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JP2012002031A - キーレス制御システム - Google Patents

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JP2012002031A
JP2012002031A JP2010140340A JP2010140340A JP2012002031A JP 2012002031 A JP2012002031 A JP 2012002031A JP 2010140340 A JP2010140340 A JP 2010140340A JP 2010140340 A JP2010140340 A JP 2010140340A JP 2012002031 A JP2012002031 A JP 2012002031A
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Shigeyuki Shioya
繁之 塩谷
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

【課題】簡素且つ小型の構成で、確実且つ高速に、携帯機が車室外にあるか車室内にあるかを判別することができるキーレス制御システムを実現する。
【解決手段】第1通信機11は自動車100の車室外に設置されており、第2通信機12は車室内に設置されている。携帯機21は、所定の周波数からなる電波を放射する。第1、第2通信機11,12は、当該電波を受波し、受波信号の電界強度レベルを計測し、受信電波強度として車両制御部13へ出力する。車両制御部13は、第1通信機11の受信電波強度が第2通信機12の受信電波強度よりも高ければ携帯機21が車室外にあると判断し、第2通信機12の受信電波強度が第1通信機11の受信電波強度よりも高ければ携帯機21が車室内にあると判断する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信によってドアの開錠および施錠やエンジンの始動の許可を行うキーレス制御システムに関する。
現在、自動車用のキーレスエントリシステム(キーレス制御システム)が各種存在し、携帯機の位置の誤検出を防止するために各種の技術が考案されている。例えば、特許文献1のキーレスエントリシステム(キーレス制御システム)では、自動車の室内および室外に所定の配置パターンで複数のアンテナを備える。各アンテナは、携帯機に対して、それぞれに異なる周波数の無線信号を送信する。携帯機は、各アンテナからの無線信号を受信して、信号毎の信号強度を測定する。携帯機は、各無線信号の信号強度測定結果を、自動車に備えられた制御部に送信する。制御部は、信号強度測定結果の分布に基づいて、携帯機が車外にあるか、車内にあるかを検出する。
特開2008−266894号公報
しかしながら、特許文献1のキーレスエントリシステムでは、自動車の室内と室外にそれぞれ複数(特許文献1では、各3個)のアンテナを配置しなければならず、設置に大きなスペースを取っていた。特に、特許文献1のように、LF帯(100kHz程度)の無線通信信号を用いると、アンテナ形状が大きくなり、より大きなスペースが必要になる。
また、特許文献1のキーレスエントリシステムでは、複数のアンテナから異なる周波数と順次送信し、全てのアンテナと携帯機との送受信結果から携帯機の位置を推定するため、携帯機の位置判別処理が複雑になるとともに、時間がかかってしまう。
さらに、特許文献1のキーレスエントリシステムでは、電波分布から携帯機の位置を検出しているが、状況によって電波強度が同じ箇所が複数あらわれることもあり、このような場合には、携帯機の位置を誤検出してしまう可能性がある。
したがって、本発明の目的は、簡素且つ小型の構成で、確実且つ高速に、携帯機が車室外にあるか車室内にあるかを判別することができるキーレス制御システムを実現することにある。
この発明は、第1通信機、第2通信機、携帯機、および制御部を備えた、キーレス制御システムに関する。第1通信機と第2通信機は、障害物により区切られた第1空間と第2空間にそれぞれ個別に配置されている。携帯機は、持ち運び可能な形状からなり、第1通信機および第2通信機との間で無線通信を行う。制御部は、第1通信機と第2通信機とに接続して、携帯機と第1通信機および第2通信機との通信結果に基づいて、所定制御を行う。このようなキーレス制御システムにおいて、携帯機は、所定周波数の電波を放射する。第1通信機および第2通信機は、電波の受信電波強度を測定して、測定結果を制御部へ出力する。制御部は、第1通信機および第2通信機の測定結果を比較し、比較結果に基づいて、携帯機が第1空間にあるか第2空間にあるかを判別する。
この構成では、携帯機から放射された電波を、第1通信機と第2通信機とで個別に受信し、それぞれに受信電波強度を測定する。第1通信機と第2通信機の受信信号は、第1通信機と第2通信機とで配置位置により受信タイミングが異なるものの、元は同じ電波によるものである。ここで、携帯機が第1空間にあれば、第2通信機は障害物を介した電波を受信するため、第2通信機の受信電波強度は、第1通信機の受信電波強度よりも低くなる。一方、携帯機が第2空間にあれば、第1通信機は障害物を介した電波を受信するため、第1通信機の受信電波強度は、第2通信機の受信電波強度よりも低くなる。このように、携帯機が第1空間にあるか第2空間あるかにより、第1通信機の受信電波強度と第2通信機の受信電波強度との比較結果が異なる。この現象を利用し、制御部は、比較結果から携帯機が第1空間にあるか第2空間にあるかを検出する。
また、この発明のキーレス制御システムでは、第1通信機または第2通信機は、携帯機に対する電波放射のリクエストの電波を放射する。携帯機は、リクエストの電波に応じて電波を放射する。
この構成では、第1通信機または第2通信機からのリクエストがあった場合にのみ、上述の携帯機の位置判別処理が実行される。これにより、例えば、携帯機からの電波を偶然に第1通信機と第2通信機とが受信してしまい、制御部で不要なタイミングで所定の制御が行われてしまうことを防止できる。また、携帯機の電池の長寿命化が可能になる。
また、この発明のキーレス制御システムでは、携帯機、第1通信機および第2通信機は、メガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の単一周波数帯域を用いた同時双方向通信により、電波の送受信を行う。
この構成では、具体的な電波の仕様を示している。このような方式の電波を用いれば、高速な携帯機位置の判別処理が可能になるとともに、アンテナが小型化して携帯機、第1,第2通信機を小型化できる。
また、この発明のキーレス制御システムでは、第1通信機または第2通信機の少なくとも一方は、所定時間間隔でリクエストの電波を放射する。
この構成では、リクエストの電波の具体的な放射のタイミングを示している。
また、この発明のキーレス制御システムでは、第1空間には第1操作受付部を、第2空間には第2操作受付部を備える。制御部は、第1操作受付部による操作の受付を検知すると第1通信機からリクエストの電波を放射させる。制御部は、第2操作受付部による操作の受付を検知すると第2通信機からリクエストの電波を放射させる。
この構成では、より具体的なリクエストの電波の放射方法を示している。そして、操作受付した操作受付部側の通信機を用いてリクエストの電波を放射することで、携帯機が、より確実にリクエストの電波を受信できる。
また、この発明のキーレス制御システムでは、電波に個体識別用情報を重畳する。携帯機、第1通信機、および第2通信機の少なくとも一台は、個体識別用情報に基づいた携帯機の制御部に対する認証処理を行う。
この構成では、個体識別用情報による認証処理を同時に行う場合について示している。そして、この方法を用いれば、携帯機の認証と位置検出を、同じ電波を用いて行うことができる。
また、この発明のキーレス制御システムでは、障害物は自動車のボディーもしくはガラスであり、第1空間は自動車の室外であって、第2空間は自動車の室内である。
この構成は、上述のキーレス制御システムを、具体的に車のキーレスエントリに適用した場合を示している。
この発明によれば、携帯機が区切られた二つの空間のいずれに存在するかを、簡素な構成および簡素な処理により、確実に検出することができる。
本発明の実施形態に係るキーレス制御システムの概念を示す図である。 本発明の実施形態に係るキーレス制御システムの主要回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る開錠処理を示すシステムフローチャートである。 本発明の実施形態に係る始動処理を示すシステムフローチャートである。
本発明の実施形態に係るキーレス制御システムについて、図を参照して説明する。図1は、本実施形態にキーレス制御システムの動作概念を示す図であり、図1(A)は携帯機が車室外にある場合、図1(B)は携帯機が車室内にある場合を示している。図2は、本実施形態のキーレス制御システムの主要回路構成を示すブロック図である。
図1、図2に示すように、キーレス制御システムは、第1通信機11、第2通信機12、車両制御部13、携帯機21を備える。
携帯機21は、ユーザが持ち運び可能な形状からなり、図2に示すように、アンテナ211、無線通信部212、制御部213を備える。
アンテナ211は所定の指向性でメガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の電波を送受波する。この際、アンテナ211は、3次元の全方位に対して、略同じ放射レベルで電波が放射できる指向性であることが望ましい。
無線通信部212は、アンテナ211で受波した電波の通信信号を復調して、制御部213へ与える。また、無線通信部212は、制御部213からの通信データに基づいて、メガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の通信信号を生成し、アンテナ211へ供給する。この際、無線通信部212は、携帯機21を中心として所定距離範囲(例えば半径数メートルの範囲)内で所定レベルの電波を送波できるように、電波強度を設定している。
第1通信機11は、自動車100の室外(車室外)に固定設置されている。例えば、自動車100の運転席側のドアの外壁面に配置されている。この際、ドアセンサ部103に近接させて配置するとよりよい。
第2通信機12は、自動車100の室内(車室内)に固定設置されている。例えば、自動車100の天井の室内側壁面に配置されている。
第1通信機11は、図2に示すように、アンテナ111、無線通信部112、制御部113、電界強度レベル計測部114を備える。また、第2通信機12は、図2に示すように、アンテナ121、無線通信部122、制御部123、電界強度レベル計測部124を備える。
第1通信機11と第2通信機12とは、このように同じ構成からなり、単一の周波数帯域を用いた通信信号により携帯機21との無線通信を行う。具体的には、所謂、無線LANやBluetooth(登録商標)等の仕様を用いて無線通信を行う。なお、以下では、第1通信機11と第2通信機12との構成に対して、第1通信機11の構成のみを、より具体的に説明する。
第1通信機11の無線通信部112は、制御部113から得た通信制御データに基づいて、携帯機21と同じ周波数帯域を利用したメガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の通信信号を生成し、アンテナ111へ供給する。アンテナ111は、通信信号を電波として放射する。この際、無線通信部112とアンテナ111は、車内と車外の所定範囲(例えば半径数メートルの範囲)内で所定レベルの電波を送波できるように、電波強度と指向性とを設定している。
無線通信部112は、アンテナ111で受波した電波を復調し、携帯機21の通信信号を抽出して、制御部113および電界強度レベル計測部114へ出力する。
制御部113は、車両制御部13からの指示に基づいて通信制御データを生成し、無線通信部112へ与える。制御部113は、無線通信部112で復調した通信信号を用いて、例えば認証処理等の所定の処理を行う。制御部113は、電界強度レベル計測部114で測定した室外受信電波強度を取得して車両制御部13へ出力する。なお、第2通信機12の制御部123は、電界強度レベル計測部124で測定した室内受信電波強度を取得して車両制御部13へ出力する。
車両制御部13は、自動車100に関する電気的制御を行う。車両制御部13は、図1では図示していないが、第1通信機11、第2通信機12、開錠受付部103、始動受付部104に有線で接続している。なお、車両制御部13と各部との接続に対して無線通信を適用することもできる。
また、車両制御部13は、第1通信機11からの室外受信電波強度と、第2通信機12からの室内受信電波強度との大小関係を比較する。車両制御部13は、室外受信電波強度が室内受信電波強度よりも高ければ、携帯機21が室外にあると判断する。車両制御部13は、室外受信電波強度が室内受信電波強度よりも低ければ、携帯機21が室内にあると判断する。
この処理は、メガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の電波(高周波信号)が、自動車100の金属製のドアや窓により減衰することを利用している。
すなわち、携帯機21が室外にある場合(図1(A)の場合)には、携帯機21と第1通信機11との間には電波の伝送に対する障害物(ドアや窓)がなく、携帯機21と第2通信機12との間には障害物(ドアもしくは窓)が存在する。このため、携帯機21から放射された単一の電波に対する第1通信機11の受信強度は、第2通信機12の受信強度よりも確実に高くなる。
一方、携帯機21が室内にある場合(図1(B)の場合)には、携帯機21と第2通信機12との間には電波の伝送に対する障害物(ドアや窓)がなく、携帯機21と第1通信機12との間には障害物(ドアもしくは窓)が存在する。このため、携帯機21から放射された単一の電波に対する第2通信機12の受信強度は、第1通信機11の受信強度よりも確実に高くなる。
このように本実施形態の構成を用いれば、簡素な構成および簡素な処理で、携帯機21が自動車100の室外にあるか室内にあるかを確実に検出することができる。
また、上述のように、携帯機21と第1、第2通信機11,12とで、メガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の単一周波数帯域を用いるので、それぞれで従来のLF帯用よりも小型のアンテナを1個だけ備えればよく、より小型化が可能になる。
車両制御部13は、この検出結果に基づいて、ドアの開錠処理、エンジン始動処理等の各種動作制御を実行する。このために、キーレス制御システムは、さらに、本発明の「第1操作受付部」に相当するドアセンサ部103、および本発明の「第2操作受付部」に相当するエンジンキー操作部104を備える。
ドアセンサ部103は、所謂自動車100の室外のドアノブに配置されており、ユーザによるドアノブの操作を検出して、ドアノブ操作検出信号を車両制御部13へ出力する。
エンジンキー操作部104は、所謂自動車100の室内に備えられたエンジンキー用シリンダやエンジン始動ボタンであり、ユーザによるエンジン始動動作(例えば、キーの装着や始動ボタンの押下))を検出して、始動操作検出信号を車両制御部13へ出力する。
車両制御部13は、ドアセンサ部103のドアノブ操作検出信号と、エンジンキー操作部104の始動操作検出信号と、上述の携帯機21の位置検出結果に基づいて、次に示すような開錠処理や始動処理を実行する。
<開錠処理>
図3は本実施形態に係る開錠処理を示すシステムフローチャートである。
ユーザ200が自動車100のドアノブを操作すると、ドアセンサ部103がドアノブ操作検出信号を出力する。車両制御部13は、ドアノブ操作検出信号を取得すると(S301)、携帯機21の検出を開始する。車両制御部13は、室外に設置された第1通信機11へ、携帯機検出開始の制御データを送信する(S302)。この制御処理とともに、車両制御部13は、携帯機の検出開始制御を第1通信機11に行ったことを、室内に設置された第2通信機12へ通知する(S303)。
第2通信機12は、車両制御部13からの通知を受信して(S121)、応答信号の受信待機状態となる(S122)。
第1通信機11は、携帯機検出開始制御を受けて(S111)、応答信号の送信リクエストを兼ねた車両側個体識別情報(車両ID等)を含む個体識別用信号を生成する。第1通信機11は、個体識別用信号を、所定周波数の電波として送信(放射)する(S112)。第1通信機11は、個体識別用信号を送信すると、応答信号の受信待機状態となる(S113)。
携帯機21は、個体識別用信号を受信して復調し、車両側個体識別情報を取得する(S201)。
携帯機21は、予め自身に割り当てられているキー側個体識別情報と車両側個体識別情報とを照合する(S202)。携帯機21は、照合結果が適合であれば、第1通信機11の個体識別用信号と同じ周波数の応答信号を生成し、送信(放射)する(S203)。なお、この際、照合結果が不適合であれば、応答信号を送信しない。
第1通信機11と第2通信機12は、携帯機21からの応答信号をそれぞれ個別に受信する(S114,S123)。第1通信機11は、応答信号の電界強度レベル(RSSI)を計測し(S115)、車室外の受信電波強度に相当する計測結果Roを、車両制御部13へ送信する(S116)。第2通信機12は、応答信号の電界強度レベル(RSSI)を計測し(S124)、車室内の受信電波強度に相当する計測結果Riを、車両制御部13へ送信する(S125)。
車両制御部13は、計測結果Roと計測結果Riとを受信して、計測結果Roと計測結果Riのレベルを比較する(S305)。車両制御部13は、計測結果Roが計測結果Riよりも大きければ(S310:Yes)、ドアの開錠処理を行う(S311)。一方、車両制御部13は、計測結果Roが計測結果Riより低ければ(S310:No)、ドアの開錠処理を行わず、施錠状態を維持する(S312)。これは、計測結果Roが計測結果Riよりも大きければ、携帯機21が車室外にあると検出できるからである。また、個体識別により、携帯機21が正規のものであることが判別できるからである。
このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、正規の携帯機21を有するユーザ200がドアノブを操作した場合にのみ、キー操作を行うことなく、ドアを開錠することができる。
<始動処理>
図4は本実施形態に係る始動処理を示すシステムフローチャートである。
ユーザ200が自動車100のエンジン始動ボタン等を操作すると、エンジンキー操作部104が始動操作検出信号を出力する。車両制御部13は、始動操作検出信号を取得すると(S331)、携帯機21の検出を開始する。車両制御部13は、室内に設置された第2通信機12へ、携帯機検出開始の制御データを送信する(S332)。この制御処理とともに、車両制御部13は、携帯機の検出開始制御を第2通信機12に行ったことを、室外に設置された第1通信機11へ通知する(S333)。
第1通信機11は、車両制御部13からの通知を受信して(S411)、応答信号の受信待機状態となる(S113)。
第2通信機12は、携帯機検出開始制御を受けて(S421)、応答信号の送信リクエストを兼ねた車両側個体識別情報(車両ID等)を含む個体識別用信号を生成する。第2通信機12は、個体識別用信号を、所定周波数の電波として送信(放射)する(S422)。第2通信機12は、個体識別用信号を送信すると、応答信号の受信待機状態となる(S122)。
携帯機21は、個体識別用信号を受信して復調し、車両側個体識別情報を取得する(S201)。
携帯機21は、予め自身に割り当てられているキー側個体識別情報と車両側個体識別情報とを照合する(S202)。携帯機21は、照合結果が適合であれば、第2通信機12の個体識別用信号と同じ周波数の応答信号を生成し、送信(放射)する(S203)。なお、この際、照合結果が不適合であれば、応答信号を送信しない。
第1通信機11と第2通信機12は、携帯機21からの応答信号をそれぞれ個別に受信する(S114,S123)。第1通信機11は、応答信号の電界強度レベル(RSSI)を計測し(S115)、車室外の受信電波強度に相当する計測結果Roを、車両制御部13へ送信する(S116)。第2通信機12は、応答信号の電界強度レベル(RSSI)を計測し(S124)、車室内の受信電波強度に相当する計測結果Riを、車両制御部13へ送信する(S125)。
車両制御部13は、計測結果Roと計測結果Riとを受信して、計測結果Roと計測結果Riのレベルを比較する(S305)。車両制御部13は、計測結果Riが計測結果Roよりも大きければ(S320:Yes)、エンジン始動処理を行う(S321)。一方、車両制御部13は、計測結果Riが計測結果Roより低ければ(S320:No)、エンジン始動処理を行わず、エンジン停止状態を維持する。これは、計測結果Riが計測結果Roよりも大きければ、携帯機21が車室内にあると検出できるからである。また、個体識別により、携帯機21が正規のものであることが判別できるからである。
このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、正規の携帯機21を有するユーザ200がエンジン始動操作を行った場合にのみ、物理的なキー操作を行うことなく、エンジンを始動することができる。
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることで、携帯機21が車室内および車室外のいずれに存在するかを確実に検出した上で、当該携帯機21の位置とユーザによる操作検出結果とに応じて、適切な車両制御処理を行うことができる。この際、携帯機21が存在する可能性が高い空間内の通信機から、個体識別用信号を放射することで、より確実に携帯機21に対して、応答信号の送信リクエストを兼ねる個体識別用信号を送信することができる。
なお、上述の説明では、室外のドアセンサ部103もしくは室内のエンジンキー操作部104による操作検出結果に基づいて、携帯機21が存在する可能性が高い空間に存在する通信機から個体識別用信号を放射する例を示したが、第1、第2通信機11,12の少なくとも一方で、所定の時間間隔毎に、個体識別用信号を放射してもよい。
このような場合も含めて、本実施形態の構成では、第1通信機11からの放射電波は第2通信機12でも受信され、第2通信機12からの放射電波は第1通信機11で受信されるが、第1、第2通信機11,12は、互いの個体識別用信号であることを検出すると、自身の処理には用いずに破棄する。これにより、同じ周波数の無線通信信号を用いても、携帯機21からの応答信号に対してのみ反応し、上述の処理を行うことができる。
また、上述の説明では、個体識別用信号を送信しない通信機には、携帯機検出開始制御が実施済みである通知を行う例を示したが、第1、第2通信機11,12は同じ同じ無線通信信号を用いているので、一方が送信した個体識別用信号を、車両制御部13が発するべき携帯機検出開始制御が実施済みである通知に置き換えてもよい。これにより、さらにシステムフローを簡略化することができる。
また、上述の説明では、認証処理を携帯機21で行う例を示したが、第1、第2通信機11,12から応答信号の送信リクエストのみを放射し、携帯機21が自身のキー側個体識別情報を重畳した応答信号を送信することで、第1、第2通信機11,12で照合処理を行ってもよい。この場合、第2通信機12による照合処理を優先させるとよい。これは、第2通信機12は、室内に固定設置されているので、偽造が容易でなく個体識別の照合処理の信頼性が高いからである。
また、上述の説明では、自動車100に適応するキーレス制御システムを例に説明したが、部屋に対するキーレス制御システム等のように、ドアや壁等の障害物により隔てられる二つの空間に対して設置されるキーレス制御システムに、上述の構成を適用することができる。
また、上述の説明では、第1、第2通信機11,12による応答信号の送信リクエストに基づいて、携帯機21が応答信号を放射する場合を説明したが、携帯機21が所定の時間間隔で応答信号を定期的に放射するようにしてもよい。
11−第1通信機、12−第2通信機、13−車両制御部、21−携帯機、111,121,211−アンテナ、112,122,212−無線通信部、113,123,213−制御部、114,124−電界強度レベル計測部、100−自動車、103−ドアセンサ部、104−エンジンキー操作部

Claims (7)

  1. 障害物により区切られた二つの空間の内、第1空間に配置された第1通信機と、
    前記障害物により第1空間と反対の空間になる第2空間に配置された第2通信機と、
    持ち運び可能な形状からなり、前記第1通信機および前記第2通信機との間で無線通信を行う携帯機と、
    前記第1通信機と前記第2通信機とに接続して、前記携帯機と前記第1通信機および前記第2通信機との通信結果に基づいて、所定制御を行う制御部と、を備えたキーレス制御システムであって、
    前記携帯機は、所定周波数の電波を放射し、
    前記第1通信機および前記第2通信機は、前記電波の受信電波強度を測定して、測定結果を前記制御部へ出力し、
    前記制御部は、前記第1通信機および前記第2通信機の前記測定結果を比較し、比較結果に基づいて前記携帯機が第1空間にあるか第2空間にあるかを判別する、キーレス制御システム。
  2. 請求項1に記載のキーレス制御システムであって、
    前記第1通信機または前記第2通信機は、前記携帯機に対して電波放射をさせるためのリクエストの電波を放射し、
    前記携帯機は、前記リクエストの電波に応じて前記電波を放射する、キーレス制御システム。
  3. 請求項2に記載のキーレス制御システムであって、
    前記携帯機、前記第1通信機および前記第2通信機は、メガヘルツ帯もしくはギガヘルツ帯の単一周波数帯域を用いた同時双方向通信により、前記電波の送受信を行う、キーレス制御システム。
  4. 請求項2または請求項3に記載のキーレス制御システムであって、
    前記第1通信機または前記第2通信機の少なくとも一方は、所定時間間隔で前記リクエストの電波を放射する、キーレス制御システム。
  5. 請求項2または請求項3に記載のキーレス制御システムであって、
    前記第1空間には第1操作受付部を、前記第2空間には第2操作受付部を備え、
    前記制御部は、
    前記第1操作受付部による操作の受付を検知すると前記第1通信機から前記リクエストの電波を放射させ、
    前記第2操作受付部による操作の受付を検知すると前記第2通信機から前記リクエストの電波を放射させる、キーレス制御システム。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のキーレス制御システムであって、
    前記電波に個体識別用情報を重畳し、
    前記携帯機、前記第1通信機、および前記第2通信機の少なくとも一台で、前記個体識別用情報に基づいた前記携帯機の前記制御部に対する認証処理を行う、キーレス制御システム。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のキーレス制御システムであって、
    前記障害物は自動車のボディーもしくはガラスであり、
    前記第1空間は前記自動車の室外であって、前記第2空間は前記自動車の室内である、キーレス制御システム。
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