JP2017155420A - 通信不正成立防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム構成を簡素化することができる通信不正成立防止システムを提供する。【解決手段】電子キー２は、車両１から送信されるＬＦ帯の送信電波Ｓａをトリガにして、車両１との間でスマート照合を実行する。このとき、位相制御部２４は、ＬＦ帯の送信電波Ｓａの搬送波Ｓ２の位相を制御する。位相検出部２５は、受信したＬＦ帯の送信電波Ｓａの位相を検出し、その位相情報Ｓｂを車両１に送信する。通信正否判定部２６は、電子キー２から受信した位相情報Ｓｂを基に、スマート通信の正否を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＤ照合の通信において不正な通信成立を防止する通信不正成立防止システムに関する。

従来、車両等において、電子キーから電子キーＩＤを車両に無線送信してＩＤ照合を行う電子キーシステムが周知である。ところで、この種の電子キーシステムにおいては、ユーザの意志によらないところでＩＤ照合成立を謀る不正行為として、中継器を使った不正行為（中継器使用不正行為：特許文献１等参照）というものがある。中継器使用不正行為は、例えば電子キーが車両から遠い場所に位置する際に、この電子キーを複数の中継器によって車両と繋いで送信信号を中継し、これら２者間の通信を不正に成立させる行為である。よって、ユーザが気付かないところでＩＤ照合が成立されてしまうので、第三者によって不正にドア解錠やエンジンが始動されてしまう可能性がある。

特開２００６−１６１５４５号公報

この種の通信不正成立防止システムにおいては、中継器を使用した不正通信を、簡素な構成によって検出したいニーズがあった。
本発明の目的は、システム構成を簡素化することができる通信不正成立防止システムを提供することにある。

前記問題点を解決する通信不正成立防止システムは、電子キーの通信相手からの通信を契機に当該電子キーから電子キーＩＤを前記通信相手に無線送信して当該電子キーＩＤを照合するとき、ＩＤ照合の通信の正否を判定する構成において、通信時にデータ信号を搬送波に乗せて電波を送信するとき、当該送信の途中で前記搬送波の位相を切り替える位相制御部と、前記電波を受信したとき、当該電波に含まれる前記搬送波の位相を検出する位相検出部と、前記位相検出部により検出された前記搬送波の位相に基づき、前記ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部とを備えた。

本構成によれば、不正通信の有無を判定するにあたり、電子キー及びその通信相手の一方から、これらの他方に送信される送信電波の搬送波の位相を制御することにより、正否判定を実現する。よって、搬送波の位相を制御するという簡素な構成によって、ＩＤ照合の通信の正否判定を行うことが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わるタイミングにおいて、前記位相を変化させることが好ましい。この構成によれば、データ信号の２値情報の「０」「１」の切り替わりという明確なタイミングで搬送波の位相を切り替えることが可能となり、処理の簡素化に一層有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わる度に、前記位相を同相又は逆相に切り替えることにより、当該位相を変化させることが好ましい。この構成によれば、搬送波の位相を切り替えるにあたっては、搬送波の位相を同相又は逆相に切り替えるだけの処理で済むので、処理の簡素化に一層有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記位相検出部は、前記電子キーに設けられ、前記位相を検出したとき、その位相情報を通信の過程で前記通信相手に送信し、前記通信正否判定部は、前記通信相手に設けられ、前記通信の正否を当該通信相手において判定することが好ましい。この構成によれば、最終的な通信正否の判定を通信相手側で行うので、この種の機能を電子キーに設けずに済む。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記通信正否判定部は、最初に送信された搬送波を基準波として、前記通信の正否を判定することが好ましい。この構成によれば、通信正否を判定するとき、毎回、最初に送信された搬送波と比較すればよいので、処理の簡素化に一層寄与する。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わる度に、前記位相を変化させ、前記通信正否判定部は、前記位相が切り替わる度、当該位相が切り替わる前の搬送波を基準波として、前記通信の正否を判定することが好ましい。この構成によれば、通信正否を判定するにあたり、１つ前の２値情報の位相を確認する処理を繰り返していくという簡素な処理とすることが可能となる。

本発明によれば、通信不正成立防止システムにおいて、システム構成を簡素化することができる。

一実施形態の通信正否防止システムの構成図。 正当通信時の通信シーケンス図。 不正通信時の通信シーケンス図。

以下、通信不正成立防止システムの一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、電子キー２と無線によりＩＤ照合を行う電子キーシステム３を備える。電子キー２には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤが書き込み保存されている。本例の電子キーシステム３は、車両１からの通信を契機に狭域通信を通じて電子キー２とＩＤ照合を実施するキー操作フリーシステムである。一般に、キー操作フリーシステムで実施されるＩＤ照合を「スマート照合」といい、その通信を「スマート通信」という。

車両１は、ＩＤ照合（スマート照合）を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源や駆動を管理するボディＥＣＵ５と、エンジン７を制御するエンジンＥＣＵ６とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線８を通じて電気接続されている。通信線８は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）からなる。照合ＥＣＵ４には、車両１に登録された電子キー２の電子キーＩＤがメモリ（図示略）に書き込み保存されている。車両１は、室外に電波を送信する室外送信機９と、室内に電波を送信する室内送信機１０と、車両１において電波を受信する電波受信機１１とを備える。室外送信機９及び室内送信機１０は、例えばＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信する。電波受信機１１は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する。このように、本例の電子キーシステム３は、ＬＦ−ＵＨＦの双方向通信となっている。ボディＥＣＵ５は、車両ドアに設けられたドアロック機構１２の作動を制御することにより、車両ドアの施解錠を切り替える。

電子キー２は、電子キー２の動作を制御するキー制御部１５と、電子キー２において電波受信を可能とする受信部１６と、電子キー２において電波送信を可能とする送信部１７とを備える。キー制御部１５には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤがメモリ（図示略）に書き込み保存されている。受信部１６は、例えばＬＦ電波を受信する。送信部１７は、例えばＵＨＦ電波を送信する。

室外送信機９からＬＦ電波によって定期送信されるウェイク信号Ｓwkの通信エリアに電子キー２が進入して、電子キー２がウェイク信号Ｓwkを受信すると、電子キー２が起動し、この応答としてアック信号Ｓackを車両１にＵＨＦ送信する。車両１がウェイク信号Ｓwkの送信後に電子キー２からアック信号Ｓackを受信して、これらの間で通信（室外スマート通信）が確立すると、ＬＦ−ＵＨＦの双方向通信によるスマート照合（室外スマート照合）が開始される。スマート照合には、車両１が持つ固有の車両コードを認証する車両コード照合と、暗号鍵（認証鍵）を使用したチャレンジレスポンス認証と、電子キーＩＤを認証する電子キーＩＤ照合とが含まれる。照合ＥＣＵ４は、車外に位置する電子キー２との間で、これら照合や認証の全てが成立するか否かを確認する。

照合ＥＣＵ４は、電子キー２が室内送信機１０の通信エリアに進入して通信（室内スマート通信）が確立すると、室外のときと同様のスマート照合（室内スマート照合）を実行する。照合ＥＣＵ４は、室内スマート照合のときと同様に、車内に位置する電子キー２との間で、前述の各種照合や認証の全てが成立するか否かを確認する。

電子キーシステム３は、電子キー２の通信相手２０（本例は車両１）と電子キー２との間において、例えば第三者等による中継器を用いたＩＤ照合の通信（スマート通信）の不正成立を防止する通信不正成立防止機能（通信不正成立防止システム２１）を備える。本例の通信不正成立防止システム２１は、ＩＤ照合（スマート照合）の通信課程において、照合の処理とともに通信正否の処理も併せて実行されることが好ましい。また、本例の通信不正成立防止システム２１は、ＩＤ照合の通信において搬送波Ｓ２の位相を制御することにより、通信の正否を判定する構成をとる。

通信不正成立防止システム２１は、データ信号Ｓ１が乗せられた搬送波Ｓ２の位相を切替可能な位相制御部２４を備える。位相制御部２４は、照合ＥＣＵ４に設けられている。位相制御部２４は、通信時にデータ信号Ｓ１を搬送波Ｓ２に乗せて電波（送信電波Ｓａ）を送信するとき、送信の途中で搬送波Ｓ２の位相を切り替える。すなわち、本例の搬送波Ｓ２は、位相が一律ではなく、通信の途中で位相を故意に切り替えて、通信の正否を判定させるものとなっている。

通信不正成立防止システム２１は、送信電波Ｓａに含まれる搬送波Ｓ２の位相を検出する位相検出部２５を備える。位相検出部２５は、電子キー２のキー制御部１５に設けられている。位相検出部２５は、車両１から送信された送信電波Ｓａを受信したとき、送信電波Ｓａに含まれる搬送波Ｓ２の位相を検出する。また、本例の場合、電子キー２で検出した位相情報Ｓｂを車両１に送信することにより、車両１側でＩＤ照合の通信の正否を判定する。

通信不正成立防止システム２１は、位相検出部２５により検出された搬送波Ｓ２の位相に基づきＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部２６を備える。通信正否判定部２６は、本例のような車両１側で通信正否を判定する場合、照合ＥＣＵ４に設けられる。通信正否判定部２６は、送信電波Ｓａに含まれる搬送波Ｓ２と、位相判定の基準となる基準波Ｓ’とを比較することにより、通信の正否を判定する。

次に、図２及び図３を用いて、通信不正成立防止システム２１の作用及び効果を説明する。
図２に示すように、車両１（室外送信機９又は室内送信機１０）は、電子キー２と通信（室外スマート通信、室内スマート通信）するとき、データ信号Ｓ１としてのベースバンド信号に搬送波Ｓ２を乗せ、この送信電波Ｓａ（ＬＦ電波）を電子キー２にＬＦ送信する。ベースバンド信号は、例えば電子キーＩＤやチャレンジコードなどからなる。本例のベースバンド信号は、「０」及び「１」の２値データからなり、本例の場合、（Ｈｉ，Ｌｏ）の組み合わせで「０」が構築され、（Ｈｉ，Ｈｉ，Ｌｏ）の組み合わせで「１」が構築される。

車両１（室外送信機９又は室内送信機１０）は、送信電波Ｓａの送信時、Ｈｉ信号の立ち上がりのタイミングで位相を固定した送信電波Ｓａを電子キー２に送信する。このとき、位相制御部２４は、データ信号Ｓ１（ベースバンド信号）を構築する２値情報Ｄｋの０及び１が切り替わる度に、搬送波Ｓ２の位相を変化させる。すなわち、位相制御部２４は、ベースバンド信号の１ビットごとに位相を切り替える。

本例の場合、位相制御部２４は、データ信号Ｓ１（ベースバンド信号）を構築する２値情報Ｄｋの０及び１が切り替わる度に、搬送波Ｓ２の位相を同相又は逆相に切り替えることにより、位相を変化させる。例えば、最初に送信された１番目の２値情報Ｄｋ１の位相を基準波Ｓ’（基準位相）とすると、２番目の２値情報Ｄｋ２のとき、その搬送波Ｓ２の位相を基準波Ｓ’の逆相とし、３番目の２値情報Ｄｋ３のとき、その搬送波Ｓ２の位相を基準波Ｓ’と同相とする。そして、搬送波Ｓ２の位相を同相、逆相にするという処理を、２値情報Ｄｋのビットごとに繰り返す。

なお、送信電波Ｓａの送信は、ＩＤ照合の通信課程で実施されることに限定されず、例えばスマート通信とは別のタイミングで実施されてもよい。例えば、スマート通信の開始前に通信判定の送信電波Ｓａを電子キー２に別途送信して、スマート通信前に通信の正否判定を前もって実行してもよい。また、スマート通信の終了後に通信判定の送信電波Ｓａを電子キー２に別途送信して、スマート照合の終了後に通信の正否判定を実行してもよい。

車両１から送信された送信電波Ｓａを電子キー２が受信すると、位相検出部２５は、受信された送信電波Ｓａの位相を検出する。本例の位相検出部２５は、１番目の２値情報Ｄｋ１の位相を基準（基準波Ｓ’）とし、これと２番目以降の２値情報Ｄｋ２，Ｄｋ３…とを比較することにより、送信電波Ｓａの位相情報Ｓｂを検出する。位相情報Ｓｂは、送信電波Ｓａの各２値情報Ｄｋの位相が、「同相」、「逆相」のいずれであるのかを通知するデータであることが好ましい。位相検出部２５は、検出した位相情報Ｓｂを、車両１にＵＨＦ送信する。

電子キー２から送信された位相情報Ｓｂを車両１が受信すると、通信正否判定部２６は、受信した位相情報Ｓｂを基に、ＩＤ照合の通信判定を実行する。本例の場合、通信正否判定部２６は、搬送波Ｓ２の位相がどのように切り替えられたのか基準位相パターンを知っているので、受信した位相情報Ｓｂがその基準位相パターンをとるか否かを確認することにより、通信の正否を判定する。

ここで、図２は、ユーザによる正規のＩＤ照合通信の例を挙げているので、同図の場合には、位相情報Ｓｂから取得される位相パターンが基準位相パターンと一致又は近似する。これにより、ＩＤ照合（スマート照合）の通信が成立として処理される。よって、電子キー２と室外スマート照合が成立すれば、車両ドアの施解錠が許可又は実行され、電子キー２と室内スマート照合が成立すれば、車両電源の遷移操作（例えばエンジン始動操作）が許可される。

一方、図３に、例えば第三者が中継器を使用した不正通信によりＩＤ照合を成立させようとした例を挙げる。ところで、この種の中継器は、データ信号Ｓ１を中継することはできても、搬送波Ｓ２の位相タイミングをコピーして中継することができない。このため、中継器を使用した不正通信が行われた場合には、本例の位相判定において、通信が不正と判定される。よって、中継器を使用した不正通信を不正に成立されることを回避することができる。

特に、本例の場合、不正通信の有無を判定するにあたり、車両１から送信される送信電波Ｓａの搬送波Ｓ２の位相を制御することにより、正否判定を実現する。よって、搬送波Ｓ２の位相を制御するという簡素な構成によって、ＩＤ照合の通信の正否判定を行うことができる。

位相制御部２４は、データ信号Ｓ１（ベースバンド信号）を構築する２値情報Ｄｋの「０」及び「１」が切り替わるタイミングにおいて位相を変化させる。よって、２値情報Ｄｋの「０」「１」の切り替わりという明確なタイミングで搬送波Ｓ２の位相を切り替えることができ、処理の簡素化に一層有利となる。

位相制御部２４は、データ信号Ｓ１（ベースバンド信号）を構築する２値情報Ｄｋの「０」及び「１」が切り替わる度に、位相を同相又は逆相に切り替えることにより、搬送波Ｓ２の位相を変化させる。よって、搬送波Ｓ２の位相を切り替えるにあたっては、搬送波Ｓ２の位相を同相又は逆相に切り替えるだけの処理で済むので、処理の簡素化に一層有利となる。

位相検出部２５は、電子キー２に設けられ、搬送波Ｓ２の位相を検出したとき、その位相情報Ｓｂを通信の過程で、通信相手２０である車両１に送信する。通信正否判定部２６は、通信相手２０である車両１に設けられ、通信の正否を車両１において実行する。このように、最終的な通信正否の判定を車両１で行うので、この種の機能を電子キー２に設けずに済む。

通信正否判定部２６は、最初に送信された搬送波Ｓ２（１番目の２値情報Ｄｋ１が乗せられた搬送波Ｓ２）を基準波Ｓ’として、通信の正否を判定する。よって、通信正否を判定するとき、毎回、最初に送信された搬送波Ｓ２（１番目の２値情報Ｄｋ１）と比較すればよいので、処理の簡素化に一層寄与する。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・通信正否判定部２６は、通信正否の判定を行うにあたり、位相が切り替わる前の搬送波Ｓ２を基準波として、通信の正否判定を実行してもよい。すなわち、いま判定しようとしている２値情報Ｄｋの１つ前に受信した２値情報Ｄｋの搬送波Ｓ２を基準波としてもよい。具体的には、２番目の２値情報Ｄｋ２の位相を判定するとき、１番目の２値情報Ｄｋ１の位相を基準波とした判定を行い、３番目の２値情報Ｄｋ３の位相の正否を判定するとき、２番目の２値情報Ｄｋ２の位相を基準波とした判定を行い、以降、新たな２値情報Ｄｋを得る度に、同判定を繰り返す。この場合、通信正否を判定するにあたり、１つ前の２値情報Ｄｋの位相を確認する処理を繰り返していくという簡素な処理とすることができる。

・通信正否判定は、車両１側で実施されることに限定されない。例えば、電子キー２に通信正否判定部２６を設け、最終的な通信正否の判定を電子キー２側で行うようにしてもよい。

・通信が不正と判定されたときは、例えば車両１側で処理を強制停止したり、電子キー２側で電波送信を停止したりするなど、種々の態様が採用できる。
・位相制御は、同相、逆相を交互に切り替えるパターンに限定されない。要は通信の途中で位相が切り替わっていれば、切り替わりの時期やタイミングは特に問わない。また、位相をどれだけずらすかについても任意である。

・２値情報Ｄｋは、例えばＨｉレベルが「１」であり、Ｌｏレベルが「０」からなる情報でもよい。
・位相情報Ｓｂは、例えば受信された搬送波Ｓ２自体としてもよい。

・電子キーシステム３で使用する電波の周波数は、ＬＦやＵＨＦ以外の他の周波数に変更してもよい。
・電子キーシステム３は、スマート通信のシステムに限定されず、通信相手２０からの通信を契機にＩＤ照合の通信が実行されるシステムであればよい。

・電子キーシステム３は、車内外で異なる送信機（室外送信機９、室内送信機１０）を有する構成に限定されず、例えば車内外共用の送信機を持つ構成としてもよい。
・電子キー２から送信される電波の位相を切り替えることにより、通信の正否を判定してもよい。すなわち、電子キー２の送信電波の位相を制御して、通信正否を判定することも可能である。

・電子キー２は、例えば高機能携帯電話等の他の端末に変更可能である。
・通信相手２０は、車両１に限定されず、例えば住宅（住宅ドア）などの他の装置や機器に変更可能である。

１…通信相手の一例である車両、２…電子キー、２０…通信相手、２１…通信不正成立防止システム、２４…位相制御部、２５…位相検出部、２６…通信正否判定部、Ｓ１…データ信号、Ｓ２…搬送波、Ｓａ…電波（送信電波）、Ｓｂ…位相情報、Ｓ’…基準波、Ｄｋ（Ｄｋ１，Ｄｋ２，Ｄｋ３）…２値情報。

Claims (6)

1. 電子キーの通信相手からの通信を契機に当該電子キーから電子キーＩＤを前記通信相手に無線送信して当該電子キーＩＤを照合するとき、ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信不正成立防止システムにおいて、
   通信時にデータ信号を搬送波に乗せて電波を送信するとき、当該送信の途中で前記搬送波の位相を切り替える位相制御部と、
   前記電波を受信したとき、当該電波に含まれる前記搬送波の位相を検出する位相検出部と、
   前記位相検出部により検出された前記搬送波の位相に基づき、前記ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部と
   を備えたことを特徴とする通信不正成立防止システム。
2. 前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わるタイミングにおいて、前記位相を変化させる
   請求項１に記載の通信不正成立防止システム。
3. 前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わる度に、前記位相を同相又は逆相に切り替えることにより、当該位相を変化させる
   請求項２に記載の通信不正成立防止システム。
4. 前記位相検出部は、前記電子キーに設けられ、前記位相を検出したとき、その位相情報を通信の過程で前記通信相手に送信し、
   前記通信正否判定部は、前記通信相手に設けられ、前記通信の正否を当該通信相手において判定する
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
5. 前記通信正否判定部は、最初に送信された搬送波を基準波として、前記通信の正否を判定する
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
6. 前記位相制御部は、前記データ信号を構築する２値情報の０及び１が切り替わる度に、前記位相を変化させ、
   前記通信正否判定部は、前記位相が切り替わる度、当該位相が切り替わる前の搬送波を基準波として、前記通信の正否を判定する
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。

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