsprechend dessen erzeugt wird, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb des Außenbetriebsbereiches Rx oder innerhalb des Verbotsbereiches vorhanden ist. Daher ist es möglich, die Position des tragbaren Endgerätes 2 durch Verwenden der Empfangsstärke des Signals, das bei der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β von dem tragbaren Endgerät 2 empfangen wird, mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen. Die Antenne 121, die in der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β enthalten ist, ist als eine Platte mit einer Dicke von mehreren Millimetern ausgebildet. Daher ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Antenne 121 von dem Seitenflächenabschnitt vorsteht.
Obwohl oben eine Ausführungsform der Fahrzeugkommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen, die unten beschrieben sind, in dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten. Zusätzlich zu dem Folgenden sind verschiedene Änderungen innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung möglich. Verschiedene Modifikationen, die unten beschrieben werden, können nach Bedarf in Kombination innerhalb des Bereiches der technischen Konsistenz der Erfindung implementiert werden. Elemente, die dieselben Funktionen wie diejenigen von Elementen aufweisen, die in der obigen Ausführungsform beschrieben sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben. Wenn nur ein Teil der Konfiguration beschrieben ist, kann hinsichtlich der anderen Teile der Konfiguration Bezug auf die obige Ausführungsform genommen werden.
Erste Modifikation
Wenn gemäß der obigen Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β das tragbare Endgerät 2 unterhalb des Außenbetriebsbereiches oder innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, wird ein signifikanter Unterschied in der Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät 2 gesendet wird, zwischen dem Betrieb des Resonanzmodus nullter Ordnung und dem Betrieb des Erdungsplattenanregungsmodus erzeugt. Wenn das tragbare Endgerät 2 unterhalb des Außenbetriebsbereiches oder innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, verschlechtert sich die Empfangsstärke zu der Zeit des Erdungsplattenanregungsmodus stark (beispielsweise um 5dB oder mehr) im Vergleich zu der Empfangsstärke zu der Zeit des Resonanzmodus nullter Ordnung. Daher ist es durch einen Vergleich zwischen der Empfangsstärke in dem Resonanzmodus nullter Ordnung und der Empfangsstärke in dem Erdungsplattenanregungsmodus möglich, zu erfassen, ob oder dass das tragbare Endgerät in der oberen Hälfte des Außenbetriebsbereiches Rx vorhanden ist. Demzufolge ist es möglich, zu identifizieren, dass das tragbare Endgerät nicht innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Wenn beispielsweise die Empfangsstärke in dem Resonanzmodus nullter Ordnung und die Empfangsstärke in dem Erdungsplattenanregungsmodus gleich oder größer als ein Schwellenwert sind, wird bestimmt, dass das tragbare Endgerät 2 oberhalb des Außenbetriebsbereiches vorhanden ist, mit anderen Worten, dass das tragbare Endgerät 2 nicht innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Wenn die Empfangsstärke in dem Resonanzmodus nullter Ordnung größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist und die Empfangsstärke in dem Erdungsplattenanregungsmodus gleich oder kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass das tragbare Endgerät 2 unterhalb des Außenbetriebsbereiches oder innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Als Empfangsstärke in dem Resonanzmodus nullter Ordnung kann die oben genannte einzelne erste Stärke oder der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert verwendet werden. Als Empfangsstärke in dem Erdungsplattenanregungsmodus kann die oben genannte einzelne zweite Stärke oder der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert verwendet werden.
Zweite Modifikation
Die zweite Modifikation ist eine Modifikation des Ortungsalgorithmus. Die obige Ausführungsform beschreibt einen Aspekt, bei dem die Positionsbestimmungseinheit F4 in Abhängigkeit davon, ob der Innenvorrichtungsrepräsentationswert gleich oder größer als der Innenentsprechungswert Pin ist, bestimmt, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Bestimmungsalgorithmus ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann eine Vielzahl von Algorithmen als Algorithmus zum Bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, verwendet werden.
Die Positionsbestimmungseinheit F4 kann beispielsweise auf der Grundlage der Bedingung, dass die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke gleich oder größer als der Innenentsprechungswert Pin ist und der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 kleiner als der Außenentsprechungswert Pout ist, bestimmen, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Außenentsprechungswert Pout, der hier beschrieben ist, ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, dass das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, und ist ein Parameter, der sich von dem Betriebsschwellenwert Prx unterscheidet. Der Außenentsprechungswert Pout kann auf einen Wert zum Hinzufügen einer vorbestimmten Toleranz (beispielsweise -3 dBm) zu dem Maximalwert des zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb2, der in einer Situation beobachtet werden kann, in der das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, eingestellt werden. Der Maximalwert des zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb, der beobachtet werden kann, wenn das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, kann auf der Grundlage einer Simulation oder eines Testes ausgelegt werden. Da der Außenentsprechungswert Pout auf gleich oder größer als der Maximalwert des zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb2 eingestellt wird, der beobachtet wird, wenn das tragbare Endgerät 2 in der Fahrzeugkabine vorhanden ist, lässt die Situation, in der der zweite Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb2 gleich oder größer als der Außenentsprechungswert Pout ist, annehmen, dass das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Die Positionsbestimmungseinheit F4 kann auf der Grundlage der Bedingung, dass die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke gleich oder größer als der Außenentsprechungswert Pout ist und der erste Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pb1 gleich oder größer als der Außenentsprechungswert Pout ist, bestimmen, dass das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Außenentsprechungswert Pout kann auf den Minimalwert des zweiten Außenvorrichtungsstärkerepräsentationswertes Pb2 eingestellt werden, der in einer Situation beobachtet wird, in der das tragbare Endgerät 2 innerhalb eines Leckbereiches vorhanden ist, wobei die Innenkommunikationsvorrichtung 12α außerhalb der Fahrzeugkabine ausgebildet ist. Der Leckbereich ist ein Bereich außerhalb der Fahrzeugkabine, in dem der zweite Innenvorrichtungsstärkerepräsentationswert Pa2 gleich oder größer als der Innenentsprechungswert Pin ist. Der Bereich, der ein Leckbereich sein kann, befindet sich hauptsächlich in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Fensterabschnitts 43. Die Nähe bzw. Nachbarschaft des Fensterabschnitts 43 bezieht sich auf einen Bereich innerhalb von einigen Zentimetern bis einigen zehn Zentimetern von einem Fensterrahmen.
Die Positionsbestimmungseinheit F4 kann durch Verwenden der Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke, eines Hochpegelschwellenwertes und eines Niederpegelschwellenwertes bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Hochpegelschwellenwert ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Hochpegelschwellenwert wird auf einen Wert eingestellt, der größer als der Niederpegelschwellenwert ist. Der Hochpegelschwellenwert kann beispielsweise auf der Grundlage der Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke in einer Situation, in der das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist (insbesondere in der Umgebung des Fahrersitzes), als Bezug ausgelegt werden, was beispielsweise mittels eines Tests bestimmt wird. Der Hochpegelschwellenwert kann auf der Grundlage eines Ergebnisses des obigen Tests auf einen Wert eingestellt werden, der ausreichend größer als die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke ist, die in einer Situation beobachtet wird, in der das tragbare Endgerät 2 in dem Verbotsbereich vorhanden ist. Der Hochpegelschwellenwert kann beispielsweise auf einen Minimalwert der Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke eingestellt werden, die beobachtet wird, wenn das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Der Niederpegelschwellenwert ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Niederpegelschwellenwert auf einen Wert eingestellt wird, der um 10 dBm oder mehr kleiner als der Hochpegelschwellenwert ist. In der obigen Konfiguration bestimmt die Positionsbestimmungseinheit F4, dass in einer Situation, in der die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke gleich oder größer als der Hochpegelschwellenwert wird, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, bis die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke kleiner als der Niederpegelschwellenwert wird. In einer Situation, in der die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke kleiner als der Niederpegelschwellenwert wird, kann die Positionsbestimmungseinheit F4 bestimmen, dass das tragbare Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, bis die Innenvorrichtungsrepräsentationsstärke gleich oder größer als der Hochpegelschwellenwert wird. Es kann eine Vielzahl von Bestimmungsalgorithmen verwendet werden, um zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, und auch zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist.
Sogar wenn die Positionsbestimmung des tragbaren Endgerätes 2 in mehrere Phasen unterteilt wird, wird beispielsweise zunächst bestimmt, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist. Anschließend wird beispielsweise nur in einer Situation, in der bestimmt wird, dass das mobile Endgerät 2 außerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, bestimmt, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist. Mit anderen Worten, wenn die Abwesenheit des tragbaren Endgeräts innerhalb der Fahrzeugkabine durch den vorbestimmten Algorithmus bestätigt wird, bestimmt ein anderer Algorithmus, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist. Daher ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung, dass das tragbare Endgerät innerhalb der Kabine vorhanden ist, unabhängig davon zu verringern, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, da die Radiowelle der Außenkommunikationsvorrichtung 12ß leicht in dem Inneren der Fahrzeugkabine umläuft.
Dritte Modifikation
Die dritte Modifikation ist eine Modifikation der Konfiguration der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung. Wie es in 26 dargestellt ist, kann die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β eine Master-Erdungsplatte 58 als eine Metallplatte aufweisen, die größer als die Erdungsplatte 51 ist, die an dem Innenbodenflächenabschnitt des Gehäuses 6, das aus Harz besteht, anzuordnen ist. Wie es bei (B) in 26 gezeigt ist, kann die Master-Erdungsplatte 58 an dem Außenbodenflächenabschnitt des Gehäuses 6 der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β angeordnet sein. Das Gehäuse 6 und die Master-Erdungsplatte 58 können einstückig ausgebildet sein. Der Bodenabschnitt des Gehäuses 6 kann aus Metall bestehen. In diesem Fall entspricht ein Gehäusebodenabschnitt 61 aus Metall der Master-Erdungsplatte 58. Außerdem kann die Fahrzeugmetallkarosserie als Master-Erdungsplatte 58 verwendet werden. Wenn das Abdichtmaterial 7 einen festen Zustand innerhalb der angenommenen Betriebstemperatur beibehält, kann der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 und/oder der Gehäusebodenabschnitt 61 weggelassen werden. Das Gehäuse 6 kann als eine flache Kastengestalt ausgebildet sein, bei der die obere Fläche oder die Bodenfläche als eine Öffnung ausgebildet ist. Die Öffnungsfläche des Gehäuses 6 kann in Kontakt mit einem Element gebracht werden, an dem das Gehäuse 6 angebracht ist, beispielsweise der B-Säule 42B oder der Innentürplatte.
Die obige Ausführungsform beschreibt, dass die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 einstückig die Antenne 121 und eine elektronische Komponente wie den Transceiver 122 enthält, mit anderen Worten eine schaltungsintegrierte Antenne ist. Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf. Der Transceiver 122 und der Kommunikationsmikrocomputer 123 können in einem Gehäuse untergebracht werden, das sich von demjenigen der Antenne 121 unterscheidet. Die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung 12α und die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β können dieselben Konfigurationen oder unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Unter den Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtungen 12β kann die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N eine Konfiguration aufweisen, die sich von derjenigen der anderen Seitenkommunikationsvorrichtungen wie der linken Außenkommunikationsvorrichtung 12L unterscheidet.
Der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 kann wie in 27 gezeigt weggelassen werden. Der Gehäusebodenabschnitt 61 kann in dem Gehäuse 6 weggelassen werden. Wenn entweder der Gehäuseoberplattenabschnitt 63 oder der Gehäusebodenabschnitt 61 des Gehäuses 6 weggelassen ist, kann das Abdichtmaterial 7 vorzugsweise unter Verwendung eines Harzes realisiert werden, das seine Festigkeit in dem Bereich, der als Temperatur der Umgebung angenommen wird, in der die Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β verwendet wird (im Folgenden als Betriebstemperaturbereich bezeichnet), beibehält. Der Betriebstemperaturbereich kann beispielsweise -30°C bis 100°C sein.
Vierte Modifikation
Die vierte Modifikation ist eine Modifikation der Installationsposition der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung. Die Installationsposition und die Installationslage der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β als Seitenkommunikationsvorrichtung ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β kann an einer beliebigen Position des Außenflächenabschnitts des Fahrzeugs wie beispielsweise dem oberen Ende der A-Säule 42A, C-Säule 42C, dem oberen Endabschnitt der Türplatte, oder in dem Inneren oder der Nachbarschaft des Außentürgriffs 44 installiert sein. Die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β kann beispielsweise in einer Lage derart untergebracht sein, dass die X-Achsenrichtung entlang der Längsrichtung und die Y-Achse entlang der Fahrzeughöhenrichtung innerhalb des Au-ßentürgriffes 44 verlaufen. Außerdem kann die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β als Seitenkommunikationsvorrichtung auch in einer Lage derart installiert sein, dass die Erdungsplatte 51 entlang der Seitenfläche des Fahrzeugs an einem Abschnitt des Türmoduls 45 liegt, das als der Fensterrahmen des Seitenfensters dient. Es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in einer Lage derart installiert ist, dass ein flacher Metallkörper (im Folgenden als Fahrzeugmetallabschnitt 4 bezeichnet), der in dem Fahrzeug enthalten ist, der Erdungsplatte 51 zugewandt ist. Gemäß dem Modus, bei dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β an der Außenseitenfläche des Fahrzeugmetallabschnitts 4 installiert ist, dient der Fahrzeugmetallabschnitt 4 als die Master-Erdungsplatte 58 für die Erdungsplatte 51, und somit kann der Betrieb der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β stabil ausgebildet werden. In einer Situation beispielsweise, in der die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L innerhalb des Türmoduls 45 installiert ist, das eine Kombination aus der Innentürplatte und der Außentürplatte ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Außentürplatte aus Harz besteht und die Innentürplatte aus Metall besteht. Die Innentürplatte, die aus Metall besteht, kann als die Master-Erdungsplatte 58 für die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β dienen. In einer Situation, in der die Innentürplatte aus Harz besteht, kann die linke Außenkommunikationsvorrichtung 12L an einem Abschnitt innerhalb des Türmoduls 45 installiert sein, der sich mit einem Metallrahmen wie beispielsweise der B-Säule 42B überdeckt. Dieses gilt ebenfalls für die rechte Außenkommunikationsvorrichtung 12M. Die Installationsposition kann für die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N modifiziert werden. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn sich die hintere Außenkommunikationsvorrichtung 12N in der Nähe des flachen Fahrzeugmetallabschnittes 4 befindet oder den flachen Fahrzeugmetallabschnitt 4 kontaktiert.
Fünfte Modifikation
Die Konfiguration der Antenne 121 der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β, mit anderen Worten die Fahrzeugaußenantenne 121 β, ist nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt. Wie es in 28 gezeigt ist, kann der Kurzschlussabschnitt 54, der in der Fahrzeugaußenantenne 121β enthalten ist, an einer Position angeordnet sein, die von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 um eine vorbestimmte Größe (im Folgenden eine Kurzschlussabschnittsversatzgröße ΔSb) in der Y-Achsenrichtung abweicht. Gemäß dieser Konfiguration ist die Symmetrie der Stromverteilung auf der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 unterbrochen, und es werden parallel zu der Y-Achsenrichtung linear polarisierte Wellen von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 abgestrahlt. Im Folgenden werden spezielle Beispiele beschrieben.
In der Konfiguration, bei der der Kurzschlussabschnitt 54 in der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist, ist der Strom, der durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 fließt, symmetrisch zu einer Mitte des Kurzschlussabschnitts 54, wie es in 29 gezeigt ist. Daher werden die Radiowellen, die durch den Strom erzeugt werden, der in einer bestimmten Richtung fließt, wenn eine Betrachtung von dem Verbindungspunkt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 (im Folgenden dem Kurzschlusspunkt) zwischen dem Kurzschlussabschnitt 54 und der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 betrachtet wird, durch die Radiowellen ausgelöscht, die durch den Strom erzeugt werden, der in der entgegengesetzten Richtung fließt.
Andererseits ist in der Konfiguration, in der der Kurzschlussabschnitt 54 an einer Position angeordnet ist, die um eine vorbestimmte Größe in der Y-Achsenrichtung von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 abweicht, die Symmetrie der Verteilung des Stroms, der durch die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 fließt, wie es bei (A) in 30 gezeigt ist, durchbrochen. Wie es bei (B) in 30 gezeigt ist, werden daher die Radiowellen, die durch die Stromkomponente in der Y-Achsenrichtung abgestrahlt werden, nicht aufgehoben. Das heißt, in der Konfiguration, bei der der Kurzschlussabschnitt 54 an einer Position angeordnet ist, die um eine vorbestimmte Größe in der Y-Achsenrichtung von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 abweicht, werden die linear polarisierten Wellen, bei denen das elektrische Feld in der Richtung parallel zu der Y-Achse (im Folgenden als Y-Achsenparallelrichtung bezeichnet) vibriert, von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 aufwärts abgestrahlt. Da die Symmetrie der Stromkomponente in der X-Achsenrichtung aufrechterhalten wird, löschen sich die linear polarisierten Wellen, bei denen das elektrische Feld in der X-Achsenrichtung oszilliert, aus. Das heißt, die linear polarisierte Welle, deren elektrisches Feld in der X-Achsenrichtung oszilliert, wird nicht von der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 abgestrahlt.
Die Polarisation der Erdungsplatte in der horizontalen Richtung der Erdungsplatte wird durch die Parallelresonanz aus der Kapazität, die zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 und der Erdungsplatte 51 ausgebildet wird, und der Induktivität, die durch den Kurzschlussabschnitt 54 bereitgestellt wird, ausgebildet. Das heißt, gemäß der obigen Konfiguration können die X-Achsen-Parallelpolarisation und die Y-Achsen-Parallelpolarisation gleichzeitig in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte abgestrahlt werden. Die Abstrahlung der X-Achsen-Parallelpolarisation in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte wird durch den Asymmetrieabschnitt 511 der Erdungsplatte 51 bereitgestellt. Die Abstrahlung der Y-Achsen-Parallelpolarisation in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte wird durch die Versatzanordnung des Kurzschlussabschnittes 54 in der Y-Achsenrichtung bereitgestellt.
Wenn die Fahrzeugaußenantenne 121β in dem Resonanzmodus nullter Ordnung verwendet wird, wird die Y-Achsen-Parallelpolarisation, die durch die Versatzanordnung des Kurzschlussabschnittes 54 bereitgestellt wird, in einer Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte (der Richtung zu dem Kabinenäußeren aus Sicht von dem Fahrzeug Hv) abgestrahlt. Mit anderen Worten, der Bereich, der nicht nur durch die senkrecht zu der Erdungsplatte polarisierte Welle abgedeckt werden kann, die von dem Kantenabschnitt bzw. Randabschnitt der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 abgestrahlt wird, wird durch die Y-Achsen-Parallelpolarisation abgedeckt. Als Ergebnis ist es gemäß dem Resonanzmodus nullter Ordnung möglich, den gesamten Bereich des Außenbetriebsbereiches Rx gleichmäßig auf den Bereich eines starken elektrischen Feldes einzustellen, wie es in 31 dargestellt ist. Die mit gestrichelten Linien in 31 gezeigten Konturlinien repräsentieren Punkte, die gleich dem Minimalwert der elektrischen Feldstärke in dem Außenbetriebsbereich Rx sind. Der oben genannte Betriebsschwellenwert Prx wird auf die elektrische Feldstärke der Konturlinie eingestellt. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung, dass das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist, auch wenn das tragbare Endgerät 2 in dem Verbotsbereich vorhanden ist, verringert werden.
Die Richtung der Abweichung des Kurzschlussabschnittes 54 von der Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 (im Folgenden als Kurzschlussabschnittsversatz bezeichnet) kann eine Richtung orthogonal zu der Leitungsplattenversatzrichtung sein. Es ist möglich, zwei Typen von linear polarisierten Wellen, deren Vibrationsrichtungen des elektrischen Feldes orthogonal zueinander sind, als linear polarisierte Wellen abzustrahlen, die in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte abgestrahlt werden.
Der Kurzschlussabschnitt 54 kann in einem mittleren Bereich bzw. Mittenbereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 ausgebildet sein. Die Kurzschlussversatzgröße ΔSb kann vorzugsweise auf gleich oder kleiner als 0,04λ eingestellt werden, um die Rundumrichtfähigkeit (mit anderen Worten Omnirichtfähigkeit) in der horizontalen Richtung der Erdungsplatte aufrechtzuerhalten. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Kurzschlussversatzgröße ΔSb gleich oder kleiner als 0,02λ (=2.5mm), beispielsweise 0,004λ(=0,5mm), 0,008λ (=1,0mm), 0,012λ (=1 ,5mm) usw. ist. Durch Ändern der Kurzschlussversatzgröße ΔSb kann die Abstrahlungsverstärkung der Y-Achsen-Parallelpolarisation in der Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte eingestellt werden. Die Betriebsfrequenz ändert sich auch dann nicht, wenn die Kurzschlussversatzgröße ΔSb geändert wird. Wenn die Position des Speisungspunktes 531 fest ist, kann das Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR) entsprechend der Kurzschlussversatzgröße ΔSb schwanken. Da der Speisungspunkt 531 auf eine beliebige Position eingestellt werden kann, kann hier das VSWR bei dem ersten Frequenzband durch Bereitstellen des Stromversorgungspunktes 31 an einer Position entsprechend der Kurzschlussversatzgröße ΔSb auf einen praktischen Pegel (beispielsweise 3 oder weniger) verringert werden. Das heißt, der Rückwärtsverlust kann auf einen gewünschten erlaubten Pegel durch Einstellen der Position des Speisungspunktes 531 entsprechend der Position des Kurzschlussabschnittes 54 verringert werden.
Sechste Modifikation
Die sechste Modifikation ist eine Modifikation der Antennenstruktur. Die Fahrzeugaußenantenne 121 β kann die in der JP 2016 - 15 688 A beschriebene Konfiguration aufweisen. Wie es in 32 gezeigt ist, kann die Antenne 121 durch Einstellen der Länge der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 in der X-Achsenrichtung auf 0,5λ₂ und Bereitstellen des Speisungspunktes 531 auf der Symmetrieachse parallel zu der X-Achse auch als eine Patch-Antenne bei der zweiten Frequenz betrieben werden. Eine derartige in nullter Ordnung resonierende Antenne wird in dieser Beschreibung beispielsweise als in nullter Ordnung resonierende Halbwellenantenne bezeichnet. In der in nullter Ordnung resonierenden Halbwellenantenne kann der Speisungspunkt 531 auch als Speisungspunkt in dem Resonanzmodus nullter Ordnung dienen.
Die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 dieser Modifikation kann einen Satz diagonaler Schnittabschnitte bzw. Ausschnitte aufweisen, die als Degenerationstrennelemente ausgebildet sind. Gemäß dieser Konfiguration können kreisförmig polarisierte Wellen abgestrahlt werden, und es kann der Einfluss der Lage des tragbaren Endgerätes 2 abgemildert werden. In dem obigen Beispiel entspricht die X-Achse der ersten Symmetrieachse. Die Richtung, in der die elektrische Länge der gegenüberliegenden Leitungsplatte auf 0,5λ₂ eingestellt ist, kann die Y-Achsenrichtung sein. Das heißt, die erste Symmetrieachse kann auch die Y-Achse sein.
Die Antenne 121 enthält einen Modus, der als die in nullter Ordnung resonierende Antenne betrieben wird, mit anderen Worten den Resonanzmodus nullter Ordnung, und einen Modus, der als eine Patch-Antenne betrieben wird (im Folgenden als Patch-Antennenmodus bezeichnet). Die Patch-Antenne bildet einen Hauptstrahl in einer Richtung senkrecht zu der Erdungsplatte, mit anderen Worten in der Z-Achsenrichtung, aus. Die Vibrationsrichtung des elektrischen Feldes ist parallel zu der Erdungsplatte 51, das heißt hier der X-Achse. Daher entspricht der Patch-Antennenmodus dem zweiten Modus. Es kann ein Filter oder Ähnliches zum Trennen des Empfangssignals des Resonanzmodus nullter Ordnung, das von dem Speisungspunkt 531 eingegeben wird (mit anderen Worten das Signal in dem ersten Frequenzband), von dem Empfangssignal des Patch-Antennenmodus (mit anderen Worten das Signal in dem zweiten Frequenzband) verwendet werden.
Siebte Modifikation
In der Erdungsplattenerstreckungsresonanz-Antenne können der Symmetriehalteabschnitt 512 und der Asymmetrieabschnitt 511 physikalisch getrennt sein, wie es in 33 gezeigt ist, und der elektrische Verbindungszustand zwischen den beiden Abschnitten kann unter Verwendung eines Schalters 513 schaltbar sein. Der Abstand zwischen dem Symmetriehalteabschnitt 512 und dem Asymmetrieabschnitt 511 kann beispielsweise auf der Grundlage von Simulationen auf einen Wert eingestellt werden, der keine elektromagnetische Kopplung in dem ersten Frequenzband bewirkt. Der Schalter 513 ist an dem Kantenabschnitt bzw. Randabschnitt der Erdungsplatte 51 angeordnet. Der Symmetriehalteabschnitt 512 entspricht einem plattenförmigen Leitungselement, das konzentrisch zu der gegenüberliegenden Leitungsplatte 53 angeordnet ist, die eine rechteckige Gestalt aufweist. Der Asymmetrieabschnitt 511 entspricht einem plattenförmigen leitenden Element, das an einer Querseite bzw. lateralen Seite des Symmetriehalteabschnitts 512 angeordnet ist. Wenn der Schalter 513 ausgeschaltet ist, wird die Fahrzeugaußenantenne 121β nur in dem Resonanzmodus nullter Ordnung betrieben, da der Asymmetrieabschnitt 511 elektrisch getrennt ist. Wenn der Schalter 513 eingeschaltet ist, wird die Fahrzeugaußenantenne 121β sowohl in dem Resonanzmodus nullter Ordnung als auch in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben.
Das Verstärkungsverhältnis zwischen dem Resonanzmodus nullter Ordnung und dem Erdungsplattenanregungsmodus in einer Situation, in der der Schalter 513 eingeschaltet ist, kann durch Einstellen der Asymmetrieabschnittsbreite W und des Abstands zwischen dem Rückflächenmetall (hier B-Säule 42B) und der Erdungsplatte modifiziert werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, im Wesentlichen nur den Erdungsplattenanregungsmodus dadurch zu betreiben, dass die obigen Parameter eingestellt bzw. angepasst werden, wenn der Schalter 513 eingeschaltet ist. Gemäß einem Beispiel wird in einer Situation, in der der Schalter 513 eingeschaltet ist, die Antenne 121 im Wesentlichen nur in dem Erdungsplattenanregungsmodus betrieben, da die Verstärkung in dem Resonanzmodus nullter Ordnung ausreichend kleiner als die Verstärkung in dem Erdungsplattenanregungsmodus ist. Die Asymmetrieabschnittsbreite W kann beispielsweise vorzugsweise auf ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4, beispielsweise λ/4 oder λ/2, eingestellt werden. Gemäß einer derartigen Einstellung kann die Verstärkung des Erdungsplattenanregungsmodus erhöht werden. Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, den Betriebsmodus der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β durch Ein- und Ausschalten des Schalters 513 zu steuern. Mit anderen Worten, es ist durch Ein- und Ausschalten des Schalters 513 möglich, die Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β zwischen dem Resonanzmodus nullter Ordnung und dem Erdungsplattenanregungsmodus zu steuern.
Wie es in 34 dargestellt ist, enthält die intelligente ECU 11 dieser Modifikation eine Betriebsmodusanweisungseinheit F6 zum absichtlichen Wechseln des Betriebsmodus der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β.Jede Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β enthält eine Betriebsmoduswechseleinheit 125. In 34 ist die Darstellung der in der vorhergehenden Ausführungsform bereits beschriebenen Konfiguration weggelassen.
Die Betriebsmodusanweisungseinheit F6 steuert gemeinsam den Betriebsmodus jeder Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β, im Wesentlichen den Betriebsmodus der Fahrzeugaußenantenne 121β. Die Betriebsmodusanweisungseinheit F6 weist beispielsweise jede Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β an, einen Betrieb in dem Erdungsplattenanregungsmodus durchzuführen, um zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 innerhalb der Fahrzeugkabine ist. Die Betriebsmodusanweisungseinheit F6 weist beispielsweise jede Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β an, den Betrieb in dem Resonanzmodus nullter Ordnung durchzuführen, um zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät 2 in dem Außenbetriebsbereich Rx vorhanden ist.
Die Betriebsmoduswechseleinheit 125 wechselt den Betriebsmodus der Fahrzeugaußenantenne 121β auf der Grundlage der Anweisung von der intelligenten ECU 11. Die Betriebsmoduswechseleinheit 125 schaltet beispielsweise den Schalter 513 in einer Situation ein, in der die intelligente ECU 11 eine Anweisung zum Betrieb in dem Erdungsplattenanregungsmodus ausgibt. Die Betriebsmoduswechseleinheit 125 schaltet den Schalter 513 in einer Situation aus, in der die intelligente ECU 11 eine Anweisung zum Betrieb in dem Resonanzmodus nullter Ordnung ausgibt.
Es ist möglich, die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β in einem Betriebsmodus entsprechend dem Bestimmungsziel der Positionsbestimmungseinheit F4 zu betreiben. Das Merkmal des Wechselns des Betriebsmodus der Fahrzeugau-ßenkommunikationsvorrichtung 12β entspricht im Wesentlichen dem Merkmal des Wechselns des Betriebsmodus der Fahrzeugaußenantenne 121β. Das Merkmal des Wechselns des Betriebsmodus der Fahrzeugaußenantenne 121β entspricht dem Merkmal des Wechselns der Richtwirkung und der Polarisationsebene der Fahrzeugaußenantenne 121β. Mit anderen Worten, das Merkmal des Wechselns des Betriebsmodus der Fahrzeugaußenantenne 121β entspricht dem Merkmal des Wechselns der Polarisierung und der Empfangsrichtung der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β, die ein Empfangsziel ist.
Die technische Idee, die in dieser Modifikation offenbart ist, kann auch für eine Fahrzeugaußenantenne 121β verwendet werden, die als die in nullter Ordnung resonierende Halbwellenantenne konfiguriert ist, die in der sechsten Modifikation beschrieben ist. Wie es beispielsweise in 35 dargestellt ist, können ein Speisungspunkt 531a für die Resonanz nullter Ordnung und ein Speisungspunkt 531b für den Betrieb als Patch-Antenne separat für die gegenüberliegende Leitungsplatte 53 der in nullter Ordnung resonierenden Halbwellenantenne bereitgestellt werden. Durch geeignetes Verwenden der beiden Speisungspunkte 531a und 531b kann der Betriebsmodus der Antenne 121 geeignet verwendet werden. Die Betriebsmodusanweisungseinheit F6 steuert gemeinsam über die Betriebsmoduswechseleinheit 125 die Bestimmung, welcher der Speisungspunkte 531 verwendet wird. Der Speisungspunkt 531a entspricht einem ersten Speisungspunkt, und der Speisungspunkt 531b entspricht einem zweiten Speisungspunkt.
In der in nullter Ordnung resonierenden Halbwellenantenne können die Antenne 121 und der Transceiver 122 über eine Abgleichschaltung 59 zum Anpassen einer internen Induktivität oder einer elektrostatischen Kapazität miteinander verbunden sein, wie es in 36 dargestellt ist. In der obigen Konfiguration ist es möglich, den Betriebsmodus durch Einstellen der internen Induktivität oder der elektrostatischen Kapazität der Abgleichschaltung 59 zu wechseln. Das in 36 dargestellte Beispiel zeigt eine Konfiguration eines Änderns der Resonanzfrequenz der Antenne 121 durch Einstellen der elektrostatischen Kapazität eines variablen Kondensators 591. Als variabler Kondensator 591 kann beispielsweise ein Element als ein variabler Kondensator verwendet werden, bei dem die elektrostatische Kapazität durch Modifizieren eines Spannungspegels, der an einen vorbestimmten Eingangsanschluss angelegt wird, geändert wird. Die spezielle Konfiguration der Abgleichschaltung 59 zum Modifizieren der internen Induktivität oder der elektrostatischen Kapazität kann geeignet modifiziert werden und ist nicht auf die in 36 dargestellte Konfiguration beschränkt. In einer Konfiguration, bei der die Abgleichschaltung 59 eine variable Spule enthält, kann die Resonanzfrequenz der Antenne 121 durch Einstellen der Induktivität der variablen Spule geändert werden. Die Induktivität oder die elektrostatische Kapazität der Abgleichschaltung 59 können gemeinsam durch die Betriebsmodusanweisungseinheit F6 gesteuert werden. Der variable Kondensator 591 und/oder die variable Spule entsprechen einem variablen Impedanzelement.
Achte Modifikation
Die achte Modifikation ist eine Modifikation des Indexes bzw. der Maßzahl des Abstands zwischen dem tragbaren Endgerät 2 und der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12. In der obigen Ausführungsform ist beschrieben, dass das Vorhandensein des tragbaren Endgerätes 2 auf der Grundlage der Empfangsstärke des Signals, das von dem tragbaren Endgerät empfangen wird, mit Bezug auf den Index des Abstands von den jeweiligen fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12 zu dem tragbaren Endgerät 2 bestimmt wird. Es besteht jedoch keine Beschränkung auf dieses Beispiel. Als ein Index des Abstands von den jeweiligen fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtungen 12 zu dem tragbaren Endgerät 2 kann eine Einweg-/Hin-und-Zurück-Fortpflanzungszeit des drahtlosen Signals von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 zu dem tragbaren Endgerät 2 verwendet werden. Mit anderen Worten, die Positionsbestimmungseinheit F4 kann auch die Position des tragbaren Endgerätes 2 durch Verwenden der Einweg-/Hin-und-Zurück-Fortpflanzungszeit des drahtlosen Signals von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 zu dem tragbaren Endgerät 2 verwenden. Die Fortpflanzungszeit des drahtlosen Signals kann durch Empfangen des Signals von dem tragbaren Endgerät 2 gemessen werden. Mit anderen Worten, die Konfiguration, bei der die Position des tragbaren Endgerätes 2 durch Verwenden der Einweg-/Hin-und-Zurück-Fortpflanzungszeit des drahtlosen Signals von der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 zu dem tragbaren Endgerät 2 bestimmt wird, entspricht ebenfalls der Konfiguration, bei der die Position des tragbaren Endgerätes 2 auf der Grundlage des Empfangsstatus des Signals von dem tragbaren Endgerät 2 bestimmt wird.
Neunte Modifikation
Die neunte Modifikation ist eine Modifikation des Kommunikationsverfahrens mit dem tragbaren Endgerät 2. In der obigen Ausführungsform ist beschrieben, dass das tragbare Endgerät 2 und die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 eine bidirektionale drahtlose Kommunikation gemäß dem Bluetooth-Standard ausführen; das Kommunikationsverfahren zwischen dem tragbaren Endgerät 2 und der fahrzeugeigenen Kommunikationsvorrichtung 12 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das tragbare Endgerät 2 und das fahrzeugeigene System 1 können ausgelegt sein, eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung eines Pulssignals, das in einer Ultrabreitbandkommunikation (UWB: Ultrabreitband) verwendet wird, durchzuführen. Mit anderen Worten, die fahrzeugeigene Kommunikationsvorrichtung 12 kann ein Kommunikationsmodul sein, das eine UWB-Kommunikation durchführt. Die Pulssignale, die in der UWB-Kommunikation verwendet werden, sind Signale, die extrem kurze Pulsbreiten (beispielsweise 2 ns) und Bandbreiten von 500 MHz oder mehr (das heißt ultrabreite Bandbreiten) aufweisen. Beispiele der Frequenzbänder (im Folgenden als UWB-Bänder bezeichnet), die für die UWB-Kommunikation verwendet werden können, beinhalten 3,1 GHz bis 16 GHz, 3,4 GHz bis 4,8 GHz, 7,25 GHz bis 16 GHz sowie 22 GHz bis 29 GHz.
Der Standard für das tragbare Endgerät 2 und das fahrzeugeigene System 1 zur Durchführung der drahtlosen Kommunikation und die Frequenz der Radiowelle, die für die drahtlose Kommunikation verwendet wird (im Folgenden als in dem System verwendete Radiowelle bezeichnet), können geeignet ausgewählt werden.
Zehnte Modifikation
Die zehnte Modifikation ist eine Modifikation des Materials der Fahrzeugkarosserie. In den obigen Ausführungsformen wird das Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung für das Fahrzeug Hv verwendet, das eine Metallkarosserie aufweist. Das Fahrzeug, das als ein Anwendungsziel des Positionsbestimmungssystems für ein Fahrzeug geeignet ist, ist jedoch nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, das eine Metallkarosserie aufweist. Die verschiedenen Karosserieplatten, die die Karosserie des Fahrzeugs Hv bilden, können beispielsweise aus kohlenstoffbasiertem Harz bestehen, das mit einer ausreichenden Menge an Kohlenstoff gefüllt ist, um die Fortpflanzung von Radiowellen um 5 dB oder mehr zu dämpfen. Ein Fahrzeug, das die oben beschriebene Karosserie aufweist, ist auch als ein Anwendungsziel des Positionsbestimmungssystems für ein Fahrzeug geeignet. Die Karosserie des Fahrzeugs Hv kann aus allgemeinem Harz bestehen, das kein Kohlenstoff enthält. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β eine Konfiguration zum Blockieren von Radiowellen auf der hinteren Seite aufweist und die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung 12β an einer Position installiert ist, bei der die Radiowellen an der Querseite und der oberen Seite nicht blockiert werden.
Die Steuerung und das Verfahren dafür, die hier beschrieben wurden, können durch einen zugehörigen Computer realisiert werden, der einen Prozessor bildet, der programmiert ist, eine oder mehrere Funktionen, die durch Computerprogramme konkretisiert werden, auszuführen. Die Vorrichtung und das Verfahren dafür, die hier beschrieben wurden, können auch durch eine Hardwarelogikschaltung für spezielle Zwecke realisiert werden. Außerdem können die Vorrichtung und das Verfahren dafür, die hier beschrieben sind, auch durch einen oder mehrere zugehörige Computer, die durch Kombination eines Prozessors zum Ausführen von Computerprogrammen und einer oder mehreren Hardwarelogikschaltungen gebildet werden, realisiert werden. Die Computerprogramme können als von einem Computer auszuführende Anweisungen in einem dinglichen nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sein.
Hier ist die Steuerung beispielsweise die intelligente ECU 11. Die Verfahren oder Funktionen, die von der intelligenten ECU 11 bereitgestellt werden, können durch Software, die in einer dinglichen Speichervorrichtung gespeichert ist, und einen Computer, der die Software ausführt, nur durch Software, nur durch Hardware oder durch eine Kombination aus der Software und der Hardware bereitgestellt werden. Einige oder sämtliche Funktionen der intelligenten ECU 11 können als Hardware ausgebildet sein. Eine Konfiguration, bei der eine bestimmte Funktion als Hardware implementiert ist, enthält eine Konfiguration, bei der die Funktion unter Verwendung von einer oder mehreren ICs oder Ähnlichem implementiert wird. In der obigen Ausführungsform wird die intelligente ECU 11 unter Verwendung der CPU ausgeführt. Die Konfiguration der intelligenten ECU 11 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die intelligente ECU 11 kann unter Verwendung einer MPU (Mikroprozessoreinheit), einer GPU (Grafikverarbeitungseinheit) oder eines DFP (Datenflussprozessor) anstelle der CPU 111 implementiert werden. Außerdem kann die intelligente ECU 11 durch eine Kombination verschiedener Prozessoren wie der CPU 111, der MPU, der GPU und dem DFP erzielt werden. Weiterhin können beispielsweise einige Funktionen, die von der intelligenten ECU 11 bereitzustellen sind, unter Verwendung eines FPGA (feldprogrammierbares Gatterarray), eines ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder Ähnlichem implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019085382 [0001]
JP 5438048 B2 [0008]
JP 6313114 B2 [0008]
JP 2016 [0187]
JP 15688 A [0187]

Claims

Ortungssystem für ein Fahrzeug zum Ausführen einer drahtlosen Kommunikation mit einem tragbaren Endgerät, das von einem Nutzer des Fahrzeugs befördert wird, durch Verwenden einer Radiowelle von 1 GHz oder höher, um eine Position des tragbaren Endgerätes in Bezug auf das Fahrzeug zu bestimmen, wobei das Ortungssystem aufweist: eine Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung (12β, 12L, 12M, 12N), die ausgelegt ist, an einem Außenflächenabschnitt des Fahrzeugs angeordnet zu werden, der ein Seitenflächenabschnitt des Fahrzeugs und/oder ein Rückflächenabschnitt des Fahrzeugs ist, und die eine Antenne (121) enthält, die ausgelegt ist, ein drahtloses Signal zu empfangen, das von dem tragbaren Endgerät übertragen wird; und eine Positionsbestimmungseinheit (F4), die ausgelegt ist, die Position des tragbaren Endgerätes auf der Grundlage eines Empfangsstatus des drahtlosen Signals zu bestimmen, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät empfangen wird, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung einen Betriebsmodus enthält, der einen ersten Modus und einen zweiten Modus aufweist, wobei in dem ersten Modus des Betriebsmodus eine linear polarisierte Welle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung senkrecht zu dem Außenflächenabschnitt ist, in Richtung parallel zu dem Außenflächenabschnitt, an dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung angebracht ist, abgestrahlt wird, wobei in dem zweiten Modus des Betriebsmodus eine linear polarisierte Welle abgestrahlt wird, deren elektrische Feldvibrationsrichtung parallel zu dem Außenflächenabschnitt ist, und wobei die Positionsbestimmungseinheit außerdem ausgelegt ist, auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in dem ersten Modus des Betriebsmodus empfangen wird, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät in einem Außenbetriebsbereich vorhanden ist, der ein Bereich außerhalb einer Fahrzeugkabine innerhalb einer vorbestimmten Betriebsentfernung von dem Fahrzeug ist; und auf der Grundlage des Empfangsstatus des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung von dem tragbaren Endgerät in dem zweiten Modus des Betriebsmodus empfangen wird, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Ortungssystem nach Anspruch 1, wobei die Antenne der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, in dem zweiten Modus des Betriebsmodus eine linear polarisierte Welle, deren elektrische Feldvibrationsrichtung parallel zu dem Außenflächenabschnitt ist, in einer Richtung senkrecht zu dem Außenflächenabschnitt, an dem die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung angebracht ist, abzustrahlen.
Ortungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, mit einer vorbestimmten ersten Frequenz betrieben zu werden, die zu einem Frequenzband gehört, das in der drahtlosen Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät in dem ersten Modus des Betriebsmodus verwendet wird, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, mit einer vorbestimmten zweiten Frequenz als einer Frequenz betrieben zu werden, die zu dem Frequenzband gehört, das in der drahtlosen Kommunikation mit dem tragbaren Endgerät in dem zweiten Modus des Betriebsmodus verwendet wird, und wobei die vorbestimmte zweite Frequenz sich von der vorbestimmten ersten Frequenz unterscheidet.
Ortungssystem nach Anspruch 3, wobei die Antenne enthält: eine Erdungsplatte (51) aus einem Leiter mit einer flachen Plattengestalt; eine gegenüberliegende Leitungsplatte (53) aus einem anderen Leiter mit einer flachen Plattengestalt, die einen Speisungspunkt (531) aufweist, der mit einer Speisungsleitung elektrisch verbunden ist, und die ausgelegt ist, in einem vorbestimmten Abstand von der Erdungsplatte entfernt angeordnet zu werden; und einen Kurzschlussabschnitt (54), der ausgelegt ist, in einem mittleren Bereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte angeordnet zu werden und die gegenüberliegende Leitungsplatte und die Erdungsplatte elektrisch miteinander zu verbinden, wobei die Erdungsplatte ausgelegt ist, asymmetrisch in Bezug auf die gegenüberliegende Leitungsplatte angeordnet zu werden, wobei die Antenne außerdem ausgelegt ist, eine Parallelresonanz bei der vorbestimmten ersten Frequenz durch Verwenden einer elektrostatischen Kapazität zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte und der Erdungsplatte und einer Induktivität in dem Kurzschlussabschnitt zu erzeugen, und wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, an dem Außenflächenabschnitt in einer Lage derart angebracht zu werden, dass die Erdungsplatte zu dem Außenflächenabschnitt zeigt.
Ortungssystem nach Anspruch 4, wobei die Erdungsplatte der Antenne enthält: einen Symmetriehalteabschnitt (512) mit einer rechteckigen Gestalt, wobei der Symmetriehalteabschnitt ausgelegt ist, konzentrisch zu der gegenüberliegenden Leitungsplatte angeordnet zu werden; und einen Asymmetrieabschnitt (511), der ausgelegt ist, an einer Querseite des Symmetriehalteabschnitts angeordnet zu werden, wobei der Symmetriehalteabschnitt und der Asymmetrieabschnitt über einen Schalter (513) miteinander verbunden sind, und wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, in dem ersten Modus unter einer Bedingung betrieben zu werden, dass der Schalter ausgeschaltet ist, und in dem zweiten Modus unter einer Bedingung betrieben zu werden, in der der Schalter ausgeschaltet ist.
Ortungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Kurzschlussabschnitt in der Antenne außerdem ausgelegt ist, an einer Position angeordnet zu werden, die von einer Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte mit einem vorbestimmten Abstand abweicht.
Ortungssystem nach Anspruch 3, wobei die Antenne enthält: eine Erdungsplatte (51) aus einem Leiter mit einer flachen Plattengestalt; eine gegenüberliegende Leitungsplatte (53) aus einem anderen Leiter mit einer flachen Plattengestalt, die einen Speisungspunkt (531) aufweist, der mit einer Speisungsleitung elektrisch verbunden ist, und die ausgelegt ist, in einem vorbestimmten Abstand von der Erdungsplatte entfernt angeordnet zu werden; und einen Kurzschlussabschnitt (54), der ausgelegt ist, in einem mittleren Bereich der gegenüberliegenden Leitungsplatte angeordnet zu werden und die gegenüberliegende Leitungsplatte und die Erdungsplatte elektrisch zu verbinden, wobei die gegenüberliegende Leitungsplatte linear symmetrisch in Bezug auf jeweilige zwei gerade Linien, die orthogonal zueinander sind, gestaltet ist, wobei eine elektrische Länge der gegenüberliegenden Leitungsplatte in einer Richtung parallel zu einer ersten Symmetrieachse, die eine der beiden geraden Linien ist, die in der gegenüberliegenden Leitungsplatte enthalten sind, die Hälfte einer Wellenlänge der Radiowelle bei der vorbestimmten zweiten Frequenz ist, wobei der Speisungspunkt an einer parallel zu der ersten Symmetrieachse durch eine Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte verlaufenden geraden Linie angeordnet ist, wobei die Antenne ausgelegt ist, eine Parallelresonanz bei der vorbestimmten ersten Frequenz durch Verwenden einer elektrostatischen Kapazität zwischen der gegenüberliegenden Leitungsplatte und der Erdungsplatte und einer Induktivität in dem Kurzschlussabschnitt zu erzeugen, und wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, an dem Außenflächenabschnitt in einer Lage derart angebracht zu werden, dass die Erdungsplatte zu dem Außenflächenabschnitt zeigt.
Ortungssystem nach Anspruch 7, wobei die Antenne in der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung mit einem Transceiver (122) über ein variables Impedanzelement (591) verbunden ist, das ausgelegt ist, mindestens eine elektrostatische Kapazität oder eine Induktivität zu ändern, wobei das Ortungssystem außerdem aufweist: eine Betriebsmoduswechseleinheit (125), die ausgelegt ist, den Betriebsmodus der Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung durch Ändern mindestens der elektrostatischen Kapazität oder der Induktivität des variablen Impedanzelementes zu ändern, und wobei die Positionsbestimmungseinheit außerdem ausgelegt ist, die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem ersten Modus in Kooperation mit der Betriebsmoduswechseleinheit auf der Grundlage einer Bedingung zu betreiben, dass die Positionsbestimmungseinheit bestimmt, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist oder nicht; und die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung in dem zweiten Modus in Zusammenarbeit mit der Betriebsmoduswechseleinheit auf der Grundlage einer Bedingung zu betreiben, dass die Positionsbestimmungseinheit bestimmt, ob das tragbare Endgerät in der Fahrzeugkabine vorhanden ist oder nicht.
Ortungssystem nach Anspruch 7, wobei die gegenüberliegende Leitungsplatte einen ersten Speisungspunkt zum Übertragen und Empfangen eines Signals mit der vorbestimmten ersten Frequenz und einen zweiten Speisungspunkt, der der Speisungspunkt zum Übertragen und Empfangen eines Signals bei der vorbestimmten zweiten Frequenz ist, aufweist, wobei der zweite Speisungspunkt auf einer parallel zu der ersten Symmetrieachse durch die Mitte der gegenüberliegenden Leitungsplatte verlaufenden geraden Linie angeordnet ist, und wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, durch Verwenden einer Empfangsstärke des drahtlosen Signals von dem tragbaren Endgerät, das durch den ersten Speisungspunkt beschafft wird, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist oder nicht; und durch Verwenden einer Empfangsstärke des drahtlosen Signals von dem tragbaren Endgerät, das durch den zweiten Speisungspunkt beschafft wird, zu bestimmen, ob das tragbare Endgerät in der Fahrzeugkabine vorhanden ist oder nicht.
Ortungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, das außerdem aufweist: eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung (12α), die ausgelegt ist, innerhalb der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs angeordnet zu werden, und die außerdem ausgelegt ist, das drahtlose Signal zu empfangen und eine Empfangsstärke des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung empfangen wird, zu erfassen, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem einen Stärkedetektor (124) enthält, der ausgelegt ist, eine Empfangsstärke des drahtlosen Signals, das durch die Antenne empfangen wird, zu erfassen, und wobei die Positionsbestimmungseinheit außerdem ausgelegt ist, auf der Grundlage einer Bedingung, dass die Empfangsstärke des drahtlosen Signals bei der vorbestimmten ersten Frequenz, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung erfasst wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Betriebsschwellenwert ist, zu bestimmen, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist; und auf der Grundlage einer Bedingung, dass die Empfangsstärke des drahtlosen Signals bei der vorbestimmten zweiten Frequenz, das durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung erfasst wird, um einen vorbestimmten Schwellenwert oder mehr größer als die Empfangsstärke des drahtlosen Signals bei der vorbestimmten zweiten Frequenz ist, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung erfasst wird, zu bestimmen, dass das tragbare Endgerät in der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Ortungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, das außerdem aufweist: eine Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung (12α), die ausgelegt ist, innerhalb der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs angeordnet zu werden, und die außerdem ausgelegt ist, das drahtlose Signal zu empfangen und eine Empfangsstärke des drahtlosen Signals, das durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung empfangen wird, zu erfassen, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem einen Stärkedetektor (124) enthält, der ausgelegt ist, eine Empfangsstärke des drahtlosen Signals, das durch die Antenne empfangen wird, zu erfassen, wobei die Positionsbestimmungseinheit außerdem ausgelegt ist, auf der Grundlage einer Bedingung, dass die Empfangsstärke des drahtlosen Signals bei der vorbestimmten ersten Frequenz, das durch die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung erfasst wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Betriebsschwellenwert ist, zu bestimmen, dass das tragbare Endgerät in dem Außenbetriebsbereich vorhanden ist; und auf der Grundlage einer Bedingung, dass die Empfangsstärke des drahtlosen Signals bei der vorbestimmten zweiten Frequenz, das durch die Fahrzeuginnenkommunikationsvorrichtung erfasst wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Innenentsprechungswert ist, zu bestimmen, dass das tragbare Endgerät innerhalb der Fahrzeugkabine vorhanden ist.
Ortungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fahrzeugaußenkommunikationsvorrichtung außerdem ausgelegt ist, an einem Fensterrahmenabschnitt eines Seitenfensters des Fahrzeugs angeordnet zu werden.