JP5316374B2 - Authentication system and authentication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証システム及び認証方法に関する。 The present invention relates to an authentication system and an authentication method for performing authentication for establishing a network connection between an information device having a communication function installed in a vehicle and a portable device having a communication function carried by an occupant of the vehicle About.
従来、車両において、Bluetooth(登録商標;以下、同様)や無線LANなどの無線通信を用いて、携帯電話と車載情報機器とを接続することにより、携帯電話を操作することなく通話を可能にするハンズフリーシステムが知られている。 Conventionally, in a vehicle, it is possible to make a call without operating the mobile phone by connecting the mobile phone and the in-vehicle information device using wireless communication such as Bluetooth (registered trademark; hereinafter the same) and wireless LAN. A hands-free system is known.
また、車室内外の接続対象機器との通信を可能とした車載用通信装置が、特許文献1に記載されている。この車載用通信装置では、車室外に向けて指向性を有するアンテナと、車室内に向けて指向性を有するアンテナとを選択的に使用して、車室内外の接続対象機器との認証を行なう。この認証を行なった機器と、認証時に使用したアンテナとの関係を示す対応アンテナ情報を登録しておき、いずれかの接続対象機器とデータ通信を行なう際、対応アンテナ情報を基に、使用するアンテナを切替えるようにしている。
Further,
上述したように、近年、自動車等の乗り物に携帯機器が持ち込まれるようになり、持ち込まれた携帯機器と自動車に設置された情報機器とを無線を介して接続し、連携して利用したいという要求が高まっている。その一方で、セキュリティを確保し、プライバシーを保護するためには、情報機器において、自動車の車室内に持ち込まれた携帯機器を確実に判別して、その携帯機器のみに対して接続許可を与える認証手続が必要となる。 As described above, in recent years, portable devices have been brought into vehicles such as automobiles, and there is a demand for wirelessly connecting portable devices brought in and information devices installed in the automobile and using them in cooperation. Is growing. On the other hand, in order to ensure security and protect privacy, in information equipment, authentication that reliably identifies mobile devices brought into the vehicle cabin and grants connection permission only to those mobile devices. Procedures are required.
そのため、例えば、上述したハンズフリーシステムでは、車載情報機器に接続する携帯電話を予め車載情報機器に登録することで、車載情報機器に接続する携帯電話を限定し、プライバシーの保護等を図っている。 Therefore, for example, in the above-described hands-free system, a mobile phone connected to the in-vehicle information device is registered in the in-vehicle information device in advance, thereby limiting the mobile phone connected to the in-vehicle information device and protecting privacy. .
しかしながら、通常、携帯電話の登録手続は複雑であり、一般のユーザにとって敷が高いものとなる。また、自動車あるいは携帯電話を変更した際に、再度、登録する必要があるなど、利便性の点で問題がある。さらに、レンタカーなどの一時的に利用する自動車の場合には、事前登録ができないため、即座に携帯電話と情報機器とを接続することができない。しかも、通信用の信号が到達する範囲は車室外に及ぶこともあるので、車室外の携帯電話とも理論的には接続可能である。すなわち、車室内の携帯電話のみが接続されるように認証することはできないため、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。 However, the registration procedure for a mobile phone is usually complicated and is difficult for ordinary users. In addition, there is a problem in terms of convenience, for example, when a car or a mobile phone is changed, it is necessary to register again. Furthermore, in the case of a car that is temporarily used, such as a rental car, pre-registration cannot be performed, so that the mobile phone cannot be immediately connected to the information device. Moreover, since the communication signal can reach the outside of the passenger compartment, it can theoretically be connected to a mobile phone outside the passenger compartment. That is, since it cannot authenticate that only the mobile phone in a vehicle interior is connected, a privacy problem may arise.
また、特許文献1の車載用通信装置では、属している無線ネットワークを識別するためのSSID(Service Set ID)を含む制御信号をアンテナから送信し、この制御信号に応答する信号を受信できたか否かにより、送信エリア内に接続対象機器が存在するかを検知するようにしている。
Moreover, in the vehicle-mounted communication apparatus of
しかしながら、車室内に向けて指向性を有するアンテナを用いたとしても、無線LANが利用する周波数帯では、車室外へ漏れ出す電波信号を無くすことはできない。このため、上述したハンズフリーシステムと同様に、アンテナの指向方向に存在する車両周辺の携帯機器が接続されてしまう可能性があり、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。一方、漏れ出す電波信号を小さくすべく送信出力を調整すると、車室内でも受信状態が悪くなり、通信効率が非常に悪くなってしまう場合がある。 However, even if an antenna having directivity toward the vehicle interior is used, radio signals that leak out of the vehicle interior cannot be eliminated in the frequency band used by the wireless LAN. For this reason, similarly to the above-described hands-free system, portable devices around the vehicle existing in the direction of the antenna may be connected, which may cause a privacy problem. On the other hand, when the transmission output is adjusted so as to reduce the leaked radio signal, the reception state is deteriorated even in the passenger compartment, and the communication efficiency may be extremely deteriorated.
上述した従来技術の欠点を解消するべく、自動車の車室内などに携帯電話などの携帯機器を持ち込んだとき、ユーザが特別な操作を行なわずとも、携帯機器と車載情報機器とが互いに認証することが望まれる。但し、プライバシーやセキュリティを確保するためには、車室内にはない第三者の携帯機器が認証手続のセキュリティーホールを突いて、容易に情報機器と接続されないようにする必要がある。 In order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, when a portable device such as a mobile phone is brought into the passenger compartment of an automobile, the portable device and the in-vehicle information device authenticate each other without any special operation by the user. Is desired. However, in order to ensure privacy and security, it is necessary to prevent a third-party mobile device that is not in the passenger compartment from easily connecting to the information device through the security hole of the authentication procedure.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、ユーザが何ら特別な操作をせずとも、プライバシーやセキュリティを確保しつつ、乗り物の乗員によって持ち込まれた携帯機器と乗り物の情報機器との間で、ネットワーク接続を確立するための認証を行なうことが可能な認証システム及び認証方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and a portable device and a vehicle information device brought in by a vehicle occupant while ensuring privacy and security without any special operation by the user. It is an object of the present invention to provide an authentication system and an authentication method capable of performing authentication for establishing a network connection.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備え、
認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、時系列データを形成することを特徴とする。
To achieve the above object, in the authentication system according to
The degree of similarity is determined by comparing the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the information device and the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the portable device, and whether or not authentication is possible based on the determination result an authentication means for determining,
The authentication means is characterized in that when the detection period of each detection means of the information device and the portable device is different, it extracts a physical quantity by a detection period corresponding to the least common multiple of the detection period of each other and forms time series data. To do.
上記のように、請求項1の認証システムでは、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された乗り物に関する物理量の時系列データを、認証の可否を決定するためのデータ、すなわち認証キーとして利用する。乗り物に関する物理量の時系列データは、その乗り物外において取得しようとしても、取得することが非常に困難なデータである。また、仮に認証に利用された物理量の時系列データが盗まれたとしても、物理量の時系列データは変化するものであるため、盗んだ物理量の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
As described above, in the authentication system according to
従って、このような物理量の時系列データを認証キーとして用いることにより、乗り物の乗員が携帯している携帯機器のみを対象として、その乗り物の情報機器と乗員の携帯機器との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、情報機器と携帯機器とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。 Accordingly, by using such time-series data of physical quantities as an authentication key, authentication is performed between the information device of the vehicle and the portable device of the occupant only for the portable device carried by the occupant of the vehicle. It becomes possible. As a result, when the information device and the portable device are connected to the network, sufficient security can be ensured and privacy can be protected.
そして、上述した物理量の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器に関して、事前に携帯機器を特定するための何らかデータを乗り物の情報機器に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
ただし、情報機器の検出手段と携帯機器の検出手段とが同種の物理量を検出するものであっても、各々の検出手段の検出周期は異なる場合がある。このような場合、同じ検出周期の物理量のみを抽出することにより、検出手段における差異を相殺できるので、類似度の判定精度を向上することができる。
請求項2に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段と、
物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段とを備え、
判別手段により、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする。
熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、検出手段から出力される検出信号のS/N比が非常に低くなった場合、時系列データは、乗り物内においてのみ観測されるものとは言えず、認証キーとしての有効性が低下する。従って、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判断される場合には、その物理量の時系列データを用いて認証を行なわない。
請求項3に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備え、
情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された1台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする。
乗り物に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を携帯している場合には、これらの携帯機器間でも、認証によりお互いをネットワーク接続し、連携して利用したいとの要請も起こりえる。この場合、ネットワーク接続のための認証を携帯機器同士間で行なうとすると、携帯機器の数の増加に対して、必要な認証手続の数は加速度的に増加し、認証手続のための負荷が増大することになる。
それに対して、請求項3では、複数の携帯機器が存在する場合に、各携帯機器は情報機器とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止することができる。そして、情報機器は、ネットワーク接続された1台の携帯機器からデータを受信した場合に、その受信データをネットワーク接続されている他の携帯機器に対して送信する。従って、各携帯機器は、情報機器を介して相互に接続された状態となるので、各携帯機器を連携した利用も可能となる。
請求項4に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量であって、乗り物の位置に応じて変化する物理量と乗り物の運動に応じて変化する物理量との少なくとも一方を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする。
Then, by performing authentication using the above-described physical quantity time-series data as an authentication key, the occupant registers some data for identifying the portable device in advance in the vehicle information device regarding the portable device. No special operation such as placing is required, and the convenience of the passenger carrying the portable device can be improved.
However, even if the detection unit of the information device and the detection unit of the portable device detect the same kind of physical quantity, the detection cycle of each detection unit may be different. In such a case, by extracting only the physical quantity in the same detection cycle, the difference in the detection means can be canceled out, so that the similarity determination accuracy can be improved.
In the authentication system according to
The degree of similarity is determined by comparing the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the information device and the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the portable device, and whether or not authentication is possible based on the determination result Authentication means for determining
A determination means for determining whether the time-series data of the physical quantity is close to white noise,
When the determination unit determines that the time-series data of the physical quantity is close to white noise, the time-series data of the physical quantity is not used for authentication.
When the noise component increases due to the influence of thermal noise and the S / N ratio of the detection signal output from the detection means becomes very low, it cannot be said that the time series data is observed only in the vehicle, The validity as an authentication key is reduced. Accordingly, when it is determined that the time-series data of the physical quantity is close to white noise, authentication is not performed using the time-series data of the physical quantity.
The authentication system according to claim 3, wherein the information device installed in the vehicle and the portable device carried by the occupant are detected by both the information device and the portable device to detect the same kind of physical quantity relating to the vehicle. Having means,
The degree of similarity is determined by comparing the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the information device and the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the portable device, and whether or not authentication is possible based on the determination result An authentication means for determining
An information device can authenticate with a plurality of portable devices and be connected to a plurality of portable devices at the same time. When data is received from one portable device connected to the network, the information device is connected to the network. The received data is transmitted to another portable device.
When there are multiple occupants in a vehicle and each of these occupants carries a mobile device, there is a request that these mobile devices also connect to each other through authentication and use them in cooperation. Yeah. In this case, if authentication for network connection is performed between mobile devices, the number of required authentication procedures increases at an accelerated rate as the number of mobile devices increases, and the load for authentication procedures increases. Will do.
On the other hand, in claim 3, when there are a plurality of portable devices, each portable device only needs to authenticate with the information device, so that it is possible to prevent the load for the authentication procedure from increasing. . When the information device receives data from one mobile device connected to the network, the information device transmits the received data to another mobile device connected to the network. Therefore, since each mobile device is in a state of being connected to each other via the information device, the mobile devices can be used in cooperation with each other.
In the authentication system according to claim 4, the information device installed in the vehicle and the portable device carried by the occupant are the same kind of physical quantity relating to the vehicle, which is observed by both the information device and the portable device, Detecting means for detecting at least one of a physical quantity that changes according to the position of the vehicle and a physical quantity that changes according to the movement of the vehicle;
The degree of similarity is determined by comparing the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the information device and the time-series data of the physical quantity detected by the detection means of the portable device, and whether or not authentication is possible based on the determination result It is characterized by comprising authentication means for determining.
請求項5に記載したように、認証手段は、情報機器と携帯機器との一方に設けられ、情報機器と携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、情報機器と携帯機器間の通信を介して取得して、情報機器と携帯機器との一方の検出手段によって検出された物理量の時系列データと比較することが好ましい。このように、認証手段が情報機器と携帯機器との一方に設けられていると、認証のために必要な物理量の時系列データを容易に情報機器及び携帯機器の両方から取得することができる。
As described in
請求項6に記載したように、認証手段によって認証が許可されて、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続された際に、ネットワーク接続の有効期間を設定する設定手段を備え、設定手段は、設定した有効期間内に、認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することが好ましい。このように、ネットワーク接続の有効期間を定めることにより、携帯機器を携帯する乗員が乗り物内に留まっているときにのみ、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続され、乗員が乗り物外に出た後には、情報機器と携帯機器とのネットワーク接続を切断することができる。その結果、一旦、携帯機器が情報機器とネットワーク接続されても、その携帯機器が乗り物外に持ち出された後は、ネットワーク接続が切断されるので、プライバシーの一層の保護を図ることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, when the authentication is permitted by the authentication unit and the information device and the portable device are connected to the network, the setting unit includes a setting unit that sets a valid period of the network connection. If the authentication means permits another authentication within the valid period, it is preferable to extend the network connection valid period, while if the second authentication is not permitted, it is preferable to disconnect the network connection. In this way, by determining the validity period of the network connection, only when the occupant carrying the mobile device remains in the vehicle, the information device and the mobile device are connected to the network, and after the occupant goes out of the vehicle Can disconnect the network connection between the information device and the portable device. As a result, even if the mobile device is once connected to the information device via the network, the network connection is disconnected after the mobile device is taken out of the vehicle, so that further protection of privacy can be achieved.
請求項7に記載したように、情報機器と携帯機器とは、検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタ手段を有し、認証手段では、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することが好ましい。検出手段によって検出される物理量データには、ノイズなどが含まれている場合もあり、そのような物理量データを単純に比較するだけでは、類似度を正しく判定できないこともある。そのため、類似度を判定するため、ノイズ等の成分を除去するためのフィルタリング処理を行なった後の物理量の時系列データを比較することが望ましい。 As described in claim 7 , the information device and the portable device have a filter unit that filters the physical quantity detected by the detection unit, and the authentication unit compares the time-series data of the filtered physical quantity, It is preferable to determine the similarity. The physical quantity data detected by the detection means may include noise and the like, and the degree of similarity may not be correctly determined by simply comparing such physical quantity data. Therefore, in order to determine the similarity, it is desirable to compare time-series data of physical quantities after performing filtering processing for removing components such as noise.
請求項8に記載したように、認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から時系列データを形成することが好ましい。 According to the eighth aspect of the present invention, when the detection means of each of the information device and the portable device has different detection sensitivities, the authentication unit is configured so that the magnitude of the change in the physical quantity detected by each detection unit matches. It is preferable to form time series data from the normalized physical quantities.
情報機器の検出手段と携帯機器の検出手段とが同種の物理量を検出するものであっても、各々の検出手段の検出周期や検出感度は異なる場合がある。このような場合には、同じ検出周期の物理量のみを抽出したり、物理量の変化の大きさが一致するように正規化したりすることにより、検出手段における差異を相殺できるので、類似度の判定精度を向上することができる。 Even if the detection unit of the information device and the detection unit of the portable device detect the same physical quantity, the detection cycle and detection sensitivity of each detection unit may be different. In such a case, it is possible to cancel out the difference in the detection means by extracting only the physical quantity of the same detection period or normalizing so that the magnitude of the change in the physical quantity matches. Can be improved.
請求項9に記載したように、検出手段は、位置情報を取得するGPSセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも1つであることが好ましい。これらのセンサは、乗り物の位置や運動、乗り物が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その乗り物に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その乗り物においてのみ得られるものであり、認証キーとして用いることができるものである。 As described in claim 9 , the detection means includes a GPS sensor that acquires position information, an acceleration sensor that detects acceleration, a sound sensor that detects ambient sound, a temperature sensor that detects environmental temperature, and an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure. It is preferable that it is at least one of the sunshine sensors which detect sunlight illumination. These sensors can detect physical quantities peculiar to the vehicle according to the position and motion of the vehicle, the environment in which the vehicle is placed, the indoor situation, and the like. Therefore, time-series data of physical quantities detected by these sensors can be obtained only for the vehicle and can be used as an authentication key.
なお、請求項10に記載したように、情報機器及び携帯機器は、検出手段として、位置情報を取得するGPSセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定しても良い。単独のセンサによって検出される物理量の時系列データのみを認証キーとした場合、同様の時系列データが、乗り物外において取得できる可能性を否定できない。例えば、乗り物の位置を検出するGPSセンサを検出手段とした場合、その乗り物の近傍に、同じ方向に、同じ速度で移動する他の乗り物がある場合、GPSセンサによって検出される乗り物の位置の時系列データは、他の乗り物において観測される位置の時系列データと類似することが起こりえる。それに対して、種類の異なる複数のセンサによって検出される物理量の時系列データを用いれば、それらの時系列データを、乗り物外で取得できる可能性は著しく低下する。
In addition, as described in
なお、請求項11〜請求項20に記載した認証方法は、上述した請求項1〜10の認証システムと同様の作用効果を奏するものであるため、説明を省略する。
In addition, since the authentication method described in Claim 11-
以下、本発明の実施形態による認証システムについて、図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態による認証システムを含む機器連携システムの概略構成を示す構成図である。 Hereinafter, an authentication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a device cooperation system including an authentication system according to the present embodiment.
なお、本実施形態では、乗り物としての自動車に情報機器が搭載された例について説明する。しかしながら、本発明の適用対象は自動車のみに限定されるものではなく、船舶、飛行機、鉄道車両など、乗り物一般に適用可能なものである。さらに、本実施形態では、情報機器と携帯機器との連携に関してのみでなく、自動車に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を車室内に持ち込んだときの、各携帯機器同士の連携についても説明する。 In the present embodiment, an example in which an information device is mounted on a vehicle as a vehicle will be described. However, the application target of the present invention is not limited to automobiles, but can be applied to vehicles such as ships, airplanes, and railway vehicles. Furthermore, in the present embodiment, not only the cooperation between the information device and the portable device, but also the vehicle has a plurality of passengers, and when the plurality of passengers bring the portable devices into the vehicle interior, The cooperation will also be explained.
図1において、車載情報機器10と携帯機器20は、相互に無線通信を行なうための通信部17,27を備えている。本実施形態では、通信部17,27は、無線LANによって相互に無線通信を行なうが、通信方式はこの方式に限定されるものではなく、Bluethoothなど他の通信方式を採用しても良い。
In FIG. 1, the in-
通信部17,27は、無線LAN方式に従い、公知のTCP/IPを利用して通信を行なう。このTCP/IPは、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、及びアプリケーション層の4層構造となっている。なお、データリンク層のプロトコルでは、ブロードキャストによるメッセージが交換できるものとする。また、車載情報機器10及び携帯機器20の各処理部(特に、認証部13,23)は、通信部17,27を介して、このデータリンク層で交換されるメッセージを取得することができるものとする。
The
ブロードキャストによるメッセージ交換は、まず、携帯機器20の認証部23が、通信相手を特定しない認証要求信号を通信部27を介して送信することにより開始される(ブロードキャスト送信)。その認証要求信号には、認証要求コマンドと携帯機器20の公開鍵の情報が含まれている。車載情報機器10の認証部13が、通信部17を介して、その認証要求信号を受信すると、携帯機器20の公開鍵とともに車載情報機器10の公開鍵の情報を含む信号を、携帯機器20に返送する。これにより、車載情報機器10と携帯機器20間で公開鍵の交換が行なわれ、データリンク層における接続(データリンク接続)が確立される。なお、携帯機器20ではなく、車載情報機器10が認証要求信号を送信し、携帯機器20は、その認証要求信号に対して公開鍵の情報を含む信号を返送するように構成しても良い。この場合、以下に説明する認証処理は、携帯機器20にて行なっても良い。
Message exchange by broadcast is first started when the
図2に、本機器連携システムにおけるネットワーク接続に関するライフサイクルを示す。車載情報機器10及び携帯機器20は、上述したように、まずDiffie-Hellmanアルゴリズムなどによる公開鍵を交換する。そして、交換した公開鍵から、お互いに共通化された共通鍵を生成する。暗号化を行なう方式に基づき、共通鍵を用いて暗号化されたお互いの情報(データ)を交換する。この際、それぞれの公開鍵は、暗号鍵情報格納部15,25に予め格納されており、交換した公開鍵及び生成した共通鍵は、暗号鍵情報格納部15,25に新たに格納される。また、メッセージの暗号化や復号化は、それぞれの符号化部14,24において行なわれる。
FIG. 2 shows a life cycle related to network connection in the device cooperation system. As described above, the in-
車載情報機器10側では、この公開鍵を個々の携帯機器20を識別するための識別子(ID)として利用する。同様に、携帯機器20側も、車載情報機器10から来るメッセージを、この公開鍵をIDとして識別する。すなわち、データリンク層で交換されるメッセージには、この公開鍵がかならず、送信者のIDとして付加されている。そして、車載情報機器10と携帯機器20との間のメッセージ交換において、コマンド名、相手を識別するためのID(公開鍵)以外のデータ内容は、共通鍵によって暗号化される。従って、他の機器がこの携帯機器20に成りすまして、車載情報機器10と認証を行なうようなことはできない。
On the in-
認証処理の詳細については、後述するが、車載情報機器10での認証処理において、認証要求を行った携帯機器20が、同じ車内にないと判断された場合には、認証失敗(認証否認)となり、そこで処理は完了する。この場合、車載情報機器10は、認証要求を行ってきた携帯機器20のID(公開鍵)及び生成した共通鍵を一旦クリアする。携帯機器20は、再度、認証を試行する場合には、公開鍵の交換からやり直す。
Although details of the authentication process will be described later, if it is determined in the authentication process in the in-
携帯機器20が同じ車内にあると判断されると、認証成功(認証許可)となり、車載情報機器10と携帯機器20は情報交換を開始する。この状態を簡単のために、携帯機器20と車載情報機器10とがネットワーク接続されていると呼ぶことにする。また、車載情報機器10と携帯機器20とは、認証後は、ネットワーク層及びトランスポート層におけるTCP/IPプロトコルによって情報交換を行なう。
When it is determined that the
ここで、通常、データリンク層のプロトコルでは、メッセージの受理が上手く行ったことを通知するようにはなっていないので、データリンク層におけるメッセージ交換では、一方の機器が送信したメッセージを他方の機器が受信したか否かを確認することはできない。それに対して、TCP/IPプロトコルでは、IPアドレスなどにより相手を特定してメッセージを送信するとともに、応答メッセージにより送信したメッセージの受理を確認することができるので、メッセージの交換をより確実に行なうことができる。 Here, since the data link layer protocol does not normally notify that the message has been successfully received, in the message exchange in the data link layer, the message transmitted from one device is transmitted to the other device. It is not possible to confirm whether or not the message has been received. On the other hand, in the TCP / IP protocol, a message can be transmitted by specifying a partner by an IP address or the like, and acceptance of a message transmitted by a response message can be confirmed, so that messages can be exchanged more reliably. Can do.
情報交換の内容は、それぞれの車載情報機器10及び携帯機器20に対するユーザの操作情報、操作履歴情報、アプリケーションの起動情報、車両情報などである。このため、車載情報機器10や携帯機器20は、図1に示すように、ユーザが行なった操作を検出し、その操作に応じた情報を生成したり、他の機器から取得したユーザ操作情報を処理したりするユーザ操作情報処理部12,22を備えている。
The content of the information exchange includes user operation information, operation history information, application activation information, vehicle information, and the like for each of the in-
情報交換や連携動作の具体例としては、例えば、携帯機器20がインターネットへの接続機能を備えており、携帯機器20において、所望のレストランの検索が行なわれた場合に、その検索結果を車載情報機器10に送信する。このとき、車載情報機器10がナビゲーション装置であって、地図の表示機能及び経路案内機能を備えていれば、受信したレストランの周辺地図を表示したり、そのレストランを目的地として経路案内を行なったりすることが可能となる。その他にも、例えば携帯機器20が電話機能を備えている場合には、電話の送受話を行なうために必要な情報を携帯機器20から車載情報機器10に送信する。これにより、車載情報機器10を用いて、ハンズフリーにて通話することが可能になる。
As a specific example of information exchange and cooperative operation, for example, when the
さらに、本実施形態では、車載情報機器10と接続されている携帯機器20同士は、車載情報機器10の情報中継部16が仲介することで、お互いに他の携帯機器20のユーザ操作情報などを取得できる。すなわち、各携帯機器20が車載情報機器10へ送信している情報は、暗号化されており、車載情報機器10でのみ正しく復元することができる。車載情報機器10の情報中継部16は、認証が成功して、現在もネットワーク接続されている携帯機器20のみに対して、復元した情報を送信する。従って、各携帯機器20は、車載情報機器10を介して相互にネットワーク接続された状態となるので、各携帯機器20を連携した利用形態も可能となる。さらに、本実施形態では、車室内に複数の携帯機器20が存在する場合であっても、携帯機器20同士はお互いに相手を認証する必要はなく、各携帯機器20は車載情報機器10とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止できる。
Further, in the present embodiment, the
必要な情報交換が終了した場合、車載情報機器10と携帯機器20とのネットワーク接続は切断される。また、車載情報機器10は、認証成功時に、セッション管理部18がセッション情報を生成し、携帯機器20へ送信する。生成したセッション情報は、セッション情報格納部19に格納される。セッション情報には、セッションIDとセッションリース期間が含まれている。セッションIDは、セッション、すなわちネットワーク接続された携帯機器20を識別するためのもので、例えば、ネットワーク接続された順番に従って生成されたシリアルナンバーが用いられる。また、セッションリース期間は、セッションの有効期間を規定するもので、この有効期間内に、セッションリース更新が行なわれない場合、そのセッションは無効となる。
When necessary information exchange is completed, the network connection between the in-
携帯機器20は、受け取ったセッション情報から、自身のセッションIDを認識するとともに、セッションの有効期間の情報を取得する。これらのセッション情報は、セッション情報格納部29に格納される。そして、携帯機器20は、有効期間内の所定期間が経過した時点(例えば、有効期間の3分の2が経過した時点)で、セッション更新部28によりセッションのリース更新手続を実施する。具体的には、認証時と同じ処理を再度実施する。これにより、車載情報機器10において、認証が成功すれば、セッションリース期間が延長され、その延長されたセッションリース期間を含むセッション情報が、携帯機器20に送信される。一方、車載情報機器10において、認証が失敗した場合には、セッションの有効期限が過ぎた時点で、接続が切断される。なお、無効となったセッションと関連付けられていた情報(共通鍵やユーザ操作情報など)は消去される。
The
このようにすることで、一度、認証された携帯機器20であっても、ユーザがその携帯機器20を車外へ持ち出した場合には、ネットワーク接続を切断することができる。換言すれば、車内にある携帯機器20は、携帯機器20側あるいは車載情報機器10側から明示的に、ネットワーク接続を切断する要求を出さない限り、ネットワーク接続が維持される。
By doing in this way, even if it is the
以上が、本実施形態の機器連携システムにおける、ネットワーク接続に関する一連のライフサイクルである。 The above is a series of life cycles related to network connection in the device cooperation system of the present embodiment.
次に、無線LAN方式を利用した通信部17,27同士の通信に関して説明する。図3は、携帯機器20の車載情報機器10との接続状態に関する状態遷移の一例を示している。図3に示すように、本実施形態では、無線LANのデータリンク層での公開鍵の交換が行なわれ、データリンク接続が確立される。この時点では、まだTCP/IPは非接続状態にあり、認証処理のための情報の送受信はデータリンク層で実施される。データリンク層における通信により認証処理手続が行なわれ、認証成功した場合に、車両情報機器10の通信部17と携帯機器20の通信部27はTCP/IP接続される。なお、携帯機器20のIPアドレスは、DHCPによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。もし、通信障害、リース更新手続における認証の失敗などにより、TCP/IP接続が切断されてしまったら、認証状態はクリアされるため、認証手続をはじめからやり直す。
Next, communication between the
一方、図4に、携帯機器20の車載情報機器10との接続状態に関する別の状態遷移の例を示す。この方式では、公開鍵を交換した時点で、車載情報機器10の通信部17と携帯機器20の通信部27とをTCP/IP接続し、このTCP/IP接続を利用して、認証処理手続を実施する。この場合も、携帯機器20のIPアドレスは、DHCPによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。この方式は、図3の方式にくらべて、認証データを確実に交換することができるとのメリットがある。また、認証後、何らかの原因でTCP/IP接続が切れても、リース期間内にTCP/IP接続が戻れば、認証状態が維持される。
On the other hand, in FIG. 4, the example of another state transition regarding the connection state with the vehicle-mounted
図5に、認証処理手続の詳細を示す。この図に示したように、携帯機器20はデータリンクレベルで、車載情報機器10へ認証要求コマンドとともに、自分の公開鍵を含む認証要求信号をブロードキャストする。車載情報機器10が、認証要求信号を受信すると、携帯機器20の公開鍵とともに、自分の公開鍵をブロードキャストする。このメッセージを携帯機器20が受信することで、携帯機器20側では、自分の認証要求が車載情報機器10へ伝わったことを認識することができる。なお、携帯機器20は、一定時間内に、車載情報機器10からのメッセージを受け取ることができない場合には、上述した認証要求信号を再送する。
FIG. 5 shows details of the authentication processing procedure. As shown in this figure, the
以下は、公開鍵の交換後に、TCP/IP接続を確立し、そのTCP/IP接続を利用して、認証手続を実行する例について説明する。但し、認証手続は、上述したように、データリンク層で実施することも可能である。 The following describes an example in which a TCP / IP connection is established after exchanging public keys, and an authentication procedure is executed using the TCP / IP connection. However, the authentication procedure can also be performed at the data link layer as described above.
公開鍵を交換し、通信部17,27同士をTCP/IP接続した後、車載情報機器10及び携帯機器20は、お互いの認証用データ(認証キー)を観測し、記録する。ここで、車載情報機器10及び携帯機器20は、図1に示すように、認証用データを観測するためのセンサ部11、21を備えている。具体的には、センサ部11,21は、それぞれGPS衛星からの電波を利用して位置を測定するGPS部11a、21a、及び作用する加速度を検出する加速度センサ部11b、21bを有している。
After exchanging public keys and TCP / IP connection between the
携帯機器20を携帯しているユーザが自動車に乗車している場合、車載情報機器のGPS部11a、及び携帯機器20のGPS部21aで取得した位置情報は、同じ移動軌跡を示すことになる。従って、携帯機器20のGPS部21aによって取得された位置情報の時系列データを車載情報機器10に送信し、車載情報機器10の認証部13において、車載情報機器10のGPS部11aによって取得された位置情報の時系列データと比較することにより、認証の可否を決定することができる。なお、観測されたGPS部11a,21aによる位置情報の時系列データを直接比較しても良いが、フィルタリングやスムージングを行ったデータ、例えば、それぞれの位置情報をマップマッチングした結果で比較することにより、誤差やノイズの影響を低減することができるため好ましい。携帯機器20が道路地図情報を有していない場合には、GPS部21aにより取得された位置情報を道路地図データを備える外部サーバに送信し、その外部サーバにおいてマップマッチング処理を行なっても良い。
When the user carrying the
また、携帯機器20が車両内において固定されている場合、自動車の振動や走行状態に応じて、車載情報機器10と携帯機器20とには同様の加速度(振動)が作用する。従って、車載情報機器10の加速度センサ部11bと、携帯機器20の加速度センサ部21bとで観測された加速度の時系列データを用いて、同じ加速度(振動)を共有しているか否かに基づいて、認証の可否を決定することができる。
Further, when the
なお、加速度の時系列データに関しても、フィルタリングやスムージングを行い、ノイズ成分を除去した上で、比較されることが望ましい。また、加速度センサの場合には、携帯機器20の姿勢に応じて、車載情報機器10の加速度センサ部11bと携帯機器の加速度センサ部21bの検知軸が相違している場合がある。そのため、例えば、加速度の時系列データの観測を複数回行い、それらの時系列データに対して、主成分分析を行い、各観測された時系列データから主要な主成分を抽出して検知軸を推定し、検知軸の相違を相殺するように座標変換することが好ましい。また、加速度そのものではなく、加速度の時系列データを周波数へスペクトル分解し、そのスペクトル特性を用いて、比較を行なっても良い。
It should be noted that the time series data of acceleration is also preferably compared after filtering and smoothing to remove noise components. In the case of the acceleration sensor, the detection axes of the
携帯機器20は、上述したように、観測した時系列データを車載情報機器10へ送信する。この際、携帯機器20の符号化部24は、車載情報機器10との共通暗号鍵を利用して、送信する時系列データを暗号化する。このようにすることで、認証用データは、第三者には読み取られないようにすることができる。なお、時系列データとともに、観測周期、観測時刻などのメタデータも一緒に暗号化されて送信される。
As described above, the
車載情報機器10は、認証用データを受信後、符号化部14において、対応する携帯機器20との共通暗号鍵を用いて、受信した認証用データの復号を行なう。車載情報機器10の認証部13は、この復号された認証用データと自身のセンサ部11にて観測した認証用データとを比較照合し、その照合結果に基づいて認証の可否を決定する。この際の照合処理に関する詳細な内容は、後述する。
After receiving the authentication data, the in-
認証が成功した場合には、車載情報機器10はセッション情報を生成し、携帯機器20側へ通知する。一方、認証が失敗した場合には、nullのセッション情報(セッションが無効であることを示すセッション情報)を通知する。この場合、携帯機器20は認証手続を最初からやり直す。但し、TCP/IP接続は維持したまま、認証用データの観測から再実行するようにしてもよい。
If the authentication is successful, the in-
図6に、セッションリース更新処理の詳細を示す。車載情報機器10により認証が許可された後、携帯機器20は、セッション更新部28によりセッション情報格納部29に格納されているセッション情報のリース期間内の所定時間経過後に、リース情報更新手続を行なう。具体的には、携帯機器20は、車載情報機器10へリース更新要求を送る。このメッセージの送信(及びそのメッセージを受領した旨の応答メッセージの受信)後、車載情報機器10と携帯機器20とは、お互いの認証用データを観測し、記録する。以下、リース期間更新のための認証処理は、初期の認証処理と同様に行なわれる。認証が成功した場合には、車載情報機器10はリース更新要求を行った携帯機器20に対するセッション情報のリース期間を延長する。延長されるリース期間は、セッション情報として携帯機器20へ通知される。一方、認証が失敗した場合には、延長リース時間0(ゼロ)を示すセッション情報が通知される。以降、携帯機器20は、随時リース期間延長処理の実行を繰り返し、セッションを維持する。
FIG. 6 shows details of the session lease update process. After the authentication is permitted by the in-
図7に、車室内に複数の携帯機器20が存在する場合に、車載情報機器10と複数の携帯機器20間で、連携を行なう方式を示す。ここでは、機器連携機能として、各機器の状態変化やユーザによる操作情報を共有する仕組みについて説明する。また、複数の携帯機器20は、車載情報機器10により認証済みであると仮定する。なお、図7及び以後の説明において、複数の携帯機器20を区別するために、n個の携帯機器20があるものとして、携帯機器20にさらに1〜nの番号を添える。
FIG. 7 shows a method of performing cooperation between the in-
携帯機器20−1に対してユーザによる操作が行われたとすると、その情報は、携帯機器20−1と車載情報機器10との共通暗号鍵によって暗号化されて、セッション情報とともに車載情報機器10へ送信される。車載情報機器10では、そのメッセージを送信してきた携帯機器20−1が認証された携帯機器であるかをセッション情報によって確認する。有効なセッション情報であると判定した場合には、メッセージに含まれる暗号化された情報を復号化する。
If the user performs an operation on the mobile device 20-1, the information is encrypted with a common encryption key between the mobile device 20-1 and the in-
車載情報機器10は、情報中継部16により、有効なセッションを有するデータを送信してきた携帯機器20−1以外の携帯機器20−2〜20−nへ復号化した情報をルーティングする。この際、車載情報機器10では、送信先の携帯機器20−2〜20−nとの共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。このようにすることで、有効なセッションを持たない携帯機器は、操作情報を理解する(復号化する)ことができないようにする。つまり、この操作情報は、車内にあり、車載情報機器10により認証された携帯機器20のみにルーティングされる。
The in-
また、車載情報機器10に対してユーザ操作が行なわれた場合などに、車載情報機器10が各携帯機器20−1〜20−nに情報(車載機器操作情報や車両情報)を送信する際には、そのときに有効なセッションを有する携帯機器20−1〜20−nへと送信する。この場合、上述した例と同様に、車載情報機器10は、送信先の携帯機器20との共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。
Further, when a user operation is performed on the in-
このように、車室内に複数の携帯機器20がある場合、車載情報機器10と複数の携帯機器20とを連携させることができる。また、この連携は車内にある機器のみで行なわれ、その際、携帯機器20間は、お互いを認証するような手続は不要である。
Thus, when there are a plurality of
次に、車載情報機器10のセンサ部11と携帯機器20のセンサ部21とによって観測された、認証用データとしての位置情報や加速度などの時系列データの照合処理について、詳細に説明する。なお、以下に説明する処理は、車載情報機器10の認証部13において実行される。
Next, collation processing of time series data such as position information and acceleration as data for authentication, which is observed by the sensor unit 11 of the in-
車載情報機器10のGPS部11aにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式1のように表すことができる。
The time-series data of the position information observed by the
また、携帯機器20のGPS部21aにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式2のように表すことができる。
Further, the time series data of the position information observed by the GPS unit 21a of the
ここで、車載情報機器10では、携帯機器20のGPS部21aの観測周期に関する情報も取得し、車載情報機器10のGPS部11aと携帯機器のGPS部21aとの観測周期が異なっている場合、観測周期の最小公倍数の周期での観測値を抜き出して時系列データを再構築することにより、観測周期を合わせる。これにより、車載情報機器10のGPS部11aと携帯機器のGPS部21aとによって観測された位置情報の時系列データを照合する際に、両者の類似度をより精度良く判定することができる。両者の類似度は、以下の数式3により定義することができる。
Here, the in-
携帯機器20が車載情報機器10が搭載されている自動車の車内にあるのであれば、車載情報機器10のGPS部11aにより観測される位置情報Rと、携帯機器20のGPS部21aにより観測される位置情報rの値は常に類似している。但し、実際は、観測誤差のために小さい差分がある。従って、ある所定の値L0を設定し、類似度Lの値がその所定値L0以下であれば、両者は同一の車内にあるものと判定し、携帯機器20の認証を許可する。所定値L0の値は、実際の観測誤差の揺らぎの大きさに応じて設定することが好ましい。例えば、場所(エリア)によって観測誤差の大きさが異なる場合には、場所ごとに所定値L0の値を定めても良い。
If the
上述したように、本実施形態では、車載情報機器10及び携帯機器20の各々のGPS部11a、21aによって検出された位置情報の時系列データを、認証の可否を決定するための認証用データ、すなわち認証キーとして利用する。この自動車に関する位置情報の時系列データは、その自動車外において取得しようとしても、取得することが困難なデータといえる。また、仮に認証に利用された位置情報の時系列データが第三者により盗まれたとしても、位置情報の時系列データは変化するものであるため、盗んだ位置情報の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
As described above, in the present embodiment, the time series data of the position information detected by the
従って、このような位置情報の時系列データを認証キーとして用いることにより、自動車の乗員が携帯している携帯機器20のみを対象として、その自動車の車載情報機器10と乗員の携帯機器20との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、車載情報機器10と携帯機器20とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。
Therefore, by using such time-series data of position information as an authentication key, only the
さらに、上述した位置情報の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器20に関して、事前に携帯機器20を特定するための何らかデータを車載情報機器10に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器20を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
Further, by performing authentication using the time-series data of the position information described above as an authentication key, the occupant provides some data for specifying the
ここで、上述した位置情報に基づく認証では、隣り合って移動する自動車(前後左右にある自動車)の車室内にある携帯機器を誤って認証してしまう可能性も完全には否定することができない。そこで、本実施形態では、位置情報に基づく認証に加え、加速度センサによる車両の振動情報に基づいて認証を行なう。すなわち、以下では、位置情報による認証をパスした後に、さらに車両振動情報による認証を行なう例について説明する。 Here, in the authentication based on the position information described above, it is impossible to completely deny the possibility of erroneously authenticating the portable device in the passenger compartment of a car that moves adjacently (cars that are front, back, left, and right). . Therefore, in this embodiment, in addition to authentication based on position information, authentication is performed based on vehicle vibration information by an acceleration sensor. That is, in the following, an example in which authentication based on vehicle vibration information is further performed after passing authentication based on position information will be described.
図8は、加速度センサの観測データの例を示す。まず、図8(a)は、車載情報機器10及び携帯機器20において認証用データとしての加速度を観測する際の実際の車両の垂直方向の加速度を示している。つまり、実際の車両の上下振動であって、連続したデータである。
FIG. 8 shows an example of observation data of the acceleration sensor. First, FIG. 8A shows the actual acceleration in the vertical direction of the vehicle when observing acceleration as authentication data in the in-
この時、車載情報機器10の加速度センサ部11bでは、所定の観測周期で加速度を観測するので、図8(a)のデータの一部分を観測することになる。図8(b)は、加速度センサ部11bによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、観測データは、フィルタリング処理後のものであり、観測データ間は補完されている。
At this time, since the
また、携帯機器20の加速度センサ部21bも図8(a)のデータの一部分を観測する。図8(c)は、加速度センサ部21bによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、図8(c)に示される観測データは、検知軸の差異を補償するための座標変換を行い、かつフィルタリング処理後のものである。
The
ここで、携帯機器20の加速度センサ部21bによる観測データは、車載情報機器10の加速度センサ部11bが観測するデータと、時間的な差があり、かつ観測する周期が異なる。観測周期に関して、図8(b),(c)に示す例では、ほぼ倍周期になっている。また、図8(d)は、車外の機器の加速度センサ部が観測した別の加速度時系列データを示している。
Here, the observation data by the
これらの観測される時系列データを次の数式4のように表記する。 These observed time series data are expressed as the following Equation 4.
図9(a)〜(d)は、実際の振動データ、及び上記の観測された時系列データを平均値がゼロ、標準偏差が1となるように正規化し、かつ、観測周期が長い方に合うように、規格化したものである。つまり、図9(a)〜(d)の正規化データは、以下の数式5によって表される。
FIGS. 9A to 9D show the actual vibration data and the observed time series data normalized so that the average value is zero and the standard deviation is 1, and the observation period is longer. It is standardized to fit. That is, the normalized data in FIGS. 9A to 9D is expressed by the following
なお、mは平均値を表し、sは標準偏差を表す。また、iは、各時系列データの観測周期が一致するように取り直しているものとする。 In addition, m represents an average value and s represents a standard deviation. In addition, i is retaken so that the observation periods of the respective time series data coincide.
この正規化された時系列データに対して、相互相関関数を以下の数式6のように定義する。 For this normalized time-series data, a cross-correlation function is defined as in Equation 6 below.
図10に、このように計算された相互相関関数の値を自乗したものを示す。図10に示すように、同じ車内にある車載情報機器10と携帯機器20で観測された時系列データの相互相関関数Gの自乗値は、観測タイミングのずれを補正するための変数jの変化に応じて極めて高い数値を示す。それに対し、車載情報機器10と車外の携帯機器で観測された時系列データの相互相関関数Gの自乗値は、変数jが変化しても低いレベルの値のままとなっている。
FIG. 10 shows the result of squaring the value of the cross-correlation function calculated in this way. As shown in FIG. 10, the square value of the cross-correlation function G of the time-series data observed by the in-
従って、所定の閾値を設定し、相互相関関数G(の自乗)の値が、その閾値以上になる場合に、類似した時系列データであると判定し、同じ車内にあるとみなすことができる。なお、上述した例では、相互相関関数Gの振幅が所定の値以上になる場合に、時系列データが類似していると判定したが、相互相関関数Gの自乗値のグラフが水平軸と囲む面積が所定の値以上であるか否かに基づいて、類似度を判定しても良い。または、ロバスト性を高めるために、振幅が閾値を上回る回数を計測し、その計測回数が所定の回数以上になる場合に類似していると判定するようにしても良い。 Therefore, when a predetermined threshold is set and the value of the cross-correlation function G (square) is equal to or greater than the threshold, it can be determined that the time series data is similar and can be regarded as being in the same vehicle. In the above-described example, when the amplitude of the cross-correlation function G is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the time-series data is similar. However, the square value graph of the cross-correlation function G surrounds the horizontal axis. The similarity may be determined based on whether the area is equal to or greater than a predetermined value. Alternatively, in order to improve robustness, the number of times that the amplitude exceeds the threshold value may be measured, and it may be determined that the similarity is similar to the case where the number of times of measurement exceeds a predetermined number.
車載情報機器10と携帯機器20との時刻は同期が取れているとは限らず、また、観測される加速度の区間にもズレがある。しかし、上述した相互相関関数を利用することで、このような違いに大きな影響を受けないで、両者の時系列データの類似性を判定することができる。但し、観測周期は合わせる必要がある。
The time of the in-
上述した例では、位置情報による認証と加速度センサ情報による認証とを別々に実行したが、両者を一度に実行することも可能である。そのためには、例えば、以下の数式7に示す関数を設定し、この関数が所定値H0以下になる場合に、同じ車内にあると判定するようにしても良い。但し、ここではz方向(垂直方向)以外に、x、y方向(前後方向及び左右方向)の加速度も考慮するように拡張されている。 In the above-described example, the authentication based on the position information and the authentication based on the acceleration sensor information are executed separately, but both can be executed at once. For this purpose, for example, a function shown in the following Equation 7 may be set, and when this function is a predetermined value H0 or less, it may be determined that the vehicle is in the same vehicle. However, in this case, the acceleration is extended to take into account acceleration in the x and y directions (front and rear direction and left and right direction) in addition to the z direction (vertical direction).
ただし、数式7の例では、車載情報機器10と携帯機器20との加速度センサ部11b、21bによって観測される加速度情報は、座標変換によって、地平面がxy平面、垂直方向がz方向となる座標系における加速度に変換済みであることを前提とした。しかし、このような変換はかならずしも自明ではない。
However, in the example of Expression 7, the acceleration information observed by the
もし、携帯機器20が、車載情報機器10と同じ車内にあるのであれば、必要な座標変換は座標系の回転である。車載情報機器10の座標系を基準にすると、携帯機器20の座標系における加速度は次の数式8のように表記することができる。
If the
すなわち、相互相関関数の内積は、車載情報機器10に関する自己相関関数の内積と一致する。携帯機器20が車室外部にある場合には、一般に、この関係が成り立たない。上記数式9の左辺は、回転についての情報を陽に利用せずに、評価することができる。すなわち、車載情報機器10と携帯機器20の加速度情報の類似度は、以下の数式10により評価することができる。
That is, the inner product of the cross-correlation function matches the inner product of the autocorrelation function related to the in-
ゆえに、相互相関関数の内積が車載情報機器10の自己相関関数の内積と一致することを条件に、携帯機器20が車内にあるか否かを判定することが可能である。
Therefore, it is possible to determine whether or not the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報を用いて、認証を行なう方法を示した。しかしながら、認証用データとして採用できる情報は、これらの情報に限られるものではない。車載情報機器10及び携帯機器20が同じデータをセンシング可能であれば、それらを認証用データとして利用可能である。この際、車載情報機器10と携帯機器20において、センサ自体の種別は同じである必要はない。例えば、車内の音楽や特定の音源から発生される音声、温度、気圧、日照度、特定の光源から発せられる光量などを各種センサによって検出して認証に利用することは可能である。これらのセンサは、自動車が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その自動車に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その自動車においてのみ得られるものであり、認証用データとして用いることができる。
For example, in the above-described embodiment, a method for performing authentication using position information and acceleration information has been described. However, information that can be adopted as authentication data is not limited to such information. If the in-
また、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報とを用いて認証を行なったが、上述した各種のセンサによって検出される検出情報を含め、1種類の検出情報に基づいて認証を行なっても良い。 In the above-described embodiment, the authentication is performed using the position information and the acceleration information. However, the authentication may be performed based on one type of detection information including the detection information detected by the various sensors described above. good.
上述した実施形態では、認証処理は車載情報機器10で行なうものとしたが、このような方法に限定されるものではない。例えば、車載情報機器10も携帯機器20も外部のサーバへ携帯通信網を利用して接続することが可能である場合には、認証手続を外部サーバで実行するようにしても良い。但し、この時、各機器は外部サーバとの間で、公開暗号鍵を交換済みであるとする。
In the above-described embodiment, the authentication process is performed by the in-
また、認証用データとして、センサによって検出した検出値の時系列データが、白色雑音(白色ノイズ)に近いか否かを判別する判別部を少なくとも車載情報機器10と携帯機器20との一方に設け、この判別部において検出値の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、その時系列データを認証用データとして利用しないことが好ましい。熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、センサから出力される検出信号のS/N比が非常に低くなった場合、時系列データは、自動車内においてのみ観測されるものとは言えず、認証用データとしての有効性が低下するためである。
Further, as the authentication data, at least one of the in-
また、上述した実施形態において、車載情報機器10及び携帯機器20の各機能を実現するために、専用の電子回路を用いても良いし、CPU上で実行されるプログラムにより実現するものであっても良い。
In the above-described embodiment, a dedicated electronic circuit may be used in order to realize the functions of the in-
10 車載情報機器、11 車両情報センサ部、11a GPS部、11b 加速度センサ部、12 ユーザ操作情報処理部、13 認証部、14 符号化部、15 暗号鍵情報格納部、16 情報中継部、17 通信部、18 セッション管理部、19 セッション情報格納部、20 携帯機器、21 センサ部、21a GPS部、21b 加速度センサ部、22 ユーザ操作情報処理部、23 認証部、24 符号化部、25 暗号鍵情報格納部、27 通信部、28 セッション更新部、29 セッション情報格納部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備え、
前記認証手段は、前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成することを特徴とする認証システム。 An authentication system for performing authentication for establishing a network connection between an information device having a communication function installed in a vehicle and a portable device having a communication function carried by an occupant of the vehicle,
The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
The time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the information device and the time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the portable device are compared to determine the similarity, and authentication is performed based on the determination result an authentication means for determining the propriety,
When the detection period of each detection unit of the information device and the portable device is different, the authentication unit extracts a physical quantity based on a detection cycle corresponding to the least common multiple of the detection cycle of each other, and forms the time-series data An authentication system characterized by that.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段と、The time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the information device and the time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the portable device are compared to determine the similarity, and authentication is performed based on the determination result Authentication means for determining whether or not
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段とを備え、Determining means for determining whether the time-series data of the physical quantity is close to white noise,
前記判別手段により、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする認証システム。An authentication system, wherein when the time series data of the physical quantity is judged to be close to white noise by the discrimination means, the time series data of the physical quantity is not used for authentication.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備え、The time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the information device and the time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the portable device are compared to determine the similarity, and authentication is performed based on the determination result Including authentication means for determining whether or not
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された1台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする認証システム。The information device can authenticate with a plurality of portable devices, and simultaneously connect to a plurality of portable devices via a network. When data is received from a single portable device connected to the network, the information device is connected to the network. An authentication system characterized by transmitting received data to another portable device.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量であって、前記乗り物の位置に応じて変化する物理量と前記乗り物の運動に応じて変化する物理量との少なくとも一方を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device are physical quantities of the same kind related to the vehicle, which are observed in both the information device and the portable device, and the physical quantity that varies depending on the position of the vehicle and the motion of the vehicle Detecting means for detecting at least one of a physical quantity that changes according to
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする認証システム。The time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the information device and the time series data of the physical quantity detected by the detection unit of the portable device are compared to determine the similarity, and authentication is performed based on the determination result An authentication system comprising an authentication means for determining whether or not the authentication is possible.
前記設定手段は、設定した有効期間内に、前記認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の認証システム。 When the authentication is permitted by the authentication unit and the information device and the portable device are connected to the network, the setting unit includes a setting unit that sets an effective period of the network connection,
The setting means extends the valid period of the network connection when the authentication is permitted again by the authentication means within the set valid period, and disconnects the network connection when the re-authentication is not permitted. The authentication system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の認証システム。 In the information device and the portable device, as the detection means, a GPS sensor that acquires position information, an acceleration sensor that detects acceleration, a sound sensor that detects ambient sound, a temperature sensor that detects environmental temperature, and an atmospheric pressure that detects atmospheric pressure Among the sunshine sensors that detect the sensor and illuminance, it has a plurality of different types of sensors,
The authentication system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the authentication unit determines whether or not authentication is possible by using time-series data of physical quantities detected by the plurality of sensors.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップと、
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成するステップとを備えることを特徴とする認証方法。 An authentication method for performing authentication for establishing a network connection between an information device provided with a communication function installed in a vehicle and a portable device provided with a communication function carried by an occupant of the vehicle,
The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
An acquisition step of acquiring time-series data of physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device;
An authentication step for comparing the time series data of the physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device to determine the similarity, and determining whether authentication is possible based on the determination result ;
A step of forming a time-series data by extracting a physical quantity based on a detection period corresponding to a least common multiple of the detection periods when the detection units of the information device and the portable device have different detection periods. An authentication method characterized by.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、An acquisition step of acquiring time-series data of physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device;
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップと、An authentication step for comparing the time series data of the physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device to determine the similarity, and determining whether authentication is possible based on the determination result;
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別ステップとを備え、A determination step of determining whether the time-series data of the physical quantity is close to white noise,
前記判別ステップにおいて、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたIn the determination step, it was determined that the time-series data of the physical quantity is close to white noise.
ときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする認証方法。An authentication method characterized in that time series data of the physical quantity is not used for authentication.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device have detection means for detecting a physical quantity of the same kind related to the vehicle, which is observed in both the information device and the portable device,
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、An acquisition step of acquiring time-series data of physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device;
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップとを備え、Comparing the time series data of the physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device to determine the similarity, and determining whether to authenticate based on the determination result,
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された1台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする認証方法。The information device can authenticate with a plurality of portable devices, and simultaneously connect to a plurality of portable devices via a network. When data is received from a single portable device connected to the network, the information device is connected to the network. An authentication method comprising transmitting received data to another portable device.
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量であって、前記乗り物の位置に応じて変化する物理量と前記乗り物の運動に応じて変化する物理量との少なくとも一方を検出する検出手段を有し、The information device and the portable device are physical quantities of the same kind related to the vehicle, which are observed in both the information device and the portable device, and the physical quantity that varies depending on the position of the vehicle and the motion of the vehicle Detecting means for detecting at least one of a physical quantity that changes according to
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、An acquisition step of acquiring time-series data of physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the portable device;
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップとを備えることを特徴とする認証方法。An authentication step of comparing the time series data of the physical quantities detected by the detection means of each of the information device and the mobile device to determine the similarity, and determining whether or not to authenticate based on the determination result. Authentication method.
前記取得ステップでは、前記情報機器と前記携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、前記情報機器と前記携帯機器間の通信を介して取得することを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の認証方法。 The means for performing the authentication step is provided in one of the information device and the portable device,
The acquisition step includes acquiring time-series data of physical quantities detected by the other detection means of the information device and the portable device via communication between the information device and the portable device. Item 15. The authentication method according to any one of Items 11 to 14 .
前記設定ステップにより設定された有効期間内に、前記認証ステップによって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間が延長される一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続が切断されることを特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の認証方法。 When authentication is permitted in the authentication step and the information device and the portable device are connected to the network, a setting step for setting an effective period of the network connection is provided.
If re-authentication is permitted by the authentication step within the effective period set by the setting step, the effective period of the network connection is extended, whereas if re-authentication is not permitted, the network connection is disconnected. authentication method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that it is.
前記認証ステップでは、前記複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の認証方法。 In the information device and the portable device, as the detection means, a GPS sensor that acquires position information, an acceleration sensor that detects acceleration, a sound sensor that detects ambient sound, a temperature sensor that detects environmental temperature, and an atmospheric pressure that detects atmospheric pressure Among the sunshine sensors that detect the sensor and illuminance, it has a plurality of different types of sensors,
Wherein the authentication step, using the time-series data of physical quantities detected by the plurality of sensors, the authentication method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that to determine whether authentication is successful or not.
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