JP2017122374A

JP2017122374A - 認証システム、及び携帯機

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Publication number: JP2017122374A
Application number: JP2016002895A
Authority: JP
Inventors: 徳永　裕樹; Hiroki Tokunaga; 裕樹徳永
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-08
Also published as: JP6493230B2

Abstract

【課題】無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をより高める。
【解決手段】携帯機２は、ＢＣＭから送信されるＬＦ信号の受信電圧を用いてＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定するＱ値推定部２１７と、Ｑ値推定部２１７で推定したＱ値と、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値の期待値とが一致するか否かによって不正の有無を決定する不正決定部２２１とを備え、不正決定部２２１で不正無しと決定するとともにコード照合部２１３でのコード照合が成立した場合に、ＲＦドライバ２４からＢＣＭへレスポンス信号を返信する一方、不正決定部２２１で不正有りと決定した場合には、ＲＦドライバ２４からレスポンス信号を返信しない。
【選択図】図４

Description

本発明は、ユーザに携行される携帯機と車載装置との間で無線通信を利用した認証を実施する認証システム、及びその認証システムに含まれる携帯機に関するものである。

従来、車載装置と電子キーといった携帯機との間で無線通信によるコード照合が成立したことに基づいて、車両ドアの施解錠やエンジン始動等の車両制御を可能にする認証システムが知られている。この無線通信が可能となる距離範囲は、車両周辺の近距離に制限されているので、通常、無線通信を利用した認証は、携帯機が車両の近傍に位置する場合に限って可能となる。

また、認証システムでは、セキュリティ性を高めるために種々の工夫がなされている。例えば、特許文献１では、認証に用いる平文として、値が毎回変化するローリングコードを用いている。

特開２０１０−１８５１８６号公報

しかしながら、認証システムでは、悪意を持った第三者が、中継器を用いて携帯機と車載装置との通信を間接的に実現させることで認証を成立させるリレーアタックが懸念されている。リレーアタックでは、正規のユーザが意図しないにも関わらず、認証を成立させて車両ドアの解錠やエンジン始動等の車両制御を可能にしてしまう。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をより高める認証システム、及び携帯機を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明の認証システムは、車両で用いられるとともに、送信アンテナ（６）を介した近距離無線通信によって信号を送信させる送信部（３２）を備える車載装置（３）と、ユーザに携帯されるとともに、受信アンテナ（２３）を介して車載装置から送信される信号を受信する受信部（２２）と、応答信号を返信する返信部（２４）とを備える携帯機（２）とを含み、車載装置は、返信部から送信される応答信号に含まれる、携帯機を識別する識別コードを用いたコード照合によって認証を行う認証部（３１）をさらに備える認証システムであって、携帯機は、車載装置から送信される信号を用いて、送信アンテナのＱ値を推定する推定部（２１７，２１７ａ）と、推定部で推定したＱ値と、送信アンテナのＱ値について期待される期待値とを比較することで、不正の有無を決定する不正決定部（２２１，２２１ａ）とを備え、不正決定部で不正無しと決定したことをもとに、返信部から応答信号を返信する一方、不正決定部で不正有りと決定した場合には、返信部から応答信号を返信しない。

また、上記目的を達成するために、本発明の携帯機は、車両で用いられる車載装置（３）とユーザに携帯される携帯機（２）との間での近距離無線通信を用いたコード照合によって認証を行う認証システム（１）に用いられ、車載装置から送信アンテナ（６）を介して送信される信号を、受信アンテナ（２３）を介して受信する受信部（２２）と、コード照合に用いられる、自機器を識別する識別コードを含む応答信号を送信する返信部（２４）とを備える携帯機であって、車載装置から送信される信号を用いて、送信アンテナのＱ値を推定する推定部（２１７）と、推定部で推定したＱ値と、送信アンテナのＱ値について期待される期待値とを比較することで、不正の有無を決定する不正決定部（２２１，２２１ａ）とを備え、不正決定部で不正無しと決定したことをもとに、返信部から応答信号を返信する一方、不正決定部で不正有りと決定した場合には、返信部から応答信号を返信しない。

これによれば、車載装置から送信される信号を用いて推定した車載装置の送信アンテナのＱ値と、送信アンテナのＱ値についての期待値とを比較することで、不正の有無を判定する。よって、送信アンテナのＱ値という送信アンテナのアナログ特性から不正の有無を判定できる。リレーアタックで用いる中継器によって送信アンテナのアナログ特性を再現することは、送信アンテナから送信されるデジタルデータを再現するよりも困難である。従って、無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をより高めることが可能になる。

認証システム１の概略的な構成の一例を示す図である。ＢＣＭ３の概略的な構成の一例を示す図である。ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替える構成の一例について説明するための図である。携帯機２の概略的な構成の一例を示す図である。ＬＦ信号の受信電圧の時間変化の一例を示した図である。Ｈｉｇｈ_Ｑで送信されたＬＦ信号の受信電圧の波形とＬｏｗ_Ｑで送信されたＬＦ信号の受信電圧の波形との一例を示した図である。携帯機２の主制御部２１での認証関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。変形例１の構成による効果について説明するための図である。携帯機２ａの概略的な構成の一例を示す図である。携帯機２ａの主制御部２１ａでの認証関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態や変形例を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態や変形例の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態や変形例における説明を参照することができる。

（実施形態１）
＜認証システム１の概略構成＞
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１に示す認証システム１は、ユーザに携帯される電子キーとしての携帯機２と、車両ＨＶで用いられるＢＣＭ（Body Control Module）３とを含んでいる。

認証システム１では、携帯機２とＢＣＭ３との間で無線通信によってコード照合を行い、無線通信を介したコード照合による認証が成立した場合に、車両ドアの施解錠及び／又はエンジン始動を許可する。

＜ＢＣＭ３の詳細構成＞
次に、図２を用いて、ＢＣＭ３の概略的な構成の一例について説明を行う。図２に示すように、ＢＣＭ３は、ボデーＥＣＵ４及びパワーユニット制御ＥＣＵ５と接続されている。一例としては、車載ＬＡＮによってボデーＥＣＵ４及びパワーユニット制御ＥＣＵ５とＢＣＭ３とを接続すればよい。このＢＣＭ３が請求項の車載装置に相当する。

ボデーＥＣＵ４は、車両ＨＶの各車両ドアの施解錠を制御するための駆動信号を各車両ドアに設けられたドアロックモータに出力することで、各車両ドアの施解錠を行う。また、ボデーＥＣＵ４には、各車両ドアのアウタードアハンドルに設けられたタッチセンサが接続されており、各車両ドアのアウタードアハンドルがユーザに触れられたことを検出する。

パワーユニット制御ＥＣＵ５は、車両ＨＶの走行駆動源を制御する。走行駆動源としては、エンジン、モータ等がある。パワーユニット制御ＥＣＵ５は、ＢＣＭ３から走行駆動源の始動許可信号を取得すると、走行駆動源を始動できる始動待機状態とする。例えば、走行駆動源がエンジンの場合を例に挙げると、スタータモータなどが始動できる状態であるエンジン始動待機状態とする。

また、図２に示すように、ＢＣＭ３は、主制御部３１、ＬＦドライバ３２、ＲＦ受信部３３を備えている。

ＬＦドライバ３２には、ＬＦ帯の電波にて信号を送信するためのＬＦ送信アンテナ６が接続されている。このＬＦ送信アンテナ６が請求項の送信アンテナに相当する。ＬＦ帯の電波とは、長波若しくは超長波であって、例えば３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの周波数帯の電波である。また、ＬＦ送信アンテナ６からＬＦ帯の電波で信号を送信できる範囲が、近距離無線通信が可能な近距離無線通信エリアにあたる。ＬＦ送信アンテナ６は、例えば車両ＨＶのサイドドア近傍、トランク内、車室内等に複数配置される構成とすればよいが、以下では便宜上、そのうちの１つのＬＦ送信アンテナ６を例に挙げて説明を行う。

ＬＦドライバ３２は、主制御部３１から入力される信号をＬＦ帯の電波にのせてＬＦ送信アンテナ６から送信させる。このＬＦドライバ３２が請求項の送信部に相当する。ＬＦ送信アンテナ６から送信させる信号を以降ではＬＦ信号と呼ぶ。一例として、ＬＦ信号の送信周波数は１３５ｋＨｚであるものとする。ＬＦ信号には、スリープ状態にある携帯機２をウェークアップ状態に移行させるためのＷａｋｅ信号、車両ＨＶを識別するための車両識別コードを含んだＣｈａｌｌｅｇｅ信号等がある。車両識別コードは、車両ＨＶに搭載されたＢＣＭ３の機器ＩＤであってもよいし、車両ＨＶの車両ＩＤであってもよい。

また、ＬＦドライバ３２は、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えて、ＬＦ信号を送信させることができる。ここで、図３を用いて、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替える構成の一例について説明を行う。

ＬＦ送信アンテナ６は、図３に示すような、コイルＬと、コンデンサＣと、抵抗Ｒ１及び／又は抵抗Ｒ２とからなる共振回路によって構成される。また、ＬＦ送信アンテナ６の回路には、ＬＦ送信アンテナ６の回路に抵抗Ｒ２を含ませるか否かを切り替えることができるスイッチ３４が接続されている。ＬＦドライバ３２は、このスイッチ３４を切り替えることで、ＬＦ送信アンテナ６の回路における抵抗を切り替え、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替える。つまり、ＬＦ送信アンテナ６の抵抗を段階的に増やすことで、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値が段階的に低くなるように切り替える。

ここでは、スイッチ３４はＢＣＭ３に含まれるものとし、スイッチ３４が請求項の切替部に相当するものとする。なお、スイッチ３４がＢＣＭ３に含まれないものとし、ＬＦドライバ３２のうちの、スイッチ３４の切り替えを指示する機能ブロックを、請求項の切替部に相当するものとしてもよい。

以降では、抵抗Ｒ２を含まないＬＦ送信アンテナ６の状態（以下、Ｈｉｇｈ_Ｑ）と、抵抗Ｒ２を含むＬＦ送信アンテナ６の状態（以下、Ｌｏｗ_Ｑ）との２段階の切り替えがＬＦドライバ３２によって行われるものとして説明を行う。Ｌｏｗ_Ｑの状態では、Ｈｉｇｈ_Ｑの状態よりもＬＦ送信アンテナ６の抵抗が増すので、Ｈｉｇｈ_Ｑの状態よりもＬＦ送信アンテナ６のＱ値が低くなる。

図２に戻って、ＲＦ受信部３３には、ＵＨＦ帯の電波にて携帯機２から送信されてくるレスポンス信号を受信するためのＲＦ受信アンテナ７が接続されている。ＵＨＦ帯の電波とは、例えば３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯の電波である。携帯機２から送信されてくるレスポンス信号には、携帯機２を識別するための携帯識別コードが含まれている。

主制御部３１は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスを備え、不揮発性メモリに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。なお、主制御部３１が実行する機能の一部又は全部を、一つ或いは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

主制御部３１は、ＬＦドライバ３２を介してＬＦ送信アンテナ６から、車両ＨＶの車両識別コードを含むＬＦ信号を送信させる。このＬＦ信号の送信は、一例として、車両ＨＶの駐車中に間欠的に行われるものとすればよい。主制御部３１は、ＬＦ信号の送信を行わせる場合には、ＬＦドライバ３２に指示を行ってＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えさせ、切り替えた状態別に、ＬＦ信号を順次送信させる。

例えば、ＬＦ送信アンテナ６をＨｉｇｈ_ＱからＬｏｗ_Ｑに切り替えさせ、Ｈｉｇｈ_ＱでのＬＦ信号の送信に続き、Ｌｏｗ_ＱでのＬＦ信号の送信を行わせる。この切り替えのパターンは、認証システム１において予め固定されているものとする。なお、Ｌｏｗ_ＱからＨｉｇｈ_Ｑに切り替えるパターンとしてもよいが、以降では、Ｈｉｇｈ_ＱからＬｏｗ_Ｑに切り替えさせるパターンを例に挙げて説明を続ける。

また、主制御部３１は、ＲＦ受信部３３でＲＦ受信アンテナ７を介してレスポンス信号を受信した場合に、このレスポンス信号に含まれる携帯識別コードと、不揮発性メモリに登録されている正規ユーザの携帯機２の携帯識別コードとのコード照合を行う。そして、両者が一致した場合に、認証が成立したものとする。一方、両者が一致しなかった場合には、認証は不成立とする。よって、この主制御部３１が請求項の認証部に相当する。

主制御部３１は、コード照合による認証が成立した場合には、車両ドアの施解錠を許可する信号をボデーＥＣＵ４に送る。車両ドアの施解錠が許可された場合、ボデーＥＣＵ４は、車両ドアのアウタードアハンドルに設けられたタッチセンサへの通電を開始させ、ユーザによるアウタードアハンドル操作を検出可能なスタンバイ状態となる。そして、ユーザがこのタッチセンサに触れたことをボデーＥＣＵ４で検出した場合に、ボデーＥＣＵ４が駆動信号をドアロックモータに出力し、車両ドアの施解錠を行う。

さらに、主制御部３１は、コード照合による認証が成立した場合には、走行駆動源の始動許可信号をパワーユニット制御ＥＣＵ５に送る。始動許可信号を取得したパワーユニット制御ＥＣＵ５は、前述したようにして、走行駆動源を始動待機状態とする。コード照合による認証が不成立であった場合には、車両ドアの施解錠の許可も、走行駆動源の始動の許可も行われない。

＜携帯機２の概略構成＞
続いて、図４を用いて、携帯機２の概略的な構成について説明を行う。図４に示すように携帯機２は、主制御部２１、ＬＦ受信部２２、ＬＦ受信アンテナ２３、ＲＦドライバ２４、及びＲＦ送信アンテナ２５を備えている。

ＬＦ受信部２２は、ＢＣＭ３からＬＦ帯の電波にて送信されてくるＬＦ信号を、ＬＦ受信アンテナ２３を介して受信する。ＬＦ受信部２２は、主制御部２１に接続されており、ＬＦ受信アンテナ２３にて受信したＬＦ信号を主制御部２１に出力する。また、ＬＦ受信部２２は、ＬＦ受信アンテナ２３にて受信するＬＦ信号の受信電圧を逐次観測し、観測結果を主制御部２１に逐次送る。このＬＦ受信部２２が請求項の受信部に相当し、ＬＦ受信アンテナ２３が請求項の受信アンテナに相当する。

なお、ＬＦ受信部２２は、ＬＦ信号から規定帯域外の周波数成分を除去するための高周波フィルタや、信号を増幅するローノイズアンプ等を備えていてもよい。また、アナログ信号からデジタル信号への変換処理や、復調処理、復号処理を実施してもよい。

ＲＦドライバ２４は、ＲＦ送信アンテナ２５を介してＢＣＭ３へＵＨＦ帯の電波にてレスポンス信号を送信する。ＲＦドライバ２４は、主制御部２１に接続されており、この主制御部２１から出力されたレスポンス信号をＲＦ送信アンテナ２５から送信する。このＲＦドライバ２４が請求項の返信部に相当し、レスポンス信号が請求項の応答信号に相当する。

主制御部２１は、ＣＰＵ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスを備え、不揮発性メモリに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。例えば、主制御部２１は、ＢＣＭ３から送信されるＬＦ信号を用いた認証に関連する処理（以下、認証関連処理）等を実行する。なお、主制御部２１が実行する機能の一部又は全部を、一つ或いは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

＜携帯機２の主制御部２１の概略構成＞
ここで、図５を用いて、携帯機２の主制御部２１の概略的な構成について説明を行う。図５に示すように主制御部２１は、コード取得部２１１、登録部２１２、コード照合部２１３、観測結果取得部２１４、ピーク電圧検出部２１５、ピーク電圧記憶部２１６、Ｑ値推定部２１７、演算データ格納部２１８、差分算出部２１９、期待値格納部２２０、不正決定部２２１、及び送信処理部２２２を備えている。

コード取得部２１１は、ＬＦ受信アンテナ２３を介してＬＦ受信部２２で受信したＬＦ信号に車両識別コードが含まれていた場合に、この車両識別コードを取得する。登録部２１２は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであって、正規ユーザの車両識別コードが登録されている。コード照合部２１３は、コード取得部２１１で取得した車両識別コードと、登録部２１２に登録されている正規ユーザの車両識別コードとの間でコード照合を行う。

観測結果取得部２１４は、ＬＦ受信部２２で逐次観測するＬＦ信号の受信電圧を逐次取得する。ピーク電圧検出部２１５は、観測結果取得部２１４で逐次取得するＬＦ信号の受信電圧から、ピーク電圧を逐次検出する。ピーク電圧の検出は、周知の方法によって行う構成とすればよい。例えば、逐次取得する受信電圧が、その直前の一定時間当りの平均値に対して所定の閾値以上となったことに基づいてピーク電圧を検出すればよい。また、直前の一定時間当りの平均値に対する現在の受信電圧の比率が所定の閾値以上となった場合に、ピークを検出する構成としてもよい。ピーク電圧検出部２１５は、ピーク電圧を検出するごとに、時系列に沿ってそのピーク電圧をピーク電圧記憶部２１６に記憶する。ピーク電圧記憶部２１６としては、揮発性メモリを用いる構成とすればよい。

Ｑ値推定部２１７は、ピーク電圧記憶部２１６に時系列に沿って逐次記憶されるピーク電圧をもとに、ＬＦ信号をＬＦ受信部２２で受信してからそのＬＦ信号のピーク電圧が飽和するまでの時間（以下、飽和到達時間）ｔを求める。

ここで、図５を用いて、飽和到達時間ｔの求め方について説明を行う。図５は、ＬＦ信号の受信電圧の時間変化の一例を示した図である。図５の円で囲った部分がピーク電圧を示している。図５では、１回目のピーク電圧をＶ_１、２回目のピーク電圧をＶ_２、３回目のピーク電圧をＶ_３といったように表す。

Ｑ値推定部２１７は、時系列に沿って逐次記憶されるピーク電圧を、時系列に沿った前後同士でそれぞれ比較する。図５の例では、Ｖ_１とＶ_２とを比較し、Ｖ_２とＶ_３とを比較する。そして、前後で比較した値の差が閾値以下となる状態が、例えば数回程度の所定回数続いた場合に、ピーク電圧が飽和したと判断する。ここで言うところの閾値とは、誤差程度の値であって任意に設定である。つまり、ピーク電圧がほぼ一致する状態が所定回数続いた場合にピーク電圧が飽和したと判断する。

Ｑ値推定部２１７は、ピーク電圧が飽和したと判断した場合に、ＬＦ信号をＬＦ受信部２２で受信してから、ピーク電圧が飽和したと判断するまでにかかった時間を、飽和到達時間ｔとする。Ｑ値推定部２１７は、例えば、ＬＦ信号の受信電圧が最初に規定値を越えた時点を、ＬＦ信号をＬＦ受信部２２で受信したタイミングとして、飽和到達時間ｔを求めればよい。また、Ｑ値推定部２１７は、例えば、ピーク電圧の検出回数を経過時間に置き換えることで、飽和到達時間ｔを求める構成としてもよい。

飽和到達時間ｔを求めた後、Ｑ値推定部２１７は、この飽和到達時間ｔと、ＬＦ受信アンテナ２３のＱ値と、ＬＦ信号の送信周波数とから、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定する。一例としては、以下の（１）式で示す指数関数によりＬＦ送信アンテナ６のＱ値を算出することで、算出した値をＬＦ送信アンテナ６のＱ値と推定する構成とすればよい。（１）式のｆがＬＦ信号の送信周波数、ｔが飽和到達時間、Ｑ_１がＬＦ送信アンテナ６のＱ値、Ｑ_２がＬＦ受信アンテナ２３のＱ値を示している。

ＬＦ信号の送信周波数については、演算データ格納部２１８に予め格納した値をＱ値推定部２１７が読み出すことで、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値の推定に用いる構成とすればよい。ＬＦ受信アンテナ２３のＱ値については、一定であるものとして演算データ格納部２１８に予め格納した値をＱ値推定部２１７が読み出すことで、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値の推定に用いる構成とすればよい。演算データ格納部２１８としては、不揮発性メモリを用いる構成とすればよい。

また、Ｑ値推定部２１７は、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３から順次送信されてくるＬＦ信号をそれぞれ用いて、Ｑ値の切り替え別にＬＦ送信アンテナ６のＱ値をそれぞれ推定する。このＱ値推定部２１７が請求項の推定部に相当する。

本実施形態の例では、Ｈｉｇｈ_Ｑで送信されたＬＦ信号を用いてＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定した後、Ｌｏｗ_Ｑで送信されたＬＦ信号を用いてＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定することになる。図６に示すように、Ｈｉｇｈ_Ｑで送信されたＬＦ信号の受信電圧の波形と、Ｌｏｗ_Ｑで送信されたＬＦ信号の受信電圧の波形とでは、受信波形の立ち上りの早さが異なる。よって、ＢＣＭ３から順次送信されてくるＬＦ信号を用いた場合であっても、飽和到達時間ｔを用いることで、Ｈｉｇｈ_ＱとＬｏｗ_ＱとのＬＦ送信アンテナ６のＱ値をＱ値推定部２１７でそれぞれ推定できる。

なお、Ｑ値推定部２１７は、ピーク電圧が飽和したと判断した後に受信電圧が前述の規定値以下となった場合に、ピーク電圧記憶部２１６に記憶されているピーク電圧を消去させることで、順次送信されてくるＬＦ信号別にＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定できるようにすればよい。

差分算出部２１９は、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３から順次送信されてくるＬＦ信号のそれぞれについてＱ値推定部２１７で推定したＬＦ送信アンテナ６のＱ値（以下、推定Ｑ値）の差分を算出する。本実施形態の例では、Ｈｉｇｈ_Ｑで送信されたＬＦ信号についての推定Ｑ値から、Ｌｏｗ_Ｑで送信されたＬＦ信号についての推定Ｑ値を差し引いて差分を算出する。

期待値格納部２２０は、不揮発性のメモリであって、差分算出部２１９で算出する差分の期待値が予め格納されている。この期待値は、例えば、ＬＦ送信アンテナ６を構成するコイルのインダクタンス及び抵抗と、ＬＦ信号の送信周波数とから算出すればよい。本実施形態の例では、Ｈｉｇｈ_Ｑの状態のＬＦ送信アンテナ６のＱ値を、図３で示すコイルＬのインダクタンスと、抵抗Ｒ１と、ＬＦ信号の送信周波数とから算出する。また、Ｌｏｗ_Ｑの状態のＬＦ送信アンテナ６のＱ値を、図３で示すコイルＬのインダクタンスと、抵抗Ｒ１及びＲ２と、ＬＦ信号の送信周波数とから算出する。そして、Ｈｉｇｈ_Ｑの状態のＬＦ送信アンテナ６のＱ値からＬｏｗ_Ｑの状態のＬＦ送信アンテナ６のＱ値を差し引いて、期待値を算出する。

不正決定部２２１は、差分算出部２１９で算出した推定Ｑ値の差分と、期待値格納部２２０に格納されている期待値とが一致するか否か判定する。一例として、両者の差が誤差程度の範囲内である場合には、一致すると判定すればよい。そして、一致すると判定した場合には不正無しと決定し、一致しないと判定した場合には不正有りと決定する。

送信処理部２２２は、コード照合部２１３でコード照合が成立した場合であって、且つ、不正決定部２２１で不正無しと決定した場合に、自機器を識別するための携帯識別コードを含んだレスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させる。送信処理部２２２は、コード照合部２１３でコード照合が成立しなかった場合、及び不正決定部２２１で不正有りと決定した場合には、レスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させない。これにより、コード照合部２１３でコード照合が成立しなかった場合、及び不正決定部２２１で不正有りと決定した場合には、ＢＣＭ３においてレスポンス信号に含まれる携帯識別コードを用いたコード照合による認証が行われなくなる。

＜主制御部２１での認証関連処理＞
ここで、図７のフローチャートを用いて、携帯機２の主制御部２１での認証関連処理の流れの一例について説明を行う。図７のフローチャートは、一例として、携帯機２がウェークアップ状態に移行したときに開始される構成とすればよい。

まず、ステップＳ１では、観測結果取得部２１４で取得したＬＦ信号の受信電圧が規定値を越えた場合（Ｓ１でＹＥＳ）には、ステップＳ３に移る。一方、規定値を越えていない場合（Ｓ１でＮＯ）には、ステップＳ２に移る。ここで言うところの規定値とは、ノイズでなくＬＦ信号を受信したと言える程度の値とすればよい。

Ｓ１でＬＦ信号の受信電圧が規定値を越えていない場合のステップＳ２では、図７のフローチャートを開始してからの経過時間が所定時間に達してタイムアウトとなった場合（Ｓ２でＹＥＳ）には、認証関連処理を終了する。一方、タイムアウトとなっていない場合（Ｓ２でＮＯ）には、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。

ここで言うところの所定時間は、任意に設定可能である。例えば、携帯機２がウェークアップ状態に移行してから、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３から順次送信されてくるＬＦ信号のそれぞれを受信するまでにかかると想定される時間よりも長い時間とすればよい。また、経過時間はタイマ回路等でカウントすればよい。

Ｓ１でＬＦ信号の受信電圧が規定値を越えた場合のステップＳ３では、ピーク電圧検出部２１５が、観測結果取得部２１４で取得したＬＦ信号の受信電圧から、ピーク電圧を検出する。ステップＳ４では、ピーク電圧検出部２１５が、検出したピーク電圧を時系列に沿ってピーク電圧記憶部２１６に記憶する。

ステップＳ５では、Ｑ値推定部２１７が、時系列に沿って逐次ピーク電圧記憶部２１６に記憶される、時系列に沿った前後同士のピーク電圧の差が閾値以下となる状態が所定回数続いた場合に、ピーク電圧が飽和したと判断する。一方、時系列に沿った前後同士のピーク電圧の差が閾値以下となる状態が所定回数までは続いていない場合には、ピーク電圧が飽和していないと判断する。ピーク電圧記憶部２１６に記憶されるピーク電圧の数が、上述の所定回数分に満たない場合にも、ピーク電圧が飽和していないと判断する。そして、ピーク電圧が飽和したと判断した場合（Ｓ５でＹＥＳ）には、Ｑ値推定部２１７が飽和到達時間ｔを求め、ステップＳ６移る。一方、ピーク電圧が飽和していないと判断した場合（Ｓ５でＮＯ）には、Ｓ３に戻って処理を繰り返す。

ステップＳ６では、Ｑ値推定部２１７が、飽和到達時間ｔと、ＬＦ受信アンテナ２３のＱ値と、ＬＦ信号の送信周波数とから、前述の（１）式を用いて、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定する。

ステップＳ７では、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３から順次送信されてくる予定の全ＬＦ信号について、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定した場合（Ｓ７でＹＥＳ）には、ステップＳ８に移る。一方、この全ＬＦ信号のうちの一部でもＬＦ送信アンテナ６のＱ値を推定できていない場合（Ｓ７でＮＯ）には、Ｓ１に戻り、残りのＬＦ信号についての処理を繰り返す。

ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３から順次送信されてくる予定の全ＬＦ信号の数は、主制御部２１の不揮発性メモリに予め格納されているか、認証関連処理を実行するプログラムに予め組み込まれているものとする。本実施形態では、ＬＦ送信アンテナ６をＨｉｇｈ_ＱからＬｏｗ_Ｑに切り替えさせるパターンであるので、全ＬＦ信号は「２」となる。

ステップＳ８では、差分算出部２１９が、ＢＣＭ３から順次送信されてくるＬＦ信号のそれぞれについてＱ値推定部２１７で推定したＬＦ送信アンテナ６の推定Ｑ値の差分を算出する。ステップＳ９では、不正決定部２２１が、差分算出部２１９で算出した推定Ｑ値の差分と、期待値格納部２２０に格納されている期待値とが一致するか否か判定する。そして、一致すると判定した場合（Ｓ９でＹＥＳ）には、ステップＳ１０に移る。一方、一致しないと判定した場合（Ｓ９でＮＯ）には、ステップＳ１２に移る。

ステップＳ１０では、コード照合部２１３でのコード照合が成立する場合（Ｓ１０でＹＥＳ）には、ステップＳ１１に移る。一方、コード照合部２１３でのコード照合が成立しない場合（Ｓ１０でＮＯ）には、ステップＳ１２に移る。コード照合に関する処理は、図７のフローチャートで示す認証関連処理と並行して実行されていてもよいし、認証関連処理に組み込まれていてもよい。

ステップＳ１１では、送信処理部２２２が、携帯識別コードを含んだレスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させる。Ｓ９で一致しないと判定した場合、若しくはＳ１０でコード照合が成立しない場合のステップＳ１２では、送信処理部２２２が、レスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させない。

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値という送信アンテナのアナログ特性から不正の有無を判定できる。リレーアタックで用いる中継器によってＬＦ送信アンテナ６のアナログ特性を再現することは、ＬＦ送信アンテナ６から送信される車両識別コード等のデジタルデータを再現するよりも困難である。従って、無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をより高めることが可能になる。

また、実施形態１の構成によれば、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を可変にし、切り替わるＬＦ送信アンテナ６の推定Ｑ値の差分といった、動的に変化する特性からも不正の有無を判定できる。リレーアタックで用いる中継器によって、Ｑ値が可変であるＬＦ送信アンテナ６のアナログ特性の動的な変化を再現することは、非常に困難である。従って、無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をさらに高めることが可能になる。

（変形例１）
ＬＦ送信アンテナ６に含まれる抵抗の大きさを段階的に切り替えることで、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＬＦ信号を順次送信させる場合に、順次送信させるＬＦ信号のそれぞれがＬＦ受信アンテナ２３に誘起する誘起電圧が一定となるように、ＬＦ送信アンテナ６の送信電流を調整する構成（以下、変形例１）とすることが好ましい。

一例としては、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を低く切り替えるほど、切り替わるＱ値の比に応じて、ＬＦドライバ３２でＬＦ送信アンテナ６の送信電流を増大させればよい。また、ＬＦ受信アンテナ２３に誘起する誘起電圧が一定となる送信電流は、計算によって求めた値を用いてもよいし、実験によって求めた値を用いてもよい。

ここで、図８を用いて、変形例１の構成による効果についての説明を行う。変形例１の構成を採用しない場合（図８のＡ参照）には、ＬＦ送信アンテナ６がＨｉｇｈ_Ｑの状態に比べ、ＬＦ送信アンテナ６がＬｏｗ_Ｑの状態におけるＬＦ受信アンテナ２３での誘起電圧が低くなってしまう。これにより、ＬＦ送信アンテナ６とＬＦ受信アンテナ２３との間でのＬＦ信号の通信範囲が狭くなってしまうと考えられる。

これに対して、変形例１の構成を採用する場合（図８のＢ参照）には、ＬＦ送信アンテナ６がＬｏｗ_Ｑの状態におけるＬＦ受信アンテナ２３での誘起電圧を、ＬＦ送信アンテナ６がＨｉｇｈ_Ｑの状態におけるＬＦ受信アンテナ２３での誘起電圧と同程度まで高めることができる。これにより、ＬＦ送信アンテナ６とＬＦ受信アンテナ２３との間でのＬＦ信号の通信範囲が狭くならずに済む。

（変形例２）
実施形態１では、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を２段階に切り替える構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ＬＦ送信アンテナ６に含まれる抵抗の大きさを段階的に切り替えることで、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を３段階以上に切り替える構成（以下、変形例２）としてもよい。

変形例２の構成を採用する場合、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値の切り換わりごとに、切り替わり前後の推定Ｑ値の差分を算出すればよい。ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を３段階に切り替えながらＬＦ信号を３度に渡って送信させる場合には、１番目のＬＦ信号と２番目のＬＦ信号とについての推定Ｑ値の差分と、２番目のＬＦ信号と３番目のＬＦ信号とについての推定Ｑ値の差分とを算出することになる。

そして、それぞれの推定Ｑ値の差分と、それぞれの差分について予め期待値格納部２２０に格納しておいた期待値とを不正決定部２２１が比較し、いずれも一致すると判定した場合に、不正無しと決定する構成とすればよい。

（変形例３）
実施形態１では、ＬＦ送信アンテナ６をＨｉｇｈ_ＱからＬｏｗ_Ｑに切り替えながらＬＦ信号を２度にわたって送信させる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、実施形態１と異なるパターンでＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えて、ＬＦ送信アンテナ６に含まれる抵抗の大きさを段階的に切り替えながら、ＬＦ信号を３度以上にわたって送信させる構成（以下、変形例３）としてもよい。一例としては、ＬＦ送信アンテナ６をＨｉｇｈ_ＱからＬｏｗ_Ｑ、Ｌｏｗ_ＱからＨｉｇｈ_Ｑに切り替えながらＬＦ信号を３度にわたって送信させる構成としてもよい。

変形例３の構成を採用する場合にも、変形例２で述べたのと同様に、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値の切り換わりごとに、切り替わり前後の推定Ｑ値の差分を算出する構成とすればよい。そして、それぞれの推定Ｑ値の差分と、それぞれの差分についての期待値とがいずれも一致すると判定した場合に、不正無しと決定する構成とすればよい。

（実施形態２）
実施形態１では、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えてＢＣＭ３からＬＦ信号を順次送信する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えない構成（以下、実施形態２）としてもよい。

実施形態２の認証システム１は、ＢＣＭ３でＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えない点と、携帯機２の代わりに携帯機２ａを含む点を除けば、実施形態１の認証システム１と同様である。

ＢＣＭ３でＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えない構成は、ＬＦ送信アンテナ６とＬＦドライバ３２とを、スイッチ３４を介さずに接続するとともに、ＬＦ送信アンテナ６の回路から前述の抵抗Ｒ２を除くことで実現すればよい。この場合、ＬＦ送信アンテナ６は、実施形態１のＨｉｇｈ_Ｑの状態が維持されることになる。

続いて、図９を用いて、携帯機２ａの概略的な構成について説明を行う。携帯機２ａは、図９に示すように、主制御部２１の代わりに主制御部２１ａを備える点を除けば、実施形態１の携帯機２と同様である。主制御部２１ａは、差分算出部２１９を備えない点と、Ｑ値推定部２１７、期待値格納部２２０、不正決定部２２１、及び送信処理部２２２の代わりにＱ値推定部２１７ａ、期待値格納部２２０ａ、不正決定部２２１ａ、及び送信処理部２２２ａを備える点とを除けば、実施形態１の主制御部２１と同様である。

Ｑ値推定部２１７ａは、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値を切り替えない構成としたことに伴って、Ｑ値を推定する対象となるＬＦ信号が減った点を除けば、実施形態１のＱ値推定部２１７と同様である。よって、このＱ値推定部２１７ａも請求項の推定部に相当する。

期待値格納部２２０ａは、不揮発性のメモリであって、Ｑ値推定部２１７ａで推定するＱ値の期待値が予め格納されている。この期待値は、例えば、ＬＦ送信アンテナ６を構成するコイルのインダクタンス及び抵抗と、ＬＦ信号の送信周波数とから算出すればよい。

不正決定部２２１ａは、Ｑ値推定部２１７ａで推定したＱ値（つまり、推定Ｑ値）と、期待値格納部２２０ａに格納されている期待値とが一致するか否か判定する。一例として、両者の差が誤差程度の範囲内である場合には、一致すると判定すればよい。そして、一致すると判定した場合には不正無しと決定し、一致しないと判定した場合には不正有りと決定する。

送信処理部２２２ａは、コード照合部２１３でコード照合が成立した場合であって、且つ、不正決定部２２１ａで不正無しと決定した場合に、自機器を識別するための携帯識別コードを含んだレスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させる。送信処理部２２２ａは、コード照合部２１３でコード照合が成立しなかった場合、及び不正決定部２２１ａで不正有りと決定した場合には、レスポンス信号をＲＦドライバ２４から返信させない。

続いて、図１０のフローチャートを用いて、携帯機２ａの主制御部２１ａでの認証関連処理の流れの一例について説明を行う。図１０のフローチャートは、一例として、携帯機２がウェークアップ状態に移行したときに開始される構成とすればよい。

ステップＳ２１〜ステップＳ２６までの処理は、実施形態１のＳ１〜Ｓ６までの処理と同様である。なお、ステップＳ２２では、図１０のフローチャートを開始してからの経過時間が所定時間に達してタイムアウトとなった場合（Ｓ２２でＹＥＳ）には、認証関連処理を終了する。一方、タイムアウトとなっていない場合（Ｓ２２でＮＯ）には、Ｓ２１に戻って処理を繰り返す。ここで言うところの所定時間は、任意に設定可能であって、例えば、携帯機２がウェークアップ状態に移行してからＬＦ信号を受信するまでにかかると想定される時間よりも長い時間とすればよい。

ステップＳ２７では、不正決定部２２１ａが、Ｑ値推定部２１７ａで推定した推定Ｑ値と、期待値格納部２２０ａに格納されている期待値とが一致するか否か判定する。そして、一致すると判定した場合（Ｓ２７でＹＥＳ）には、ステップＳ２８に移る。一方、一致しないと判定した場合（Ｓ２７でＮＯ）には、ステップＳ３０に移る。ステップＳ２８〜ステップＳ３０までの処理は、実施形態１のＳ１０〜Ｓ１２までの処理と同様である。

実施形態２の構成によっても、ＬＦ送信アンテナ６のＱ値という送信アンテナのアナログ特性から不正の有無を判定できるので、無線通信を利用した不正な認証に対するセキュリティ性をより高めることが可能になる。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１認証システム、２，２ａ携帯機、３ＢＣＭ（車載装置）、６ＬＦ送信アンテナ（送信アンテナ）、２１主制御部、２２ＬＦ受信部（受信部）、２３ＬＦ受信アンテナ（受信アンテナ）、２４ＲＦドライバ（返信部）、３１主制御部（認証部）、３２ＬＦドライバ（送信部）、３４スイッチ（切替部）、２１７，２１７ａＱ値推定部（推定部）、２２１，２２１ａ不正決定部

Claims

車両で用いられるとともに、送信アンテナ（６）を介した近距離無線通信によって信号を送信させる送信部（３２）を備える車載装置（３）と、
ユーザに携帯されるとともに、受信アンテナ（２３）を介して前記車載装置から送信される信号を受信する受信部（２２）と、応答信号を返信する返信部（２４）とを備える携帯機（２）とを含み、
前記車載装置は、
前記返信部から送信される前記応答信号に含まれる、前記携帯機を識別する識別コードを用いたコード照合によって認証を行う認証部（３１）をさらに備える認証システムであって、
前記携帯機は、
前記車載装置から送信される信号を用いて、前記送信アンテナのＱ値を推定する推定部（２１７，２１７ａ）と、
前記推定部で推定したＱ値と、前記送信アンテナのＱ値について期待される期待値とを比較することで、不正の有無を決定する不正決定部（２２１，２２１ａ）とを備え、
前記不正決定部で不正無しと決定したことをもとに、前記返信部から前記応答信号を返信する一方、前記不正決定部で不正有りと決定した場合には、前記返信部から前記応答信号を返信しない認証システム。
請求項１において、
前記不正決定部（２２１ａ）は、前記推定部で推定したＱ値と、前記送信アンテナのＱ値の前記期待値とが一致するか否かを判定し、一致すると判定した場合に不正無しと決定する一方、一致しないと判定した場合に不正有りと決定する認証システム。
請求項１において、
前記車載装置は、
前記送信アンテナのＱ値を切り替える切替部（３４）をさらに備え、
前記送信部は、前記切替部での切り替え別に、前記送信アンテナを介した無線通信によって信号を順次送信させ、
前記携帯機の前記推定部は、前記車載装置から順次送信される、前記切替部での切り替え別の信号をそれぞれ用いて、前記切替部での切り替え別の前記送信アンテナのＱ値をそれぞれ推定し、
前記不正決定部（２２１）は、前記推定部で推定した前記切替部での切り替え別の前記送信アンテナのＱ値の差分と、前記切替部での切り替え別の前記送信アンテナのＱ値の差分の前記期待値とが一致するか否かを判定し、一致すると判定した場合に不正無しと決定する一方、一致しないと判定した場合に不正有りと決定する認証システム。
請求項３において、
前記送信部は、前記切替部での切り替え別に、前記送信アンテナを介した無線通信によって信号を順次送信させる場合に、順次送信させる信号のそれぞれが前記受信アンテナに誘起する誘起電圧が一定となるように、前記送信アンテナの送信電流を調整する認証システム。
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記推定部は、前記車載装置から送信される信号の受信を前記受信部で開始してからその信号の受信電圧が飽和するまでの時間と、前記受信アンテナのＱ値と、前記車載装置から送信される信号の送信周波数とから、前記送信アンテナのＱ値を推定する認証システム。
車両で用いられる車載装置（３）とユーザに携帯される携帯機（２）との間での近距離無線通信を用いたコード照合によって認証を行う認証システム（１）に用いられ、前記車載装置から送信アンテナ（６）を介して送信される信号を、受信アンテナ（２３）を介して受信する受信部（２２）と、前記コード照合に用いられる、自機器を識別する識別コードを含む応答信号を送信する返信部（２４）とを備える携帯機であって、
前記車載装置から送信される信号を用いて、前記送信アンテナのＱ値を推定する推定部（２１７）と、
前記推定部で推定したＱ値と、前記送信アンテナのＱ値について期待される期待値とを比較することで、不正の有無を決定する不正決定部（２２１，２２１ａ）とを備え、
前記不正決定部で不正無しと決定したことをもとに、前記返信部から前記応答信号を返信する一方、前記不正決定部で不正有りと決定した場合には、前記返信部から前記応答信号を返信しない携帯機。