JP2016022917A - 車両通信装置、携帯機および車両通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】リレーアタックから適切に防御できる車両通信装置、携帯機、および、車両通信システムを提供すること。【解決手段】この車両通信装置は、車両に搭載され、車両の装備を制御するために電波を用いて携帯機と通信する車両通信装置であって、信号強度の指定データ（２２）を含む送信データ（２０）を作成する作成手段と、電波を用いて送信データ（２０）を送信する送信手段と、携帯機から返送信号を受信する受信手段と、指定データ（２２）に基づき決定される信号強度と、受信された返送信号の強度とから、正規の携帯機が出力した返送信号か判定する判定手段と、を備える構成を採る。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の装備を制御するために電波を用いて通信を行う車両通信装置、携帯機および車両通信システムに関する。

車両の装備を遠隔から制御するために携帯機と車両通信装置とで電波を用いて通信を行う車両通信システムがある。このような車両通信システムとしては、キーレスエントリシステム、および、スマートエントリシステムがある。キーレスエントリシステムは、携帯機のボタンを押して車両の開錠または施錠等を行うことができる。スマートエントリシステムは、携帯機を所持したユーザが、車両に近づく、或いは、ドアノブに触れるだけでドアが開錠したり、エンジンスタートボタンが操作可能になったりする。

車両通信システムでは、リレーアタックと呼ばれる不正な操作が懸念されている。リレーアタックでは、車両通信装置の電波および携帯機の電波を中継する複数の中継器が用いられる。１個の中継器が駐車した車両の近くに配置され、他の中継器が携帯機を所持した正規ユーザの近くに配置される。正規ユーザと車両とが離れていても、その間に複数の中継器を配置して、携帯機および車両通信装置の電波を中継することで、あたかも正規ユーザと車両とが接近したように、なりすますことができる。これにより、正規ユーザが車両から離れているときに、車両の開錠等がなされる可能性がある。

従来、リレーアタックを防止するために、車両通信装置と携帯機との間で、信号の周波数を取り決め、取り決められた周波数に切り換えて信号を送信することで、中継器が信号を中継できなくする技術が開示されている（特許文献１を参照）。

特開２０１２−６７５００号公報

しかしながら、従来の周波数を切り換える方法では、正規ユーザが車両から離れているときに、中継器が信号を中継できなくなると、車両通信装置と携帯機との間の通信が切断される。

従って、携帯機と車両通信装置とは、互いに遠くに離れていて通信不能になっている場合と同様の状態となり、中継器が仕掛けられているのに、それに気付くことができないという課題がある。

本発明の目的は、リレーアタックから適切に防御できる車両通信装置、携帯機、および、車両通信システムを提供することである。

本発明の一態様に係る車両通信装置は、
車両に搭載され、車両の装備を制御するために電波を用いて携帯機と通信する車両通信装置であって、
信号強度の指定データを含む送信データを作成する作成手段と、
電波を用いて前記送信データを送信する送信手段と、
前記携帯機から返送信号を受信する受信手段と、
前記指定データに基づき決定される信号強度と、受信された前記返送信号の強度とから、正規の携帯機が出力した返送信号か判定する判定手段と、
を備える構成を採る。

本発明の一態様に係る携帯機は、
車両に搭載された車両通信装置から電波を用いて送信された信号を受信する受信手段と、
受信された信号から、前記車両通信装置が指定した信号強度の指定データを抽出する抽出手段と、
前記指定データに応じた信号強度の無線を用いて前記車両通信装置へ返送信号を送信する送信手段と、
を備える構成を採る。

本発明によれば、リレーアタックから適切に防御することができる。

実施の形態１の車両通信システムを示すブロック図 実施の形態１の車両通信装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１の携帯機の動作を示すフローチャート ＬＦ送信データの一例を示すデータチャート ＲＦ送信データの一例を示すデータチャート 実施の形態２の車両通信装置の動作を示すフローチャート 実施の形態２の携帯機の動作を示すフローチャート 実施の形態２のＬＦ送信データの一例を示すデータチャート

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の車両通信システムを示すブロック図である。

本実施の形態の車両通信システムは、車両通信装置１０と、携帯機５０とから構成される。

車両通信装置１０は、車両１００に搭載され、携帯機５０と電波を用いて通信を行い、車両１００の装備の制御を行う。車両通信装置１０のＬＦ送信部１１は、電波であるＬＦ（長波帯：Low Frequency）信号を用いて送信データを送信する。送信データは、送信データ作成部１２が作成する。ＲＦ受信部１３は、携帯機５０から返送されるＲＦ（Radio Frequency）信号を受信する。ＲＦ信号はＬＦ信号よりも周波数の高い電波である。ＲＦ受信強度取得部１４は、受信されたＲＦ信号の強度を取得する。制御部１５は、通信の制御と、車両の装備の制御とを行う。ＬＦ送信部１１は、車両通信装置１０の他の構成とハーネスを介して接続される構成としてもよい。

車両通信装置１０は、車両１００の装備に電気的に接続される。装備としては、例えば、ドア制御部１１０、および、エンジンスタートスイッチ１２０が含まれる。ドア制御部１１０は、ドアのロックを施錠または解除するロック部１１１と、ドアに人が触れたことを検知するタッチセンサ１１２とを有する。

携帯機５０は、車両１００のユーザが所持する装置である。携帯機５０のＬＦ受信部５１は、車両通信装置１０からＬＦ信号を受信する。ＲＦ送信部５２は、車両通信装置１０向けの送信データを、ＲＦ信号を用いて送信する。ＬＦ受信部５１は受信データを制御部５５へ送り、制御部５５は送信データをＲＦ送信部５２へ送る。送信データは、送信データ作成部５６が作成する。送信強度変更部５７は、ＲＦ送信部５２の電波の出力強度を切り換える。ＬＦ受信強度取得部５８は、ＬＦ受信部５１で受信されたＬＦ信号の強度を取得する。

本実施の形態の車両通信システムでは、人が車両１００のドアに触れた場合に、車両通信装置１０が携帯機５０と通信処理を開始する。車両通信装置１０により正規の携帯機５０であることが確認されたら、車両通信装置１０がドア制御部１１０にコマンドを送って、ドアのロック部１１１が解除される。通信処理は、所定時間ごとに開始するようにしてもよい。

図２は、実施の形態１の車両通信装置の動作を示すフローチャートである。図３は、実施の形態１の携帯機の動作を示すフローチャートである。図４は、ＬＦ送信データの一例を示すデータチャートである。図５は、ＲＦ送信データの一例を示すデータチャートである。

＜車両通信装置１０の動作１＞
通信処理が開始されると、車両通信装置１０は、先ず、図２のステップＳ１〜Ｓ４を順次実行する。

ステップＳ１では、車両通信装置１０は、ＲＦ送信強度を決定する。ＲＦ送信強度とは、携帯機５０が送信するＲＦ信号の強度である。ＲＦ信号は、車両通信装置１０のＬＦ信号を受信した携帯機５０が車両通信装置１０へ送信する返送信号である。ＲＦ送信強度は、複数段階の強度のうち、ランダムに選択されるように決定される。

ステップＳ２では、ＬＦ送信部１１が、ＬＦ信号を用いて送信データ２０を送信する。送信データ２０は、図４に示すように、ステップＳ１で決定されたＲＦ送信強度を指定するＲＦ強度指定データ２２と、車両通信装置１０を識別するためのＩＤ（識別データ）２１とを含む。ＬＦ信号は、予め認証を経た携帯機５０にのみ解析可能なように暗号化されていてもよい。送信データには、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）測定用のバースト信号２３が付加される。

ステップＳ３では、車両通信装置１０の制御部１５は、携帯機５０のＲＦ信号を照合するための受信照合データを作成する。

ステップＳ４では、ＲＦ受信部１３が受信処理を行って、携帯機５０からの返送信号であるＲＦ信号の受信がなければ所定期間を待機する。所定期間の間に受信がなければ、ステップＳ１に戻るか、次の受信処理の開始まで待機して、ステップＳ１に戻る。

＜携帯機５０の動作＞
携帯機５０は、車両通信装置１０のＬＦ信号が届いた場合に、図３のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を順次実行する。

図３のステップＳ２１では、携帯機５０のＬＦ受信部５１がＬＦ信号を受信する。ステップＳ２２では、ＬＦ受信強度取得部５８がＬＦ信号に含まれるバースト信号を用いてＬＦ信号の受信強度を取得する。

ステップＳ２３では、制御部５５が、ＬＦ信号を解析する。ＬＦ信号は、予め認証を経た携帯機５０にのみ解析可能なように暗号されている。ここで、制御部５５は、車両通信装置１０の送信データ２０に含まれるＲＦ強度指定データ２２の抽出を行う（指定データの抽出手段に相当）。

ステップＳ２４では、制御部１５が、ＲＦ強度指定データに応じて、ＲＦ送信強度を変更させる設定を行う。

ステップＳ２５では、送信データ作成部５６が作成した送信データ６０を、ＲＦ送信部５２がＲＦ信号にして送信する。送信強度は、ステップＳ２４で設定された強度となる。携帯機５０の送信データ６０は、図５に示すように、携帯機５０を識別すためのＩＤ（識別データ）６１と、ステップＳ２２で取得したＬＦ受信強度データ６２とを含む。ＬＦ受信強度データ６２は、携帯機５０と車両通信装置１０との距離を示すデータである。送信データ６０には、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）測定用のバースト信号６３が付加される。

携帯機５０のＲＦ信号が車両通信装置１０に届いて受信されると、車両通信装置１０では、ステップＳ５に続く処理が実行される。

＜車両通信装置１０の動作２＞
図２のステップＳ５では、制御部１５が、携帯機５０の送信データ６０に含まれるＬＦ受信強度データ６２を抽出する（距離を示すデータの抽出手段に相当）。

ステップＳ６では、ＲＦ受信強度取得部１４が、ＲＦ信号に含まれるバースト信号を用いて、ＲＦ信号の受信強度を取得する。

ステップＳ７では、制御部１５が、ステップＳ６で取得したＲＦ信号の受信強度と、ステップＳ５で抽出したＬＦ受信強度データ６２とから、ＲＦ受信強度の補正を行う（補正手段に相当）。具体的には、先ず、ＬＦ受信強度データ６２から携帯機５０と車両通信装置１０との距離を求める。次に、求められた距離に応じて、距離による減衰分を補うように、ＲＦ受信強度を補正する。

ステップＳ８では、ステップＳ１で決定し、携帯機５０に指定したＲＦ受信強度と、ステップＳ６で計測しステップＳ７で補正したＲＦ受信強度とを照合する。照合処理では、指定したＲＦ受信強度と、補正したＲＦ受信強度との差が、許容誤差内であれば照合が成立と判定し、許容誤差を超えていれば異常と判定する。

ステップＳ９では、成立と判定された回数をカウントして、所定の満了回数に達したかを判定する（判定手段に相当）。ステップＳ１１では、異常と判定された回数をカウントして、所定の満了回数に達したかを判定する。車両通信装置１０は、ステップＳ９又はＳ１１で満了と判定されるまで、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を繰り返す。繰り返しの中、ステップＳ１で決定されるＲＦ送信強度は変えられる。繰り返しに応じて、ＬＦ信号が届く限り、携帯機５０もステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返す。

ステップＳ１０は、ステップＳ９で成立回数が満了となると実行される。ステップＳ１０では、制御部１５が、ＲＦ信号が正規ユーザの携帯機５０から送信されたものと判定する。この結果、制御部１５は、ドアのロック部１１１を開錠したり、エンジンスタートスイッチ１２０を作動可能な状態にしたりする。

ステップＳ１２は、ステップＳ１１で異常判定の回数が満了となると実行される。ステップＳ１２では、制御部１５が、ＲＦ信号が中継器から送信された可能性があるなど、異常であると判定する。この結果、車両通信装置１０は、中継器の存在の可能性があることなど、異常の報知をユーザに行うようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１の車両通信システムによれば、車両通信装置１０が応答信号となるＲＦ信号の送信強度を指定し、携帯機５０が指定に応じた強度でＲＦ信号を送信する。よって、車両通信装置１０と携帯機５０との間に中継器が仕掛けられているような異常な場合と、正常な場合とを切り分けることができる。よって、リレーアタックからの適切な防御を行うことができる。

さらに、実施の形態１の車両通信システムによれば、携帯機５０がＬＦ信号強度を測定する。ＬＦ信号強度は車両通信装置１０と携帯機５０との距離を示すデータとなる。そして、携帯機５０がＬＦ信号の強度データを車両通信装置１０に送信して、車両通信装置１０がＲＦ受信強度の補正に使用する。よって、車両通信装置１０がＲＦ信号の強度から正常か異常かを判定するのに、判定精度を高めることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、ＲＦ送信強度の指定を、１回ごとに指定するのではなく、予め定めておいたＲＦ送信強度の変化パターンを指定するようにしたものである。これにより、１回の指定で、強度の異なる複数回のＲＦ信号の送信を行わせることができる。

図６は、実施の形態２の車両通信装置１０の動作を示すフローチャートである。図７は実施の形態２の携帯機の動作を示すフローチャートである。図８は、実施の形態２のＬＦ送信データの一例を示すデータチャートである。

＜車両通信装置１０の動作１＞
実施の形態２の通信処理が開始されると、車両通信装置１０は、先ず、図６のステップＳ３１〜Ｓ３５を実行する。

ステップＳ３１では、車両通信装置１０は、ＲＦ送信強度を、複数回の送信の変化パターンとして決定する。変化のパターンは、予め複数のパターンが車両通信装置１０と携帯機５０とで取り決められていれば、複数のパターンの中からランダムに何れかのパターンを選択することで決定する。

ステップＳ３２では、ＬＦ送信部１１がＬＦ信号を用いて送信データ２０Ａを送信する。送信データ２０Ａは、図８に示すように、ステップＳ３１で決定されたＲＦ送信強度のパターンのデータ２４が含まれる。

ステップＳ３３では、車両通信装置１０の制御部１５は、携帯機５０のＲＦ信号を照合するための受信照合データを作成する。

ステップＳ３４、Ｓ３５では、ＲＦ受信部１３の受信処理と、ＲＦ受信強度取得部１４による受信強度の取得とを、決定したパターンの回数行う。ＲＦ受信強度取得部１４は、ＲＦ信号に含まれるバースト信号を用いて、ＲＦ信号の受信強度を取得する。

＜携帯機５０の動作＞
携帯機５０は、車両通信装置１０のＬＦ信号が届いた場合に、図７の処理を実行する。

図７のステップＳ４１では、ＬＦ受信部５１がＬＦ信号を受信する。ステップＳ４２では、制御部５５が、ＬＦ信号を解析する。ここで、制御部５５は、車両通信装置１０の送信データ２０Ａに含まれるＲＦ強度のパターンデータ２４の抽出を行う。

ステップＳ４３では、ＬＦ信号に含まれるパターンデータ２４に応じて、送信強度変更部５７がＲＦ信号の送信強度を変更させる設定をする。

ステップＳ４４では、ＬＦ受信強度取得部５８が、ＬＦ信号に含まれるバースト信号を用いてＬＦ信号の受信強度を取得する。なお、パターンデータ２４に応じた複数回のＲＦ信号の送信が、短い期間で行われる場合には、ＬＦ信号の受信強度の取得は１回のみ行ってもよい。また、車両通信装置１０は、複数回のＲＦ信号の受信が完了するまで、ＬＦ信号のバースト信号を断続的に出力するようにしてもよい。この場合、ステップＳ４３では、このバースト信号の受信強度を取得するようにしてもよい。

ステップＳ４５では、送信データ作成部５６が作成した送信データを、ＲＦ送信部５２がＲＦ信号にして送信する。送信強度は、ステップＳ４３で設定された強度となる。携帯機５０の送信データは、実施の形態１の図５に示したものと同様である。

ステップＳ４６では、指定されたパターンの回数行ったか判別して、未だであれば、ステップＳ４３に移行し、行っていれば、通信処理を終了する。これにより、ステップＳ４３〜Ｓ４５の処理がＲＦ送信強度の指定されたパターンの回数だけ実行される。

このように送信される複数回のＲＦ信号が、図６のステップＳ３４，Ｓ３５にて車両通信装置１０に受信される。車両通信装置１０では、その後、ステップＳ３６以降の処理を実行する。

＜車両通信装置１０の動作２＞
図６のステップＳ３６では、制御部１５が、複数回の受信データに含まれるＬＦ受信強度データ６２を抽出する。

ステップＳ３７では、制御部１５が、ステップＳ３４で取得した複数回分のＲＦ受信強度について、ステップＳ３６で抽出したＬＦ受信強度データ６２に基づき補正を行う。制御部１５は、ＬＦ受信強度データ６２から携帯機５０と車両通信装置１０との距離を求め、距離による減衰分を補うように、複数回分のＲＦ受信強度の各々を補正する。

ステップＳ３８では、ステップＳ３４で取得し、ステップＳ３７で補正した複数回分のＲＦ受信強度と、ステップＳ３１で決定した複数回分の受信強度のパターンとを、照合する（判定手段に相当）。照合は、各回のＲＦ受信強度と、パターンにより指定された受信強度との差が、許容誤差内であるか判定し、さらに、許容誤差内であるものが所定回数以上であるかにより行う。所定回数以上であれば正常と判定する。

ステップＳ３９は、ステップＳ３８の判定結果が正常の場合に実行される。ステップＳ３９では、制御部１５が、ＲＦ信号が正規ユーザの携帯機５０から送信されたものと判定する。この結果、制御部１５は、ドアのロック部１１１を開錠したり、エンジンスタートスイッチ１２０を作動可能な状態にしたりする。

ステップＳ４０は、ステップＳ３８の判定結果が異常の場合に実行される。ステップＳ４０では、制御部１５が、ＲＦ信号が中継器から送信された可能性があるなど、異常であると判定する。この結果、車両通信装置１０は、中継器の存在の可能性があることなど、異常の報知をユーザに行うようにしてもよい。

以上のように、実施の形態２の車両通信システムによれば、１回のパターン指定で、複数回のＲＦ信号の送信強度を変えさせて、ＲＦ受信強度の照合を行うので、ＬＦ信号の送信数を増やさずに、ＲＦ受信強度の照合を高い精度で行うことができる。ＬＦ信号の送信には、大きな電力を消費するので、消費電力の低減を図ることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、ＲＦ受信強度の補正の処理を行う例を示したが、携帯機５０のＲＦ信号が、ユーザが車両１００に接触する範囲で送信されるなど、距離の変化があまりない場合には省略してもよい。

また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアとソフトウェアとの協働により実現する場合を例にとって説明したが、処理の一部を、ソフトウェアからハードウェアに変更して実現したり、ハードウェアからソフトウェアに変更して実現したりすることも可能である。

また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

本発明は、車両の装備を制御するために電波を用いて通信を行う車両通信装置、携帯機および車両通信システムに利用できる。

１０ 車両通信装置
１１ ＬＦ送信部（車両通信装置の送信手段）
１２ 送信データ作成部（車両通信装置の作成手段）
１３ ＲＦ受信部（車両通信装置の受信手段）
１４ ＲＦ受信強度取得部
１５ 制御部
５０ 携帯機
５１ ＬＦ受信部（携帯機の受信手段）
５２ ＲＦ送信部（携帯機の送信手段）
５５ 制御部
５６ 送信データ作成部（携帯機の作成手段）
５７ 送信強度変更部
５８ ＬＦ受信強度取得部
１１０ ドア制御部
１２０ エンジンスタートスイッチ

Claims (7)

1. 車両に搭載され、車両の装備を制御するために電波を用いて携帯機と通信する車両通信装置であって、
   信号強度の指定データを含む送信データを作成する作成手段と、
   電波を用いて前記送信データを送信する送信手段と、
   前記携帯機から返送信号を受信する受信手段と、
   前記指定データに基づき決定される信号強度と、受信された前記返送信号の強度とから、正規の携帯機が出力した返送信号か判定する判定手段と、
   を備える車両通信装置。
2. 前記信号強度の指定データは、信号強度の変化パターンを指定するデータである、
   請求項１記載の車両通信装置。
3. 前記送信手段は、長波帯の電波を用いて前記送信データを送信し、
   受信された前記返送信号から、前記携帯機が書き込んだ距離を示すデータを抽出する抽出手段と、
   抽出された前記データに基づき、受信された前記返送信号の強度を補正する補正手段と、
   を備える請求項１記載の車両通信装置。
4. 車両に搭載された車両通信装置から電波を用いて送信された信号を受信する受信手段と、
   受信された信号から、前記車両通信装置が指定した信号強度の指定データを抽出する抽出手段と、
   前記指定データに応じた信号強度で前記車両通信装置へ返送信号を送信する送信手段と、
   を備える携帯機。
5. 前記受信手段は、前記車両通信装置から長波帯の信号を受信し、
   受信された前記長波帯の信号の強度に基づき前記車両通信装置との距離を示すデータを含んだ前記返送信号を作成する作成手段と、
   を備える請求項４記載の携帯機。
6. 請求項１記載の車両通信装置と、請求項４記載の携帯機とを備える車両通信システム。
7. 請求項３記載の車両通信装置と、請求項５記載の携帯機とを備える車両通信システム。

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