JP2010157794A

JP2010157794A - 車両用遠隔制御装置

Info

Publication number: JP2010157794A
Application number: JP2008333478A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yamamoto; 博明山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15

Abstract

【課題】通信誤り検出のために冗長度を高くすることなく、通信エラー率が高くなる条件下においても充分に通信誤りを検出でき、安全性を高めた車両用遠隔制御装置を得る。
【解決手段】車両用機器を遠隔操作に対応した制御情報コードと、ＩＤコード、及び操作回数毎に変化するローリングコードとを暗号化手段で暗号化した暗号文を送信する送信機１０と、暗号文を受信するとともに、復号手段で復号した復号文のＩＤコードとローリングコードが認証できた場合、復号文の制御情報に基づき車両機器の動作を制御する
車両側のセキュリティＥＣＵ２０を備えた。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両機器を遠隔制御する車両用遠隔制御装置に関するものである。

近年、車両用遠隔制御装置として車両のドアロックを遠隔操作するキーレスエントリーシステムが実用化されている。このキーレスエントリーシステムは、運転者が所有する送信機からボタン操作に応じてＩＤコード及び操作指令信号を送信し、これらの信号を車両側の受信機で受信してＩＤコードを認証した場合には、操作指令信号に応じてドアロックを作動させて各ドアを施錠又は開錠するように構成されている。このような利便性から、ドアロックのみならず車両の電動窓の開閉操作や電動スライドドアの開閉操作、あるいは電動後部ドアの開閉操作などにもキーレスエントリーシステムを適用することが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００６−３７３５７号公報（要約の欄、図３）特開２００６−２９９５６７号公報（要約の欄、図３）特開２００６−２９９６０３号公報（要約の欄、図８）

また、セキュリティの観点からは、ＩＤコードと、ＩＤコードに付加され、送信毎にコード信号が変わるローリングコードが暗号化されて送信され、受信したＩＤコード、ローリングコードが正しければ、操作が許可されるようになっている（特許文献４、非特許文献１参照）。
特許第２８２５０６４号公報（特許請求の範囲の欄、図１）ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｃ．ｄａｔａｓｈｅｅｔＤＳ２１１３７Ｆ（３−４頁）

ところで、車両における窓の開閉やスライドドアの開閉は、直接身体に接触する可能性があって、それぞれの装置に安全対策がされているため、遠隔操作による直接的な事故はないと思われる。しかし、予期しない動作による間接的な事故、例えば、急にスライドドアが作動したので慌ててドアから離れようとして転倒すると言う事故が生じる可能性もあり、このような事故を少なくする必要がある。

車両における窓の開閉制御やスライドドアの開閉制御などの制御情報は、送信機からの無線通信であるから、送信機や受信機の周りの状態で通信エラー率が高くなる条件下（例えば、送信機の電池容量が低下していて、車両と送信機の距離が通常使用距離より遠い場合など）でも誤作動、例えば、送信機の操作情報が施錠であるのに対し、受信した制御情報がスライドドアを開放する、という誤作動が起き難い装置にする必要がある。通信エラー率が高くなる条件でも高い確度で通信誤りを検出できるように、通信文の冗長度を高くすることが例外的にあるが、通信文の冗長度を高くすると、通信時間が長くなることによる応答性低下や送信機電池の消費などの実用的な性能を損なうことになる。

従来用いられている図５に示す通信文を一例として、通信のｂｉｔ誤り率（以下、ＢＥＲと称す。）と誤動作確率の見積例について説明する。図５の通信文において、ＩＤコード（２４ｂｉｔ）とローリングコード（２４ｂｉｔ）は暗号化されているが、制御情報のスイッチ情報（以下、ＳＷ情報と称す。）は暗号化されていない。この暗号化されたＩＤコードとローリングコードのブロックＡが正しく受信される確率Ｐ(Ａ)は、
Ｐ（Ａ）＝（１−ＢＥＲ）^４８・・・・（１）
で表される。

同様に、ＳＷ情報の制御コード（５ｂｉｔ）（ブロックＢ）が正しく受信される確率Ｐ（Ｂ）は、
Ｐ（Ｂ）＝（１−ＢＥＲ）^５・・・・（２）
で表される。なお、ブロックＢのＳＷ情報の制御コードは、ｂｉｔ０がドア施錠、ｂｉｔ１がドア開錠、ｂｉｔ２が後部ドア開、ｂｉｔ３がスライドドアＲ（右側）開閉、ｂｉｔ４がスライドドアＬ（左側）開閉となっている。

一方、受信側では、条件１として、ブロックＡについて復号して、受信ＩＤコードが、自己のコードと全ｂｉｔ一致し、且つローリングコードが所定範囲内の数値であること、条件２としてＳＷ情報である制御コードは、一つの“１”と四つの“０”であることにより、条件１及び条件２がともに満足された場合、ｂｉｔが“１”の項目の作動を指示するものとする。

前記において、ブロックＡについては、暗号化されているため受信側の条件１は、後述する暗号のアバランシュ性に起因することから、復号前の全ｂｉｔ（４８ｂｉｔ）が全て正しい（１ｂｉｔも反転していない）こととほぼ等価である。

また、通信路において送信ｂｉｔが反転しても受信側の条件２を満足する確率Ｐ(Ｂ’)、即ち、一つのｂｉｔ“１”が反転し、残りの４ｂｉｔ“０”の内の１ｂｉｔのみが反転する確率Ｐ(Ｂ’)は、
Ｐ（Ｂ’）＝ＢＥＲ・_４Ｃ_１・ＢＥＲ（１−ＢＥＲ）^３・・・・（３）
である。
この通信文による制御出力の正しい出力の正常作動確率Ｐ₁（ｒ）は、
Ｐ₁（ｒ）＝Ｐ（Ａ）Ｐ（Ｂ）・・・・（４）
であり、
同じく、誤作動確率Ｐ_１（ｗ）は、
Ｐ_１（ｗ）＝Ｐ（Ａ）Ｐ（Ｂ’）・・・・（５）
である。
また、前記条件１及び条件２を不満足のため制御出力しない不作動確率Ｐ_１（ｕ）は、
Ｐ_１（ｕ）＝１−Ｐ（Ａ）{Ｐ（Ｂ）＋Ｐ（Ｂ’）}・・・・（６）
で、これらの正常作動確率Ｐ₁（ｒ）、誤作動確率Ｐ_１（ｗ）、不作動確率Ｐ_１（ｕ）と、ＢＥＲとの関係は、図６に示すようになる。なお、図６は、縦軸に確率、横軸にＢＥＲを示す単送信の場合の正常作動、誤作動、不作動の確率例のグラフである。

ところで、国内においては送信出力が電波法の微弱レベルで、ＢＥＲは１×１０^-3程度のため、より確実な通信のために、同じ通信文を３回連続で送信して内1回でも前記条件１と条件２が満足できれば作動指示する方法が採られている。この場合の正常作動確率Ｐ_３（ｒ）、誤作動確率Ｐ_３（ｗ）、不作動確率Ｐ_３（ｕ）は、それぞれ、
Ｐ_３（ｒ）＝Ｐ₁（ｒ）Ｆ
Ｐ_３（ｗ）＝Ｐ_１（ｗ）Ｆ
Ｐ_３（ｕ）＝Ｐ_１（ｕ）^３
但し、Ｆ＝１＋Ｐ_１（ｕ）＋Ｐ_１（ｕ）^２
となり、図７に示すようになる。この図７に示すように、ＢＥＲが１×１０^-2程度でも正常動作確率は充分高くなり、通信範囲が拡大している。一方、ユーザは、使用できる（正常動作確率が高い）範囲、例えば図７では、３×１０^-2付近まで使用する可能性があるため、誤動作が発生する確率も高くなる。

キーレスエントリの操作対象が、施解錠のみであれば、操作に対するアンサーバック機能もあり１０-³程度の誤作動確率は、実用上、問題にならないレベルと考えられるが、スライドドアなどのように、ドアの開閉機能が追加されたものにおいては、上述したような安全性の観点から、より低い誤作動確率が求められる。即ち、従来技術のように、ＩＤコードとローリングコードのみ暗号化され、制御情報が暗号化されていない技術には、更に、誤作動確率を低減させる課題がある。

この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、通信誤り検出のために冗長度を高くすることなく、通信エラー率が高くなる条件下においても充分に通信誤りを検出でき、安全性を高めた車両用遠隔制御装置の提供を目的とするものである。

この発明に係る車両用遠隔制御装置は、車両用機器を遠隔操作する車両用遠隔制御装置であって、前記操作に対応した制御情報コードと、ＩＤコード、及び操作回数毎に変化するローリングコードとを暗号化手段で暗号化した暗号文を送信する送信機と、前記暗号文を受信するとともに、復号手段で復号した復号文のＩＤコードとローリングコードが認証できた場合、前記復号文の制御情報に基づき車両機器の動作を制御する受信機と、を備えたものである。

この発明に係る車両用遠隔制御装置によれば、制御情報の通信誤り検出のために冗長度を高くすることなく、通信エラー率が高くなる条件下においても充分に通信誤りを検出でき、安全性を高めた車両用遠隔制御装置を提供することができる。

以下、添付の図面を参照して、この発明に係る車両用遠隔制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものでない。

実施の形態１．
図１から図４は、この発明の実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置を説明する図で、図１は送信機の外観図、図２は送信機のブロック構成図、図３は受信機となる車両側のセキュリティＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）とセキュリティＥＣＵの指示により制御動作を実行する制御動作部を示す図である。また、図４は通信文の一例を示す図である。

図１に示すように、送信機１０の表面には各操作スイッチ１１が配置されている。操作スイッチ１１の「ＬＯＣＫ」はドア施錠、「ＵＮＬＯＣＫ」はドア解錠、「ＢＡＣＫＤＯＯＲ」は電動後部ドア開閉、「ＲＩＧＨＴＰＳＤ」は右側電動スライドドア開閉、そして、「ＬＥＦＴＰＳＤ」は左側電動スライドドア開閉をそれぞれ表している。この送信機１０は、図２に示すように、操作スイッチ１１の信号を暗号化手段で暗号化する制御部１２と、制御部１２で暗号化された信号を変調して送信する送信部１３を備えている。

受信機となる車両側のセキュリティＥＣＵ２０は、図３に示すように、送信部１３から送信される暗号化された信号を受信する受信部２１と、暗号化された信号を復号化手段で復号化する制御部２２を備えている。制御部２２で復号化された信号は、車内ＬＡＮ３１を経由し、各操作スイッチ１１に対応する制御動作部、即ち、図１の「ＬＯＣＫ」「ＵＮＬＯＣＫ」に対応する「ドア施解錠・ＥＣＵ」３２、「ＢＡＣＫＤＯＯＲ」に対応する「後扉・ＥＣＵ」３３、「ＲＩＧＨＴＰＳＤ」に対応する「右ＰＳＤ・ＥＣＵ」３４、「ＬＥＦＴＰＳＤ」に対応する「左ＰＳＤ・ＥＣＵ」３５に送られ、制御動作を実行する。なお、送信機１０の制御部１２の暗号化手段とセキュリティＥＣＵ２０の制御部２２の復号化手段とは、暗号化と復号化を同じ鍵で行う共通秘密鍵ブロック暗号方式を用いている。

また、図４に示す通信文は、開始ビット１ｂｉｔ、ＩＤコード２４ｂｉｔ、ローリングコード２４ｂｉｔ、ＳＷ情報５ｂｉｔ、終了ビット１ｂｉｔから構成されており、ＳＷ情報の５ｂｉｔは、ｂｉｔ０がドア施錠、ｂｉｔ１がドア開錠、ｂｉｔ２が後部ドア開、ｂｉｔ３がスライドドアＲ（右側）開閉、ｂｉｔ４がスライドドアＬ（左側）開閉となっている。

実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
一例として、送信機１０の操作スイッチ１１のうち、左側電動スライドドア開閉を意味する「ＬＥＦＴＰＳＤ」が押された場合について説明する。「ＬＥＦＴＰＳＤ」が押された場合、図２に示す送信機１０の制御部１２は、図４に示す通信文で、ＳＷ情報のｂｉｔ４を「１」に、その他のｂｉｔ０からｂｉｔ３を「０」にし、ＩＤコード２４ｂｉｔとローリングコード２４ｂｉｔを含む合計５３ｂｉｔを暗号化手段で暗号化して、送信部１３で変調し、車両側のセキュリティＥＣＵ２０に送信する。

車両側のセキュリティＥＣＵ２０は、送信部１３からの通信文を受信部２１で受信し、復調したものを制御部２２の復号化手段で復号化する。復号化した通信文中のＩＤコードが登録コードと一致していること、及び復号化した通信文中のローリングコードが、前回受信した時の値より大きく、前回受信値＋所定値より小さいことを確認するとともに、復号化した通信文中のＳＷ情報５ｂｉｔの内、「１」のｂｉｔがただ一つであること確認した場合、この通信文は有効とし、ＳＷ情報ｂｉｔの「１」に対応する操作、この例では、ＳＷ情報のｂｉｔ４の「１」に対応して、左ＰＳＤ・ＥＣＵ３５に対して車内ＬＡＮ３１経由で指示する。指示を受け取った左ＰＳＤ・ＥＣＵ３５は、現在、左側電動スライドドアが閉状態ならば、開く動作を行い、開状態なら閉じる動作を行う。

次に、前記のように、ＳＷ情報、ＩＤコード、そしてローリングコードの全て（＝送信平文）を暗号化した送信文を送信し、受信した受信文を復号化し、ＩＤコードの一致と、ローリングコードの所定範囲内であることを確認することにより、通信誤り検出率が従来技術に比べて大幅に向上することについて説明する。

通信路において1ｂｉｔの反転が起きた場合（送信文と受信文が１ｂｉｔのみ異なる場合）、受信文と受信文を復号化した受信平文とを比較して反転しているｂｉｔ数の割合は、暗号理論で「なだれ効果」と呼ばれ、暗号強度の評価指標の一つであるアバランシュ性を示す値と同じである。なお、（独法）情報処理推進機構基本ソフトウェア事業部著詳細評価報告書「アバランシュ性検証評価」に、各種暗号方式のアバランシュ性評価の結果が報告されており、実用的暗号強度の暗号方式では、ＡＶＤ（ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｉｆｆｕｓｉｏｎｂｉｔｓ）は、データ長をｎとすると、おおよそｎ／２であることが望ましいとされている。

このことは、通信路において１ｂｉｔの反転が起きた場合、なだれ効果により、受信平文の送信平文に対するｂｉｔ反転確率が１／２であることになる。また、このことは通信誤りの計算式では、ＢＥＲが、１ｂｉｔ反転確率＝１／ｎから０．５に増幅されたことに相当する。

前記「受信側の条件１」は、ＩＤコード２４ｂｉｔと、ローリングコード２４ｂｉｔの内、所定範囲条件外のｂｉｔ数を１６ｂｉｔとして、合計４０ｂｉｔが一致していることとして、また、前記「受信側の条件２」は同じで、誤作動確率Ｐ_３（Ｃ）を計算すると、
Ｐ_３（Ｃ）＝（１−０．５）^４０×０．５×_４Ｃ_１×０．５×（１−０．５）^３
＝２．４×１０^−１３・・・・（７）
となり、誤動作確率がほぼ零に低減できることになる。

なお、ＩＤコードやローリングコードにＳＷ情報を含めて暗号化して送信している例として、非特許文献１があるが、この非特許文献１に開示されている例では、通信文の非暗号化部分にも同じＳＷ情報があり、受信側はこの非暗号化部分のＳＷ情報に基づいて制御するようにしていて、暗号化部分のＳＷ情報ｂｉｔは暗号文の種類増による通信文の秘匿性を高めるためのものである。従って、前記実施の形態１とは全く異なるものである。

以上のように、実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置によれば、ＳＷ情報の誤り検出のために冗長度を高くすることなく、実用的にはほぼ零の誤作動確率にできる。もし、前記（７）式と同程度の誤作動確率にするために、通信誤り検出のために付加するなら、付加するｂｉｔ数ｋは、同時発生誤りｂｉｔ数をｓとすると、ｋ≧２ｓとなり、例えば、ＢＥＲが１×１０^−１の条件では、
（１−１×１０^−１）^４０（１×１０^−１）^ｓ≦２．４×１０^−１３
となるから、ｓは約１１、付加するｂｉｔ数ｋは２２となり、通信文の長さが約４割長くなることになって、通信時間増による電池の消費増化、即ち、電池寿命が縮減し、応答遅れのデメリットが発生することになる。

また、送信機１０の制御部１２の暗号化手段とセキュリティＥＣＵ２０の制御部２２の復号化手段は、暗号化と復号化を同じ鍵で行う共通秘密鍵ブロック暗号方式を用いることにより、比較的演算能力の低い、例えば８ｂｉｔマイコンでも、応答性に影響なく、例えば１０ｍｓ未満で処理できる利点がある。

また、送信機１０の制御部１２の暗号化手段とセキュリティＥＣＵ２０の制御部２２の復号化手段は、アバランシュ性の高いもの、換言すれば、入力通信文のランダムな位置の１ｂｉｔが反転した場合、出力通信文の任意のビットが１／２に近い確率で反転するものであれば、誤動作確率を低くすることができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置の送信機の外観図である。この発明の実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置の送信機のブロック構成図である。この発明の実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置の車両側のセキュリティＥＣＵとその指示により制御動作を実行する制御動作部を示す図である。この発明の実施の形態１に係る車両用遠隔制御装置の通信文の一構成例を示す図である。従来装置における通信文の構成例を示す図である。従来の通信に基づく制御での正常作動・誤作動・不作動の確率例のグラフである。従来の通信に基づく制御での正常作動・誤作動・不作動の確率例のグラフである。

符号の説明

１０送信機
１１操作スイッチ
１２、２２制御部
１３送信部
２０セキュリティＥＣＵ
２１受信部
３１車内ＬＡＮ
３２ドア施解錠・ＥＣＵ
３３後扉・ＥＣＵ
３４右ＰＳＤ・ＥＣＵ
３５左ＰＳＤ・ＥＣＵ

Claims

車両用機器を遠隔操作する車両用遠隔制御装置であって、
前記操作に対応した制御情報コードと、ＩＤコード、及び操作回数毎に変化するローリングコードとを暗号化手段で暗号化した暗号文を送信する送信機と、
前記暗号文を受信するとともに、復号化手段で復号化した復号文のＩＤコードとローリングコードが認証できた場合、前記復号文の制御情報に基づき車両機器の動作を制御する受信機と、を備えたことを特徴とする車両用遠隔制御装置。
前記送信機の暗号化手段及び前記受信機の復号化手段は、暗号化と復号化を同じ鍵で行う共通秘密鍵ブロック暗号方式を用いることを特徴とする請求項１に記載の車両用遠隔制御装置。
前記送信機の暗号化手段及び前記受信機の復号化手段は、前記送信機から前記受信機への通信路において、送信平文と受信平文に１ビットの反転が起きた場合、前記受信平文と前記受信平文を復号化した受信平文とのビット反転確率が１／２に近い値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用遠隔制御装置。