JP2001342758A - パッシブキーレスエントリーシステム - Google Patents

パッシブキーレスエントリーシステム

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JP2001342758A
JP2001342758A JP2001076669A JP2001076669A JP2001342758A JP 2001342758 A JP2001342758 A JP 2001342758A JP 2001076669 A JP2001076669 A JP 2001076669A JP 2001076669 A JP2001076669 A JP 2001076669A JP 2001342758 A JP2001342758 A JP 2001342758A
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uhf
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signal
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ユルゲン、ノボトニック
Frank Boeh
フランク、ベー
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Koninklijke Philips Electronics NV
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 外的侵入に対する抵抗力を向上させたエント
リーセキュリティシステムに関し、「リレー侵入」を少
なくとも本質的に困難に又は不可能にするタイプの構成
を提供する。 【解決手段】 データキャリアは、ＵＨＦ送信段に加
え、相互に直交するように配置したＭ個のアンテナコイ
ルを含む。ベースステーションは、Ｎ個のアンテナコイ
ルを含み、車載される。さらに、ベースステーションに
は、多数の、ＵＨＦ受信段が備えられている。第一過程
において、データキャリア（ＰＫＥカード）は、ベース
ステーションのアンテナコイルに対する方向を測定し計
算する。得られた位置情報は、第二過程において、暗号
形式によりベースステーションに送信される。ベースス
テーションは、ＵＨＦ信号の位相又は振幅の差から、デ
ータキャリアの方向を測定し計算する。得られた二つの
位置情報は比較され、両者が所定の測定許容値内で適合
した場合にのみアクセスが認証される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエントリーセキュリ
ティシステムの構成に関する。このシステムは、外的な
侵入に対する防御力が大幅に改善されており、ここで
は、以後これをパッシブキーレスエントリーシステム
（ＰＫＥ）と称する。ＰＫＥシステムは、自動車エント
リーシステムの分野でより広範囲に利用されるようにな
ってきている。
【０００２】また、本発明に係るシステムは、建造物の
セキュリティ分野で使われるチップカードベースセキュ
リティエントリーシステムにも適している。
【０００３】
【従来の技術】図１は、ＰＫＥシステムの実現可能な構
成を、自動車１におけるエントリーシステムとして示し
ている。アップリンクフレーム２は、例えばＬＦチャン
ネルにより構成され、これを経由して信号が、ここでは
ＰＫＥカードと称するチップカードに自動車から送信さ
れ、ダウンリンクフレーム３は、例えばＵＨＦチャンネ
ルにより構成され、これを経由してＰＫＥカードから自
動車へ信号が送信され、いずれも自動車１とＰＫＥカー
ドとの間の信号送信経路として存在する。
【０００４】例えば、自動車のドアハンドル、又は、ド
ア上の押しボタンをアクティブにすると、車載ＰＫＥベ
ースステーションは「チャレンジ」と称する信号の発生
を開始する。この信号は、アップリンクフレーム２（好
ましくは誘導結合を有するＬＦチャンネルとして構成さ
れる）を経由してＰＫＥカードに送信される。続いて、
好ましくはＰＫＥカードにマイクロプロセッサを含む回
路装置は、「チャレンジ」から発生した「レスポンス」
と称される信号シーケンスを暗号アルゴリズムとシーク
レットキーとによって算出する。次にこの「レスポン
ス」信号は、ダウンリンク３（好ましくはＵＨＦチャン
ネルを使用する）を経由してＰＫＥカードからＰＫＥベ
ースステーションへ送信される。ＰＫＥベースステーシ
ョンは、同様の暗号アルゴリズムとシークレットキーと
によって「レスポンス」を比較する。認証された場合、
ＰＫＥベースステーションは自動車の開放を許可する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この構成の欠点は、自
動車を開錠しようとする外的侵入者がいわゆる「リレー
侵入」を比較的簡単な技術で実行できることである。
【０００６】図２は、こうした「リレー侵入」を実行す
る構成を図式的に表している。この目的のために、図１
の構成に、リレー１と称するエミュレータＰＫＥカード
と、リレー２と称するエミュレータＰＫＥベースステー
ションと、リレー１及びリレー２の間の通信ラインとか
らなる追加的送信経路が含まれている。リレー１を所持
する侵入者が自動車の付近に存在する。リレー２を所持
する第二侵入者が有効なＰＫＥカードから適当な距離内
にいる。ドアハンドルがアクティブになると、自動車は
その「チャレンジ」を送信する。この信号は、上記通信
ラインを経由してリレー１からリレー２に送信される。
リレー２は、アップリンクフレームをエミュレートする
ことによって、「チャレンジ」を有効なＰＫＥカードに
送信する。ＰＫＥカードで「レスポンス」を計算した
後、ＰＫＥカードは「レスポンス」を送信することによ
ってこのリレー２に応答する。即ち、リレー２は「レス
ポンス」を、上記通信ラインを経由してリレー１に送信
し、このリレーから自動車１のＰＫＥベースステーショ
ンに送信する。ＰＫＥベースステーションの認証された
「チャレンジ」に基づき認証されたＰＫＥカードから正
しい暗号アルゴリズムと正しいキーとによって「レスポ
ンス」が発生するので、「レスポンス」は自動車のドア
を開けることのできる有効なものとして認識される。
【０００７】本発明の目的は「リレー侵入」を少なくと
も本質的により困難に、あるいは不可能なものにする上
記タイプの構成を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、以下のパッシブキーレスエントリーシステムの構
成によって達成される。そのパッシブキーレスエントリ
ーシステムの構成は、認証されないアクセスから保護さ
れるべき自動車、データキャリア（ＰＫＥカード）、特
に好ましくは権限を有するユーザが携行できるチップカ
ードなどの対象物上に配置したベースステーションを備
えているパッシブキーレスエントリーシステムの構成で
あって、ベースステーションとともに、アクセス認証と
ベースステーションの信号交換に関する対応する制御と
を決定し、ベースステーションからデータキャリアへの
信号送信は好ましくは低周波磁気交番磁界で行われ、デ
ータキャリアからベースステーションへの信号送信は好
ましくは高周波電磁気交番磁界（ＵＨＦレンジ）で行わ
れ、ベースステーションは、第一の数（Ｎ）のＬＦ送信
段と、低周波磁気交番磁界を送信する各ＬＦ送信段に関
連したアンテナコイルと、第二の数のＵＨＦ受信段を含
み、データキャリアは、低周波磁気交番磁界を受信する
ＬＦ受信段とそれぞれ結合され直交して配置された第二
の数（Ｍ）のアンテナコイルを含み、データキャリア
は、ＵＨＦ信号を送信するＵＨＦ送信段をさらに含み、
ベースステーションは、データキャリアのＵＨＦ送信段
から送信されたＵＨＦ信号を受信する第三の数のＵＨＦ
受信段を含み、ベースステーション及びデータキャリア
は、ＬＦ及びＵＨＦ送信段／受信段の制御、送信信号の
発生、受信信号の評価を行う制御段をそれぞれ含み、ベ
ースステーションのアンテナコイルに対するデータキャ
リアの相対位置に関する第一の位置情報が、データキャ
リアの制御段におけるデータキャリアのアンテナコイル
を経由してベースステーションのＬＦ送信段からデータ
キャリアに送信される低周波磁気交番磁界の測定によっ
て得られ、その位置情報は好ましくはＵＨＦ信号の暗号
形式によりデータキャリアからベースステーションに送
信されるものであり、ベースステーションのＵＨＦ受信
段に対するデータキャリアの相対位置に関する第二の位
置情報が、ベースステーションの制御段におけるベース
ステーションのＵＨＦ受信段を経由してデータキャリア
のＵＨＦ送信段からベースステーションに送信されるＵ
ＨＦ信号の後続の測定によって得られ、認証されたアク
セスを示す信号が、ベースステーションの制御段におい
て両位置情報成分を比較することによって発生し、その
信号は、両位置情報成分の差が所定の範囲内に含まれる
場合にのみ発生するものである。
【０００９】上記のように本発明の構成はパッシブキー
レスエントリーシステムの改良された形態を提供する。
本発明に係るパッシブキーレスエントリーシステムにお
いては、データキャリア（ＰＫＥカード）と好ましくは
車載すべきベースステーションとの間の相対的方向及び
位置に関する追加的情報が得られる。位置情報と称する
この情報は、エントリーシステムにおいて認証プロセス
中にデータ源を検証するために使われる。データキャリ
アには、ＵＨＦ送信段に加え、相互に直交するように配
置したＭ個のアンテナコイルが含まれる。ベースステー
ションにはＮ個のアンテナコイルが含まれ、本発明に係
るエントリーシステムの構成では車載される。さらにベ
ースステーションには、より多数のＵＨＦ受信段が備え
られいる（通常はＮ個であるが、必ずしもそうである必
要はない）。第一過程においては、データキャリア（Ｐ
ＫＥカード）は、ベースステーションのアンテナコイル
に対するそれ自体の方向を測定し計算する。このように
して得られた位置情報は、第二段階において、好ましく
は暗号形式でデータキャリアからベースステーションに
送信される。ベースステーションは、ベースステーショ
ンのＵＨＦ受信段で受信されるＵＨＦ信号の位相又は振
幅の差からデータキャリアの方向を測定し計算する。こ
のように二つの位置情報は互いに独立して得られ、さら
に相互に比較される。そして、両者が所定の測定許容値
内で一致しなければアクセスは認証されない。この構成
は、全般的なタイプのアクセスシステムにおいて有効で
あるが、車載型あるいは非接触三角測量において特に有
効である。
【００１０】本発明に係る構成は、好ましくは、二つの
位置情報成分が、各ＬＦ受信段と結合されたデータキャ
リアのアンテナコイルの位置における磁界強度及び／又
は交番磁界の位相差の測定、あるいは、ベースステーシ
ョンのＵＨＦ受信段の位置におけるＵＨＦ信号の測定に
よって決定されるように、構成される。
【００１１】本発明に係る構成における位置情報成分の
上記判定により、権限を有するエントリーだけが権限を
有する人に対して正当に認証され、「リレー侵入」では
シミュレートできないことが保証される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図３は、実質的に外的侵入に対抗
できるＰＫＥシステムの実施例を図式的に示したもので
ある。
【００１３】このシステムにおいては、アンテナコイル
と同様の従来方式でチップカードとして形成されるＰＫ
Ｅカードには、個数Ｍが少なくとも３であるアンテナコ
イルによって三次元空間を「カバー」できるように他と
相互に直交させて配置したＭ個のアンテナコイルが含ま
れる。ＰＫＥカードのＭ個のアンテナコイルは、それぞ
れ、ＬＦチャンネル受信用「ＬＦ受信機」と称される受
信段と接続されている。
【００１４】本発明に係る構成においては、Ｎ個のアン
テナコイルを有するＰＫＥベースステーションがさらに
含まれる。これらＮ個のアンテナコイルは、可及的に空
間的に離隔し又は車載し、好ましくは空間を「カバー」
しなければならない（Ｎが少なくとも３のとき）。ＰＫ
ＥベースステーションのＮ個のアンテナコイルは、それ
ぞれ、ＬＦチャンネル供給用「ＬＦ送信機」と称される
関連する送信段と接続される。
【００１５】ＰＫＥベースステーションには、「ＵＨＦ
受信機」と称される多数のＵＨＦ受信段がさらに含まれ
る。車載ＰＫＥベースステーションの「ＵＨＦ受信機」
の位置決めには、「ＬＦ送信機」に接続されたＰＫＥベ
ースステーションのＮ個のアンテナコイルと同じことが
あてはまる。図３の実施例においては、「ＬＦ送信機」
及びそれに接続したアンテナコイルの数及び位置に対応
するように「ＵＨＦ受信機」の数及び位置が選択され
る。しかし、「ＵＨＦ受信機」の数及び位置は、必ずし
も「ＬＦ送信機」の数及び位置に対応する必要はない。
最低数はＮ＝２、Ｍ＝３である。本発明に係るシステム
のセキュリティは、「ＬＦ送信機」及び「ＵＨＦ受信
機」をＮ＝３に増やすことによってさらに改善できる。
【００１６】ＰＫＥカードのベースステーションの「Ｕ
ＨＦ受信機」は、「ＵＨＦ送信機」と称されるＵＨＦ送
信段に対向する。この段は、ベースステーションの「Ｕ
ＨＦ受信機」によって受信されるＵＨＦ信号を送信す
る。
【００１７】本発明に係るシステムには、ＰＫＥカード
とＰＫＥベースステーションとにおいて、それぞれ、送
信段及び受信段を制御することによって信号送信を遂行
する「電子制御及び評価」と称される制御段がさらに含
まれる。
【００１８】本発明に係る構成の実施例は、次のような
ものである。
【００１９】第一過程においては、ＰＫＥカードは、Ｐ
ＫＥベースステーションのＮ個のアンテナコイルの磁界
に対するそれ自身の方向及び位置を計算する。この目的
のために、ＰＫＥベースステーションのＮ個のアンテナ
コイルは、ＰＫＥカードには既知である所定のシーケン
スにより短時間かつ連続的にスイッチオンとなり、磁場
を送信する。これは図３においては、１（ＬＦ）及び２
（ＬＦ）として表示されている。ＰＫＥカードの制御段
では、Ｍ個のアンテナコイルにおける誘導電圧の振幅を
その都度測定する。測定された振幅の比率を参照するこ
とによって、カードの制御段は、カードに対するＮ個の
磁場の方向をそれぞれ計算できる。さらに、測定した振
幅の幾何学的平均値もこの計算に利用できる。総ての測
定を実施し、Ｎ個の磁場全部の相対的方向を決定した
後、カードの制御段は、上記のようにして得られた（方
向ベクトルとして表すことができる）方向情報からＰＫ
Ｅベースステーションのアンテナに対する（即ち自動車
に対する）自身の位置を（Ｎ＝２が設定されているシス
テムにおいては）平面上あるいは（Ｎ＝３が設定されて
いるシステムにおいては）空間内部で決定することがで
きる。
【００２０】第二過程においては、ＰＫＥカードは、こ
のようにして得られた相対位置情報をＰＫＥベースステ
ーションのＵＨＦアンテナに暗号アルゴリズム及びシー
クレットキーによる暗号形式で送信する。この送信プロ
セスは、図３では参照番号３により表されている。次
に、ＰＫＥベースステーションの「ＵＨＦ受信機」は、
受信したＵＨＦ信号（受信信号強度）の磁場強度及び／
又は受信したＵＨＦ信号の位相位置を、理想的には同時
に、複数の「ＵＨＦ受信機」間で測定する（あるいはＰ
ＫＥカードが一定のＵＨＦ信号を送信する独立した測定
過程を有する第一過程と同様に実行してもよい）。ＵＨ
Ｆ信号を送信するＰＫＥカードの相対位置は、「ＵＨＦ
受信機」（即ち自動車）を参照してその位置から（第一
過程と同様に）ＰＫＥベースステーション内において計
算される。
【００２１】第三過程においては、二つの通信パートナ
ーであるＰＫＥカードとＰＫＥベースステーションとが
決定する位置情報成分は、ＰＫＥベースステーション内
において比較される。ＰＫＥベースステーションは、位
置情報成分が最大でも測定電子部品の許容値に収まる程
度にしか異ならないときにのみ自動車ドア開放用信号を
供給する。しかし、決定された位置情報成分が大幅に異
なる場合は、侵入が発生した可能性がある。この場合、
ＰＫＥベースステーションはドア開放をブロックするの
で、発生しうる侵入は抑止される。
【００２２】
【発明の効果】本発明には以下のような特長がある。外
的な侵入に対して高度に抵抗力のあるＰＫＥシステムを
実現する（いわゆる「リレー侵入」をきわめて困難にす
る）。本発明による追加的位置及び方向情報成分の導入
により、システム侵入を非常に困難にする。送信位置情
報の暗号化によりシステムのセキュリティがさらに向上
する。他の信号と多重化することにより、何らかの形で
車載されたハードウェア又は空間エントリー制御システ
ムの電子回路の低コスト複数使用も可能となる。本発明
によるＬＦチャンネルのアンテナコイル数の増加及び／
又は「ＵＨＦ受信機」数の増加によりセキュリティと測
定精度を改善できる。
【００２３】本発明の構成を変更することにより以下の
測定が実施できる。磁場強度及び／又は位相差により位
置情報を決定する。車載「受信機」の個数Ｎ及びＰＫＥ
カードのアンテナコイルの個数Ｍは、変更できる。シス
テムの自動キャリブレーションと参照測定による測定精
度向上（ＰＫＥカードのアンテナコイルと「ＵＨＦ受信
機」の両方）が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＰＫＥシステムの実現可能な構成を、
自動車１におけるエントリーシステムとして示してい
る。
【図２】図２は、こうした「リレー侵入」を実行する構
成を図式的に表している。
【図３】図３は、実質的に外的侵入に対抗できるＰＫＥ
システムの実施例を図式的に示したものである。
【符号の説明】
１ ＬＰ ２ ＬＰ ３ ＵＨＦ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 9/00 ３０１ Ｈ０４Ｌ 9/00 ６７３Ｂ ６７３Ｄ (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 フランク、ベー ドイツ連邦共和国ハンブルク、フォルスマ ンシュトラーセ、18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】認証されないアクセスから保護されるべき
    自動車、データキャリア（ＰＫＥカード）、特に好まし
    くは権限を有するユーザが携行できるチップカードなど
    の対象物上に配置したベースステーションを備えている
    パッシブキーレスエントリーシステムの構成であって、
    ベースステーションとともに、アクセス認証とベースス
    テーションの信号交換に関する対応する制御とを決定
    し、ベースステーションからデータキャリアへの信号送
    信は好ましくは低周波磁気交番磁界で行われ、データキ
    ャリアからベースステーションへの信号送信は好ましく
    は高周波電磁気交番磁界（ＵＨＦレンジ）で行われ、 ベースステーションは、第一の数（Ｎ）のＬＦ送信段
    と、低周波磁気交番磁界を送信する各ＬＦ送信段に関連
    したアンテナコイルと、第二の数のＵＨＦ受信段を含
    み、 データキャリアは、低周波磁気交番磁界を受信するＬＦ
    受信段とそれぞれ結合され直交して配置された第二の数
    （Ｍ）のアンテナコイルを含み、 データキャリアは、ＵＨＦ信号を送信するＵＨＦ送信段
    をさらに含み、 ベースステーションは、データキャリアのＵＨＦ送信段
    から送信されたＵＨＦ信号を受信する第三の数のＵＨＦ
    受信段を含み、 ベースステーション及びデータキャリアは、ＬＦ及びＵ
    ＨＦ送信段／受信段の制御、送信信号の発生、受信信号
    の評価を行う制御段をそれぞれ含み、 ベースステーションのアンテナコイルに対するデータキ
    ャリアの相対位置に関する第一の位置情報が、データキ
    ャリアの制御段におけるデータキャリアのアンテナコイ
    ルを経由してベースステーションのＬＦ送信段からデー
    タキャリアに送信される低周波磁気交番磁界の測定によ
    って得られ、その位置情報は好ましくはＵＨＦ信号の暗
    号形式によりデータキャリアからベースステーションに
    送信されるものであり、 ベースステーションのＵＨＦ受信段に対するデータキャ
    リアの相対位置に関する第二の位置情報が、ベースステ
    ーションの制御段におけるベースステーションのＵＨＦ
    受信段を経由してデータキャリアのＵＨＦ送信段からベ
    ースステーションに送信されるＵＨＦ信号の後続の測定
    によって得られ、 認証されたアクセスを示す信号が、ベースステーション
    の制御段において両位置情報成分を比較することによっ
    て発生し、その信号は、両位置情報成分の差が所定の範
    囲内に含まれる場合にのみ発生するものであることを特
    徴とするパッシブキーレスエントリーシステムの構成。
  2. 【請求項２】二つの位置情報成分が、各ＬＦ受信段と結
    合されたデータキャリアのアンテナコイルの位置におけ
    る磁気交番磁界の磁界強度及び／若しくは位相差の測
    定、又は、ベースステーションのＵＨＦ受信段の位置に
    おけるＵＨＦ信号の測定によって決定されることを特徴
    とする請求項１に記載の構成。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の構成のためのベー
    スステーション。
  4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の構成のためのデー
    タキャリア。
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