JP2012244629A - アクセス検証および／またはスタートを検証するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された車両へのキーレスシステムの方法および装置を提供する。
【解決手段】携帯識別子発生器５と、車両４の少なくとも２つの異なる位置に存在するアンテナ１、２とによって車両４のアクセス検証および／またはスタート検証するための方法および装置であって、アンテナ１、２が変更可能な時点で電磁信号を送信し、電磁信号を送信は、可変の固有特性を備える送信ブロックで行われ、複数の送信ブロックが伝達電文に整列され、伝達電文では各送信ブロックが可変の時間的位置を取っており、識別子発生器５では、アンテナ１、２から送信された電磁信号が受信され、応答信号が発生され処理され、伝達電文における個々のアンテナ１、２の制御時点および／または個々の送信ブロックの固有特性および／または個々の送信ブロックの時間的位置が、暗号方法に対応して変更される。
【選択図】図１

Description

本発明は、とりわけ車両のアクセス検証および／またはスタート検証のための方法および装置に関する。

従来、車両は、機械的施錠システムを使用する場合にのみ開放し、スタートすることができた。そのためには鍵を鍵シリンダまたは点火スイッチに差込み、回転しなければならなかった。しかしこのシステムは、いわゆる「リモートアクセス」システムによってほぼ駆逐された。この電子的システムでは、ボタン操作や鍵に組み込まれた遠隔操作によって車両を開放または施錠することができる。車両をスタートさせるためには、このシステムでは通常、さらに鍵を点火スイッチまたは同等の装置に差し込むことが必要である。

数年前から、自動車製造業者は鍵なしでのアクセスおよびスタートシステムを提供しており、「キーレスエントリー・スタートシステム」または略して「キーレスシステム」として知られている。このシステムにより、車両の鍵を能動的に使用する必要なしに車両を開放し、スタートさせることができる。そのために識別子発生器（ＩＤ発生器）が車両の鍵に組み込まれている。ユーザは鍵を単に携帯すれば十分である。これによりキーレスシステムは非常に快適になる。なぜなら車両を解錠し、スタートさせるために、もはや鍵を探して操作する必要がないからである。電子回路が故障した場合でも車両を使用することができるように、鍵は現在の純粋な機械的「非常鍵」も内蔵している。

昨今では種々のキーレスシステムが公知であり、これらはすべて類似の原理にしたがい動作する。車両には複数のアンテナが配置されており、鍵にはＩＤ発生器またはトランスポンダが存在する。鍵が車両の近傍にあると、ＩＤ発生器またはトランスポンダが、符号化された電磁的信号を車両のアンテナから受信し、この信号を復号し、新たな符合とともに再び返信する。次に、識別子発生器によって受信された信号は、車両の評価電子回路によって既知の符合信号と比較される。信号が正しく一致すると、車両は開放またはスタートされる。ＩＤ発生器またはトランスポンダが所定の射程の外にあると、車両は通例自動的にロックされる。

電子的発進阻止も現在の所、同じような原理にしたがって機能する。そのために鍵では、周期的に連続番号を平文で送信する簡単な読み取り専用トランスポンダまたは識別番号を割り当てることのできる再書き込み可能トランスポンダが必要である。車両の評価電子回路はさらに、このトランスポンダと電磁波によって結合されている。

車両とＩＤ発生器との間の伝送はすべての場合で無線により実現されるから、信号を第三者が測定し、妨害し、または別目的に使用することができる。たとえば一方が車両の近傍に、他方がＩＤ発生器の近傍にある２つの機器を使用して、使用される低周波（ＬＦ）通信チャネルまたは高周波（ＨＦ）通信チャネルの無線区間を延長することにより、車両と権限のあるユーザのＩＤ発生器との間の大きな距離を橋絡することができる。このようにして、ＩＤ発生器が所要の射程内に存在していなくても、車両を開放し、スタートさせることができる。これは一般的にはリレー攻撃と称される。

特許文献１には、評価ユニットを備える携帯型識別送信機を用いた、車両のアクセス検証およびスタート検証の方法が記載されている。この識別送信機は、車両内に配置されたアンテナからの信号を受信し、同時にまたは時間的に互いに依存しないでその電界強度を測定し、これを再び車両のアンテナユニットに通知する。これによりこのようなスタートおよびアクセスシステムの安全性が高められる。

キーレスシステムまたはトランスポンダベースの発進阻止に対するリレー攻撃では通常、車両アンテナから送信された電界強度値やアンテナが制御される順序およびそれらの組合わせを分析し、権限のあるＩＤ発生器をシミュレートすることが試みられる。車両と権限のあるＩＤ発生器との間の通信チャネルが延長されても、ＩＤ発生器での低周波電界を車両内と同じように十分に正確にシミュレートすることができると、各繰り返しとともにリレー攻撃がキーレスシステムまたは発進阻止を打ち負かす確率が高まる。

ドイツ特許第１０２００５０１３９１０号

本発明の課題は、それに対して改善された方法および装置を提供することである。

この課題は、請求項１による方法および請求項９による装置によって解決される。本発明の技術思想の構成および改善形態は、従属請求項の対象である。

携帯識別子発生器と、車両の少なくとも２つの異なる位置に存在するアンテナによって車両のアクセス検証および／またはスタート検証するための方法が記述される。

この方法では、アンテナが変更可能な時点で電磁信号を送信し、ここで電磁信号を送信は、可変の固有特性を備える送信ブロックで行われ、複数の送信ブロックが伝達電文に整列され、この伝達電文では各送信ブロックが可変の時間的位置を取っており、識別子発生器では、前記アンテナから送信された電磁信号が受信され、応答信号が発生され処理され、前記伝達電文における個々のアンテナの制御時点および／または個々の送信ブロックの固有特性および／または個々の送信ブロックの時間的位置が、暗号方法に対応して変更される。

さらに携帯識別子発生器と、車両の少なくとも２つの異なる位置に存在し、電磁信号を伝送するアンテナによって車両のアクセス検証および／またはスタート検証するための装置が記述される。

ここで電磁信号の送信は、可変の固有特性を備える送信ブロックで行われ、複数の送信ブロックが伝達電文に整列され、この伝達電文では各送信ブロックが可変の時間的位置を取っており、前記携帯識別子発生器は、アンテナから送信された電磁信号を受信し、処理するための評価ユニットを有しており、前記処理は応答信号の発生を含んでおり、前記伝達電文における個々のアンテナの制御時点および／または個々の送信ブロックの固有特性および／または個々の送信ブロックの時間的位置が、暗号方法に対応して変更される。

本発明を以下、図面に基づいて詳細に説明する。同じまたは類似のエレメントには同じ参照符合が付している。

送信アンテナおよび受信アンテナを組合わせたキーレスアクセスおよび／またはスタートシステムの概略図である。 別個の送信アンテナと受信アンテナを備えるキーレスアクセスおよび／またはスタートシステムの概略図である。 キーレススタートおよびアクセスシステムへのリレー攻撃を概略的に示す図である。 送信および評価過程の流れを示すフローチャートである。 伝達電文の構造を示す図である。

図１は、識別子発生器５と車両４を概略的に示す。車両には異なる箇所に２つのアンテナ１，２が配置されており、これらは信号を送信する。これはたとえばＬＦ（低周波）またはＨＦ（高周波）領域の電磁信号である。アンテナ１，２は個別にも、同時にも信号を送信することができる。これらの信号は識別子発生器５により受信され、続いて評価および／またはさらに処理される。そのために適切な評価ユニット８が識別子発生器５内に配置されている。評価および／またはさらなる処理に続いて、対応する応答信号をアンテナ１，２および図示されていない後続の評価ユニットに返信することができる。応答信号はたとえばＵＨＦ周波数バンドで送信される。

図１ではアンテナ１，２が送受信アンテナとして構成されている。しかし図２に示すように、アンテナ１，２を送信アンテナとしてのみ構成し、識別子発生器５の応答信号を車両にある別のアンテナ１１，１２で再び受信し、そこでたとえば評価ユニットによって評価することもできる。

アンテナ１，２から送信された信号を受信するためには、識別子発生器５が車両の所定の半径内に存在していなければならない。なぜならＬＦ領域およびＨＦ領域の信号は制限された射程しか有していないからである。この半径はたとえば１０ｍとすることができる。識別子発生器５から車両のアンテナ１，２または評価ユニットへの応答信号の送信は理論的には比較的大きな距離を介しても可能である。なぜならそこで使用されるＵＨＦ周波数バンドの信号は比較的に大きな射程を有するからである。アンテナ１からの識別子発生器５の間隔は図１にａにより、アンテナ２からの間隔はｂにより図示されている。

アンテナ１，２は連続的に信号を送信することができるが、信号を所定のイベントに応じて送信することも可能である。このようなイベントはたとえばドアグリップの接触または操作とすることができる。識別子発生器５がこれに基づいて正しい応答信号を送信すると、車両は解錠される。識別子発生器５が正しい応答信号を送信し、とりわけ車両の室内に存在すると検知されると、たとえばエンジンスタート／ストップキーの操作によってエンジンをユーザによってスタートすることができる。

図３は、評価ユニット８を備える同じ識別子発生器５と、車両４の２つの異なる箇所に配置されたアンテナ１，２を備える車両を概略的に示す。識別子発生器５は、この図ではアンテナ１，２から送信される信号の射程外にある。信号を受信するために必要な半径内には、車両４の近傍にアンテナを備える機器６がある。この機器６とアンテナ１または２までの間隔が、ａもしくはｂによって示されている。識別子発生器５の射程内には、別のアンテナを備える第２の機器７が配置されている。機器７から機器６までの間隔はｃにより、機器７から識別子発生器５までの間隔はｄにより示されている。車両４の近傍にある機器６はアンテナ１，２から送信された信号を受信し、これを機器７にさらに送信する。機器７からはさらに信号が識別子発生器５に送信される。多くの場合、ＬＦ信号またはＨＦ信号の通常の射程よりも格段に大きな機器６，７間の間隔ｃにわたって信号を伝送することができるようにするため、機器６，７には増幅器および送信段が必要である。

この構成により、理論的には車両４と識別子発生器５との間の任意の区間を橋絡することができる。ここで信号は、これが評価ユニットにより正しく検証されるためには、アンテナ１，２から送信された元の信号にできるだけ正確にシミュレートされなければならない。

識別子発生器５では信号が再び受信され、評価および／または処理される。これに基づき識別子発生器５から送信された応答信号を、同じ構成を介して再び車両に返信伝送することができる。信号が全伝送区間にわたって十分に正確にシミュレートされると、車両内に配置された評価電子回路は、識別子発生器５が射程内に存在しないことに気付かない。したがって識別子発生器５が射程内に存在していなくても、車両を開放することができる。機器６が車両内に存在すると、車両をたとえばエンジンスタート／ストップキーの操作によってスタートすることができる。

図４に基づき、たとえば信号伝送、信号測定および信号評価の基本的流れを説明する。信号伝送のためにこの例では３つのアンテナ１，２，３が使用され、これらは車両４の異なる箇所に配置されている。第１のステップで、車両４にある送信評価ユニットでは、所定の暗号方法が適用される。この方法により、送信される信号の順序、アンテナの組合わせ、ならびに信号の固有特性を変更することができる。すなわちこれらは所定の形式およびやり方で暗号化される。種々のパラメータを暗号化するためには、任意の暗号方法またはアルゴリズムを使用することができる。現代の暗号方法は、対称性方法と非対称性方法の２つのクラスに分けられる。２つの方法では、暗号化および解読のために所定の鍵が使用される。対称性方法ではすべての加入者が同じ鍵をデータの暗号化および解読のために使用し、非対称性方法では各加入者によりプライベート鍵すなわち秘密鍵と公開鍵が使用される。データの暗号化の際には、現在の非対称性方法がとくに確実であるとみなされる。

図示の例では暗号方法の適用後にまずアンテナ１だけが所定の電界強度１で信号を識別子発生器５に送信する。識別子発生器５では信号がまず解読される（ステップ３）。信号１の電界強度、ならびに場合により固有特性がステップ４で測定され、評価される。送信順序とアンテナ信号の組合わせも同様に暗号方法により変更され、鍵は識別子発生器５で既知であるから、送信順序とアンテナ信号の組合わせの正当性も検査することができる。第５のステップで識別子発生器５により対応する応答信号が発生され、この応答信号がステップ６で車両４の評価ユニットにより測定され、評価される。

応答信号が正しいとして検証されると、車両へのアクセス４が許可され、または発進阻止が解除される。車両４を開放および／またはスタートすることができる。しかし車両４の評価ユニットが正しい応答信号を受信しないと、車両４は閉鎖されたままであり、ステップ１からシーケンスが新たに繰り返される。図示の例ではアンテナ順序およびアンテナの組合わせも暗号方法により変更され、これに基づいて同時にそれぞれの信号がアンテナ２と３により送信される。そこから所定の電界強度和の和信号２３が生じる。この信号はステップ３で再び識別子発生器５にある評価ユニット８により解読され、続いてステップ４で測定され、評価される。新たに応答信号が送信され、これが車両４の評価ユニットで再び測定され、評価される。このフローは、評価ユニットが車両の開放およびスタートのための「ＯＫ」を発生するか、または識別子発生器５または機器６が射程外に移動して待機モードになるまで繰り返すことができる。

この原理にしたがい、所定の時間中に送信された信号は送信ブロックを形成する。したがって図４によれば、信号１からなる第１の送信ブロックと、アンテナ２と３の信号からなる第２の送信ブロックがある。各送信ブロックは固有特性を有し、この固有特性は個々の信号の固有の特性から生じる。時間的に順次連続する複数の送信ブロックが１つの伝達電文を形成する。時間的に順次連続する送信ブロックからなるこのような伝達電文の基本構造が図５に示されている。

使用される暗号方法により、信号または送信ブロックの固有特性を変更することができる。ここで固有特性はたとえばアンテナの信号の電界強度または複数のアンテナの和信号の電界強度とすることができる。しかし異なる２つアンテナから同時に送信される信号の互いの位相とすることもできる。たとえば２つのアンテナ２，３から同じ位相の信号（信号２３）、または１８０°位相のずらされた信号（信号２３(１８０°)）を送信することができる。ここで信号相互の位相は理論的には可能な任意の値を取ることができる。３つ以上のアンテナから同時に信号を送信する場合には、信号の位相を任意に変化することもできる。

しかし固有特性だけが使用される暗号方法により変更できるわけではない。たとえば送信ブロック内の信号の組合わせも変更することができる。３つの異なるアンテナを使用する場合、全組合わせ１，２，３，１２，１３，２３，１２３が可能である。１つの送信ブロックで２つ以上のアンテナにより同時に伝送する場合には個々の信号の時間的位置が付加的に考慮され、したがってさらなる組合わせ２１，３１，３２，１３２等のすべてが可能である。さらに伝達電文内の個々の送信ブロックの時間的位置を暗号方法にしたがって変更することもできる。

１つまたは複数のパラメータを暗号化することにより、本発明は、通信チャネルの延長に必要な機器６，７、またはその中の既存の増幅器および送信段が繰り返し試行しても、車両から送信された電界に調整され得ることを阻止する。

１ アンテナ
２ アンテナ
３ アンテナ
４ 車両
５ 識別子発生器
６ 機器
７ 機器
８ 評価ユニット
１１ アンテナ
２１ アンテナ

Claims (9)

1. 携帯識別子発生器（５）と、車両（４）の少なくとも２つの異なる位置に存在するアンテナ（１，２）とによって車両（４）のアクセス検証および／またはスタート検証するための方法において、
   前記アンテナ（１，２）が変更可能な時点で電磁信号を送信し、
   該電磁信号の送信は、可変の固有特性を備える送信ブロックで行われ、複数の送信ブロックが１つの伝達電文に整列され、この伝達電文では各送信ブロックが可変の時間的位置を取っており、
   前記識別子発生器（５）では、前記アンテナ（１，２）から送信された電磁信号が受信され、応答信号が発生され処理され、
   前記伝達電文における個々のアンテナ（１，２）の制御時点および／または個々の送信ブロックの固有特性および／または個々の送信ブロックの時間的位置が、暗号方法に対応して変更される方法。
2. 前記送信ブロックは、１つのアンテナから送信された信号を所定の時間内に含むか、または２つ以上のアンテナから同時に送信された複数の信号を所定の時間内に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信ブロックの固有特性は、個々の信号の電界強度、複数の信号の電界強度和、および／または複数の信号の互いの位相を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記信号が前記識別子発生器（５）内の評価ユニット（８）によって処理されるか、または当該信号に対する応答信号が車両（４）にある評価ユニットによって処理される、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記識別子発生器（５）内での信号の処理は、前記応答信号を１つまたは複数のアンテナまたは別のアンテナ（１，２，１１，２１）に返信することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記電磁信号は、ＬＦ（低周波）またはＨＦ（高周波）領域で送信される、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 暗号方法は非対称暗号法である、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記伝達電文は、アンテナ（１，２）から前記識別子発生器（５）に、または該識別子発生器（５）から前記アンテナ（１，２，１１，２１）に伝送されるメッセージであり、
   該メッセージは、使用される暗号方法に応じて形成された個別の信号または和信号の信号シーケンスである、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 車両（４）の異なる場所に存在し、電磁信号を伝送するための少なくとも２つのアンテナ（１，２）を有し、
   該電磁信号の送信は、可変の固有特性を備える送信ブロックで行われ、複数の送信ブロックが１つの伝達電文に整列され、該伝達電文では各送信ブロックが可変の時間的位置を取っており、
   前記アンテナ（１，２）から送信された電磁信号を受信し処理するための携帯識別子発生器（５）を有し、
   前記処理には応答信号の発生が含まれ、
   前記伝達電文における個々のアンテナ（１，２）の制御時点および／または個々の送信ブロックの固有特性および／または個々の送信ブロックの時間的位置が、暗号方法に対応して変更される、車両のアクセス検証および／またはスタート検証のための装置。

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