JP2011052506A - 電子キーシステム及び電子キーのｉｄ照合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーアタックによる通信対象の不正操作を発生し難くすることができる電子キーシステムを提供する。
【解決手段】電子キーシステムは、車両２から発信されたリクエスト信号Ｓｒｑを電子キー１が受信すると、電子キー１がＩＤコード信号Ｓｉｄを車両２に返信するスマート通信によるＩＤ照合が行われ、ＩＤ照合が成立すれば、車両２に設置されたドアロックやエンジンの操作が可能となる。電子キーシステムは、スマート通信時に電子キー１から車両２に信号を発信する際、信号の信号強度を受信可能な範囲で意図的に強弱させた特定パターンで発信させる発信制御部１１ｂと、特定パターンを持つ信号を受信した際、特定パターンの正否を見る信号強度パターン照合を行い、信号強度パターン照合が成立しつつ、しかもＩＤ照合が成立したことを条件として、ドアロックやエンジンの操作を許可するパターン判定部２１ｄとを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、キーとして電子キーを使用する電子キーシステム及び電子キーのＩＤ照合方法に関する。

近年、車両のキーシステムにおいては、キーが持つ固有のキーコードとしてＩＤコードを無線発信可能な電子キーを車両キーとして使用する電子キーシステムが種々の車種で採用されている。この電子キーシステムには、電子キーからＩＤコードを発信するに際して電子キーにおいてボタン操作を必要としない、つまり電子キーからＩＤコードの発信を自動で行うキー操作フリーシステムがある。同システムでは、車両周囲にＩＤコードの返信要求としてＬＦ帯の信号でリクエストの通信エリアを形成し、この通信エリアに電子キーが入り込んでリクエストを受け取ると、電子キーがＩＤコードをＲＦ帯の信号で車両に返信する。そして、車両は、このＩＤコードを受信するとＩＤ照合を行い、同ＩＤ照合が成立すれば、ドアロック施解錠やエンジン始動を許可又は実行する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２‐２９３８５号公報

ところで、ＩＤ照合を不正に行う手口として、例えば車両からのリクエストと電子キーからのＩＤコードとをそれぞれ中継することができる中継器を悪意ある第三者が用いることによって、電子キーが車両の通信エリアに存在しなくても２者間のＩＤ照合が可能とされるリレーアタックというものが存在する。このため、仮にユーザが車両から遠く離れていて車両に無関心でいる際に、同ユーザが所持する電子キーのＩＤコードがリレーアタックにより不正に車両まで到達させられ、意図せずＩＤ照合が成立されてしまう可能性も否めない。

なお、車両と中継器との距離、及び電子キーと中継器との距離は、車両と電子キーとの通信距離、すなわち数メートル未満でなければならないとともに、通信時間が数ナノ秒未満でなければならないため、現在の技術では実現されておらず、実害は報告されていない。しかし、このリレーアタックが実現されると第三者によってドアロックを解錠され、さらにはエンジンを始動されてしまうおそれがある。そこで、リレーアタックによる車両に搭載される機器の不正操作を抑制することが望まれていた。

また、建物（住宅）のドア等のキーとして電子キーが使用される電子キーシステムにおいても、同様にリレーアタックによってドアロックを解錠されるおそれがある。よって、このような建物用の電子キーシステムにおいても、リレーアタックによる建物に設けられる機器の不正操作を抑制することが望まれていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リレーアタックによる通信対象の不正操作を発生し難くすることができる電子キーシステム及び電子キーのＩＤ照合方法を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、通信対象から発信されたＩＤコードの返信要求を電子キーが受信すると、当該電子キーがＩＤコードを前記通信対象に返信するスマート通信によるＩＤ照合が行われ、当該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信対象に設置された機器の操作が可能となる電子キーシステムにおいて、前記スマート通信時に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に信号を発信する際、当該信号の信号強度を受信可能な範囲で意図的に強弱させた特定パターンで発信させる発信制御手段と、前記特定パターンを持つ信号を受信した際、当該特定パターンの正否を見る信号強度パターン照合を行い、当該信号強度パターン照合が成立しつつ、しかも前記ＩＤ照合が成立したことを条件として、前記機器の操作を許可する認証手段とを備えたことをその要旨としている。

同構成によれば、電子キーとその通信対象とが一方から他方に信号を発信する際、その信号の信号強度を特定パターンに準じて強弱を付けて発信し、この信号強度の強弱パターンの照合成立も、電子キーのＩＤ照合成立の一条件として含ませる。ところで、第３者によってリレーアタックが試みられた際には、リレーアタックの中継器は、短時間で送受信しなければならないので、同一の通信データのみを送受信することにならざるを得ず、結果として信号強度まで一致させて送受信することはない。このため、リレーアタックによって通信対象と電子キーとのスマート通信が行われたとしても、信号強度の特定パターンが一致しないため、信号強度パターン照合を不成立とすることができる。よって、リレーアタックによる通信対象の不正操作を発生し難くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子キーシステムにおいて、前記発信制御手段は、前記スマート通信の際に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に対し一括りのデータとして送る信号を複数に分割し、その分割単位ごとに強弱を割り振って信号強度の特定パターンを構成することをその要旨としている。

同構成によれば、スマート通信の際にやりとりされるデータの一単位である信号、即ち１フレームを複数分割し、その分割単位で信号強度の強弱を割り振って特定パターンを構成する。このため、１つのフレームのみを参照することにより特定パターンの照合が実行可能となるので、速やかに特定パターンを判定することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電子キーシステムにおいて、前記発信制御手段は、前記電子キー及び前記通信対象が前記スマート通信を複数の通信往復で以て行う際、１往復の通信単位で強弱を割り振って信号強度の特定パターンを構成することをその要旨としている。

同構成によれば、スマート通信時に通信対象と電子キーとがやりとりする各通信単位のそれぞれに強弱を割り振って特定パターンを構成する。このため、通信対象又は電子キーは、スマート通信のやりとり全体の各フレームの強弱を照合することでリレーアタックに拠らない無線信号であるか否かを判定することができるので、１フレームに対して細かな判定をせずに済み、判定を容易にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、前記通信対象と前記電子キーとのうち前記特定パターンの受け付け側に設けられ、どの特定パターンを使用するのかを通知するパターン情報を、スマート通信時の通信課程において前記特定パターンの発信元に知らせるパターン発信手段を備え、前記発信制御手段は、前記パターン情報に準じた前記特定パターンで信号発信を実行し、前記認証手段は、前記発信元から受信した信号の信号強度パターンと、当該発信元に通知した前記パターン情報とが一致するか否かを見ることにより前記信号強度パターン照合を行うことをその要旨としている。

同構成によれば、特定パターンの受け付け側から特定パターンの発信元にパターン情報を通知し、そのパターン情報に準じた信号強度パターンで特定パターンの発信元に信号発信を実行させる。このため、照合する受信側が自ら特定パターンを指定して照合することができるので、特定パターンをその都度変更することができる。よって、信号強度パターン照合を、不正成立させ難いセキュリティの高いものとすることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、前記特定パターンは、予め決められた強弱の組み合わせからなる固定パターンであることをその要旨としている。

同構成によれば、特定パターンが固定とされているので、特定パターンが可変式をとる場合に比べて、本システムの処理を簡素なもので済ますことが可能となる。
請求項６に記載の発明は、通信対象から発信されたＩＤコードの返信要求を受信すると、ＩＤコードを前記通信対象に返信するスマート通信によるＩＤ照合が行われ、当該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信対象に設置された機器の操作が可能となる電子キーのＩＤ照合方法において、前記スマート通信時に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に信号を発信する際、発信制御手段で当該信号の信号強度を受信可能な範囲で意図的に強弱させた特定パターンで発信させ、前記特定パターンを持つ信号を受信した際、認証手段で当該特定パターンの正否を見る信号強度パターン照合を行い、当該信号強度パターン照合が成立しつつ、しかも前記ＩＤ照合が成立したことを条件として、前記機器の操作を許可することをその要旨としている。

本発明によれば、リレーアタックによる通信対象の不正操作を発生し難くすることができる電子キーシステム及び電子キーのＩＤ照合方法を提供することができる。

電子キーシステムの概略構成を示すブロック図。 ＩＤ照合時の通信動作を示すタイムチャート。 １フレーム内の信号強度の特定パターンを示す図。 リレーアタックを示す模式図。 スマート通信における信号強度の特定パターンを示す図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電子キーシステムを車両に具体化した第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。

図１に示されるように、車両２には、例えば運転者が実際に車両キーを操作しなくても機器としてのドアロックの施解錠やエンジンの始動及び停止等の車両動作を行うことが可能な電子キーシステム、いわゆるキー操作フリーシステムが搭載されている。ここで、車両２が電子キー１の通信対象である。キー操作フリーシステムは、キー固有のＩＤコードを無線通信で発信可能な電子キー１が車両キーとして使用され、車両２と狭域無線通信によりＩＤ照合が実行される。

キー操作フリーシステムには、車両２に近づいたり離れたりした際に自動でＩＤ照合が行われてドアロックの施解錠が許可されるエントリーシステムがある。これを以下に説明すると、車両２には、電子キー１との間で狭域無線通信を行う際にＩＤ照合を行う照合ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２１と、車両２の電源系を管理するメインボディＥＣＵ３１とが設けられている。照合ＥＣＵ２１には、車両２の各ドアに埋設されて車外にＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の信号を発信可能な車外ＬＦ発信機２２と、車内床下等に埋設されて車内にＬＦ帯の無線信号を発信可能な車内ＬＦ発信機２３と、車内後方の車体等に埋設されてＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の無線信号を受信可能なＲＦ受信機２４とが接続されている。照合ＥＣＵ２１には、例えばドアロック施解錠等を管理するメインボディＥＣＵ３１が車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）３０を介して接続されている。

一方、電子キー１には、車両２との間で電子キーシステムに準じた無線通信を行う際のコントロールユニットとして通信制御部１１が設けられている。通信制御部１１は、固有のキーコードとしてＩＤコードが記憶されたメモリ１１ａを備えている。通信制御部１１には、外部で発信されたＬＦ帯の信号を受信可能なＬＦ受信部１２と、通信制御部１１の指令に従いＲＦ帯の信号を発信可能なＲＦ発信部１３とが接続されている。

照合ＥＣＵ２１は、車外ＬＦ発信機２２からＬＦ帯のリクエスト信号Ｓｒｑを間欠的に発信させ、車両２の周辺に車外通信エリアを形成して、スマート通信（車外通信）の成立を試みる。電子キー１がこの車外通信エリアに入り込んでリクエスト信号ＳｒｑをＬＦ受信部１２で受信して車外通信が確立すると、電子キー１はリクエスト信号Ｓｒｑに応答する形で、自身のメモリ１１ａに登録されたＩＤコードを含ませたＲＦ帯のＩＤコード信号ＳｉｄをＲＦ発信部１３から返信する。照合ＥＣＵ２１は、電子キー１が返信するＩＤコード信号ＳｉｄのＩＤコードと自身のメモリ２１ａに登録されたＩＤコードとを照らし合わせて、ＩＤ照合（車外照合）が成立すると、ドアロックの施解錠を許可する。そして、この許可状態において、照合ＥＣＵ２１は、操作手段としての車外ドアハンドル２７のタッチセンサ２８がタッチ操作された際にはドアロック装置３８を駆動させてドアロックを解錠させる。一方、この許可状態において、照合ＥＣＵ２１は、車外ドアハンドル２７のロックボタン２９が押圧操作された際にはドアロック装置３８を駆動させてドアロックを施錠させる。

また、電子キーシステムには、エンジン始動停止操作の際に実際の車両キー操作を必要とせずに単なるスイッチ操作のみでエンジン始動停止操作を行うことが可能な機能としてワンプッシュエンジンスタートシステムがある。このワンプッシュエンジンスタートシステムを以下に説明すると、車両２には、照合ＥＣＵ２１のＩＤ照合成立結果を基に、エンジンの点火制御及び燃料噴射制御を行うエンジンＥＣＵ３２が設けられている。エンジンＥＣＵ３２は、車内ＬＡＮ３０を通じて照合ＥＣＵ２１等の各種ＥＣＵに接続されている。車両２の運転席には、車両２の電源状態（電源ポジション）を切り換える際に操作されるエンジンスイッチ３３が設けられている。エンジンスイッチ３３は、押し操作される度に電源状態をＡＣＣオン→ＩＧオン→電源オフの順に繰り返し遷移させ、エンジン停止時にブレーキペダルが踏み込み操作された状態で操作されると、エンジンを始動に切り換える。

照合ＥＣＵ２１は、車外照合が成立してドアロックが解錠された後、ドアが開けられて運転者が乗車したことを例えばカーテシスイッチ３７で認識すると、車内ＬＦ発信機２３からリクエスト信号Ｓｒｑを発信して車内全域に車内通信エリアを形成して、スマート通信（車内通信）の成立を試みる。照合ＥＣＵ２１は、電子キー１がこの車内通信エリアに入り込んで返信してきたＩＤコード信号ＳｉｄをＲＦ受信機２４で受信して車内通信が確立すると、自身のメモリ２１ａに登録されたＩＤコードと電子キー１のＩＤコードとを照らし合わせて、ＩＤ照合としてスマート照合（車内照合）を行い、車内照合が成立することを確認すると、エンジンスイッチ３３による電源状態の切り換えを許可する。

また、ＩＤ照合は、チャレンジレスポンス認証により暗号化された暗号通信となっている。チャレンジレスポンス認証とは、ＩＤ照合時に車両２が電子キー１にチャレンジ信号Ｓｃｃを投げかけて、電子キー１にチャレンジ信号Ｓｃｃのレスポンスを演算させ、このレスポンス信号Ｓｒｅが正しい演算結果をとるかどうかを車両２が確認する認証の一種である。照合ＥＣＵ２１は、電子キー１からチャレンジ信号Ｓｃｃに対する演算結果としてレスポンス信号Ｓｒｅを受信すると、電子キー１のレスポンスと、自ら演算したレスポンスとを照らし合わせてレスポンス照合を行い、同レスポンス照合の成立をＩＤ照合成立の一条件とする。

また、本例の電子キーシステムには、スマート通信時において電子キー１及び車両２の一方が他方に信号を発信する際、同信号の信号強度（発信強度）を周期的に変動して送り、この強弱パターンの正否を見る信号強度パターン照合を実行する機能（信号強度パターン照合機能）が設けられている。このため、本例のＩＤ照合は、電子キー１のＩＤコードの照合成立のみならず、信号強度パターン照合もＩＤ照合の成立条件となっている。また、本例の場合、電子キー１から車両２に発信される信号を、特定パターンの信号強度で送ることにより信号強度パターン照合を車両２に実行させるとともに、レスポンス認証時に電子キー１から車両２に一括りのデータとして送られるレスポンス信号Ｓｒｅが特定パターンとして構成されている。

この場合、照合ＥＣＵ２１には、電子キー１から発信される無線信号の信号強度の特定パターンを選択するパターン選択部２１ｂが設けられている。パターン選択部２１ｂは、メモリ２１ａに登録された信号強度、本例では強弱を組み合わせた複数のパターンの中から、特定の１つをスマート通信の度に選択する。なお、パターンは、データ構築の最小単位であるビットを切り分けの単位として１フレームを複数に分割し、この分割した分割ビットＢ１，Ｂ２，…に強弱を割り振って構成する。信号強度の強弱は、受信側である車両２が最低限受信できる信号強度（要は強度「０」付近）以上において、ある値を閾値Ｔとして、閾値Ｔ以上を「強」として取り扱い、閾値Ｔ未満を「弱」として取り扱う。

また、照合ＥＣＵ２１には、車両２からの信号発信を制御するパターン発信手段としての発信制御部２１ｃが設けられている。発信制御部２１ｃは、パターン選択部２１ｂが選択したパターン情報をチャレンジ信号Ｓｃｃに含ませて車外ＬＦ発信機２２又は車内ＬＦ発信機２３から発信させる。ここで、パターン情報は、予めパターンと関連付けられた「０」、「１」からなる複数ビットのコード列であり、メモリ１１ａ，２１ａに登録されている。このパターン情報は、スマート通信の際のレスポンス認証時に車両２から電子キー１に発信されるチャレンジ信号Ｓｃｃに含まれて、電子キー１に伝達される。

通信制御部１１には、車両２へ発信する無線信号の特定パターンを制御するパターン制御部１１ｂが設けられている。パターン制御部１１ｂは、受信した信号のパターン情報としてのコード（コード列）を取得すると、このコードに関連付けられた特定パターンで発信するようＲＦ発信部１３に指示する。

ＲＦ発信部１３には、発信する信号の発信強度を減衰させる減衰器１３ａが設けられている。減衰器１３ａは、発信信号の元である発信データのうち、減衰させずにそのまま通す箇所を信号強度「強」とし、減衰させた箇所を信号強度「弱」として生成し、この強弱の組み合わせによって発信強度の特定パターンを構成する。この発信強度の特定パターンは、スマート通信の際のレスポンス認証時に車両２に返信されるレスポンス信号Ｓｒｅに施されて車両２に伝達される。

車両２のＲＦ受信機２４には、受信した無線信号の受信強度を測定するＲＳＳＩ回路２４ａが設けられている。ＲＳＳＩ回路２４ａは、受信可能な受信強度（受信レベル）以上を持つ信号のみ受信する。そして、ＲＳＳＩ回路２４ａは、無線信号を受信した際、閾値Ｔ以上である場合には「１」を、閾値Ｔ未満である場合には「０」を照合ＥＣＵ２１へ出力する。

照合ＥＣＵ２１には、受信した無線信号の受信強度が正しい特定パターンであるか否かを判定する認証手段としてのパターン判定部２１ｄが設けられている。パターン判定部２１ｄは、ＲＳＳＩ回路２４ａから入力された「１」と「０」との組み合わせと、パターン選択部２１ｂが選択したパターンとを比較して、受信強度のパターンの正否を判定する。このとき、パターン判定部２１ｄは、レスポンス信号Ｓｒｅの受信を基準にして判定を開始する。そして、パターン判定部２１ｄは、受信強度のパターンが正しいと判定すると、ＩＤ照合との両方の成立によってドアロックの施解錠又はエンジンの始動及び停止を実行させる。一方、パターン判定部２１ｄは、正しい受信強度のパターンでないと判定すると、ＩＤ照合が成立していたとしても、リレーアタックによる不正操作である可能性が高いと認識し、ドアロックの施解錠やエンジンの始動及び停止を実行させない。

次に、本例の電子キーシステムによる通信動作の具体例を図２〜図４に従って説明する。
図２に示されるように、照合ＥＣＵ２１は、電子キー１とスマート通信を実行する際、まず停止状態（スリープ状態）になっている電子キー１を起動させるべく、ウェイク信号Ｓｗｋを車外ＬＦ発信機２２から発信させる。ウェイク信号Ｓｗｋは、車外ＬＦ発信機２２から一定間隔をおいて繰り返し発信され、車両２の周囲における電子キー１の有無が監視される。

電子キー１が車外ＬＦ発信機２２のウェイク信号Ｓｗｋの通信エリアに進入すると、ＬＦ受信部１２がウェイク照合を実行する。ＬＦ受信部１２は、ウェイク照合の成立を確認すると、通信制御部１１をそれまでのスリープ状態（待機状態）から起動状態に切り換える。そして、通信制御部１１は、自身が起動状態に切り換わると、アック信号ＳａｃをＲＦ発信部１３から発信する。

車両２は、ウェイク信号Ｓｗｋを発信した後の所定時間内にアック信号Ｓａｃを受信すると、電子キー１が車外通信エリアに存在すると認識し、ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを車外ＬＦ発信機２２から発信する。このビークルＩＤ信号Ｓｖｉには、車両２を識別するための車両固有のＩＤとしてビークルＩＤが含まれている。ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを受信した電子キー１は、メモリ１１ａに登録されたコードと照らし合わせるビークルＩＤ照合を行い、照合が一致すると、アック信号ＳａｃをＲＦ発信部１３から発信する。

車両２は、ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを受信した後の所定時間内にアック信号Ｓａｃを受信すると、自身に対応する電子キー１が車外通信エリアに存在すると認識する。車両２は、チャレンジ信号Ｓｃｃを車外ＬＦ発信機２２から発信する。チャレンジ信号Ｓｃｃには、発信の度に毎回値が変わるチャレンジコードと、電子キー１のキー番号と、電子キー１が発信するレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度のパターン情報とが含まれている。なお、キー番号は、何番目のマスターキーであるのか、又は何番目のサブキーであるのかを通知するものである。また、パターン情報は、電子キー１に分割ビットＢ１，Ｂ２，…の先頭から順に、信号強度を例えば「強、弱、強、強、弱」で出させることを指示するコード列として出力される。

電子キー１の通信制御部１１は、ＬＦ受信部１２でチャレンジ信号Ｓｃｃを受信すると、このチャレンジ信号Ｓｃｃのキー番号の正否を見る番号照合を実行し、自身がこのときの通信相手であるか否かを判断する。なお、この番号照合は、通信相手の電子キー１についてマスター又はサブのキー種を判定する照合である。そして、この番号照合が成立すると、通信制御部１１は、チャレンジ信号Ｓｃｃに含まれるチャレンジコードを、自身の暗号鍵によって演算することにより、レスポンスコードを生成する。通信制御部１１は、レスポンスコードの生成が終了すると、自身のメモリ１１ａに登録されたＩＤコードと、このレスポンスコードとを含むレスポンス信号ＳｒｅをＲＦ発信部１３から発信させる。なお、レスポンス信号Ｓｒｅ内におけるＩＤコードとレスポンスコードとの並び順は、適宜変更可能である。

また、パターン制御部１１ｂは、このチャレンジ信号Ｓｃｃの受信の際、車両２からパターン情報を受け付けるので、このパターン情報に基づいて発信強度を特定パターンに構成したレスポンス信号ＳｒｅをＲＦ発信部１３から発信させる。本例の場合、図３に示されるように、発信制御部２１ｃは、電子キー１から車両２へ発信されるレスポンス信号Ｓｒｅを５分割して、信号強度の特定パターンを構成する。ここでは、レスポンス信号Ｓｒｅの信号強度が「強、弱、強、強、弱」の強弱パターンにより構成される。そして、減衰器１３ａは、発信強度の閾値Ｔを境にして同閾値Ｔ以上を発信強度「強」、同閾値Ｔ未満を発信強度「弱」として、信号強度が周期的に切り換わるレスポンス信号Ｓｒｅを、ＲＦ発信部１３から発信する。

照合ＥＣＵ２１は、チャレンジ信号Ｓｃｃを発信する際、自身が持つ暗号鍵によってチャレンジコードを演算するとともに、自らもレスポンスコードを生成する。そして、照合ＥＣＵ２１は、電子キー１からレスポンス信号ＳｒｅをＲＦ受信機２４で受信すると、電子キー１のレスポンスコードと、自身が演算したレスポンスコードとを照らし合わせて、レスポンス照合を実行する。照合ＥＣＵ２１は、このレスポンス照合が成立することを確認すると、レスポンス信号Ｓｒｅに含まれるＩＤコードの正否を照合する。

さらに、パターン判定部２１ｄは、このレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度パターンの正否を照合する。即ち、パターン判定部２１ｄは、照合ＥＣＵ２１のメモリ１１ａに登録された特定パターンと、レスポンス信号Ｓｒｅの信号強度パターンとを照らし合わせることにより信号強度パターン照合を実行する。照合ＥＣＵ２１は、レスポンス照合、ＩＤコード照合、及び信号強度パターン照合の３つが全て成立することを確認すると、これを以て車外照合成立として処理する。そして、照合ＥＣＵ２１は、車外照合が成立すると、ドアロックを施解錠許可状態とし、車外ドアハンドル２７のタッチセンサ２８が操作されると、ドアロックを解錠させる。

一方、図４に示されるように、無線電波をリレー形式に伝達可能な中継器３，４を使用し、車両２の車外通信エリアに電子キー１が存在しないにも拘わらず、電子キー１及び車両２にてやりとりされる各種電波を中継器３，４により中継して、車両２を不正操作するリレーアタックが試みられた場合を想定する。リレーアタックが試みられた場合には、車両２から発信されたウェイク信号Ｓｗｋが中継器３，４を介して電子キー１に発信される。ここで、電子キー１は例えばユーザの自宅等に置かれた状態であるが、中継器３，４を介して飛んできたウェイク信号Ｓｗｋを受信し、ウェイク信号Ｓｗｋに応答してアック信号Ｓａｃを発信してしまい、車両２とのスマート通信を開始することになる。

ところで、この種の中継器３，４は、信号を送り渡すに際し、信号強度の強弱まで正確には送れず、結局のところ単なる「０」「１」の信号、即ち通信データの複製のみしか行うことができない現状がある。よって、レスポンス信号Ｓｒｅが中継器３，４によって車両２に送られても、このレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度パターンはメモリ１１ａに登録されているものとは異なるので、信号強度パターン照合が成立しないと判定される。よって、車両２と電子キー１とのスマート通信は成立せず、リレーアタックを試みた第三者によってドアロックが開けられることはない。

なお、ここでは、車外照合時における車両２及び電子キー１の動作について説明したが、車内照合のときも同様の動作を行うので、車内照合の説明は省略する。
さて、本例の電子キーシステムでは、ＩＤ照合時にＩＤコード照合に加えて、車両２が受信するレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度パターン照合も実行し、同照合をＩＤ照合成立の一条件とする。このため、もし仮に盗難行為者である第三者がリレーアタックによってＩＤ照合成立を試みようとしても、車両２自身が指示したレスポンス信号Ｓｒｅの発信強度のパターンと、車両２が受信した受信強度のパターンとが異なり、信号強度パターン照合が一致せず、スマート通信を成立させることができない。よって、リレーアタックによる車両２の不正操作を抑制することが可能となる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）電子キー１が車両２にレスポンス信号Ｓｒｅを発信する際、このレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度に強弱パターンを付して発信し、スマート通信のＩＤコードの一致に加えて、信号強度の強弱パターンが一致することもＩＤ照合の成立条件としてドアロックやエンジンの操作を許可する。このため、リレーアタックによって車両２と電子キー１とのスマート通信が行われたとしても、中継器３，４では信号強度が複製されず信号強度の特定パターンが一致しないので、信号強度パターン照合を不成立とすることができる。よって、リレーアタックによる車両２の不正操作を発生し難くすることができる。

（２）スマート通信時に車両２と電子キー１とがやりとりされるデータの一単位である信号、即ち１フレームであるレスポンス信号Ｓｒｅを複数に分割して、信号強度の強弱を割り振って特定パターンを構成した。このため、車両２は、複数のフレームのうち１つのフレームのみを参照することで信号強度パターン照合が実行可能となる。よって、各フレームの１つひとつをそれぞれ照合せずに済むので、信号強度パターン照合を短い時間で済ませることができる。

（３）スマート通信の通信課程で車両２からパターン情報を電子キー１に通知して、どのような強弱パターンでレスポンス信号Ｓｒｅを発信すればよいのかを電子キー１に通知する。このため、照合する車両２が自ら特定パターンを指定して信号強度パターン照合することができるので、特定パターンをその都度変更することができる。よって、信号強度パターン照合をセキュリティの高いものとすることができる。

（４）車両２から発信されるレスポンス信号Ｓｒｅにパターン情報が含まれ、電子キー１がこのレスポンス信号Ｓｒｅのパターン情報に基づいて特定パターンの信号強度でレスポンス信号Ｓｒｅを発信する。このため、信号強度の特定パターンは固定ではなく、チャレンジ信号Ｓｃｃのパターン情報によって変更することが可能であるので、照合のセキュリティ性をより一層高めることができる。

（５）本技術を、ドアロックの施解錠やエンジンの始動又は停止が許可又は実行される電子キーシステムに用いるので、ユーザが車両２から離れた場所にいる場合に、リレーアタックによって車両２内を物色されたり、車両２自体を盗難されたりすることを防ぐことができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる電子キーシステムを車両に具体化した第２の実施形態について、図５を参照して説明する。この実施形態の電子キーシステムは、信号強度パターン照合の強弱の割り振る方法が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の電子キーシステムは、図１に示す第１の実施形態の電子キーシステムと同様の構成を備えている。

本例の信号強度パターン照合機能は、スマート通信時に電子キー１及び車両２が複数回やりとりする１往復の通信単位で、信号強度（発信強度）を切り換えるものである。即ち、本例の信号強度パターン照合機能は、スマート通信時において電子キー１から車両２へ発信される各フレーム、つまり２つのアック信号Ｓａｃ及びレスポンス信号Ｓｒｅ自体に強弱を割り振ることにより信号強度の特定パターンを構成して、車両２が信号強度パターン照合を行うものとなっている。

パターン選択部２１ｂは、メモリ２１ａに登録された信号強度、本例では強弱を組み合わせた複数のパターンの中から、特定の１つをスマート通信が行われる度に選択する。なお、本例の特定パターンは、各フレームのそれぞれ１つひとつを単位として強弱が割り振られることにより構成されている。発信制御部２１ｃは、パターン選択部２１ｂが選択したパターン情報をウェイク信号Ｓｗｋに含ませて、車外ＬＦ発信機２２又は車内ＬＦ発信機２３から発信させる。

パターン制御部１１ｂは、スマート通信の際に受け付けるウェイク信号Ｓｗｋからパターン情報としてのコード（コード列）を取得すると、このコードに関連付けられた特定パターンで発信するようＲＦ発信部１３に指示する。この発信強度の特定パターンは、スマート通信の際に電子キー１に返信される２つのアック信号Ｓａｃと、レスポンス信号Ｓｒｅに施されて車両２に伝達される。

パターン判定部２１ｄは、ＲＳＳＩ回路２４ａから入力された「１」と「０」との組み合わせと、パターン選択部２１ｂが選択したパターンとを比較して、受信強度のパターンの正否を判定する。このとき、パターン判定部２１ｄは、１つ目のアック信号Ｓａｃの受信を基準にして判定を開始する。そして、パターン判定部２１ｄは、各信号の受信強度の組み合わせからなるパターンが正しいと判定すると、ＩＤ照合との両方の成立によってドアロックの施解錠又はエンジンの始動及び停止を実行させる。

次に、本例の電子キーシステムによる通信動作の具体例を図５に従って説明する。
図５に示されるように、照合ＥＣＵ２１は、電子キー１とスマート通信を実行する際、まず停止状態（スリープ状態）になっている電子キー１を起動させるべく、信号強度のパターン情報を含んだウェイク信号Ｓｗｋを車外ＬＦ発信機２２から発信させる。ウェイク信号Ｓｗｋは、車外ＬＦ発信機２２から一定間隔をおいて繰り返し発信され、車両２の周囲における電子キー１の有無が監視される。

電子キー１が車外ＬＦ発信機２２のウェイク信号Ｓｗｋの通信エリアに進入すると、ＬＦ受信部１２がウェイク照合を実行する。ＬＦ受信部１２は、ウェイク照合の成立を確認すると、通信制御部１１をそれまでのスリープ状態（待機状態）から起動状態に切り換える。通信制御部１１は、自身が起動状態に切り換わると、ウェイク信号Ｓｗｋに含まれるパターン情報を受け付けるので、発信動作時にとるべき特定パターンを認識し、その特定パターンに準じた発信動作をＲＦ発信部１３にとらせる。本例では、１つ目のアック信号Ｓａｃが「強」、２つ目のアック信号Ｓａｃが「弱」、レスポンス信号Ｓｒｅが「弱」となる「強、弱、強」の特定パターンに設定されている。よって、通信制御部１１は、まずウェイク信号Ｓｗｋに応じて発信強度が「強」であるアック信号ＳａｃをＲＦ発信部１３から発信する。

車両２は、ウェイク信号Ｓｗｋを発信した後の所定時間内にアック信号Ｓａｃを受信すると、電子キー１が車外通信エリアに存在すると認識し、ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを車外ＬＦ発信機２２から発信する。ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを受信した電子キー１は、メモリ１１ａに登録されたコードと照らし合わせるビークルＩＤ照合を行い、照合が一致すると、発信強度が「弱」であるアック信号ＳａｃをＲＦ発信部１３から発信する。

車両２は、ビークルＩＤ信号Ｓｖｉを受信した後の所定時間内にアック信号Ｓａｃを受信すると、自身に対応する電子キー１が車外通信エリアに存在すると認識する。車両２は、チャレンジ信号Ｓｃｃを車外ＬＦ発信機２２から発信する。

電子キー１の通信制御部１１は、ＬＦ受信部１２でチャレンジ信号Ｓｃｃを受信すると、このチャレンジ信号Ｓｃｃのキー番号の正否を見る番号照合を実行し、自身がこのときの通信相手であるか否かを判断する。そして、この番号照合が成立すると、通信制御部１１は、チャレンジ信号Ｓｃｃに含まれるチャレンジコードを、自身の暗号鍵によって演算することにより、レスポンスコードを生成する。通信制御部１１は、レスポンスコードの生成が終了すると、自身のメモリ１１ａに登録されたＩＤコードと、このレスポンスコードとを含む信号強度が「強」であるレスポンス信号ＳｒｅをＲＦ発信部１３から発信させる。

照合ＥＣＵ２１は、電子キー１からレスポンス信号ＳｒｅをＲＦ受信機２４で受信すると、電子キー１のレスポンスコードと、自身が演算したレスポンスコードとを照らし合わせて、レスポンス照合を実行する。照合ＥＣＵ２１は、このレスポンス照合が成立することを確認すると、レスポンス信号Ｓｒｅに含まれるＩＤコードの正否を照合する。

さらに、パターン判定部２１ｄは、２つのアック信号Ｓａｃとレスポンス信号Ｓｒｅとからなる信号強度パターンの正否を照合する。即ち、パターン判定部２１ｄは、２つのアック信号Ｓａｃ及びレスポンス信号Ｓｒｅが「強、弱、強」の信号強度パターンをとるか否かを確認する。照合ＥＣＵ２１は、レスポンス照合、ＩＤコード照合、及び信号強度パターン照合が成立することを確認すると、これを以て車外照合成立として処理する。そして、照合ＥＣＵ２１は、車外照合が成立すると、ドアロックを施解錠許可状態とし、車外ドアハンドル２７のタッチセンサ２８が操作されると、ドアロックを解錠させる。

なお、ここでは、車外照合時における車両２及び電子キー１の動作について説明したが、車内照合のときも同様の動作を行うので、車内照合の説明は省略する。
さて、本例の電子キーシステムでは、ＩＤ照合時にＩＤコード照合に加えて、車両２が受信する２つのアック信号Ｓａｃとレスポンス信号Ｓｒｅとの信号強度からなる信号強度パターン照合も実行し、同照合をＩＤ照合成立の一条件とする。このため、もし仮に盗難行為者である第三者がリレーアタックによってＩＤ照合成立を試みようとしても、車両２自身が指示したレスポンス信号Ｓｒｅの発信強度のパターンと、車両２が受信した受信強度のパターンとが異なり、信号強度パターン照合が一致せず、スマート通信を成立させることができない。よって、リレーアタックによる車両２の不正操作を抑制することが可能となる。

以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）、（３）〜（５）と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（６）スマート通信は１通信の際に数回通信を往復するが、この１往復の際の通信単位、即ち各フレーム単位で信号強度に強弱を割り振って信号強度パターン照合を実行する。このように、スマート通信の信号やりとり全体で信号強度の判定を行うようにすれば、１つのフレームで細かな信号強度判定を行う必要がなくなるので、信号強度パターン照合を容易な照合とすることができる。

（７）車両２から発信されるウェイク信号Ｓｗｋにパターン情報を含ませて、信号強度の特定パターンを電子キー１に通知する。よって、スマート通信の初期時に電子キー１にパターン情報を通知できるので、本例のような全フレームを用いた信号強度判定を行う場合でも、問題なく同照合を実行することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記第１の実施形態では、レスポンス信号Ｓｒｅを５分割して信号強度の強弱を割り振ったが、分割数は５分割に限らず任意に設定してよい。

・上記第１の実施形態では、チャレンジ信号Ｓｃｃにパターン情報を含ませて、レスポンス信号Ｓｒｅの信号強度を特定パターンとしたが、パターン情報をウェイク信号Ｓｗｋに含ませていずれかのアック信号Ｓａｃかレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度を特定パターンとしてもよい。また、パターン情報をビークルＩＤ信号Ｓｖｉに含ませて２つ目のアック信号Ｓａｃかレスポンス信号Ｓｒｅの信号強度を特定パターンとしてもよい。

・上記実施形態において、信号強度のパターン情報をスマート通信のいずれかの信号に含ませて車両２から電子キー１に伝達したが、信号強度のパターン情報のみを別途発信するようにしてもよい。

・上記実施形態では、車両２から電子キー１へパターン情報を送って、このパターン情報に基づいて信号強度が特定パターンの無線信号を電子キー１が発信するようにした。しかしながら、車両２から電子キー１へパターン情報を送らず、電子キー１が予め決めておいた順番で信号強度の特定パターンを変更（ローテーション）するようにしてもよい。

・上記実施形態では、スマート通信の度に信号強度の特定パターンを変更するようにしたが、信号強度のパターンを固定としてもよい。
・上記実施形態では、電子キー１から車両２へ発信する無線信号の信号強度を特定パターンに構成したが、車両２から電子キー１へ発信する無線信号の信号強度を特定パターンに構成してもよい。

・上記実施形態において、信号強度パターン照合は、閾値Ｔを境にこれを上回るか或いは下回るかを見ることによりパターン判定する形式に限定されない。例えば、信号強度の値自体を見るようにし、この信号強度が決められたパターンの値をとるか否かによって信号強度判定を行ってもよい。

・上記実施形態において、電子キー１のスイッチ操作で車両２に無線で施錠信号又は解錠信号を発信してドアロックの施解錠を行うことが可能なワイヤレスキーシステムを搭載してもよい。

・上記実施形態において、信号強度パターン照合が一致しない際に、電子キー１又は車両２においてスマート通信を禁止状態とするようにしてもよい。なお、車両２がスマート通信禁止状態をとる際に、電子キー１でスイッチが操作されてワイヤレスキー通信が成立すると、車両２のスマート通信禁止状態を解除する。

・上記実施形態では、パターン情報を「０」、「１」からなる複数ビットのコード列としたが、例えば信号の内容を文章の情報として通知するデータでもよい。
・上記構成において、車両２に電子キー１と近距離無線通信によりＩＤ照合を行うイモビライザーシステムを搭載してもよい。

・上記実施形態では、番号照合、レスポンス照合、ＩＤコード照合から認証を行うようにしたが、種々の認証形式が採用可能である。
・上記実施形態において、電子キーシステムで使用する電波の周波数は、必ずしもＬＦやＲＦに限定されず、これら以外の周波数が使用可能である。また、車両２から電子キー１に電波発信するときの周波数と、電子キー１から車両２に電波を返すときの周波数とは、必ずしも異なるものに限定されず、これらを同じ周波数としてもよい。

・上記実施形態において、本例の電子キーシステムは、必ずしも車両２のみに適用されることに限らず、電子キーを使用する通信対象であれば、その採用先は特に限定されない。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
（イ）請求項５に記載の電子キーシステムにおいて、前記通信対象は、前記電子キーへ発信する無線信号に前記信号強度の特定パターンのパターン情報を含ませて発信し、前記電子キーは、受信した前記無線信号のパターン情報に基づいて前記通信対象に対して前記特定パターンの無線信号を発信することを特徴とする電子キーシステム。

同構成によれば、通信対象から発信される無線信号にパターン情報が含まれ、電子キーがこの無線信号のパターン情報に基づいて特定パターンの信号強度で無線信号を発信する。このため、信号強度の特定パターンは固定ではなく、無線信号のパターン情報によって変更することが可能であるので、セキュリティ性を高めることができる。

（ロ）請求項１〜５、及び（イ）のいずれかに記載の電子キーシステムにおいて、前記発信制御手段を前記電子キーに設け、前記認証手段を前記通信対象に設けることにより、前記スマート通信時に前記電子キーから発信される信号を前記特定パターンに準じた強弱の信号強度で発信させ、当該特定パターンの正否を前記通信対象で確認することを特徴とする電子キーシステム。

同構成によれば、電子キーから発信される信号の信号強度によって信号強度パラメータ照合が行われるので、他の照合と同様に信号強度パラメータ照合も他の照合とまとめて通信対象で実行することが可能となる。

（ハ）請求項１〜５、及び（イ）、（ロ）のいずれかに記載の電子キーシステムにおいて、前記通信対象は車両であって、前記ＩＤ照合が成立すると、ドアロックの施解錠やエンジンの始動又は停止が許可又は実行されることを特徴とする電子キーシステム。

同構成によれば、通信対象を車両として、ドアロックの施解錠やエンジンの始動又は停止が許可又は実行される電子キーシステムに用いるので、ユーザが車両から離れた場所にいる場合に、リレーアタックによって車両内を物色されたり、車両自体を盗難されたりすることを防ぐことができる。

１…電子キー、２…通信対象としての車両、１１…通信制御部、１１ａ…メモリ、１１ｂ…発信制御手段としてのパターン制御部、１２…ＬＦ受信部、１３…ＲＦ発信部、２１…照合ＥＣＵ、２１ａ…メモリ、２１ｂ…パターン選択部、２１ｃ…パターン発信手段としての発信制御部、２１ｄ…認証手段としてのパターン判定部、２２…車外ＬＦ発信機、２３…車内ＬＦ発信機、２４…ＲＦ受信機、２４ａ…ＲＳＳＩ回路、２７…車外ドアハンドル、２８…タッチセンサ、２９…ロックボタン、３１…メインボディＥＣＵ、３２…エンジンＥＣＵ、３３…エンジンスイッチ、３７…カーテシスイッチ、３８…ドアロック装置、Ｂ１〜Ｂ５…分割ビット、Ｓａｃ…アック信号、Ｓｃｃ…チャレンジ信号、Ｓｉｄ…ＩＤコード信号、Ｓｒｅ…レスポンス信号、Ｓｒｑ…リクエスト信号、Ｓｖｉ…ビークルＩＤ信号、Ｓｗｋ…ウェイク信号、Ｔ…閾値。

Claims (6)

1. 通信対象から発信されたＩＤコードの返信要求を電子キーが受信すると、当該電子キーがＩＤコードを前記通信対象に返信するスマート通信によるＩＤ照合が行われ、当該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信対象に設置された機器の操作が可能となる電子キーシステムにおいて、
   前記スマート通信時に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に信号を発信する際、当該信号の信号強度を受信可能な範囲で意図的に強弱させた特定パターンで発信させる発信制御手段と、
   前記特定パターンを持つ信号を受信した際、当該特定パターンの正否を見る信号強度パターン照合を行い、当該信号強度パターン照合が成立しつつ、しかも前記ＩＤ照合が成立したことを条件として、前記機器の操作を許可する認証手段とを備えた
   ことを特徴とする電子キーシステム。
2. 請求項１に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記発信制御手段は、前記スマート通信の際に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に対し一括りのデータとして送る信号を複数に分割し、その分割単位ごとに強弱を割り振って信号強度の特定パターンを構成する
   ことを特徴とする電子キーシステム。
3. 請求項１に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記発信制御手段は、前記電子キー及び前記通信対象が前記スマート通信を複数の通信往復で以て行う際、１往復の通信単位で強弱を割り振って信号強度の特定パターンを構成する
   ことを特徴とする電子キーシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記通信対象と前記電子キーとのうち前記特定パターンの受け付け側に設けられ、どの特定パターンを使用するのかを通知するパターン情報を、スマート通信時の通信課程において前記特定パターンの発信元に知らせるパターン発信手段を備え、
   前記発信制御手段は、前記パターン情報に準じた前記特定パターンで信号発信を実行し、
   前記認証手段は、前記発信元から受信した信号の信号強度パターンと、当該発信元に通知した前記パターン情報とが一致するか否かを見ることにより前記信号強度パターン照合を行う
   ことを特徴とする電子キーシステム。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記特定パターンは、予め決められた強弱の組み合わせからなる固定パターンである
   ことを特徴とする電子キーシステム。
6. 通信対象から発信されたＩＤコードの返信要求を受信すると、ＩＤコードを前記通信対象に返信するスマート通信によるＩＤ照合が行われ、当該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信対象に設置された機器の操作が可能となる電子キーのＩＤ照合方法において、
   前記スマート通信時に前記電子キー及び前記通信対象が一方から他方に信号を発信する際、発信制御手段で当該信号の信号強度を受信可能な範囲で意図的に強弱させた特定パターンで発信させ、
   前記特定パターンを持つ信号を受信した際、認証手段で当該特定パターンの正否を見る信号強度パターン照合を行い、当該信号強度パターン照合が成立しつつ、しかも前記ＩＤ照合が成立したことを条件として、前記機器の操作を許可する
   ことを特徴とする電子キーのＩＤ照合方法。

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