JP2021139286A - 携帯端末装置および認証システム - Google Patents

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Abstract

【課題】携帯端末装置と車載機器との間で高周波を用いた通信を成立させやすい認証システムを提供する。【解決手段】認証システムの携帯端末装置は、車両に搭載される車載機器との間で第１の周波数帯を用いて無線通信を行う第１の通信部および第１の周波数帯より高域の周波数を含む第２の周波数帯を用いた超広帯域無線通信を行う第２の通信部と、所定の報知動作を行う報知部と、第１の通信部、第２の通信部および報知部を制御する第１の制御部とを備え、第１の制御部は、第１の通信部に、車載機器との認証のための無線通信を行わせ、第２の通信部に、車載機器までの距離を測定するための無線通信を行わせ、第１の通信部が、車載機器から、距離の測定に失敗したことを表す無線信号を受信すると、報知部に所定の報知動作を行わせる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等に用いる携帯端末装置を用いた認証システムに関する。
車両用の認証システムとして、スマートキーシステムが知られている。スマートキーシステムは、ユーザーが所持している電子キーのような携帯端末装置が、近距離無線通信により車載機器と通信して認証することで、例えば、車両ドアのアンロック及びロックや、車両エンジンの始動などの操作を車両に許可させる（特許文献１参照）。
いっぽう、近距離無線通信の一種として、高精度で測距を行うことが可能なＵＷＢ（超広帯域）無線通信（以下、ＵＷＢ通信）が提案されている。ＵＷＢ通信は例えばパルス波の伝達時間に基づいて距離を測定することができる。
特開２０１０−７４５７号公報
スマートキーシステムにおいて、携帯端末装置と車両との認証を行い、さらに、携帯端末装置の存在範囲をＵＷＢ通信による距離測定で正確に検出し、これに基づいて車両操作の許否を判定すれば、セキュリティやサービス品質を向上できる。しかし、ＵＷＢ通信は、回り込みにくい高周波数帯域を含む電波を用いるため、携帯端末装置を収納するポケットの位置や鞄の同梱物によっては、人体や金属等によって、車載機器から見て遮蔽され通信ができなくなるおそれがあり、スマートキーシステムに適用するのは困難であった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、携帯端末装置と車載機器との間で高周波を用いた通信を成立させやすい認証システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、車両に搭載される車載機器との間で第１の周波数帯を用いて無線通信を行う第１の通信部および第１の周波数帯より高域の周波数を含む第２の周波数帯を用いた超広帯域無線通信を行う第２の通信部と、所定の報知動作を行う報知部と、第１の通信部、第２の通信部および報知部を制御する第１の制御部とを備える携帯端末装置である。第１の制御部は、第１の通信部に、車載機器との認証のための無線通信を行わせ、第２の通信部に、車載機器までの距離を測定するための無線通信を行わせ、第１の通信部が、車載機器から、距離の測定に失敗したことを表す無線信号を受信すると、報知部に所定の報知動作を行わせる。
これにより、携帯端末装置は、車載機器との間で測距用の高周波が遮蔽されて通信ができない場合、この旨をユーザーに報知して、遮蔽の解消を促すことができるので、測距通信を成立させやすくすることができる。
本発明の他の局面は、上述の携帯端末装置と、車両に搭載される車載機器とを含む認証システムである。車載機器は、第１の通信部と通信を行う第３の通信部と、第２の通信部と通信を行う第４の通信部と、第３の通信部および第４の通信部による無線通信を制御するとともに、車両に対する所定の操作に基づく車両動作の実行可否を判定する第２の制御部とを備え、第２の制御部は、第３の通信部に、携帯端末装置との認証のための無線通信を行わせ、認証に成功した場合、第４の通信部に、携帯端末装置までの距離を測定するための無線通信を行わせ、距離の測定に成功し、携帯端末装置が所定距離内に存在することを検知した場合、車両に対する所定の操作に基づく車両動作を許可する。
これにより、所定の操作による車両の動作を許可するための、携帯端末装置の存在範囲を、測距によってより狭い範囲に正確に限定できるため、セキュリティ性を向上しつつ、サービス品質を向上することができる。
また、車載機器の第２の制御部は、距離の測定に失敗した場合、無線信号を、第３の通信部から送信させてもよい。
これにより、車載機器は、携帯端末装置との間で測距用の高周波が遮蔽されて通信ができない場合、この旨を携帯端末装置に通知することができる。
本発明の他の局面は、上述の携帯端末装置と、車両に搭載される車載機器とを含む認証システムである。車載機器は、第１の通信部と通信を行う第５の通信部と、第２の通信部と通信を行う第６の通信部と、第５の通信部および第６の通信部による無線通信を制御するとともに、車両に対する所定の操作を検知でき、所定の操作に基づく車両動作の実行を制御する第３の制御部とを備え、第３の制御部は、第５の通信部に、携帯端末装置との認証のための無線通信を行わせ、認証に成功した場合、第６の通信部に、携帯端末装置までの距離を測定するための無線通信を定期的に行わせ、所定の操作を検知した時、その時の前後の所定期間内に行われた第６の通信部による無線通信において距離の測定に成功し、携帯端末装置が所定距離内に存在することを検知した場合、所定の操作に基づく車両動作を車両に実行させる。
これにより、所定の操作による車両の動作を実行するための、携帯端末装置の存在範囲を、測距によってより狭い範囲に正確に限定できるため、セキュリティ性を向上しつつ、サービス品質を向上することができる。
また、車載機器の第３の制御部は、所定の操作を検知した時、その時から所定期間内に行われた第６の通信部による無線通信において距離の測定に失敗した場合、無線信号を、第５の通信部から送信させてもよい。
これにより、車載機器は、携帯端末装置との間で測距用の高周波が遮蔽されて通信ができない場合、この旨を携帯端末装置に通知することができる。また、所定の操作を検知するまで、通知を行わないので、携帯端末装置による不要な報知を抑制することができる。
本発明によれば、携帯端末装置と車載機器との間で高周波が遮蔽されて通信ができない場合、この旨を報知して、遮蔽の解消を促すことができるので、高周波を用いた通信を成立させやすい認証システムを提供することができる。
本発明の第１および第２の実施形態に係る認証システムの機能ブロック図 本発明の第１および第２の実施形態に係る通信可能範囲および測距通信の結果判定に用いる所定距離範囲の例を示す図 本発明の第１の実施形態に係る処理を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る処理を示すフローチャート
（概要）
本発明に係る認証システムにおいては、認証に加えて、測距によって携帯端末装置の正確な存在範囲を特定し、セキュリティや品質の向上を図ることができる。また、車載機器との間で測距用の高周波が遮蔽されて通信ができない場合、この旨をユーザーに報知して、遮蔽の解消を促すことができるので、測距通信を成立させやすくすることができる。
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜構成＞
図１に、本実施形態に係る認証システム１０の機能ブロック図を示す。認証システム１０は、携帯端末装置１００と、車両４００に搭載される車載機器２００とを含む。
携帯端末装置１００は、ＵＨＦ通信部１０２（第１の通信部）、ＵＷＢ通信部１０３（第２の通信部）、制御部１０１（第１の制御部）、報知部１０４を含む。また、車載機器２００は、ＵＨＦ通信部２０２（第３の通信部）、ＵＷＢ通信部２０３（第４の通信部）、制御部２０１（第２の制御部）を含む。
携帯端末装置１００と車載機器２００とは、それぞれのＵＨＦ通信部１０２、２０２を用いて、主に認証のための通信を行う。本実施形態では、この通信において、一例として３００〜４００ＭＨｚの帯域の電波を用いるが、他の帯域の電波を用いてもよい。例えば部分的にＬＦ帯の電波を用いてもよい。
また、携帯端末装置１００と車載機器２００とは、それぞれのＵＷＢ通信部１０３、２０３を用いて、主に測距のための通信を行う。この通信においては、ＵＨＦ通信部１０２、２０２が用いる電波の周波数帯域よりも高い周波数を含む帯域の電波を用いる。本実施形態では、一例として、３〜１０ＧＨｚの帯域を用いたＵＷＢ通信を行う。
携帯端末装置１００の報知部１０４は、バイブレーターあるいはスピーカー等を有し、振動あるいは音等を発生させて、携帯端末装置１００を所持するユーザーに対して注意を喚起することができる。
携帯端末装置１００および車載機器２００の各部の機能は、それぞれの制御部１０１、２０１が制御する。
＜無線通信＞
図２に通信可能範囲の例を示す。ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能範囲５０１は、車両４００に備えられたアンテナから例えば１０ｍ程度以下の範囲である。すなわち、携帯端末装置１００が通信可能範囲５０１内にあれば、認証が可能である。
＜処理＞
図３は、携帯端末装置１００が、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能範囲５０１に入ってきた場合に、車載機器２００が行う処理を示すフローチャートである。図３を参照して、処理を説明する。
ステップＳ１０１：車載機器２００の制御部２０１は、ＵＨＦ通信部２０２を用いて、携帯端末装置１００の制御部１０１が制御するＵＨＦ通信部１０２と、認証のための通信を行う。
ステップＳ１０２：車載機器２００の制御部２０１は、通信結果に基づいて、認証に成功したか否か判定する。認証は、例えば携帯端末装置１００の識別子を暗号化通信によって取得して、照合することで行う。認証に成功した場合はステップＳ１０３に進み、成功しなかった場合は、ステップＳ１０１に戻る。なお、携帯端末装置１００からの通信自体が途絶した場合は、携帯端末装置１００が、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能範囲５０１の外に出た可能性が高いので本フローチャートの処理を中止する。認証に成功した場合も、以降の処理と並列して、定期的にＵＨＦ通信部２０２、１０２間の通信を行い、携帯端末装置１００からの通信自体が途絶した場合は、本フローチャートの処理を中止する。
ステップＳ１０３：以降の測距通信の連続失敗数をカウントするためのカウンタを初期化して値を０にする。
ステップＳ１０４：車載機器２００の制御部２０１は、ＵＷＢ通信部２０３を用いて、携帯端末装置１００の制御部１０１が制御するＵＷＢ通信部１０３と、測距のための通信を行う。
ステップＳ１０５：車載機器２００の制御部２０１は、通信結果に基づいて、測距に成功したか否か判定する。測距に成功した場合はステップＳ１０６に進み、成功しなかった場合は、ステップＳ１０７に進む。成功しなかった場合は、携帯端末装置１００がＵＨＦ通信部１０３、２０３による通信可能範囲５０１内にあり、かつ、アンテナからみて、人体、あるいは、鞄内のノートパソコンのような金属等によって遮蔽されている可能性が高い。
ステップＳ１０６：車載機器２００の制御部２０１は、測距の結果が示す、ＵＷＢ通信部２０３のアンテナと携帯端末装置１００との距離が所定距離以内であるか否かを判定する。所定距離は、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能な距離より小さい値が好ましく、例えば２ｍ以下とすることができる。図２に、このような所定距離内の範囲５０２の例を示す。判定の結果、所定距離内であった場合はステップＳ１１０に進み、所定距離内でなかった場合はステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０７：車載機器２００の制御部２０１は、カウント値を１つ増加させる。
ステップＳ１０８：車載機器２００の制御部２０１は、カウント値が所定値を超えたか否か判定する。超えた場合はステップＳ１０９に進み、超えていない場合はステップＳ１０４に戻る。所定値は例えば３とすることができる。
ステップＳ１０９：車載機器２００の制御部２０１は、所定回連続して測距に成功しなかったため、測距に失敗した旨を表す無線信号をＵＨＦ通信部２０２から送信させる。携帯端末装置１００の制御部１０１は、ＵＨＦ通信部１０２がこの無線信号を受信すると、報知部１０４を作動させ、ユーザーにこの旨を報知する。その後、ステップＳ１０３に進む。ユーザーは、報知によって注意喚起され、姿勢、向きを変えたり、鞄を動かしたりして、携帯端末装置１００を移動させるので、遮蔽が解消されてその後の測距に成功する可能性が高くなる。
ステップＳ１１０：車載機器２００の制御部２０１は、所定の操作に基づく車両の動作を許可する。例えば、ＵＷＢ通信部２０３のアンテナが車両４００のドアハンドルの近くに設けられている場合、そのドアハンドルに対するタッチ操作を行うことによって、そのドアのアンロック動作が行われるようになる。以上で、所定の動作を許可するまでの処理は終了となるが、その後も測距を繰り返し、測距に成功しなかったり、所定距離以内でなかったりした場合は、所定の動作の許可を取り消すようにすることができる。
＜効果＞
以上の処理により、所定の操作による車両の動作を許可するための携帯端末装置１００の存在範囲をＵＷＢ通信による測距によって、より狭い範囲に正確に限定できるため、セキュリティ性を向上しつつ、サービス品質を向上することができる。また、ＵＷＢ通信部２０３のアンテナを例えば運転席近傍に設ければ、携帯端末装置１００が車内の運転席にあることをより高精度に判定できるので、エンジン始動ボタン押下によるエンジン始動動作の可否判定を行うことができる。また、携帯端末装置１００がＵＷＢ通信部２０３のアンテナからみて、遮蔽されている場合、ユーザーに遮蔽の解消を促すことができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜構成＞
本実施形態に係る認証システム２０の機能ブロックは図１に示す第１の実施形態に係る認証システム１０と同様であるため各部には同一の参照符号を付す。認証システム２０は、携帯端末装置１００と、車両４００に搭載される車載機器２００とを含む。携帯端末装置１００は、ＵＨＦ通信部１０２（第１の通信部）、ＵＷＢ通信部１０３（第２の通信部）、制御部１０１（第１の制御部）、報知部１０４を含む。また、車載機器２００は、ＵＨＦ通信部２０２（第５の通信部）、ＵＷＢ通信部２０３（第６の通信部）、制御部２０１（第３の制御部）を含む。
＜処理＞
本実施形態では、第１の実施形態とは実行する処理が異なる。図４は、本実施形態に係る携帯端末装置１００が、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能範囲５０１に入ってきた場合に、車載機器２００が行う処理を示すフローチャートである。図４を参照して、処理を説明する。
ステップＳ２０１：車載機器２００の制御部２０１は、ＵＨＦ通信部２０２を用いて、携帯端末装置１００のＵＨＦ通信部１０２と、認証のための通信を行う。
ステップＳ２０２：車載機器２００の制御部２０１は、通信結果に基づいて、認証に成功したか否か判定する。認証は、例えば携帯端末装置の識別子を暗号化通信によって取得して、照合することで行う。認証に成功した場合はステップＳ２０３に進み、成功しなかった場合は、ステップＳ２０１に戻る。なお、携帯端末装置１００からの通信自体が途絶した場合は、携帯端末装置１００が、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能範囲５０１の外に出た可能性が高いので本フローチャートの処理を中止する。認証に成功した場合も、以降の処理と並列して、定期的にＵＨＦ通信部２０２、１０２間の通信を行い、携帯端末装置１００からの通信自体が途絶した場合は、本フローチャートの処理を中止する。
ステップＳ２０３：車載機器２００の制御部２０１は、ＵＷＢ通信部２０３を用いて、携帯端末装置１００のＵＷＢ通信部１０３と、測距のための通信を行う。
ステップＳ２０４：車載機器２００の制御部２０１は、ドアハンドルへのタッチ操作のような、車両に対する所定の操作が検知されたか否か判定する。検知された場合、ステップＳ２０５に進み、検知されなかった場合、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０５：車載機器２００の制御部２０１は、通信結果に基づいて、測距に成功したか否か判定する。測距に成功した場合はステップＳ２０６に進み、成功しなかった場合は、ステップＳ２０８に進む。成功しなかった場合は、携帯端末装置１００がＵＨＦ通信部１０３、２０３による通信可能範囲５０１内にあり、かつ、アンテナからみて、人体、あるいは、鞄内のノートパソコンのような金属等によって遮蔽されている可能性が高い。
ステップＳ２０６：車載機器２００の制御部２０１は、測距の結果が示す、ＵＷＢ通信部２０３のアンテナと携帯端末装置１００との距離が所定距離以内であるか否かを判定する。所定距離は、ＵＨＦ通信部１０２、２０２による通信可能な距離より小さい値が好ましく、例えば２ｍ以下とすることができる。判定の結果、所定距離内であった場合はステップＳ２０９に進み、所定距離内でなかった場合はステップＳ２０７に進む。測距通信は所定時間間隔で複数回実行されうるが、判定には、所定操作を検知した時に最も近い時点での測距結果を用いることが好ましい。なお所定距離内でなかった場合は、検知された所定の操作はユーザー自身によるものではなかったと判定できる。
ステップＳ２０７：車載機器２００の制御部２０１は、所定時間ウェイトする。所定時間は、例えば０．５秒とすることができる。その後ステップＳ２０３に戻る。
ステップＳ２０８：車載機器２００の制御部２０１は、測距に成功しなかったため、測距に失敗した旨を表す無線信号をＵＨＦ通信部２０２から送信させる。携帯端末装置１００の制御部１０１は、ＵＨＦ通信部１０２がこの無線信号を受信すると、報知部１０４を作動させ、ユーザーにこの旨を報知する。その後、ステップＳ２０３に進む。ユーザーは、報知によって注意喚起され、姿勢、向きを変えたり、鞄を動かしたりして、携帯端末装置１００を移動させるので、遮蔽が解消されてその後の測距に成功する可能性が高くなる。
ステップＳ２０９：車載機器２００の制御部２０１は、検知した所定の操作に基づく車両の動作を実行する。例えば、ＵＷＢ通信部２０３のアンテナが車両４００のドアハンドルの近くに設けられており、そのドアに対するタッチ操作が行われたことをステップＳ２０４で検知した場合、そのドアのアンロック動作を実際に行う。以上で、所定の動作を実行するまでの処理は終了となるが、他の所定操作を検知するため、ステップＳ２０３以降の処理を繰り返すようにすることができる。
＜効果＞
以上の処理により、所定の操作による車両の動作を実行するための、携帯端末装置１００の存在範囲をＵＷＢ通信による測距によって、より狭い範囲に正確に限定できるため、セキュリティ性を向上しつつ、サービス品質を向上することができる。また、携帯端末装置１００がＵＷＢ通信部２０３のアンテナからみて、遮蔽されている場合、ユーザーに遮蔽の解消を促すことができる。さらに、本実施形態においては、車両に対する所定の操作が行われるまでは、測距に失敗しても報知部１０４が報知動作をしないため、不要な報知が行われるおそれを低減することができる。なお、所定の操作が検知された後の所定期間内に測距通信を実行し、その測距通信が成功し、かつ、携帯端末装置が所定距離内にある場合に車両の動作を実行してもよい。
いずれの実施形態においても、車載機器２００のＵＷＢ通信部２０３のアンテナを複数設ければ、携帯端末装置の位置をさらに正確に特定することができ、ユーザーの位置にさらに細やかに対応したサービスを実施することができる。
なお、本発明は、車載機器、携帯端末装置を含むシステムとして捉えるだけでなく、プロセッサを備える複数のコンピューターが実行する方法として捉えることができる。またシステムを構成する、車載機器、携帯端末装置として捉えることもできる。
本発明は、車両の認証システム等に有用である。
１０、２０ 認証システム
１００ 携帯端末装置
４００ 車両
２００ 車載機器
１０１ 制御部（第１の制御部）
１０２ ＵＨＦ通信部（第１の通信部）
１０３ ＵＷＢ通信部（第２の通信部）
１０４ 報知部
２０１ 制御部（第２、３の制御部）
２０２ ＵＨＦ通信部（第３、５の通信部）
２０３ ＵＷＢ通信部（第４、６の通信部）
５０１ ＵＨＦ通信による通信可能範囲
５０２ 測距結果の判定用の所定距離範囲

Claims (1)

  1. 車両に搭載される車載機器との間で第１の周波数帯を用いて無線通信を行う第１の通信部および前記第１の周波数帯より高域の周波数を含む第２の周波数帯を用いた超広帯域無線通信を行う第２の通信部と、
    所定の報知動作を行う報知部と、
    前記第１の通信部、前記第２の通信部および前記報知部を制御する第１の制御部とを備える携帯端末装置であって、
    前記第１の制御部は、
    前記第１の通信部に、前記車載機器との認証のための無線通信を行わせ、
    前記第２の通信部に、前記車載機器までの距離を測定するための無線通信を行わせ、
    前記第１の通信部が、前記車載機器から、距離の測定に失敗したことを表す無線信号を受信すると、前記報知部に前記所定の報知動作を行わせる、携帯端末装置。
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