JP2020077904A - 携帯機及び照合システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信時間に影響を与えず処理能力の強化を可能にした携帯機及び照合システムを提供すること。【解決手段】車両から事前照合通信のチャレンジ信号（事前照合要求を含むＬＦ信号）が送信され、このチャレンジ信号を受けて携帯機から事前照合通信のレスポンス信号（暗号化されたランダム値を含むＲＦ信号）が返信される。そして、返信信号から復号されたランダム値を元に、車両から本照合通信のチャレンジ信号（ＬＦ信号）が送信され、このチャレンジ信号を受けて携帯機から本照合通信のレスポンス信号（ＲＦ信号）が返信される。事前照合通信では、本照合通信と同じ通信フォーマットでチャレンジレスポンス認証が行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、携帯機及び照合システムに関する。

近年、車両或いは住宅に設けられたセキュリティ機器を通信マスタとして、ユーザが所持する携帯機（電子キー）との間で双方向の無線通信を行い、キー照合が成立した場合に、制御対象を動作させる電子キーシステムが普及している。この種の電子キーシステムにおいて、特許文献１〜２には、キー照合の１つにチャレンジレスポンス認証を用いる技術が開示されている。

一般的なチャレンジレスポンス認証に際し、通信マスタは、チャレンジコードを含むチャレンジ信号を送信するとともに、当該チャレンジコードに対し、自身の暗号鍵による演算を行って、レスポンスコードを生成する。携帯機は、通信マスタからのチャレンジ信号を受信すると、チャレンジ信号に含まれたチャレンジコードに対し、自身の暗号鍵による演算を行って、レスポンスコードを生成し、そのレスポンスコードを含むレスポンス信号を通信マスタに返信する。通信マスタは、携帯機からのレスポンス信号を受信すると、レスポンス信号に含まれたレスポンスコードと、自身が演算により生成したレスポンスコードとを比較し、両方のレスポンスコードが照合一致した場合に、チャレンジレスポンス認証が成立したと判断する。これにより、正規の携帯機を所持したユーザにより、例えば、車両のエンジン始動や住宅の玄関ドア解錠が可能になる。

特開２０１２−１２３５２７号公報 特開２０１０−１８０５９６号公報

チャレンジレスポンス認証とは別に、他の処理を行いたい場合、新たな通信フォーマットにより通信コマンドや通信コードを追加すると、通信時間が長くなってしまう。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、通信時間に影響を与えず処理能力の強化を可能にした携帯機及び照合システムを提供することにある。

上記課題を解決する携帯機は、通信相手との間で双方向通信を行う携帯機であって、前記通信相手からの通信信号を受けて応答信号を返信する本照合通信に先立ち、その本照合通信と同じ通信フォーマットによる事前照合通信を行う通信制御手段を備え、前記通信制御手段は、前記事前照合通信の通信信号を受けて、当該事前照合通信のレスポンスコードにランダム値を織り込んだ応答信号を返信する。

この構成によれば、本照合通信とは別に、事前照合通信を行うことで、それぞれの通信による処理が得られるため、処理能力がアップする。しかも、事前照合通信では本照合通信と同じ通信フォーマットを用いるため、本照合通信を事前照合通信のリトライとして位置付けることが可能となり、リトライに備えて与えられた時間内に事前照合通信と本照合通信の双方が確立することで、通信時間が無駄に長くなることが避けられる。したがって、通信時間に影響を与えず処理能力を強化できる。

上記課題を解決する発明は、照合システムとしてなされていてもよい。すなわち、上記課題を解決する照合システムは、通信機能を有する携帯機と、その携帯機の通信相手とを備え、それら携帯機と通信相手との間で双方向通信による照合を行う照合システムであって、前記携帯機は、前記通信相手からの通信信号を受けて応答信号を返信する本照合通信に先立ち、その本照合通信と同じ通信フォーマットによる事前照合通信を行う通信制御手段を有し、その通信制御手段は、前記事前照合通信の通信信号を受けて、当該事前照合通信のレスポンスコードにランダム値を織り込んだ応答信号を返信し、前記通信相手は、前記応答信号に含まれるランダム値が、前記事前照合通信のランダム値として妥当であるか否かを判定する事前照合を行う照合手段を有する。

発明が照合システムとしてなされた場合であっても、携帯機と同様の効果が得られる。
上記照合システムについて、前記照合手段は、前記事前照合において前記ランダム値が妥当であると判定したことを条件に、前記本照合通信の通信信号を送信することとしてもよい。

この構成によれば、事前照合の成立を条件に本照合通信へ移行することで、本照合通信が無駄に実施されることを回避できる。

本発明によれば、通信時間に影響を与えず処理能力を強化できる。

電子キーシステムの構成を示すブロック図。 双方向通信における通信フォーマットの要部を示す説明図。 ランダム値処理制御を含む双方向通信の動作フローの要部を示すフローチャート。

以下、携帯機及び照合システムの一実施の形態について説明する。
図１に示すように、照合システムの一例である電子キーシステム１は、車両２と携帯機３（電子キー）との間で双方向通信によるキー照合を行い、キー照合が成立した場合に、制御対象であるドアの施解錠やエンジンの始動を行う。車両２は、携帯機３の通信相手の一例に相当する。

車両２は、自車のセキュリティ制御を司る照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）２１の他、低周波のＬＦ信号（一例はＬＦ帯の電波）を発信するＬＦ発信機２２、高周波のＲＦ信号（一例はＵＨＦ帯の電波）を受信するＲＦ受信機２３を備えている。

車両キーである携帯機３は、自キーの統括的な制御を司るマイコン３１の他、ＬＦ信号を受信するＬＦ受信回路３２、ＲＦ信号を送信するＲＦ送信回路３３を備えている。
通信マスタである照合ＥＣＵ２１は、双方向通信のトリガとなるウェイク信号（ＬＦ信号）をＬＦ発信機２２から発信して車両２の周辺に通信エリアを形成する。その通信エリア内に携帯機３が進入すると、ウェイク信号を受けてマイコン３１が起動し、携帯機３からアック信号（ＲＦ信号）が返信される。アック信号がＲＦ受信機２３によって受信されると、車両２と携帯機３との間で双方向通信が確立されたことになり、照合ＥＣＵ２１は、通信フォーマットにしたがって、次のフェーズのＬＦ信号をＬＦ発信機２２から送信する。そして、このＬＦ信号を受けて携帯機３から次のフェーズのＲＦ信号が返信される。

車両２からのＬＦ信号（通信信号）と携帯機３からのＲＦ信号（応答信号）とを互いが送受信する一連の双方向通信には、暗号照合であるチャレンジレスポンス認証を行う本照合通信と、その本照合通信に先立ち当該本照合通信と同じ通信フォーマットで暗号ランダム値照合を行う事前照合通信とが含まれている。

本照合通信の過程で車両２から送信されるＬＦ信号には、チャレンジコードを含むチャレンジ信号が含まれている。照合ＥＣＵ２１は、通信フォーマットにしたがってチャレンジ信号を送信する際、チャレンジコードに対し、自身の暗号鍵による演算を行って、レスポンスコードを生成する。一方、マイコン３１は、チャレンジ信号に含まれたチャレンジコードに対し、自身の暗号鍵による演算を行って、レスポンスコードを生成し、そのレスポンスコードを含むレスポンス信号（ＲＦ信号）を返信する。照合ＥＣＵ２１は、携帯機３からのレスポンス信号に含まれたレスポンスコードと、自身が演算により生成したレスポンスコードとを比較し、両方のレスポンスコードが照合一致した場合に、チャレンジレスポンス認証が成立したと判断する。

これに対し、事前照合通信の過程で車両２から送信されるチャレンジ信号には、事前照合要求が含まれている。事前照合要求は、本照合通信のチャレンジ信号に対し、先頭ビットを変更したもの、或いは、付属ビットを付加したもの、或いは、コマンドを変更したもの等である。

例えば、事前照合通信のチャレンジ信号には、チャレンジコードの他、ランダム値の生成を指示するコマンドが含まれている。この場合、マイコン３１は、事前照合通信のチャレンジ信号を受けて、ランダム値を生成するとともに、チャレンジコードに対し、当該ランダム値と共に自身の暗号鍵による演算を行って、レスポンスコードを生成し、そのレスポンスコードを含むレスポンス信号を返信する。このようにランダム値が暗号化されて携帯機３から返信される。照合ＥＣＵ２１は、レスポンス信号に含まれたランダム値が、事前照合通信のランダム値として妥当であるか否かを判定する暗号ランダム値照合を行い、ランダム値が妥当であると判定したことを条件に、上記本照合通信へ移行し、本照合通信のチャレンジ信号を送信する。

次に、電子キーシステム１の作用について説明する。
図２に示すように、双方向通信の通信フォーマットについて、車両２からのウェイク信号（図示略）を契機に双方向通信が開始され、そのウェイク信号を受けて携帯機３からアック信号（図示略）が返信されると、車両２と携帯機３との間で双方向通信が確立される。

そして、車両２から事前照合通信のチャレンジ信号（事前照合要求を含むＬＦ信号）が送信され、このチャレンジ信号を受けて携帯機３から事前照合通信のレスポンス信号（暗号化されたランダム値を含むＲＦ信号）が返信される。

そして、暗号ランダム値照合の成立を条件に、車両２から本照合通信のチャレンジ信号（ＬＦ信号）が送信され、このチャレンジ信号を受けて携帯機３から本照合通信のレスポンス信号（ＲＦ信号）が返信される。尚、本照合通信による暗号照合に際し、事前照合通信のレスポンス信号から復号されたランダム値を加味したチャレンジ信号が車両２から送信される。

このように事前照合通信では、本照合通信と同じ通信フォーマットでチャレンジレスポンス認証が行われる。別の言い方をすれば、本照合通信が事前照合通信のリトライとして位置付けられる。そして、事前照合通信による暗号ランダム値照合と本照合通信による暗号照合の双方が成立すると、ドアの施解錠やエンジンの始動が許可又は実行される。

図３に示すように、ランダム値処理制御を含む双方向通信の動作フローについて、車両２からのウェイク信号（図示略）を契機に双方向通信が開始され、そのウェイク信号を受けて携帯機３からアック信号（図示略）が返信されると、車両２と携帯機３との間で双方向通信が確立される。

そして、ステップＳ１において、車両２の照合ＥＣＵ２１は、事前照合要求が含まれるＬＦ信号である事前照合通信（暗号ランダム値照合通信）のチャレンジ信号を送信する。そして、ステップＳ２において、携帯機３のマイコン３１は、ランダム値を生成する。

そして、ステップＳ３において、携帯機３のマイコン３１は、ランダム値を暗号化して車両２に返信する。そして、ステップＳ４において、車両２の照合ＥＣＵ２１は、事前照合通信のレスポンス信号に含まれるランダム値が、事前照合通信のランダム値として妥当であるか否かを判定する暗号ランダム値照合判定処理を行う。このステップＳ４の判定処理において、ランダム値が妥当でない場合、事前照合通信の通信態様にマッチしないため、車両２の照合ＥＣＵ２１は、本照合通信へ移行せず、携帯機３との双方向通信を遮断する。

一方、ステップＳ４の判定処理において、ランダム値が妥当であると判定した場合、車両２の照合ＥＣＵ２１は、ステップＳ５において、ランダム値を加味した本照合通信（暗号照合通信）のチャレンジ信号を送信する。そして、ステップＳ６において、携帯機３のマイコン３１は、本照合通信（暗号照合通信）のレスポンス信号を車両２に返信する。そして、ステップＳ７において、車両２の照合ＥＣＵ２１は、携帯機３からのレスポンス信号に含まれたレスポンスコードと、自身が演算により生成したレスポンスコードとを比較する暗号照合判定処理を行う。このステップＳ７の判定処理において、両方のレスポンスコードが照合一致した場合、車両２の照合ＥＣＵ２１は、ドアの施解錠やエンジンの始動を許可又は実行する。携帯機３のマイコン３１は通信制御手段の一例に相当し、車両２の照合ＥＣＵ２１は照合手段の一例に相当する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）車両２と携帯機３との双方向通信に際し、本照合通信とは別に、事前照合通信を行うことで、それぞれの通信による処理が得られるため、処理能力がアップする。しかも、事前照合通信では本照合通信と同じ通信フォーマットを用いるため、本照合通信を事前照合通信のリトライとして位置付けることが可能となり、リトライに備えて与えられた時間内に事前照合通信と本照合通信の双方が確立することで、通信時間が無駄に長くなることが避けられる。したがって、通信時間に影響を与えず処理能力を強化できる。

（２）事前照合の成立を条件に本照合通信へ移行することで、本照合通信が無駄に実施されることを回避できる。また、必要以上の通信が抑制されるため、秘匿性を確保できる。

（３）暗号ランダム値照合と暗号照合の二重で照合を実施するため、セキュリティ性を強化できる。
（４）チャレンジレスポンス認証による暗号照合ロジックを変更せずに、事前照合通信と本照合通信の双方を実施することができる。

尚、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施の形態及び以下の変更例は技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・ランダム値の生成をトリガに、車両２からの電波の受信信号強度を携帯機３で測定し、室外から室内への携帯機３の移動を示す特定の強度変化が無い場合は、室内での本照合通信のチャレンジ信号に対してレスポンス信号を返信しないようにしてもよい。

・室外通信時に暗号ランダム値照合と暗号照合の双方が成立した場合、室内通信において暗号ランダム値照合及び暗号照合の少なくとも暗号ランダム値照合を割愛してもよい。この場合、円滑にエンジンの始動が行われるため、利便性を向上できる。尚、室外通信時に二重の照合を実施することで、高いセキュリティ性が得られる。

・一連の双方向通信と並行して、ブルートゥース（登録商標）等の通信制御を実行してもよい。
・車両２から複数の携帯機３に対して、各々に個別の制御を要求してもよい。例えば、室内での通信を有効にする携帯機３と、室内での通信を無効（返信なし）にする携帯機３とを設定する返信キー選択制御を行ってもよい。

・低周波のＬＦ信号或いは高周波のＲＦ信号として、求められる通信距離に応じて、種々の周波数帯の電波を用いてもよい。尚、双方向通信の往路と復路とで同じ周波数帯の電波を用いてもよい。

・本発明を車両用の電子キーシステム１に適用することに限らず、建物用の電子キーシステムに適用してもよい。

１…電子キーシステム（照合システム）、２…車両（携帯機の通信相手）、３…携帯機、２１…照合ＥＣＵ（照合手段）、２２…ＬＦ発信機、２３…ＲＦ受信機、３１…マイコン（通信制御手段）、３２…ＬＦ受信回路、３３…ＲＦ送信回路。

Claims (3)

1. 通信相手との間で双方向通信を行う携帯機であって、
   前記通信相手からの通信信号を受けて応答信号を返信する本照合通信に先立ち、その本照合通信と同じ通信フォーマットによる事前照合通信を行う通信制御手段を備え、
   前記通信制御手段は、前記事前照合通信の通信信号を受けて、当該事前照合通信のレスポンスコードにランダム値を織り込んだ応答信号を返信する、携帯機。
2. 通信機能を有する携帯機と、その携帯機の通信相手とを備え、それら携帯機と通信相手との間で双方向通信による照合を行う照合システムであって、
   前記携帯機は、前記通信相手からの通信信号を受けて応答信号を返信する本照合通信に先立ち、その本照合通信と同じ通信フォーマットによる事前照合通信を行う通信制御手段を有し、その通信制御手段は、前記事前照合通信の通信信号を受けて、当該事前照合通信のレスポンスコードにランダム値を織り込んだ応答信号を返信し、
   前記通信相手は、前記応答信号に含まれるランダム値が、前記事前照合通信のランダム値として妥当であるか否かを判定する事前照合を行う照合手段を有する、照合システム。
3. 前記照合手段は、前記事前照合において前記ランダム値が妥当であると判定したことを条件に、前記本照合通信の通信信号を送信する
   請求項２に記載の照合システム。