JP2007231615A

JP2007231615A - 車両用無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP2007231615A
Application number: JP2006054597A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆志木村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP4923626B2

Abstract

【課題】携帯機に電池を内蔵させることなく、車載機と携帯機との間で無線通信可能な通信エリアとして十分なエリアを確保できるようにする。
【解決手段】車載機１０と携帯機２０との間で、電磁誘導方式による第１回目のＲＦＩＤ通信とマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信とを順次行い、車載機１０は第１回目のＲＦＩＤ通信と第２回目のＲＦＩＤ通信とで同一のチャレンジコードを携帯機２０に送信し、携帯機２０は第１回目のＲＦＩＤ通信時にレスポンスコードの応答を行うことなく受信したチャレンジコードを一時的に記憶しておいて、第２回目のＲＦＩＤ通信時に受信したチャレンジコードが一時記憶したチャレンジコードと一致した場合に、レスポンスコードの応答を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された車載機とユーザが携帯する携帯機との間での無線通信により、携帯機の識別情報を車載機へと送信する車両用無線通信システム及び無線通信方法に関する。

近年、自動車などの車両を対象として、車両に搭載された車載機と正規のユーザが携帯する携帯機との間で無線通信を行って携帯機の識別情報を車載機へと送信し、車載機で携帯機の識別情報を用いたユーザ認証処理などを行なえるようにした車両用無線通信システムが提供されている。この種の車両用無線通信システムは、例えば、正規のユーザが車両に近づいたり離れたりすることに応じて車両ドアのロック・アンロックを自動で行う所謂スマートエントリシステムなどに適用されている（例えば、特許文献１等を参照。）。

スマートエントリシステムでは、ロックされている車両ドアをアンロックする場合を例に説明すると、まず、車載機が、例えば車両ドアハンドル等に設けられたリクエストスイッチの操作など、何らかのトリガを受けてリクエスト信号を発信する。このとき、車載機との間で無線通信が可能な所定の通信エリア内に携帯機が存在すると、携帯機は、車載機からのリクエスト信号を受信して、このリクエスト信号に対する応答として、当該携帯機の識別情報を暗号化した応答信号を車載機に返信する。そして、車載機が、この携帯機から返信された応答信号を解読して携帯機の識別情報を取り出し、この識別情報が予め登録されている識別情報と一致するか否かを判定し、一致する場合に車両ドアをアンロックする。
特開２００１−１４４６６０号公報

ところで、前記特許文献１に記載されている技術をはじめ、従来のスマートエントリシステムに適用される車両用無線通信システムにおいては、スマートエントリシステムで必要とされる広さの通信エリアを確保するために、携帯機に電池を内蔵させる必要があり、このため携帯機の小型化や薄型化が難しいという問題があった。

本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、携帯機に電池を内蔵させることなく、十分な通信エリアを確保できるようにした車両用無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的としている。

本発明は、車載機と携帯機との間で使用周波数が互いに異なる第１の通信方式と第２の通信方式とを用い、車載機が、第１の通信方式によるリクエスト信号の発信と第２の通信方式によるリクエスト信号の発信とを順次行い、携帯機が、車載機から発信されるリクエスト信号により活性化され、車載機から第１の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信してそれに対応した情報を一時的に記憶するとともに、車載機から第２の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信して、それに対応した情報を一時的に記憶した情報、すなわち第１の通信方式で発信されたリクエスト信号に対応した情報と比較し、これらの情報が一致又は対応関係にある場合に、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を、第２の通信方式で車載機へと返信するようにした。

本発明によれば、車載機から発信されるリクエスト信号により携帯機が活性化されるので、携帯機に電池を内蔵する必要がなく、携帯機の小型化や薄型化が可能となる。

また、本発明によれば、第１の通信方式として、例えば使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式など、通信可能距離は比較的短いが反射等の影響を受けにくい通信方式を用いて車載機からのリクエスト信号の発信を行い、第２の通信方式として、例えば使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式など、反射等の影響を受けやすいが通信距離が比較的長い通信方式を用いて車載機からのリクエスト信号の発信と携帯機からの応答信号の返信とを行うことで、双方の通信方式の欠点を補い合って、適切且つ十分な広さの通信エリアを確保することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態として、本発明をスマートエントリシステムに適用した実施形態について説明する。

スマートエントリシステムは、車両の運転者など、正規のユーザが車両に近づいたり離れたりすることに応じて車両ドアのロック・アンロックを自動で行うものであり、一般に、ユーザ（車両の運転者）が携帯する携帯機が所定の通信エリア内に存在するときに、車載機と携帯機との間での無線通信により携帯機の識別情報が車載機に送られて、車載機側でこの携帯機の識別情報を用いたユーザ認証処理が行われるようになっている。

本実施形態は、このようなスマートエントリシステムにおける車載機と携帯機との間の無線通信にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）のパッシブ型を採用し、車載機からリクエスト信号として発信される電波や電磁波により携帯機を活性化して携帯機から車載機へと識別情報が送られるようにすることで、携帯機の電池レスを実現したものである。

ＲＦＩＤは、誘導電磁界又は電波によって非接触で半導体メモリへのデータの読み出し、書込みのために近距離通信を行うものの総称と定義される技術であり、所定のリーダ／ライタと物体に取り付けた無線ＩＣタグとの間での無線通信により、無線ＩＣタグに対する情報の読み書きを行うことで、物体の識別や管理を行えるようにした技術である。本実施形態のスマートエントリシステムでは、このＲＦＩＤのリーダ／ライタの機能を車載機に持たせ、無線ＩＣタグを携帯機に内蔵させることで、車載機と携帯機との間でのＲＦＩＤによる無線通信を可能とし、車載機からのリクエスト信号への応答として携帯機から車載機へと携帯機の識別情報が送られるようにしている。また、ＲＦＩＤには、無線ＩＣタグが電池を電源として活性化するアクティブ型と、無線ＩＣタグがリーダ／ライタからの電波や電磁波により活性化されるパッシブ型とがあるが、本実施形態のスマートエントリシステムでは、このＲＦＩＤのパッシブ型を採用することで、携帯機の電池レスを実現し、携帯機を小型化、薄型化できるようにしている。

ＲＦＩＤの通信方式には、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式などがあり、これらの各通信方式は、それぞれ使用する周波数が異なっている。具体的には、電磁結合方式では主に４００ｋ〜５３０ｋＨｚの周波数を使用し、電磁誘導方式では主に１３．５６ＭＨｚの周波数を使用し、マイクロ波方式では主に２．４５ＧＨｚの周波数を使用する。なお、電磁誘導方式では１２０ｋ〜１５０ｋＨｚの長波を使用するものもあり、また、近年では、マイクロ波方式で８６０Ｍ〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を使用することも検討されている。これらの各通信方式の使用周波数は、電波法の規制に応じて定められるものである。

また、以上のＲＦＩＤの各通信方式は、その通信可能距離によって密着型、近接型、近傍型といった分類もなされ、双方向での通信可能距離が７ｃｍ程度の電磁結合方式が密着型、双方向での通信可能距離が７０ｃｍ程度の電磁誘導方式が近接型、双方向での通信可能距離が１．５ｍ程度のマイクロ波方式が近傍型とされている。なお、以上の各通信方式の通信可能距離は、無線ＩＣタグがリーダ／ライタからの電波や電磁波により活性化されるパッシブ型を前提とした理論値であるが、無線ＩＣタグが電池を電源として活性化するアクティブ型では、以上の各通信方式の通信可能距離は、パッシブ型に比べて長くなる。

スマートエントリシステムにＲＦＩＤの通信方式を適用することを考えた場合、スマートエントリシステムで必要とされる通信エリアの確保という観点から、適用可能な通信方式は限られてくる。一般に、スマートエントリシステムでは、車両の運転者が携帯機を携帯したまま車両に近づくだけで、携帯機を車載機のリーダにかざさなくても車両ドアのアンロックを行えるようにするために、通信エリアの大きさを車載機のアンテナから約１ｍの範囲としている。このため、上述したＲＦＩＤの各通信方式の中では、スマートエントリシステムで必要とされる通信エリアの確保という観点からは、パッシブ型でも双方向の通信可能距離が１．５ｍの近傍型に属するマイクロ波方式が有効と思われる。

ただし、マイクロ波方式は、電磁結合方式や電磁誘導方式に比べて、構造体での反射や水分への吸収などの影響を受けやすいという特性がある。このため、スマートエントリシステムに要求される携帯機の位置の正確な判定といった観点からは、車載機と携帯機との間での無線通信の方式としてマイクロ波方式をそのまま採用することは難しい。すなわち、スマートエントリシステムでは、携帯機の位置が通信エリア内なのか通信エリア外なのかを確実に判定して、車載機が通信エリア内に存在する携帯機とのみ通信を行うようにすることが求められる。しかしながら、スマートエントリシステムの車載機と携帯機との間での無線通信の方式として、ＲＦＩＤのマイクロ波方式をそのまま採用すると、車載機から発信される電波の反射などの影響で通信エリアが変動しやすく、車載機が例えば通りすがりの人が携帯する携帯機などとの間で不必要な通信を行って車載機の電力を無駄に消費したり、正規のユーザ（車両の運転者）が車両に近づいたときにこの運転者が携帯する携帯機との間で必要な通信が行われなかったりする虞がある。

したがって、スマートエントリシステムに要求される携帯機の位置の正確な判定といった観点からは、マイクロ波方式よりも電磁結合方式や電磁誘導方式の方が適しているが、これらの通信方式は、携帯機に電池を内蔵しないパッシブ型では双方向での通信可能距離がスマートエントリシステムに要求される通信エリアを確保するのに十分でなく、これらの通信方式も、スマートエントリシステムにおける車載機と携帯機との間での無線通信の方式としてそのまま採用することは難しい。特に、密着型に分類される電磁結合方式は、パッシブ型での双方向の通信可能距離が７ｃｍ程度と極めて短いので、スマートエントリシステムには適用できないものと考えられる。

近接型に分類される電磁誘導方式については、パッシブ型での通信可能距離が７０ｃｍ程度であるので、通信可能距離をあと３０ｃｍ程度伸ばすことができれば、この電磁誘導方式をスマートエントリシステムにおける車載機と携帯機との間での無線通信の方式として採用することも可能となる。ここで、車載機と携帯機との間で電磁誘導方式で無線通信を行う場合に、携帯機が車載機への応答信号の返信を行わず、車載機からのリクエスト信号を受信するのみとすれば、通信可能距離を伸ばすことができると考えられる。

すなわち、パッシブ型の電磁誘導方式では、リーダ／ライタのアンテナから放射された誘導磁束により無線ＩＣタグのアンテナ・コイルに電力が誘起されて無線ＩＣタグが活性化されるが、アンテナ・コイルに誘起される電力が無線ＩＣタグの機能に必要な電力を下回ると、無線ＩＣタグは動作しなくなる。この無線ＩＣタグを動作させるための最低の電力を発生させる磁界強度は最小動作磁界強度と呼ばれ、この最小動作磁界強度が小さいほど通信可能距離が長くなることが知られている。ここで、最小動作磁界強度、すなわち無線ＩＣタグの動作に必要な最低の電力は、無線ＩＣタグがどのような機能を有しているかによって異なり、無線ＩＣタグがリーダ／ライタからの信号を受信するのみで、リーダ／ライタへの応答を行わないようにすれば、その分、無線ＩＣタグでの消費電力が少なくなるので、最小動作磁界強度は小さくなって通信可能距離を伸ばすことが可能となる。

上述したパッシブ型での電磁誘導方式の通信可能距離が７０ｃｍとなるのは、リーダ／ライタと無線ＩＣタグとの間での双方向通信、すなわち無線ＩＣタグが信号の受信だけでなく応答も行う場合を前提としたものであり、無線ＩＣタグが信号の受信のみを行うとすれば、パッシブ型の電磁誘導方式でも１ｍ以上の通信可能距離を達成できると考えられる。したがって、無線ＩＣタグを内蔵した携帯機が車載機からのリクエスト信号の受信のみを行い、車載機への応答信号の返信を行わない場合には、スマートエントリシステムにおける車載機と携帯機との間での無線通信の方式として、電磁誘導方式を採用することが可能となる。ただし、この場合には、携帯機から車載機に対してユーザ認証処理に必要な識別情報が送られないので、携帯機の識別情報を車載機側へと送るための工夫が必要となる。

以上をまとめると、スマートエントリシステムでは、（１）車載機のアンテナから約１ｍの範囲の通信エリアの確保、という要件と、（２）携帯機の位置の正確な判定、という要件と、（３）携帯機から車載機への識別情報の送信の実現、という要件とが要求される。そして、ＲＦＩＤの通信方式のうちのマイクロ波方式は、双方向通信でも（１）の要件と（３）の要件とを満足できるが、（２）の要件は満足できない。一方、ＲＦＩＤの通信方式のうちの電磁誘導方式は、（２）の要件は満足できるが、双方向通信では（１）の要件を満足できない。ただし、携帯機から車載機への応答を行わない場合には、電磁誘導方式でも（１）の要件を満足できる。ただし、この場合は（３）の要件が満足できなくなる。ということになる。

そこで、本実施形態のスマートエントリシステムでは、車載機と携帯機との間での無線通信の方式として、電磁誘導方式とマイクロ波方式の２つの通信方式を用い、これら２つの通信方式を組み合わせて車載機と携帯機との間での無線通信を行うことで、パッシブ型の採用による携帯機の電池レスを実現しながら、スマートエントリシステムで必要とされる以上の（１）〜（３）の全ての要件を満足できるようにしている。つまり、本実施形態のスマートエントリシステムでは、車載機が、電磁誘導方式によるリクエスト信号の発信とマイクロ波方式によるリクエスト信号の発信とを順次行い、携帯機が、車載機から電磁誘導方式で発信されたリクエスト信号を受信してそれに対応した情報を一時的に記憶するとともに、車載機からマイクロ波方式で発信されたリクエスト信号を受信して、それに対応した情報と一時的に記憶した情報とを比較し、これらの情報が一致又は対応関係にある場合に、携帯機の識別情報に対応した応答信号をマイクロ波方式で車載機へと返信するようにしている。

具体的には、ユーザ（車両の運転者）が車両に近づいて、車両のドアハンドルなどに設けられているリクエストスイッチを押すと、まず、車載機が、ＲＦＩＤの電磁誘導方式によりリクエスト信号を発信する。このとき、ユーザが携帯機を携帯していれば、携帯機は所定の通信エリア（例えば、車載機のアンテナから１ｍの範囲）内に存在することになるので、車載機から発信されたリクエスト信号により活性化されて、このリクエスト信号を受信する。なお、車載機から発信されるリクエスト信号は、携帯機に電力を発生させる電磁波や電波（キャリア）に、例えば情報を暗号化するためのコード情報などを重畳したものである。そして、携帯機は、車載機から電磁誘導方式により発信されたリクエスト信号を受信すると、キャリアに重畳されたコード情報などを取り出して、この情報を一時的に記憶する。ただし、このときは、携帯機から車載機への応答信号の返信は行わない。

次に、車載機は、電磁誘導方式でリクエスト信号を発信してから所定時間以内に、マイクロ波方式によりリクエスト信号を発信する。なお、このときの所定時間は、携帯機の位置が通信エリア内から通信エリア外へと変化することのない十分に短い時間とする。つまり、車載機がマイクロ波方式によりリクエスト信号を発信したときの携帯機の位置が、電磁誘導方式でリクエスト信号を発信したときの携帯機の位置からほとんど変化しないように、電磁誘導方式でのリクエスト信号の発信から短時間のうちにマイクロ波方式でのリクエスト信号の発信を行う。また、マイクロ波方式で発信するリクエスト信号に含まれるコード情報等の情報は、電磁誘導方式で発信するリクエスト信号に含まれる情報と同一の情報、あるいは対応関係にある情報としておく。

車載機によってマイクロ波方式によるリクエスト信号の発信が行われると、携帯機は、このリクエスト信号により再度活性化されて、このリクエスト信号を受信する。そして、携帯機は、車載機からマイクロ波方式により発信されたリクエスト信号を受信すると、キャリアに重畳されたコード情報などを取り出して、この情報を、電磁誘導方式による通信時にキャリアから取り出して一時記憶した情報と比較する。このとき、例えば、携帯機が所定の通信エリア外にあるのに構造物などで反射された電波（リクエスト信号）を誤って受信した場合のような特殊な場合を除き、携帯機がマイクロ波方式による通信時にキャリアから取り出した情報は、電磁誘導方式による通信時にキャリアから取り出して一時記憶した情報と一致又は対応関係にあることになる。

マイクロ波方式による通信時にキャリアから取り出した情報と、電磁誘導方式による通信時にキャリアから取り出して一時記憶した情報とが一致又は対応関係にある場合、携帯機は、予め記憶している当該携帯機の識別情報を読み出して、この識別情報を、例えばリクエスト信号に含まれていたコード情報などを用いて暗号化し、この暗号化した識別情報をキャリアに重畳してリクエスト信号に対する応答信号として、マイクロ波方式で車載機へと返信する。

車載機は、携帯機からマイクロ波方式で返信された応答信号を受信すると、この携帯機から返信された応答信号を解読して携帯機の識別情報を取り出し、この識別情報が予め登録されている識別情報と一致するか否かを判定し、一致する場合に車両ドアのアンロックなどを行う。

以上のように、本実施形態のスマートエントリシステムでは、車載機と携帯機との間で電磁波方式による無線通信とマイクロ波方式による無線通信とを短時間のうちに順次行い、電磁波方式による通信時には携帯機は受信のみとし、マイクロ波方式による通信時に、電磁波方式による通信時と同一又は対応関係にある情報が車載機から携帯機へと送られてきていることを条件として、携帯機から車載機へと識別情報を返信することで、パッシブ型の採用による携帯機の電池レスを実現しながら、スマートエントリシステムで必要とされる上述した（１）〜（３）の全ての要件を満足できるようにしている。

以下、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式と、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式との組み合わせで車載機と携帯機との間の無線通信を行うようにしたスマートエントリシステムを例に挙げ、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、本発明の技術思想は、ＲＦＩＤの通信方式の中で、通信エリアの確保に有利な通信方式と、携帯機の位置の正確な判定に有利な通信方式とを組み合わせて、車載機と携帯機との間での無線通信を行うことで、パッシブ型であっても車載機からのリクエスト信号に応じた携帯機からの応答信号の返信を適切に行えるようにして、携帯機の電池レスを実現するというものである。したがって、具体的な通信方式や使用周波数の組み合わせは以下で説明する実施例に限定されるものではなく、パッシブ型での適切な無線通信を実現できるものであれば、あらゆる通信方式や使用周波数の組み合わせが可能である。

また、本発明は、以下の実施例で説明するスマートエントリシステムに限らず、ユーザ認証処理のための携帯機の識別情報を携帯機から車載機へと送る全てのシステムに適用可能であり、例えば、正規のユーザが車内に乗り込んでいることを認識してエンジンの始動許可を行うスマートイグニッションシステムなどに対しても、本発明は有効に適用できる。

［実施例］
図１は、本発明の実施例としてのスマートエントリシステムの構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本実施例のスマートエントリシステムは、車両に搭載された車載機１０と、ユーザ（車両の運転者）が携帯する携帯機２０とにより構成される。

車載機１０は、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式で携帯機２０との間でＲＦＩＤの通信を行うための第１ＲＦＩＤリーダ回路１１及び第１通信アンテナ１２と、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式で携帯機２０との間でＲＦＩＤ通信を行うための第２ＲＦＩＤリーダ回路１３及び第２通信アンテナ１４と、携帯機２０との間でのＲＦＩＤ通信の制御やユーザ認証処理などを行う制御回路１５と、正規のユーザの携帯機として予め登録された携帯機の識別情報（登録ＩＤ）を記憶しているメモリ１６とを備える。

また、携帯機２０は、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式で車載機１０との間でＲＦＩＤの通信を行うための第１ＲＦＩＤチップ２１及び第１通信アンテナ２２と、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式で車載機１０との間でＲＦＩＤ通信を行うための第２ＲＦＩＤチップ２３及び第２通信アンテナ２４と、第１ＲＦＩＤチップ２１０や第２ＲＦＩＤチップ２３と連係して車載機１０との間でのＲＦＩＤ通信の制御や暗号処理などを行う制御回路２５と、当該携帯機２０の識別情報（携帯機ＩＤ）を記憶しているメモリ２６とを備える。

以上のように構成される本実施例のスマートエントリシステムでは、例えば、ユーザ（車両の運転者）によって車両のドアハンドルなどに設けられている図示しないリクエストスイッチが押下されると、図２に示すように、まず、車載機１０の制御回路１５による制御のもとで第１ＲＦＩＤリーダ回路１１が動作して、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式により、この第１ＲＦＩＤリーダ回路１１から第１通信アンテナ１２を介して、携帯機２０に対して電力供給とチャレンジコード（乱数）の送信を行うためのリクエスト信号が発信される。なお、このリクエスト信号は携帯機２０に電力を誘起させる電磁波（キャリア）にチャレンジコードを重畳したものであるので、実際にはチャレンジコードの送信が行われている間は携帯機２０に対する電力供給が継続されるが、図２においては、簡単のためにこれらを分けて図示している。

この車載機１０からの電磁誘導方式によるリクエスト信号の発信時に、携帯機２０がリクエスト信号を受信できる位置（通信エリア内）に存在していれば、このリクエスト信号の電磁波により携帯機２０の第１通信アンテナ２２に電力が誘起されて、第１ＲＦＩＤチップ２１が動作する。そして、車載機１０から発信されたリクエスト信号が第１ＲＦＩＤチップ２１により受信され、第１ＲＦＩＤチップ２１から制御回路２５へと電力が供給されるとともに、第１ＲＦＩＤチップ２１によってリクエスト信号から取り出されたチャレンジコードが、制御回路２５へと送られる。制御回路２５は、この第１ＲＦＩＤチップ２１から送られたチャレンジコードを、内部のメモリなどに一時的に記憶する。これにより、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式による第１回目のＲＦＩＤ通信が終了する。

次に、電磁誘導方式によるリクエスト信号の発信を行ってから極めて短時間の時間間隔Ｔ１を経て、車載機１０の制御回路１５による制御のもとで第２ＲＦＩＤリーダ回路１３が動作され、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式により、この第２ＲＦＩＤリーダ回路１３から第２通信アンテナ１４を介して、携帯機２０に対して電力供給と第１回目のＲＦＩＤ通信のときと同一のチャレンジコードの送信を行うためのリクエスト信号が発信される。なお、このリクエスト信号は携帯機２０に電力を誘起させる電波（キャリア）にチャレンジコードを重畳したものであるので、実際にはチャレンジコードの送信が行われている間は携帯機２０に対する電力供給が継続されるが、図２においては、簡単のためにこれらを分けて図示している。

この車載機１０からのマイクロ波方式によるリクエスト信号の発信時に、携帯機２０がリクエスト信号を受信できる位置に存在していれば、このリクエスト信号の電波により携帯機２０の第２通信アンテナ２４に電力が誘起されて、第２ＲＦＩＤチップ２３が動作する。そして、車載機１０から発信されたリクエスト信号が第２ＲＦＩＤチップ２３により受信され、第２ＲＦＩＤチップ２３から制御回路２５へと電力が供給されるとともに、第２ＲＦＩＤチップ２３によってリクエスト信号から取り出されたチャレンジコードが、制御回路２５へと送られる。

制御回路２５は、第２ＲＦＩＤチップ２３からチャレンジコードが送られてくると、この第２ＲＦＩＤチップ２３から送られたチャレンジコードを、内部のメモリなどに一時的に記憶しているチャレンジコードと比較する。このとき、車載機１０からは、同一のチャレンジコードを含むリクエスト信号が電磁誘導方式とマイクロ波方式とで繰り返し発信されているので、携帯機２０が電磁誘導方式とマイクロ波方式との双方で車載機１０から発信されたリクエスト信号を受信していれば、第２ＲＦＩＤチップ２３から送られたチャレンジコードが制御回路２５内部のメモリなどに一時記憶しているチャレンジコードと一致することになる。言い換えると、これらのチャレンジコードが一致していれば、携帯機２０は、車載機１０から電磁誘導方式で発信されたリクエスト信号とマイクロ波方式で発信されたリクエスト信号との双方を受信しているので、所定の通信エリア内に確実に存在しているものと判断できる。

携帯機２０の制御回路２５は、第２ＲＦＩＤチップ２３から送られたチャレンジコードが制御回路２５内部のメモリなどに一時記憶しているチャレンジコードと一致している場合には、メモリ２６から携帯機２０の識別情報である携帯機ＩＤを読み出し、第１ＲＦＩＤチップ２１及び第２ＲＦＩＤチップ２３から送られたチャレンジコード、すなわち車載機２０からのリクエスト信号に含まれていたチャレンジコードを用いて、メモリ２６から読み出した携帯機ＩＤを所定の暗号アルゴリズムに従って暗号化し、レスポンスコードを生成する。この制御回路２５で生成されたレスポンスコードは、第２ＲＦＩＤチップ２３へと送られる。そして、第２ＲＦＩＤチップ２３により、このレスポンスコードが車載機１０と携帯機２０との間のマイクロ波方式のＲＦＩＤ通信に用いている電波（キャリア）に重畳され、応答信号として、第２通信アンテナ２４を介して車載機１０へと返信される。これにより、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信が終了する。

車載機１０側では、リクエスト信号への応答として携帯機１０から返信された応答信号を第２通信アンテナ１４、第２ＲＦＩＤリーダ回路１５で受信すると、第２ＲＦＩＤリーダ回路１５によりこの応答信号からレスポンスコードが取り出され、制御回路１５へと送られる。そして、制御回路１５は、リクエスト信号に含まれていたチャレンジコードを用いて、第２ＲＦＩＤリーダ回路１５から送られたレスポンスコードを所定の暗号アルゴリズムに従って復号化し、携帯機２０の識別情報である携帯機ＩＤを解読する。そして、制御回路１５は、メモリ１６から正規のユーザの携帯機として予め登録された携帯機の識別情報である登録ＩＤを読み出して、解読した携帯機ＩＤをこの登録ＩＤと比較する。その結果、これらのＩＤが一致していれば、正規のユーザ（車両の運転者）が車両に近づいリクエストスイッチを押下したものと判断し、ドアロックアクチュエータを動作させてロックされている車両ドアをアンロックさせる。

以上のように、本実施例のスマートエントリシステムでは、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式による第１回目のＲＦＩＤ通信と、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信とを１セットとして、車載機１０と携帯機２０との間でのリクエスト信号の発信及び応答信号の返信（チャレンジ・レスポンス）を行う。このとき、１回のチャレンジ・レスポンスを行っている間は、電磁誘導方式による１回目のＲＦＩＤ通信とマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信とで、同一のチャレンジコードを用いる。そして、次のチャレンジ・レスポンスを行うときは、図３に示すように、チャレンジコードを変化させ、前回のチャレンジ・レスポンスで用いたチャレンジコードとは異なるチャレンジコードを使用する。これにより、毎回異なるチャレンジコードを用いて、車載機１０と携帯機２０との間でのチャレンジ・レスポンスが行われることになり、セキュリティ性が向上する。なお、毎回異なるチャレンジコードを用いてチャレンジ・レスポンスを行えるようにするために、本実施形態のスマートエントリシステムでは、車載機１０の制御回路１５が、新たなチャレンジ・レスポンスを開始する毎に新たなチャレンジコードを決定するようにしている。また、携帯機２０の制御回路２５は、１回のチャレンジ・レスポンスが終了する毎に、内部メモリなどに一時記憶したチャレンジコードをリセットするようにしている。

図４は、本実施例のスマートエントリシステムにおいて、車載機１０と携帯機２０との間で１回のチャレンジ・レスポンスを行う際の動作の流れをまとめたフローチャートである。この図４のフローは、例えばユーザによるリクエストスイッチの押下などがあったときに開始され、まず、ステップＳ１０１において、車載機１０の制御回路１５により、今回のチャレンジ・レスポンスで使用するチャレンジコードが決定される。そして、ステップＳ１０２において、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式による第１回目のＲＦＩＤ通信が開始され、車載機１０の第１ＲＦＩＤリーダ回路１１から第１通信アンテナ１２を介して、ステップＳ１０１で決定されたチャレンジコードをキャリアに重畳したリクエスト信号が発信される。

このとき、携帯機２０が所定の通信エリア内に存在すれば、車載機１０から発信されたリクエスト信号により携帯機２０が活性化されて、第１通信アンテナ２２を介して第１ＲＦＩＤチップ２１によりリクエスト信号が受信され（ステップＳ１０３で肯定判定）、このリクエスト信号からチャレンジコードが取り出される。そして、ステップＳ１０４において、携帯機２０の制御回路２５により、リクエスト信号から取り出されたチャレンジコードが内部メモリなどに一時的に記憶される。

一方、第１回目のＲＦＩＤ通信時に携帯機２０が所定の通信エリア内に存在しなければ、車載機１０から発信されたリクエスト信号は携帯機２０により受信されない（ステップＳ１０３で否定判定）ので、チャレンジコードが携帯機２０側で一時記憶されることなく、ステップＳ１０５に進む。

次に、ステップＳ１０５において、第１回目のＲＦＩＤ通信が行われてから所定時間（Ｔ１）内に、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信が開始され、車載機１０の第２ＲＦＩＤリーダ回路１３から第２通信アンテナ１４を介して、ステップＳ１０１で決定されたチャレンジコードをキャリアに重畳したリクエスト信号が再度発信される。なお、この場合にも、携帯機２０が所定の通信エリア内に存在しなければ、基本的には携帯機２０によるリクエスト信号の受信は行われないが、マイクロ波方式のＲＦＩＤ通信は反射等の影響を受けやすいという特性があるため、まれに、通信エリア外の携帯機２０によりリクエスト信号が受信される場合もある。ここでは、本実施例の特徴部分を分かりやすく説明するために、マイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信では、車載機１０から発信されたリクエスト信号が携帯機２０により受信されるものとして説明する。

第２回目のＲＦＩＤ通信により車載機１０からリクエスト信号が発信されると、携帯機２０はこのリクエスト信号により活性化されて、第２通信アンテナ２４を介して第２ＲＦＩＤチップ２３によりリクエスト信号が受信され、このリクエスト信号からチャレンジコードが取り出される。そして、ステップＳ１０６において、携帯機２０の制御回路２５により、このチャレンジコード（第２ＲＦＩＤチップ２３によりリクエスト信号から取り出されたチャレンジコード）と、ステップＳ１０４で記憶したチャレンジコードとが比較され、これらが一致するか否かが判定される。

ここで、チャレンジコードが一致すれば、携帯機２０は第１回目のＲＦＩＤ通信によるリクエスト信号の受信と第２回目のＲＦＩＤ通信によるリクエスト信号の受信との双方が正常に行われていることになるので、携帯機２０は所定の通信エリア内に確実に存在するものと判断できる。一方、チャレンジコードが一致しない場合は、携帯機２０が所定の通信エリア内に存在することは保証されない。

そこで、ステップＳ１０６でチャレンジコードが一致すると判定された場合にのみ、ステップＳ１０７において、携帯機２０から車載機１０へのレスポンスコードの応答が行われる。すなわち、携帯機２０の制御回路２５によりメモリ２６から携帯機ＩＤが読み出され、この携帯機ＩＤがチャレンジコードを用いて暗号化されてレスポンスコードが生成される。そして、このレスポンスコードが、第２ＲＦＩＤチップ２３によりキャリアに重畳され、応答信号として、第２通信アンテナ２４を介して車載機１０へと返信される。また、制御回路２５が一時記憶しているチャレンジコードはクリアされる。

車載機１０側では、第２回目のＲＦＩＤ通信により携帯機２０から応答信号が返信されると、第２通信アンテナ１４を介して第２ＲＦＩＤリーダ回路１３によりこの応答信号が受信され、レスポンスコードが取り出される。そして、制御回路１５により、レスポンスコードが復号化されて携帯機ＩＤが解読されるとともに、メモリ１６から登録ＩＤが読み出され、ステップＳ１０８において、携帯機ＩＤと登録ＩＤとが一致するか否かが判定される。

そして、このステップＳ１０８での判定の結果、携帯機ＩＤと登録ＩＤとが一致すれば、ステップＳ１０９において、車両ドアのアンロックが許可され、ドアロックアクチュエータの動作により車両ドアがアンロックされる。一方、携帯機ＩＤと登録ＩＤとが不一致であれば、リクエストスイッチの押下が正規のユーザによるものでないと判断されて、車両ドアのアンロックは許可されず、車両ドアはロック状態に維持される。

また、ステップＳ１０６でチャレンジコードが不一致と判定された場合には、携帯機２０が所定の通信エリア内に存在することが保証されないので、ステップＳ１１１に進んで、携帯機２０から車載機１０へのレスポンスコードの応答が行われることなく、携帯機２０の制御回路２５が一時記憶しているチャレンジコードはクリアされる。この場合、車載機１０側では、第２回目のＲＦＩＤ通信によりリクエスト信号を発信した後に予め定めた所定時間を経過しても携帯機２０から応答信号の返信はないので、ステップＳ１１２において、通信エリア内に携帯機２０が存在しないものと判断して、チャレンジ・レスポンスの処理を終了する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施例のスマートエントリシステムでは、車載機１０と携帯機２０との間で、使用周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式による第１回目のＲＦＩＤ通信と、使用周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波方式による第２回目のＲＦＩＤ通信とを順次行い、車載機１０は第１回目のＲＦＩＤ通信と第２回目のＲＦＩＤ通信とで同一のチャレンジコードを携帯機２０に送信し、携帯機２０は第１回目のＲＦＩＤ通信時にレスポンスコードの応答を行うことなく受信したチャレンジコードを一時的に記憶しておいて、第２回目のＲＦＩＤ通信時に受信したチャレンジコードが一時記憶したチャレンジコードと一致した場合に、レスポンスコードの応答を行うようにしている。したがって、本実施例のスマートエントリシステムによれば、携帯機２０の電池レスを可能にして携帯機２０の小型化や薄型化を実現しながら、必要とされる広さの通信エリアを十分に確保することができ、また、携帯機２０の位置の正確な判定や、携帯機２０から車載機１０への携帯機ＩＤの確実な送信といった要求も十分に満足することができる。

本発明を適用したスマートエントリシステムの概略構成を示すブロック図である。本発明を適用したスマートエントリシステムにおいて、車載機と携帯機との間で行われる１回のチャレンジ・レスポンスの概要を示す図である。本発明を適用したスマートエントリシステムにおいて、車載機と携帯機との間でチャレンジ・レスポンスが繰り返されるときの様子を示す図である。本発明を適用したスマートエントリシステムにおいて、車載機と携帯機との間で１回のチャレンジ・レスポンスを行う際の動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０車載機
１１第１ＲＦＩＤリーダ回路
１２第１通信アンテナ
１３第２ＲＦＩＤリーダ回路
１４第２通信アンテナ
１５制御回路
１６メモリ
２０携帯機
２１第１ＲＦＩＤチップ
２２第１通信アンテナ
２３第２ＲＦＩＤチップ
２４第２通信アンテナ
２５制御回路
２６メモリ

Claims

ユーザが携帯する携帯機が車載機との間で無線通信可能な所定の通信エリア内に存在するときに、前記携帯機が、前記車載機から発信されるリクエスト信号に応じて、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を前記車載機へと返信する車両用無線通信システムにおいて、
前記車載機と前記携帯機との間で使用周波数が互いに異なる第１の通信方式と第２の通信方式とを用い、
前記車載機が、前記第１の通信方式によるリクエスト信号の発信と前記第２の通信方式によるリクエスト信号の発信とを順次行い、
前記携帯機が、前記車載機から発信されるリクエスト信号により活性化され、前記車載機から前記第１の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信して当該リクエスト信号に対応した情報を一時的に記憶するとともに、前記車載機から前記第２の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信して、当該リクエスト信号に対応した情報を前記一時的に記憶した情報と比較し、これらの情報が一致又は対応関係にある場合に、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を、前記第２の通信方式で前記車載機へと返信することを特徴とする車両用無線通信システム。
前記車載機から前記第１の通信方式で発信されるリクエスト信号に対応した情報と、前記車載機から前記第２の通信方式で発信されるリクエスト信号に対応した情報とが、情報の暗号化に用いられる同一のコード情報であり、
前記携帯機は、前記車載機から前記第１の通信方式で発信されたリクエスト信号に対応したコード情報と、前記車載機から前記第２の通信方式で発信されたリクエスト信号に対応したコード情報とが一致する場合に、当該携帯機の識別情報を前記コード情報を用いて暗号化した応答信号を、前記第２の通信方式で前記車載機へと返信することを特徴とする請求項１に記載の車両用無線通信システム。
前記第１の通信方式が電磁誘導方式であり、前記第２の通信方式がマイクロ波方式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用無線通信システム。
ユーザが携帯する携帯機が車載機との間で無線通信可能な所定の通信エリア内に存在するときに、前記携帯機が、前記車載機から発信されるリクエスト信号に応じて、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を前記車載機へと返信する車両用無線通信システムにおいて、
前記車載機が、
第１の通信方式で無線通信を行う車載機側第１無線通信手段と、
前記第１の通信方式と使用周波数が異なる第２の通信方式で無線通信を行う車載機側第２無線通信手段と、
前記車載機側第１無線通信手段でリクエスト信号を発信させた後、所定時間内に、前記車載機側第２無線通信手段でリクエスト信号を発信させる車載機側制御手段とを備え、
前記携帯機が、
前記第１の通信方式で無線通信を行う携帯機側第１無線通信手段と、
前記第２の通信方式で無線通信を行う携帯機側第２無線通信手段と、
前記車載機から発信されるリクエスト信号により活性化され、前記車載機側第１無線通信手段から発信されたリクエスト信号が前記携帯機側第１無線通信手段により受信されたときに、当該リクエスト信号に対応した情報を一時的に記憶するとともに、前記車載機側第２無線通信手段から発信されたリクエスト信号が前記車載機側第２無線通信手段により受信されたときに、当該リクエスト信号に対応した情報を前記一時的に記憶した情報と比較し、これらの情報が一致又は対応関係にある場合に、前記携帯機の識別情報に対応した応答信号を、前記携帯機側第２無線通信手段から前記車載機へと返信させる携帯機側制御手段とを備えることを特徴とする車両用無線通信システム。
ユーザが携帯する携帯機が車載機との間で無線通信可能な所定の通信エリア内に存在するときに、前記携帯機が、前記車載機から発信されるリクエスト信号に応じて、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を前記車載機へと返信する無線通信方法であって、
前記車載機が、第１の通信方式でリクエスト信号を発信する第１のステップと、
前記携帯機が、前記車載機から前記第１の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信して活性化し、当該リクエスト信号に対応した情報を一時的に記憶する第２のステップと、
前記車載機が、前記第１の通信方式と使用周波数が異なる第２の通信方式でリクエスト信号を発信する第３のステップと、
前記携帯機が、前記車載機から前記第２の通信方式で発信されたリクエスト信号を受信して活性化し、当該リクエスト信号に対応した情報を前記第２のステップで一時的に記憶した情報と比較する第４のステップと、
前記携帯機が、前記第４のステップで比較した情報が一致又は対応関係にある場合に、当該携帯機の識別情報に対応した応答信号を、前記第２の通信方式で前記車載機へと返信する第５のステップとを有することを特徴とする無線通信方法。