JP2019100055A - 無線通信正否判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】より的確に中継器を使用した無線通信の不正成立を判定できる無線通信正否判定システムを提供する。【解決手段】車両１のＵＷＢ送受信機１３と電子キー２のＵＷＢ送受信機３２との間を同一のＵＷＢ電波で測距通信する。車両１の測距値算出部４１は、測距通信で用いられたＵＷＢ電波に基づいて測距値を算出する。車両１の受信信号強度算出部４２は、測距通信で用いられたＵＷＢ電波に基づいて受信信号強度を算出する。車両１の通信正否判定部４３は、測距値と受信信号強度との相関があるか否かに基づいて相関認証を実行する。相関認証が不成立である場合、車両１のＵＷＢ送受信機１３に設けられたアンテナを、アンテナ１３ａ，１３ｂの間で切り替えた後、測距値および受信信号強度を再度測定し、相関認証を再度実行（リトライ）する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信正否判定システムに関する。

従来、多くの車両には、ＩＤコードを無線により送信する電子キー（所持態様から携帯機とも称される）によって、ＩＤ照合を実行する電子キーシステム（たとえば特許文献１参照）が搭載されている。この種の電子キーシステムには、車両から送信されたリクエストを電子キーが受信すると、これに応答する形で電子キーがＩＤコードを車両に自動返信して、車外でＩＤ照合を実行させるキー操作フリーシステムがある。キー操作フリーシステムは、車外でＩＤ照合が成立するとドアロックの施解錠を許可または実行し、車内でＩＤ照合が成立するとエンジンの始動操作を許可する。

このような電子キーシステムでは、ユーザの意思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使用（中継器使用不正行為：特許文献２参照）というものがある。中継器使用不正行為は、たと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電波を中継することで、車両と電子キーとの間の通信を成立させる行為である。

特許文献２では、中継器使用不正行為の対策として、車両から携帯機へ電波が到達するまでの遅延時間を検出し、当該遅延時間が許容範囲を超えてしまうときには、中継器使用不正行為の判定基準を満たしたものとして、ドアロックの施解錠やエンジンの始動操作を許可しないようにしている。

特開２００５−２６２９１５号公報 特開２０１２−１７５１１８号公報

ところで、車両から電子キーへの電波の遅延時間をより正確に求めようとする場合、遅延時間の測定に用いられる電波を高周波数にする必要がある。しかし、より高い周波数の電波を用いると、ユーザなどの人体やマルチパスの影響を受けやすくなってしまう。これは、電波の波長が短いために、人体などの障害物を回折することが難しくなるためである。そして、車両から電子キーへの電波は人体に遮られて直接到達することができず、周囲の物体によって減衰、反射、および回折した電波が到達するおそれがある。このため、たとえ正規のユーザであっても、遅延時間を用いた中継器使用不正行為の判定基準を満たしてしまうおそれがある。これは、遅延時間に基づいて演算される車両と電子キーとの間の測距値を用いて、中継器使用不正行為の判定を行う場合でも同様である。

本発明の目的は、より的確に中継器を使用した無線通信の不正成立を判定できる無線通信正否判定システムを提供することにある。

上記目的を達成しうる無線通信正否判定システムは、前記第１通信部と前記第２通信部との間において実行される無線通信の正否を判定する無線通信正否判定システムであって、前記第１通信部は、前記第２通信部との間における無線信号の授受を通じて、前記第２通信部との間の距離である測距値を測定する距離測定部と、前記第２通信部からの無線信号の受信信号強度を算出する受信信号強度算出部と、前記測距値と前記受信信号強度との相関があるか否かに基づいて、前記無線通信の正否を判定する通信正否判定部と、前記第２通信部との間の電波の伝搬経路が異なる複数の状態の間で切り替えられるアンテナと、を備え、前記第１通信部は、前記通信正否判定部により前記無線通信が正しいものではない旨判定されるとき、前記アンテナの状態を切り替えた後、前記測距値および前記受信信号強度を再度測定して、前記通信正否判定部により前記無線通信の正否を再度判定する。

この構成によれば、通信正否判定部により無線通信が正しいものではない旨判定されるとき、アンテナを複数の状態の間で切り替えることにより、第１通信部と第２通信部との間の電波の伝搬経路を変化させることができる。このため、当初は第１通信部と第２通信部との間にたとえば障害物があることにより無線通信が正しいものではない旨判定される場合であっても、アンテナを複数の状態の間で切り替えた後に、測距値および受信信号強度を再度測定して、通信正否判定部による無線通信の正否を再度判定すれば、同一要因によって無線通信が正しいものではないと判定されることが抑制される。

一方、第１通信部と第２通信部との間に中継器が介在している場合には、通信正否判定部により無線通信の正否を判定すれば、測距値と受信信号強度との相関がないものと判定される。これは、たとえアンテナを複数の状態の間で切り替えたとしても同様である。このため、より的確に中継器を使用した無線通信の不正成立を判定できる。

上記の無線通信正否判定システムにおいて、前記第１通信部は、前記アンテナとして、複数のアンテナと、前記通信正否判定部により前記無線通信が正しいものではない旨判定されるとき、前記無線通信に使用する前記アンテナを、前記複数のアンテナの間で切り替える切替部と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、切替部は、通信正否判定部による無線通信が正しいものではない旨判定される場合、複数のアンテナの間で切り替えることにより、第１通信部と第２通信部との間の伝搬経路を変化させることができる。

上記の無線通信正否判定システムにおいて、前記第１通信部は、前記アンテナの指向性を切り替える切替部を備えていてもよい。
この構成によれば、切替部は、通信正否判定部による無線通信が正しいものではない旨判定される場合、アンテナの指向性を切り替えることにより、第１通信部と第２通信部との間の伝搬経路を変化させることができる。

上記の無線通信正否判定システムにおいて、前記測距値と前記受信信号強度とは、前記測距値が大きくなるにつれて、前記受信信号強度が小さくなる関係を有しており、前記測距値に対する前記受信信号強度の許容範囲が予め定められており、前記通信正否判定部は、前記測距値に対応する前記受信信号強度が、前記許容範囲から外れている場合に、前記無線通信が正しいものではない旨判定し、前記許容範囲である場合、前記無線通信が正しいものである旨判定することが好ましい。

この構成によれば、通信正否判定部は、ある測距値に対する受信信号強度が、受信信号強度の許容範囲から外れている場合に、測距値と受信信号強度との相関がないものとして、無線通信が正しいものではない旨判定する。

上記の無線通信正否判定システムにおいて、前記第１通信部は、前記第２通信部からＩＤ情報を受信し、当該ＩＤ情報の正否を判定する第１の判定処理、前記通信正否判定部により前記無線通信の正否を判定する第２の判定処理、および前記測距値が測距閾値以上であるかに基づいて前記無線通信の正否を判定する第３の判定処理を実行し、前記第１通信部は、前記第１〜第３の判定処理の判定結果がすべて妥当なものである場合、機器の作動を許可または実行することが好ましい。

この構成によれば、第１〜第３の判定処理のすべてが妥当なものである場合に、機器の作動を許可または実行するので、機器の作動に対するセキュリティ性が確保される。

本発明の無線通信正否判定システムによれば、より的確に中継器を使用した無線通信の不正成立を判定できる。

一実施形態の無線通信正否判定システムの構成図。 車両に形成されるＬＦ電波のエリアを示す図。 ＬＦ電波とＵＷＢとを用いた通信正否判定の概略図。 （ａ）は、遅延時間および測距値の関係を示すグラフ、（ｂ）は、車両と電子キーとの間の距離および測距値Ｌｘの関係を示すグラフ、（ｃ）は、車両と電子キーとの間の距離および受信信号強度ＲＳＳＩの関係を示すグラフ。 測距値と受信信号強度との関係を示すグラフ。 （ａ），（ｂ）は、車両と電子キーとの間の無線通信における通信経路の説明図。 無線通信正否判定システムの無線通信の正否判定のフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態における切替部の概略構成を示すブロック図。

以下、無線通信正否判定システムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１には、車両１から電子キー２に無線による問い合わせ（リクエスト信号）を送信して、この問い合わせに対する電子キー２の応答（ＩＤ信号）によりＩＤ照合を行う電子キーシステム３が搭載されている。電子キーシステム３には、車外でＩＤ照合が成立するとドアロックの施解錠が許可または実行されるエントリー機能と、車内でＩＤ照合が成立すると車内のエンジンスイッチ９による車両１の電源遷移操作およびエンジン始動操作が許可されるエンジン始動機能とがある。

車両１は、ＩＤ照合を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ５と、エンジン７を制御するエンジンＥＣＵ６とを備えている。これらのＥＣＵは、車内の通信線Ｌにより相互に接続されている。通信線Ｌの規格としては、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network）が用いられる。照合ＥＣＵ４のメモリには、車両１に登録された電子キー２の電子キーＩＤが書き込み保存されている。ボディＥＣＵ５は、車両のドアに設けられたドアロック装置８の作動を制御することにより、ドアの施解錠を切り替える。

また、車両１の照合ＥＣＵ４には、室外に電波を送信する室外送信機１０と、室内に電波を送信する室内送信機１１と、車両１において電波を受信する電波受信機１２とが接続されている。室外送信機１０および室内送信機１１は、たとえばＬＦ（Low Frequency）帯の電波およびＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を送信する。電波受信機１２は、たとえばＵＨＦ帯の電波を受信する。また、車両１の照合ＥＣＵ４には、車外および車内にＵＷＢ（Ultra Wide Band）帯の電波を送信するとともに、ＵＷＢ帯の電波を受信するＵＷＢ送受信機１３が接続されている。電子キーシステム３は、ＬＦ−ＵＨＦの双方向通信によって電子キー２を認証する。

一方、電子キー２には、電子キー２の動作を統括制御するキー制御部２０と、電子キー２において電波を受信する受信機３０と、電子キー２において電波を送信する送信機３１と、照合ＥＣＵ４から送信されるＵＷＢ帯の電波と同一のＵＷＢ帯の電波を送受信可能なＵＷＢ送受信機３２とが設けられている。キー制御部２０のメモリ（図示略）には、キー固有のＩＤとして「ＩＤコード」が登録されている。また、受信機３０は、たとえばＬＦ電波およびＵＨＦ電波を受信する。送信機３１は、たとえばＵＨＦ電波を送信する。

照合ＥＣＵ４は、室外送信機１０または室内送信機１１から定期的にＬＦ帯のウェイク信号を送信することで、電子キー２との通信確立を監視する。電子キー２は、ウェイク信号を受け取るとアック信号を返信する。照合ＥＣＵ４は、電子キー２からアック信号を受信すると、具体的な照合を開始する。

具体的には、図２に示すように、電子キー２が室外送信機１０の通信エリアＥａに進入して、車両１と電子キー２との間で通信（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、これらの照合や認証の全てが成立することを確認すると、原則的に車外スマート照合を成立として処理し、ドアロック装置８によるドアロックの施解錠を許可または実行する。

また、照合ＥＣＵ４は、電子キー２が室内送信機１１の通信エリアに進入して、車両１と電子キー２との間で通信（室内スマート通信）が確立すると、車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、室内スマート照合が成立することを確認すると、エンジンスイッチ９の操作による車両１の電源遷移操作およびエンジン７の始動操作が許可される。

図１に示すように、電子キーシステム３は、たと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（抑制）する通信不正成立防止システム４０を有している。中継器を使用した不正通信成立とは、電子キー２が所持したユーザが車両１から遠く離れている際に、盗難行為を試みる第三者が、中継器によって電波を中継して、スマート通信を不正に成立させる行為（中継器使用不正行為）である。

通信不正成立防止システム４０は、第１通信部としての照合ＥＣＵ４および第２通信部としての電子キー２を備え、照合ＥＣＵ４と電子キー２との間で行われる無線通信の正否を判定するシステムである。なお、第１通信部は、照合ＥＣＵ４に接続される室外送信機１０、室内送信機１１、電波受信機１２、およびＵＷＢ送受信機１３を備えている。本例の通信不正成立防止システム４０では、照合ＥＣＵ４において、車両１と電子キー２との間の距離である測距値ｄと、測距値ｄを測定する際の通信で使用する周波数帯（例えばＵＷＢ帯）の電波を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）との相関があるか否かに基づいて、通信の正否を判定する（相関認証）。具体的には、測距値ｄに対する受信信号強度ＲＳＳＩの許容範囲が定められており、測距値ｄに対応する受信信号強度ＲＳＳＩが、この許容範囲から外れている場合に不正通信が行われたものと判定する。

車両１の照合ＥＣＵ４は、距離測定部としての測距値算出部４１と、受信信号強度算出部４２と、通信正否判定部４３とを備えている。
測距値算出部４１は、ＵＷＢ送受信機１３を用いて通信相手である電子キー２との間の距離である測距値ｄを算出する。測距値算出部４１は、スマート照合の成立後、ＵＷＢ送受信機１３を用いて、電子キー２のＵＷＢ送受信機３２との間で測距通信を行うことにより、測距値ｄを測定する。

具体的には、図３に示すように、電子キーシステム３は、スマート照合の成立後、電子キー２が室外送信機１０からのＬＦ帯のウェイク信号を受け取ったことを契機として、測距値ｄを測定する測距通信を開始する。電子キー２が車両１の室外送信機１０からのＬＦ帯のウェイク信号を受け取ったとき、電子キー２のＵＷＢ送受信機３２から第１の測距信号（アック信号）を送信する。照合ＥＣＵ４は、第１の測距信号を受け取ったとき、ＵＷＢ送受信機１３からの第２の測距信号（チャレンジ信号）として、当該第１の測距信号をそのまま送り返す。電子キー２は、第２の測距信号を受け取ったとき、ＵＷＢ送受信機３２からの第３の測距信号（レスポンス信号）として、当該第３の測距信号をそのまま送り返す。すなわち、電子キーシステム３は、測距通信時には、ＵＷＢ−ＵＷＢの双方向通信を行う。照合ＥＣＵ４の測距値算出部４１は、これら第１〜第３の測距信号による測距通信に基づいて、測距値ｄを演算する。

ところで、電子キー２から送信された第１の測距信号は、車両１と電子キー２との間の距離に応じた遅延時間（ＴＯＦ：Time of flight）後に車両１に到達する。また、車両１から送り返された第２の測距信号は、車両１と電子キー２との間の距離に応じた遅延時間後に電子キー２に到達する。また、電子キー２から送り返された第３の測距信号は、車両１と電子キー２との間の距離に応じた遅延時間後に車両１に到達する。このように、第１〜第３の測距信号が車両１と電子キー２との間でやり取りされる際、車両１と電子キー２との間の距離の３倍に応じた遅延時間が発生する。なお、第１の測距信号には、第１の測距信号が電子キー２から送信されたときの時間についての情報（タイムスタンプ）が含まれている。また、第３の測距信号には、第３の測距信号が電子キー２から送信されたときの時間についての情報が含まれている。測距値算出部４１は、第１〜第３の測距信号による片道分の遅延時間に、光速を乗算することにより、測距値ｄを算出する。

図１に示すように、受信信号強度算出部４２は、電子キー２からのＵＷＢ帯の電波を受信した際、この電波の受信信号強度ＲＳＳＩを算出する。
通信正否判定部４３は、測距値算出部４１により算出される測距値ｄおよび受信信号強度算出部４２により算出される受信信号強度ＲＳＳＩの相関があるか否かに基づいて、通信の正否を判定する相関認証を実行する。そして、相関認証が完了した場合、すなわち測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩの相関がある場合、測距値ｄが測距閾値ｄ０以下か否かを判定する。

また、車両１のＵＷＢ送受信機１３は、２つのアンテナ１３ａ，１３ｂ、および切替部１３ｃを備えている。ＵＷＢ送受信機１３は、２つのアンテナ１３ａ，１３ｂのいずれか一方を用いて、電子キー２へのＵＷＢ電波を送信する。また、ＵＷＢ送受信機１３は、２つのアンテナ１３ａ，１３ｂのいずれか一方を用いて、電子キー２からのＵＷＢ電波を受信する。切替部１３ｃは、車両１と電子キー２との間のＵＷＢ電波の送受信に用いるアンテナを、アンテナ１３ａとアンテナ１３ｂとの間で切り替える。照合ＥＣＵ４は、切替部１３ｃによる切り替えを制御する。なお、ここでは、車両１と電子キー２との間のＵＷＢ電波の送受信に用いるアンテナとして、基本的にアンテナ１３ａを用いるものとし、通信正否判定部４３によって不正な通信と判定されて、リトライする際にアンテナ１３ｂを用いるものとする。また、アンテナ１３ａとアンテナ１３ｂとは、車両１におけるなるべく離れた位置に設けられることが好ましい。たとえば、図２に示されるように、アンテナ１３ａをフロントバンパーＢｆに設け、アンテナ１３ｂをリアバンパーＢｒに設けるようにしてもよいし、アンテナ１３ａをフロントバンパーＢｆに設け、アンテナ１３ｂをサイドミラーＭに設けるようにしてもよい。すなわち、アンテナ１３ａおよびアンテナ１３ｂは、電子キー２を所持するユーザが車両１に近付く際に、車両１の車体によって隠れにくい位置や、ユーザ自身が障害物になる場合であっても車両１からのＵＷＢ電波が回り込んで電子キー２に届きやすい位置に設けることが好ましい。

つぎに、測距値ｄ、遅延時間、車両１と電子キー２との間の距離、および受信信号強度ＲＳＳＩの間にある各種の関係について説明する。
図４（ａ）に示すように、第１〜第３の測距信号の遅延時間が増加するほど、測距値ｄは正比例に増加する。これは、遅延時間に光速を乗算したものが測距値ｄになるためである。

図４（ｂ）に示すように、車両１と電子キー２との間の距離が増加するほど、測距値ｄは増加する。車両１と電子キー２との間の距離を測定した値が測距値ｄであるため、車両１と電子キー２との間の距離および測距値ｄは、本来一致する値であるが、マルチパスなどの影響により両者には若干のずれが生じうる。

図４（ｃ）に示すように、車両１と電子キー２との間の距離が増加するほど、受信信号強度ＲＳＳＩは小さくなる（負に大きくなる）。一方、車両１と電子キー２との間の距離が減少すれば、電子キー２から車両１が受け取る信号の受信信号強度ＲＳＳＩは大きくなる。

図５に実線で示すように、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの間には、ほぼ反比例の関係がある。すなわち、測距値ｄが大きくなるほど、受信信号強度ＲＳＳＩは負に大きくなる。たとえば、電子キー２はユーザに所持されるので、ユーザが車両ドアを解錠しようとして車両１に近付けば、測距値ｄは小さくなるとともに、受信信号強度ＲＳＳＩは大きくなる（負に小さくなる）。逆にユーザが車両１から離れていけば、測距値ｄは大きくなるとともに、受信信号強度ＲＳＳＩは小さくなる（負に大きくなる）。このため、通信正否判定部４３により行われる相関認証では、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるか否かに基づいて、通信の正否を判定する。

図５に破線で測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとが相関を有していると判定される所定範囲（許容範囲）が示されている。すなわち、図５に実線で示されている測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの間の相関から、受信信号強度ＲＳＳＩのばらつきや、遅延時間のばらつきによる測距値ｄのばらつきを考慮して、測距値ｄに対する受信信号強度ＲＳＳＩの許容範囲が定められている。通信正否判定部４３は、測距値ｄに対応する受信信号強度ＲＳＳＩがこの許容範囲内にある場合（図５の点Ｐ１）、検出された測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるとして、正規に通信が行われたものと判定する。言い換えると、通信正否判定部４３は、ある測距値ｄのときの受信信号強度ＲＳＳＩが、図５の許容範囲に基づいて設定される受信信号強度ＲＳＳＩの上限値と下限値との間にある場合、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるものと判定する。また、通信正否判定部４３は、測距値ｄに対応する受信信号強度ＲＳＳＩが許容範囲内にない場合（図５の点Ｐ２，Ｐ３）、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないとして、不正に通信が行われたものと判定する。

つぎに、車両１と電子キー２との間の無線通信における通信経路について説明する。ここでは、車両１および電子キー２が静止状態にある場合を想定する。
図６（ａ）に示すように、車両１と電子キー２との間に特に障害物がない場合、中継器使用不正行為が行われていないならば、ＵＷＢ送受信機１３のアンテナ１３ａ（アンテナ１３ｂ）とＵＷＢ送受信機３２との間のＵＷＢ電波による通信は何ら問題なく行われる。このため、ＵＷＢ電波を用いて測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを測定した際、その測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関はあるものと判定される（たとえば図５のＰ１）。なお、中継器使用不正行為が行われている場合には、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩの相関がないものと判定されるので、的確に中継器使用不正行為を検出できる。

しかし、図６（ｂ）に示すように、車両１と電子キー２との間に人体などの障害物（物体）がある場合、ＵＷＢ送受信機１３のアンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間のＵＷＢ電波による通信が途絶してしまうおそれがある。これは、ＵＷＢ電波が高周波数帯の電波であるために、距離分解能は高いものの、障害物があった場合の回折性が低いからである。これにより、通信正否判定部４３により行われる相関認証において、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないものと判定されるおそれがある。再度測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩを測定し直して、通信正否判定部４３において相関認証をやり直したとしても、車両１と電子キー２との位置関係が変わらない場合、すなわちアンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物がある場合には、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないものと判定されてしまう（図５の点Ｐ２，Ｐ３）。たとえば、アンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物があることにより、本来検出されるべき受信信号強度ＲＳＳＩよりも小さい値になってしまった場合、図５の点Ｐ３のように、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないこととなる。

この点、本実施形態では、車両１に設けられたアンテナ１３ａ，１３ｂを切り替えることにより、車両１と電子キー２との位置関係が変わらない場合であっても、すなわちアンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物がある場合であっても、車両１と電子キー２との間の電波の伝搬経路を変化させることができる。このため、通信正否判定部４３は、一度測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないものと判定されても、アンテナ１３ａ，１３ｂを切り替えた後に、再度測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩを測定し直して、相関認証をやり直せば、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるものと判定されることがある。

なお、中継器使用不正行為が行われている場合には、相関認証を何度やり直したとしても、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩの相関がないものと判定されるので、的確に中継器使用不正行為を検出できる。

つぎに、スマート照合および相関認証について図７を用いて説明する。
図７に示すように、車両１が駐車状態であるとき、照合ＥＣＵ４は、定期的にＬＦ帯の電波のウェイク信号（ＷＡＫＥ）を送信する。電子キー２は、ウェイク信号を受信すると、ＵＨＦ帯のアック信号（ＡＣＫ）を車両１に送信する。

その後、照合ＥＣＵ４は、ＵＨＦ帯のチャレンジ信号（ＣＨ）を送信する。チャレンジ信号を受信した電子キー２は、当該チャレンジ信号に対応したＵＨＦ帯のレスポンス信号（Ｒｅ）を送信する。そして、照合ＥＣＵ４は、電子キー２からレスポンス信号を受信すると、チャレンジレスポンス認証および電子キーＩＤ照合を実行し、これらの照合および認証が全て成立したときに、原則的にスマート照合が成立したものとする。なお、車両１と電子キー２との間のチャレンジ信号およびレスポンス信号の送受信は複数回行われるようにしてもよい。

照合ＥＣＵ４は、スマート照合が成立すると、車両１と電子キー２との間の距離を測定するための測距通信を開始する。照合ＥＣＵ４は、測距通信時において、最初にＬＦ帯の電波のウェイク信号を送信する。電子キー２は、ウェイク信号を受信すると、第１の測距信号として、ＵＷＢ帯のアック信号を車両１に送信する。

その後、ＵＷＢ帯のアック信号を受信した照合ＥＣＵ４は、第２の測距信号として、ＵＷＢ帯のチャレンジ信号を送り返す。ＵＷＢ帯のチャレンジ信号を受信した電子キー２は、第３の測距信号として、ＵＷＢ帯のレスポンス信号を送り返す。そして、照合ＥＣＵ４は、電子キー２からＵＷＢ帯のレスポンス信号を受信すると、測距通信を終了する。

つぎに、照合ＥＣＵ４は、測距通信を用いて、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを算出する（ステップＳ１）。
照合ＥＣＵ４は、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるか否かを判定する（ステップＳ２）。

照合ＥＣＵ４は、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がある旨判定される場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、測距値ｄが測距閾値ｄ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。測距値ｄが測距閾値ｄ０を超える場合、車両１と電子キー２とが離れすぎているので、中継器使用不正行為が行われているものと考えられる。なお、測距閾値ｄ０は、製品仕様などに基づき許容される、車両１に対する電子キー２の作動距離に基づいて設定される。

照合ＥＣＵ４は、測距値ｄが測距閾値ｄ０以下である旨判定される場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、ドアロックの施解錠を許可または実行する（ステップＳ４）。
また、照合ＥＣＵ４は、測距値ｄが測距閾値ｄ０を超える旨判定される場合（ステップＳ３のＮＯ）、ドアロックの施解錠を不許可とする（ステップＳ５）。

照合ＥＣＵ４は、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がない旨判定される場合（ステップＳ２のＮＯ）、リトライした回数が規定回数を超えたか否かを判定する（ステップＳ６）。通信正否判定部４３は、相関認証において、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないものと一度判定したとしても、規定回数までは測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを再度測定し直して、相関認証をやり直す（リトライする）。規定回数は、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないことが一時的なものではないと考えられる程度の回数に設定される。

照合ＥＣＵ４は、リトライした回数が規定回数を超えていない旨判定される場合（ステップＳ６のＮＯ）、アンテナを切り替えてリトライする（ステップＳ７）。そして、ステップＳ６の後、再度車両１と電子キー２との間で測距通信を実行し、ステップＳ１へ処理を移行する。この場合、車両１に設けられたアンテナ１３ａ，１３ｂを切り替えることにより、車両１と電子キー２との間の電波の伝搬経路を変化させた状態で、改めて測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを測定し直すことにより、一時的に相関認証が成立しない状況が改善されることが期待できる。

照合ＥＣＵ４は、リトライした回数が規定回数を超えている旨判定される場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、ドアロックの施解錠を不許可とする（ステップＳ５）。規定回数だけリトライしても、相関認証が繰り返し不成立になるのであれば、一時的な相関認証の不成立ではない可能性が高いと考えられるためである。

以上により、スマート照合および相関認証の処理を終了する。
本実施形態の構成によれば、以下に記載の作用および効果を得ることができる。
（１）車両１の照合ＥＣＵ４と電子キー２との間の測距通信に基づいて行う相関認証が不成立になった場合に、アンテナ１３ａ，１３ｂの間でアンテナを切り替えることにより、車両１と電子キー２との間の電波の伝搬経路を変化させることができる。

たとえば図６（ｂ）に示すように、アンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物がある場合、測距通信が途絶（あるいは通信不良が発生）してしまい、本来算出されるはずの測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩが検出されないことがある。この場合、相関認証において、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関がないものと判定されるおそれがある。

比較例として、アンテナ１３ａのままでリトライした場合、アンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間の障害物が移動しないことも考えられるので、測距通信が改善されていないこともある。この場合、リトライ前と同一の要因によって、相関認証が不成立となってしまう。たとえば、電子キー２を所持するユーザが、ポケットに電子キー２を入れている場合、当該ポケットが車と反対側に位置すると、電子キー２と車両１との間でユーザ自身が障害物となってしまう。この状態のまま、繰り返しリトライしたとしても、相関認証は不成立となってしまう。そのため、正規のユーザであるにも関わらず、中継器を使用した不正通信が行われたものとして、ドアロックの施解錠が不許可となってしまう。

この点、本実施形態であれば、相関認証が不成立となった場合に、アンテナ１３ａ，１３ｂの間でアンテナを切り替えた後に、測距通信によって再び測定された測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを用いて相関認証を行っている。このため、車両１と電子キー２との間の電波の伝搬経路を変化させることができ、アンテナ１３ａとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物があったとしても、アンテナ１３ｂとＵＷＢ送受信機３２との間に障害物がなければ、より的確に測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩが測定できる。すなわち、リトライした場合に、同一要因によって再び相関認証が不成立になることが抑制されている。そして、リトライした後に、相関認証が成立すれば、不正通信でなかったものと考えられるので、ドアロックの施解錠を許可または実行できる。このため、スマート通信が中継器を使用した不正通信か否かをより的確に見分けることが可能となる。

なお、車両１と電子キー２との間に中継器が介在している場合には、相関認証を何度やり直したとしても、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩの相関がないものと判定される。これは、相関認証が不成立となった場合に、アンテナ１３ａ，１３ｂの間でアンテナを切り替えた場合であっても同様である。このため、中継器を使用した不正通信であることをより的確に判定できる。

（２）正しく測距通信を行えていない可能性がある場合であっても、アンテナ１３ａ，１３ｂの間でアンテナを切り替えることにより、測距通信の障害になる要因が改善される可能性があるので、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩの測定の精度が高まることが期待できる。

（３）測距通信にＵＷＢ電波を用いる場合、ＵＷＢ電波が高周波数であるために距離分解能が高くなることが期待できる。このため、検出される測距値ｄがより正確なものになると考えられる。しかし、ＵＷＢ電波は高周波数であるために、電波が回折しにくく、障害物の影響を大きく受けてしまう。しかし、アンテナ１３ａ，１３ｂの間でアンテナを切り替えること（アンテナダイバーシチ）により、車両１と電子キー２との間の電波の伝搬経路を変化させることができるので、より確実に測距通信を行うことができ、測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩをより正確に測定することができる。このため、距離分解能の向上に加えて、通信の確実性も確保することができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・車両１に２つのアンテナ１３ａ，１３ｂを設けたが、３つ以上のアンテナが設けられてもよい。なお、各アンテナは、互いに離れた位置に設けられることが好ましい。

・車両１に物理的にアンテナを切り替えられるように、複数のアンテナ１３ａ，１３ｂを設けることに限らず、アンテナの指向性などを変化させることにより、車両１と電子キー２との間の伝搬環境を変化させてもよい。

たとえば、図８（ａ）に示すように、アンテナ１３ａに電力を供給する電源５０を、電源５０と異なる電圧値の電力を供給する電源５１へと切り替えることにより、アンテナ１３ａの指向性を変化させてもよい。この場合、切替部１３ｃは、アンテナ１３ａの接続される電源を、電源５０と電源５１との間で切り替える。また、アンテナ１３ａの容量や抵抗値を変更することにより、アンテナ１３ａの指向性を変化させてもよい。たとえば、図８（ｂ）に示すように、アンテナ１３ａと電源５０との間にコイル５２が介在される状態と、コイル５２が介在されない状態との間で切り替えることにより、アンテナ１３ａの指向性を変化させてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、アンテナ１３ａと電源５０との間の給電点を切り替えることにより、アンテナ１３ａの指向性などの状態（特性）を変化させてもよい。

・スマート通信の双方向通信に使用する電波の周波数帯は、ＵＨＦ帯に限定されず、ＬＦ帯、ＨＦ（High Frequency）帯等の他の周波数帯を使用してもよい。
・測距通信の双方向通信に使用する電波の周波数帯は、ＵＷＢ帯に限定されず、ＵＨＦ帯、ＬＦ帯、ＨＦ帯等の他の周波数帯を使用してもよい。

・本実施形態では、車両１に２つのアンテナ１３ａ，１３ｂを設けたが、これに限らない。たとえば、電子キー２のＵＷＢ送受信機３２にアンテナを複数設けて、これら複数のアンテナの間で切り替えるようにしてもよい。また、車両１にも電子キー２にも共に複数のアンテナを設けることにより、複数のアンテナの間で切り替えるようにしてもよい。

・ドアの施解錠は、たとえば電子キー２からの通信を契機としてＩＤ照合（ワイヤレス照合）が実行されるワイヤレスキーシステムにより実行してもよい。ワイヤレスキーシステムは、電子キー２に設けられた操作スイッチを用いた遠隔操作によって、ドアの施解錠を切り替えるものである。電子キー２に設けられた操作スイッチを遠隔操作することを契機として、測距通信が開始され、当該測距通信を用いて得られる測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩに基づいて相関認証が実行される。

・キー照合は、スマート照合に限らず、他の照合を採用してもよい。
・通信不正成立防止システム４０は、車両１に使用されることに限らず、他の機器や装置に応用可能である。

・本実施形態では、スマート照合の完了後に、相関認証を実行したが、これに限らない。すなわち、スマート照合と並列的に相関認証を実行してもよい。また、スマート照合の前に相関認証を実行してもよい。

・本実施形態では、スマート照合で用いられる電波をＵＨＦ電波とし、相関認証で用いられる測距通信の電波をＵＷＢ電波としたが、両者は同じ周波数帯の電波であってもよい。たとえば、ＵＷＢ−ＵＷＢの双方向通信によりスマート照合を実行しつつ、この双方向通信中に測距値ｄおよび受信信号強度ＲＳＳＩを算出してもよい。

・相関認証では、測距値ｄに対応する受信信号強度ＲＳＳＩが許容範囲内にあるか否かに基づいて、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関係数が閾値よりも大きいか否かに基づいて、測距値ｄと受信信号強度ＲＳＳＩとの相関があるか否かを判定してもよい。

・車両１には、室外送信機１０、室内送信機１１、電波受信機１２、およびＵＷＢ送受信機１３が設けられたが、これらは共通化してもよい。たとえば、ＵＷＢ送受信機１３が室外送信機１０、室内送信機１１、および電波受信機１２の役割を果たしてもよい。また、電子キー２には、受信機３０、送信機３１、およびＵＷＢ送受信機３２が設けられたが、これらを共通化してもよい。

・測距通信では、第１〜第３の測距信号を用いたが、これに限らない。たとえば車両１と電子キー２との間を往復させるように、第２および第３の測距信号のみを用いて測距通信を行ってもよいし、車両１と電子キー２との間を測距信号が複数回往復させて測距通信を行ってもよい。

・図７のフローチャートでは、車外スマート通信の完了後に測距通信が行われたが、車内スマート通信の完了後に測距通信が行われてもよい。この場合、相関認証が完了した場合に、エンジンスイッチ９の操作による車両１の電源遷移操作およびエンジン７の始動操作が許可される。

・照合ＥＣＵ４において相関認証を行ったが、電子キー２のキー制御部２０において相関認証を行い、相関認証の結果を照合ＥＣＵ４に送信するようにしてもよい。
・スマート照合のシステムは、車室内外にそれぞれ別途のエリアを形成して通信を確立させる方式に限定されない。たとえば、アレーアンテナを使用して電子キー２との距離を測定することにより、キー位置を特定するシステムであってもよい。

１…車両、２…電子キー、３…電子キーシステム、４…照合ＥＣＵ、５…ボディＥＣＵ、６…エンジンＥＣＵ、７…エンジン、８…ドアロック装置、９…エンジンスイッチ、１０…室外送信機、１１…室内送信機、１２…電波受信機、１３…ＵＷＢ送受信機、１３ａ，１３ｂ…アンテナ、２０…キー制御部、３０…受信機、３１…送信機、３２…ＵＷＢ送受信機、４０…通信不正成立防止システム、４１…測距値算出部（距離測定部）、４２…受信信号強度算出部、４３…通信正否判定部、５０，５１…電源、５２…コイル、ｄ…測距値、ｄ０…測距閾値、Ｌ…通信線、Ｅａ…通信エリア、ＲＳＳＩ…受信信号強度。

Claims (5)

1. 第１通信部と第２通信部との間において実行される無線通信の正否を判定する無線通信正否判定システムであって、
   前記第１通信部は、
   前記第２通信部との間における無線信号の授受を通じて、前記第２通信部との間の距離である測距値を測定する距離測定部と、
   前記第２通信部からの無線信号の受信信号強度を算出する受信信号強度算出部と、
   前記測距値と前記受信信号強度との相関があるか否かに基づいて、前記無線通信の正否を判定する通信正否判定部と、
   前記第２通信部との間の電波の伝搬経路が異なる複数の状態の間で切り替えられるアンテナと、を備え、
   前記第１通信部は、前記通信正否判定部により前記無線通信が正しいものではない旨判定されるとき、前記アンテナの状態を切り替えた後、前記測距値および前記受信信号強度を再度測定して、前記通信正否判定部により前記無線通信の正否を再度判定する無線通信正否判定システム。
2. 請求項１に記載の無線通信正否判定システムにおいて、
   前記第１通信部は、
   前記アンテナとして、複数のアンテナと、
   前記通信正否判定部により前記無線通信が正しいものではない旨判定されるとき、前記無線通信に使用する前記アンテナを、前記複数のアンテナの間で切り替える切替部と、を備える無線通信正否判定システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信正否判定システムにおいて、
   前記第１通信部は、前記アンテナの指向性を切り替える切替部を備える無線通信正否判定システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線通信正否判定システムにおいて、
   前記測距値と前記受信信号強度とは、前記測距値が大きくなるにつれて、前記受信信号強度が小さくなる関係を有しており、
   前記測距値に対する前記受信信号強度の許容範囲が予め定められており、
   前記通信正否判定部は、前記測距値に対応する前記受信信号強度が、前記許容範囲から外れている場合に、前記無線通信が正しいものではない旨判定し、前記許容範囲である場合、前記無線通信が正しいものである旨判定する無線通信正否判定システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信正否判定システムにおいて、
   前記第１通信部は、
   前記第２通信部からＩＤ情報を受信し、当該ＩＤ情報の正否を判定する第１の判定処理、前記通信正否判定部により前記無線通信の正否を判定する第２の判定処理、および前記測距値が測距閾値以上であるかに基づいて前記無線通信の正否を判定する第３の判定処理を実行し、
   前記第１通信部は、前記第１〜第３の判定処理の判定結果がすべて妥当なものである場合、機器の作動を許可または実行する無線通信正否判定システム。