JP6432795B2 - 車載器、携帯機、及び車両用無線通信システム - Google Patents

車載器、携帯機、及び車両用無線通信システム Download PDF

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Description

本発明は、通信技術に関し、特に車両に搭載された車載器と、ユーザが所持する携帯機との間で通信を実行する車載器、携帯機、及び車両用無線通信システムに関する。
電子キーシステムには、電子キーにおいてボタン操作を必要としないキー操作フリーシステムがある。このシステムでは、LF帯のリクエストの通信エリアが車両周囲に形成され、この通信エリアに電子キーが入り込んでリクエストを受けつけると、電子キーがRF帯のレスポンスを車両に返信する。キー操作フリーシステムの不正使用として、リレーアタックが存在する。リレーアタックでは、車両からのリクエストと電子キーからのレスポンスとをそれぞれ中継することができる中継器を悪意ある第三者が使用する。そのため、電子キーが車両の通信エリアに存在しなくても2者間の通信が可能になる。リレーアタックを防止するため、車両と電子キーとの間において、信号強度パターンが規定され、信号強度パターンの照合がなされる(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−52506号公報
車両と電子キーとの間に規定される信号強度パターンは、しきい値以上の信号と、しきい値より小さい信号とを組み合わせて形成される。そのため、当該信号強度パターンとしきい値が解明されてしまうと、信号強度パターンの再現が容易になり、リレーアタックがなされやすくなる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドアロック解錠におけるリレーアタックの危険性を低減する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車載器は、リクエスト信号を第1アンテナから携帯機に送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信する送信部と、送信部から送信したリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した携帯機から、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を受信する受信部とを備える。送信部は、受信部において受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信し、受信部は、携帯機において、第1アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度と、第2アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に送信された2回目のレスポンス信号を受信する。
本発明の別の態様は、携帯機である。この携帯機は、車載器の第1アンテナからのリクエスト信号を受信するとともに、車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの1回目の測定用信号を異なったタイミングで受信する受信部と、受信部がリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を車載器に送信する送信部とを備える。受信部は、送信部から送信した1回目のレスポンス信号に応じて、車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの2回目の測定用信号を異なったタイミングで受信し、送信部は、受信部において受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を車載器に送信する。
本発明のさらに別の態様は、車両用無線通信システムである。この車両用無線通信システムは、リクエスト信号を第1アンテナから送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで送信する車載器と、車載器からのリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を車載器に送信する携帯機とを備える。車載器は、受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信し、携帯機は、受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を車載器に送信する。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、ドアロック解錠におけるリレーアタックの危険性を低減できる。
図1(a)−(b)は、本発明の実施例の比較例に係る車両用無線通信システムの構成を示す図である。 図2(a)−(d)は、図1(b)の車両用無線通信システムにおいて使用される信号を示す図である。 本発明の実施例に係る車両用無線通信システムの構成を示す図である。 図3の第1アンテナ、第2アンテナの配置を示す図である。 図5(a)−(e)は、図3の車両用無線通信システムにおいて使用される信号を示す図である。 図6(a)−(c)は、図3の車両用無線通信システムにおいて使用される信号を示す別の図である。 図3のLF受信部に接続されるアンテナの構成を示す図である。 図8(a)−(d)は、図3の測定部における測定結果を示す図である。 図3の車載器による通信手順を示すフローチャートである。 図3の携帯機による通信手順を示すフローチャートである。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された車載器と、ユーザに所持された携帯機(電子キー)との間において、車両のドアロックを解錠するための通信を実行する車両用無線通信システムに関する。前述のごとく、本実施例は、ドアロック解錠におけるリレーアタックの危険性を低減することを目的とする。車載器は、送信のためのアンテナとして、第1アンテナと第2アンテナを備える。例えば、第1アンテナは車両の側部に設置され、第2アンテナは車両の後部に設置される。車載器は、リクエスト信号を第1アンテナから送信し、測定用信号(以下、このタイミングで送信される測定用信号を「1回目測定用信号」という)を第1アンテナから、第2アンテナからの順に送信する。
携帯機は、リクエスト信号を受信すると、ウエイクアップするとともに、第1アンテナからの1回目測定用信号の受信強度、第2アンテナからの1回目測定用信号の受信強度を連続的に測定する。携帯機は、車載器が次に送信すべき測定用信号(以下、「2回目測定用信号」という)の送信強度を決定する。具体的には、第1アンテナから送信すべき2回目測定用信号の送信強度と、第2アンテナから送信すべき2回目測定用信号の送信強度とが決定される。携帯機は、決定したこれらの送信強度の情報が含まれたレスポンス信号(以下、このタイミングで送信されるレスポンス信号を「1回目レスポンス信号」という)を送信する。
車載器は、1回目レスポンス信号を受信すると、1回目レスポンス信号に含まれた送信強度の情報を抽出し、送信強度の情報に応じた送信強度によって2回目測定用信号を第1アンテナから、第2アンテナからの順に送信する。携帯機は、第1アンテナからの2回目測定用信号の受信強度、第2アンテナからの2回目測定用信号の受信強度を連続的に測定する。携帯機は、第1アンテナからの1回目測定用信号の受信強度と、第2アンテナからの1回目測定用信号の受信強度との関係と、1回目レスポンス信号に含めた送信強度の情報とをもとに、2回目測定用信号の受信強度における関係を推定する。
また、携帯機は、第1アンテナからの2回目測定用信号の受信強度、第2アンテナからの2回目測定用信号の受信強度との関係が、推定した関係に対応していると判定すれば、レスポンス信号(以下、このタイミングで送信されるレスポンス信号を「2回目レスポンス信号」という)を送信する。車載器は、2回目レスポンス信号を受信した場合、車両のドアロックを解錠する。車載器から送信される2回目測定用信号の送信強度は、携帯機から都度指示されるので、その値が解明されるおそれが低くなる。また、1回目測定用信号における2つのアンテナからの受信強度の関係と、2回目測定用信号における2つのアンテナからの受信強度の関係との違いをもとに判定を実行するので、再現が困難になり、リレーアタックがなされにくくなる。なお、本実施例では詳細な説明は省略するが、車載器は、ドアロックの解錠につづけて、解錠したドアを自動的に開扉するようにしてもよい。
図1(a)−(b)は、本発明の実施例の比較例に係る車両用無線通信システム200の構成を示す。図1(a)は、車両用無線通信システム200による通常の解錠動作を示す。車両用無線通信システム200では、車両110に、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224が配置されるとともに、ユーザ210が携帯機212を所持する。また、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224は、車両110に搭載された車載器に接続される。ここで、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224からは、LF(Low Frequency)の信号、例えば、125kHz帯の信号が送信され、携帯機212においてLFの信号が受信される。また、携帯機212からは、UHF(Ultra High Frequency)の信号、例えば、300MHz帯の信号が送信され、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224においてUHFの信号が受信される。
車両用無線通信システム200は、前述のキー操作フリーシステムに対応し、キー操作フリーシステムは、スマートエントリー方式、スマートキー方式、パッシブキーレスエントリー(PKE:Passive Keyless Entry)方式とも呼ばれる。これらにおいて、携帯機212は、車両110に搭載された車載器からのLFの信号を受信し、正しい車載器からのLFの信号であれば、UHFの信号を返信する。このように携帯機212は、自動的に応答して車両110のドアロックを解錠させる。ここで、LFの信号およびUHFの信号には、暗号化がなされており、それらに含まれたデータの解読は困難である。さらに、車載器から送信されるLFの信号の通信距離は、車両110から2m程度の範囲に限定されているので、車両110から遠く離れた携帯機212が間違って応答することはない。
図1(b)は、車両用無線通信システム200に対してリレーアタックがなされている場合の動作を示す。リレーアタックのために、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224と携帯機212との間に、第1中継器230、第2中継器232が配置される。ここで、第1中継器230、第2中継器232の配置は、車両110の所有者であるユーザ210以外の第三者によってなされる。リレーアタックでは、第1中継器230、第2中継器232によって、車載器、携帯機212間の信号が中継され、ユーザ210の意志とは関係なく、車両110のドアロックが解錠される。
左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224から送信されたLFの信号は、第1中継器230に受信され、UHFの信号に変換される。第1中継器230からのUHFの信号は、第2中継器232に受信され、LFの信号に受信される。第2中継器232からのLFの信号は、携帯機212に受信される。一般的に、LFの信号の通信距離が短いので、第1中継器230と第2中継器232との間では、通信距離の長いUHFの信号への周波数変換がなされる。
この場合の信号を図2(a)−(d)を使用しながら、さらに詳細に説明する。図2(a)−(d)は、図1(b)の車両用無線通信システム200において使用される信号を示す。特に、図2(a)は、車載器での信号を示し、図2(b)は、第1中継器230での信号を示し、図2(c)は、第2中継器232での信号を示し、図2(d)は、携帯機212での信号を示す。図2(a)の上段は、車載器において生成されたベースバンド信号を示し、図2(b)の下段は、車載器において、ベースバンド信号をもとに変調したLFの信号を示す。LFの信号が、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224から送信される。
図2(b)の上段は、第1中継器230が受信したLFの信号を示す。図2(b)の中段は、第1中継器230において、LFの信号を復調して取得したベースバンド信号を示す。図2(b)の下段は、第1中継器230において、ベースバンド信号をもとに変調したUHFの信号を示す。UHFの信号が、第1中継器230から送信される。図2(c)の上段は、第2中継器232が受信したUHFの信号を示す。図2(c)の中段は、第2中継器232において、UHFの信号を復調して取得したベースバンド信号を示す。図2(c)の下段は、第2中継器232において、ベースバンド信号をもとに変調したLFの信号を示す。LFの信号が、第2中継器232から送信される。図2(d)の上段は、携帯機212が受信したLFの信号を示す。図2(d)の下段は、携帯機212において、LFの信号を復調して取得したベースバンド信号を示す。図1(b)に戻る。
一方、携帯機212からのUHFの信号は、第2中継器232、第1中継器230で中継されて、左側方アンテナ220、右側方アンテナ222、リアアンテナ224に受信されてもよく、中継されずに直接受信されてもよい。このように、車載器と携帯機212との間に、第1中継器230、第2中継器232を配置するだけで、車載器と携帯機212は、図1(a)と同様の処理を実行する。そのため、第1中継器230、第2中継器232では、暗号の解析がなされなくても、車両110の解錠が可能になる。
図3は、本発明の実施例に係る車両用無線通信システム100の構成を示す。車両用無線通信システム100は、車両110、携帯機12を含む。車両110は、車載器10、センサ14、ECU16、ドアロック機構18を含む。車載器10は、車載器用制御部30、第1LF送信部32、第1アンテナ34、第2LF送信部36、第2アンテナ38、UHFアンテナ40、UHF受信部42を含み、車載器用制御部30は、車載器用生成部44、ID記憶部46を含む。携帯機12は、LF受信部50、測定部52、携帯機用制御部54、UHF送信部56を含み、携帯機用制御部54は、ID記憶部60、第1判定部62、携帯機用生成部64、推定部66、第2判定部68を含む。
車両110のセンサ14は、車両110のドアノブ等に設けられ、ユーザによってタッチされたことを検出する。センサ14には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。センサ14は、タッチを検出した場合、車載器用制御部30に検出を通知する。
車載器10の車載器用制御部30は、センサ14からの通知を受けつけると、車載器用生成部44に信号の生成を指示する。車載器用生成部44は、車載器用制御部30からの指示を受けつけると、ID記憶部46に記憶されたIDを抽出し、当該IDが含まれたリクエスト信号を生成する。このIDは、携帯機12とのペア認証のために使用される。なお、リクエスト信号に含められる際に、IDには暗号化がなされてもよい。また、車載器用生成部44において生成されたリクエスト信号はベースバンド信号である。車載器用生成部44は、リクエスト信号を第1LF送信部32に出力する。
第1LF送信部32は、車載器用生成部44からリクエスト信号を入力する。第1LF送信部32は、リクエスト信号に対して変調処理を実行することによって、LFの信号のリクエスト信号(以下、これもまた「リクエスト信号」という)を生成する。第1LF送信部32は、リクエスト信号を第1アンテナ34から携帯機12に送信する。また、第1LF送信部32は、リクエスト信号の送信につづいて1回目測定用信号を第1アンテナ34から携帯機12に送信する。1回目測定用信号は、携帯機12に受信強度を測定させるための信号であり、LFの信号である。さらに、第2LF送信部36は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号につづいて、1回目測定用信号を第2アンテナ38から携帯機12に送信する。その際、例えば、第2アンテナ38から送信される1回目測定用信号の送信強度は、第1アンテナ34から送信される1回目測定用信号の送信強度と同一になるように設定される。このように、1回目測定用信号は、第1アンテナ34および第2アンテナ38から異なったタイミングで送信される。
図4は、第1アンテナ34、第2アンテナ38の配置を示す。第1アンテナ34は、図1(a)−(b)の左側方アンテナ220、右側方アンテナ222のように配置され、第2LF送信部36は、図1(a)−(b)のリアアンテナ224のように配置される。なお、第1アンテナ34から送信されたLFの信号を受信可能な範囲は、第1エリア130と示され、第2アンテナ38から送信されたLFの信号を受信可能な範囲は、第2エリア132と示される。ユーザ210が車両110のドアロックを解除する場合、携帯機12と第1アンテナ34との距離は、携帯機12と第2アンテナ38との距離と異なる。また、携帯機12において、第1アンテナ34の方向と第2アンテナ38の方向も異なる。
図5(a)−(e)は、車両用無線通信システム100において使用される信号を示す図である。特に、図5(a)が、車載器10の第1アンテナ34から送信されるLFの信号を示す。タイミング「T1」においてセンサ14からの通知を受けつけると、車載器10は、リクエスト信号、1回目測定用信号を連続的に第1アンテナ34から送信する。図5(b)が、車載器10の第2アンテナ38から送信されるLFの信号を示す。車載器10は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の送信につづいて、1回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する。この他は後述する。
図6(a)−(c)は、車両用無線通信システム100において使用される信号を示す別の図である。図6(a)は、図5(a)と同様に、車載器10の第1アンテナ34から送信されるLFの信号を示す。第1アンテナ34から、リクエスト信号が送信され、それにつづいて1回目測定用信号が送信される。図6(b)は、図5(b)と同様に、車載器10の第2アンテナ38から送信されるLFの信号を示す。第1アンテナ34から送信される1回目測定用信号の送信強度と同一の送信強度によって、第2アンテナ38から1回目測定用信号が送信される。この他は後述し、図3に戻る。
携帯機12のLF受信部50は、車載器10の第1アンテナ34からのリクエスト信号を受信するとともに、車載器10の第1アンテナ34および第2アンテナ38からの1回目測定用信号を異なったタイミングで受信する。LF受信部50は、受信したリクエスト信号を復調して、ベースバンド信号のリクエスト信号(以下、これもまた「リクエスト信号」という)を生成する。LF受信部50は、リクエスト信号を携帯機用制御部54に出力する。携帯機用制御部54は、LF受信部50からのリクエスト信号を受けつけると、携帯機12をウエイクアップさせる。
1回目測定用信号に対する処理を説明する前に、LF受信部50に接続されるアンテナについて説明する。このアンテナは、複数次元アンテナ、例えば、3次元アンテナとして構成される。図7は、LF受信部50に接続されるアンテナの構成を示す。図示のごとく、互いに直交したX軸、Y軸、Z軸によって3次元が構成される。また、アンテナは、Xアンテナ80、Yアンテナ82、Zアンテナ84を含む。Xアンテナ80は、X軸方向の成分を有した信号を受信し、Yアンテナ82は、Y軸方向の成分を有した信号を受信し、Zアンテナ84は、Z軸方向の成分を有した信号を受信する。そのため、1回目測定用信号のX軸方向の成分はXアンテナ80に受信され、Y軸方向の成分はYアンテナ82に受信され、Z軸方向の成分はZアンテナ84に受信される。図3に戻る。
LF受信部50は、受信した第1アンテナ34からの1回目測定用信号、第2アンテナ38からの1回目測定用信号を測定部52に順次出力する。測定部52は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度、例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)を測定する。図8(a)−(d)は、測定部52における測定結果を示す。図8(a)は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号に対する受信強度「R1」を示す。ここでは、Xアンテナ80によるX軸方向の成分が「A」と示され、Yアンテナ82によるY軸方向の成分が「B」と示され、Zアンテナ84によるZ軸方向の成分が「C」と示される。そのため、第1アンテナ34からの1回目測定用信号に対する受信強度「R1」は、「A+B+C」のベクトル和によって示される。
また、測定部52は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度と同様に、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度も測定する。図8(b)は、第2アンテナ38からの1回目測定用信号に対する受信強度「R2」を示す。図8(b)は、図8(a)と同様に示される。図3に戻る。測定部52は、測定した第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度を携帯機用制御部54に出力する。携帯機用制御部54は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度を記憶する。
図5(c)は、携帯機12のLF受信部50において受信したLFの信号に対する処理を示す。リクエスト信号に対してウエイクアップがなされ、第1アンテナ34からの1回目測定用信号に対して測定がなされ、第2アンテナ38からの1回目測定用信号に対して測定がなされる。図6(c)は、携帯機12のLF受信部50において受信したLFの信号を示す。前述のごとく、第1アンテナ34からの1回目測定用信号と、第2アンテナ38からの1回目測定用信号は、同一の送信強度によって送信されている。一方、図4のごとく、第1アンテナ34から携帯機12までの距離は、第2アンテナ38から携帯機12までの距離よりも短い。そのため、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度は、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度よりも大きくなっている。図3に戻る。
携帯機用制御部54において、第1判定部62は、リクエスト信号に含まれたIDを抽出する。また、第1判定部62は、ID記憶部60に記憶されたIDを取得する。さらに、第1判定部62は、抽出したIDと、取得したIDとをもとに、ペア認証を実行する。ペア認証には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。ペア認証が失敗した場合、後述の処理は実行されない。一方、ペア認証が成功した場合、後述の処理が実行される。
携帯機用生成部64は、2回目測定用信号を第1アンテナ34および第2アンテナ38から送信する際の送信強度に関する情報(以下、「送信強度情報」という)が含まれた1回目レスポンス信号を生成する。具体的に説明すると、携帯機用生成部64は、第1アンテナ34からの送信強度と、第2アンテナ38からの送信強度との比率が、1回目測定用信号と2回目測定用信号との間で変わるように、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度と、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度とを決定する。
前述のごとく、1回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度と、1回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度とは同一であるので、それらの比率は「1」である。そのため、携帯機用生成部64は、2回目測定用信号についての比率が「1」以外になるように、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度と、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度とを決定する。
例えば、携帯機用生成部64は、1回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度の「50%」になるように、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度を決定する。また、携帯機用生成部64は、1回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度の「120%」になるように、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度を決定する。この場合、送信強度情報は、「50%、120%」と示される。
なお、送信強度情報は、1回目測定用信号の送信強度に対する相対的な値である必要はなく、絶対的な値として示されてもよい。さらに、第1アンテナ34から送信される1回目測定用信号の送信強度と、第1アンテナ34から送信される2回目測定用信号の送信強度が固定値である場合、送信強度情報は、当該固定値に対する比率として、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度が示されてもよい。ここで、1回目レスポンス信号に含められる際に、送信強度情報には暗号化がなされてもよい。また、携帯機用生成部64において生成された1回目レスポンス信号はベースバンド信号である。携帯機用生成部64は、1回目レスポンス信号をUHF送信部56に出力する。
UHF送信部56は、携帯機用生成部64から1回目レスポンス信号を入力する。UHF送信部56は、1回目レスポンス信号に対して変調処理を実行することによって、UHFの信号の1回目レスポンス信号(以下、これもまた「1回目レスポンス信号」という)を生成する。UHF送信部56は、1回目レスポンス信号をアンテナから車載器10に送信する。図5(d)は、携帯機12のUHF送信部56から送信されるUHFの信号を示す。携帯機12における1回目測定用信号の受信につづいて、1回目レスポンス信号が送信される。図3に戻る。
車載器10のUHF受信部42は、UHFアンテナ40において、1回目レスポンス信号を携帯機12から受信する。UHF受信部42は、受信した1回目レスポンス信号を復調して、ベースバンド信号の1回目レスポンス信号(以下、これもまた「1回目レスポンス信号」という)を生成する。UHF受信部42は、1回目レスポンス信号を車載器用制御部30に出力する。図5(e)は、車載器10のUHF受信部42において受信したUHFの信号に対する処理を示す。図示のごとく、1回目レスポンス信号を受信している。図3に戻る。
車載器用制御部30は、UHF受信部42から1回目レスポンス信号を入力する。車載器用制御部30は、1回目レスポンス信号に含まれた送信強度情報を抽出する。送信強度情報では、前述のごとく、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度と、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度とが示されている。車載器用制御部30は、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度を第1LF送信部32に設定し、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度を第2LF送信部36に設定する。
第1LF送信部32は、車載器用制御部30によって設定された送信強度によって、2回目測定用信号を第1アンテナ34から携帯機12に送信する。さらに、第2LF送信部36は、車載器用制御部30によって設定された送信強度によって、2回目測定用信号を第2アンテナ38から携帯機12に送信する。つまり、2回目測定用信号は、第1アンテナ34および第2アンテナ38から異なったタイミングで携帯機12に送信される。
図5(a)では、1回目レスポンス信号につづいて、2回目測定用信号が第1アンテナ34から送信され、図5(b)では、第1アンテナ34から送信される2回目測定用信号につづいて、2回目測定用信号が第2アンテナ38から送信される。また、図6(a)には、1回目測定用信号の送信強度の50%に設定された2回目測定用信号が示され、図6(b)には、2回目測定用信号の送信強度の120%に設定された2回目測定用信号が示される。図3に戻る。
携帯機12のLF受信部50は、車載器10の第1アンテナ34および第2アンテナ38からの2回目測定用信号を異なったタイミングで受信する。LF受信部50は、受信した第1アンテナ34からの2回目測定用信号、第2アンテナ38からの2回目測定用信号を測定部52に順次出力する。測定部52は、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度をこれまでと同様に測定するとともに、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度をこれまでと同様に測定する。図8(c)は、第1アンテナ34からの2回目測定用信号に対する受信強度「R3」を示し、図8(d)は、第2アンテナ38からの2回目測定用信号に対する受信強度「R4」を示す。これらは、図8(a)と同様に示される。図3に戻る。測定部52は、測定した第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度を携帯機用制御部54に出力する。
図5(c)では、第1アンテナ34からの2回目測定用信号に対して測定がなされ、第2アンテナ38からの2回目測定用信号に対して測定がなされる。図6(c)では、第1アンテナ34からの1回目測定用信号と、第2アンテナ38からの1回目測定用信号とが受信されている。図3に戻る。
第2判定部68は、携帯機用生成部64において生成した送信強度情報の値、つまり2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度の値と、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度の値とを入力する。前述の例では「50%、120%」である。第2判定部68は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度に、2回目測定用信号を第1アンテナ34から送信する際の送信強度の値、例えば「50%」を乗算する。乗算結果が、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度の予想値である。
また、第2判定部68は、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度に、2回目測定用信号を第2アンテナ38から送信する際の送信強度の値、例えば「120%」を乗算する。乗算結果が、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度の予想値である。さらに、第2判定部68は、後者の乗算結果を前者の乗算結果で除算することによって、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度の予想値と、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度の予想値との関係(以下、「第1関係」という)を導出する。
さらに、第2判定部68は、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度を、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度で除算することによって、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度と、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度との関係(以下、「第2関係」という)を導出する。第2判定部68において、第1関係と第2関係との差異がしきい値以上であれば、後述の処理は実行されない。一方、差異がしきい値よりも小さければ、後述の処理が実行される。
推定部66は、測定部52から、第1アンテナ34からの1回目測定用信号に対する各軸方向の成分を入力する。各軸方向の成分は、図8(a)に示されている通りである。推定部66は、各軸方向の成分をもとに、ベクトルR1とZ軸とのなす角θ1を導出する。また、推定部66は、X−Y平面に対するベクトルR1の写像を導出し、当該写像とX軸とのなす角φ1も導出する。角θ1と角φ1との導出には、公知のベクトル演算が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。また、推定部66は、測定部52から、第2アンテナ38からの1回目測定用信号に対する各軸方向の成分を入力する。推定部66は、前述と同様の処理を実行することによって、ベクトルR2に対して角θ2と角φ2とを導出する。角θ1、角φ1、角θ2、角φ2を導出することは、1回目測定用信号の送信方向を推定することに相当する。推定部66は、角θ1、角φ1、角θ2、角φ2を第2判定部68に出力する。
また、推定部66は、第1アンテナ34からの2回目測定用信号に対する各軸方向の成分を入力し、同様の処理を実行することによって、ベクトルR3に対して角θ3と角φ3とを導出する。さらに、推定部66は、第2アンテナ38からの2回目測定用信号に対する各軸方向の成分を入力し、同様の処理を実行することによって、ベクトルR4に対して角θ4と角φ4とを導出する。角θ3、角φ3、角θ4、角φ4を導出することは、2回目測定用信号の送信方向を推定することに相当する。このように推定部66は、複数次元アンテナの各次元の受信強度をもとに、1回目測定用信号の送信方向と、2回目測定用信号の送信方向とを推定する。推定部66は、角θ3、角φ3、角θ4、角φ4を第2判定部68に出力する。
第2判定部68は、角θ1と角θ3との差異、角φ1と角φ3との差異、角θ2と角θ4との差異、角φ2と角φ4との差異を導出する。第2判定部68はこれらの角に対するしきい値を保持しており、すべての差異の少なくとも1つがしきい値以上であれば、後述の処理は実行されない。一方、すべての差異がしきい値よりも小さければ、後述の処理が実行される。このような状況は、推定した1回目測定用信号の送信方向と、2回目測定用信号の送信方向との差異がしきい値よりも小さい場合であるともいえる。この場合、携帯機用生成部64は、2回目レスポンス信号を生成する。携帯機用生成部64は、2回目レスポンス信号をUHF送信部56に出力する。
UHF送信部56は、携帯機用生成部64から2回目レスポンス信号を入力する。UHF送信部56は、2回目レスポンス信号に対して変調処理を実行することによって、UHFの信号の2回目レスポンス信号(以下、これもまた「2回目レスポンス信号」という)を生成する。UHF送信部56は、2回目レスポンス信号をアンテナから車載器10に送信する。図5(d)では、携帯機12における2回目測定用信号の受信につづいて、2回目レスポンス信号が送信される。図3に戻る。
車載器10のUHF受信部42は、2回目レスポンス信号を携帯機12から受信する。UHF受信部42は、受信した2回目レスポンス信号を復調して、ベースバンド信号の2回目レスポンス信号(以下、これもまた「2回目レスポンス信号」という)を生成する。UHF受信部42は、2回目レスポンス信号を車載器用制御部30に出力する。図5(e)では、図示のごとく、2回目レスポンス信号を受信している。図3に戻る。
車載器用制御部30は、UHF受信部42から2回目レスポンス信号を入力する。車載器用制御部30は、2回目レスポンス信号を入力すると、車両110のECU16に対して、ドアロック機構18の解錠を指示する。ECU16、ドアロック機構18には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
以上の構成による車両用無線通信システム100の動作を説明する。図9は、車載器10による通信手順を示すフローチャートである。センサ14がタッチを検出する(S10)。第1アンテナ34からリクエスト信号が送信され、第1アンテナ34、第2アンテナ38から1回目測定用信号が送信される(S12)。UHF受信部42が1回目レスポンス信号を受信した場合(S14のY)、車載器用制御部30は、第1LF送信部32、第2LF送信部36に送信強度を設定し(S16)、第1アンテナ34、第2アンテナ38から2回目測定用信号が送信される(S18)。UHF受信部42が2回目レスポンス信号を受信した場合(S20のY)、ECU16は、ドアロック機構18を解錠させる(S22)。UHF受信部42が1回目レスポンス信号を受信していない場合(S14のN)、あるいはUHF受信部42が2回目レスポンス信号を受信していない場合(S20のN)、処理は終了される。
図10は、携帯機12による通信手順を示すフローチャートである。LF受信部50がリクエスト信号を受信した場合(S50のY)、携帯機用制御部54は、ウエイクアップする(S52)。測定部52は、第1アンテナ34からの1回目測定用信号の受信強度と、第2アンテナ38からの1回目測定用信号の受信強度を測定する(S54)。第1判定部62において認証が成功した場合(S56のY)、UHF送信部56は、送信強度が含まれた1回目レスポンス信号を送信する(S58)。測定部52は、第1アンテナ34からの2回目測定用信号の受信強度と、第2アンテナ38からの2回目測定用信号の受信強度を測定する(S60)。関係が範囲内であり(S62のY)、方向の差異がしきい値より小さければ(S64のY)、UHF送信部56は、2回目レスポンス信号を送信する(S66)。LF受信部50がリクエスト信号を受信しない場合(S50のN)、認証が成功しない場合(S56のN)、関係が範囲内でない場合(S62のN)、方向の差異がしきい値より小さくない場合(S64のN)のいずれかに該当すれば、処理は終了される。
本発明の実施例によれば、第1アンテナと第2アンテナとの間における2回目測定用信号の受信強度の関係が、1回目レスポンス信号に含まれた送信強度情報に応じている場合に2回目レスポンス信号を受信するので、受信強度だけではない情報に応じて判定をさせることができる。また、受信強度だけではない情報に応じて判定をさせるので、再現をされにくくできる。また、再現がされにくくなるので、リレーアタックの危険性を低減できる。また、1回目測定用信号と2回目測定用信号との間において、第1アンテナからの送信強度と第2アンテナからの送信強度との比率を変えるので、再現をされにくくできる。
また、第1アンテナと第2アンテナとの間における2回目測定用信号の受信強度の関係が、1回目レスポンス信号に含まれた送信強度情報に応じている場合に2回目レスポンス信号を送信するので、リレーアタックの危険性を低減できる。また、1回目測定用信号の送信方向と、2回目測定用信号の送信方向との差異がしきい値よりも小さい場合に2回目レスポンス信号を送信するので、安全性をさらに向上できる。また、複数のアンテナからの信号をリレーすることは手間がかかるため、リレーアタックの危険性を低減できる。
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の車載器は、リクエスト信号を第1アンテナから携帯機に送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信する送信部と、送信部から送信したリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した携帯機から、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を受信する受信部とを備える。送信部は、受信部において受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信し、受信部は、携帯機において、第1アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度と、第2アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に送信された2回目のレスポンス信号を受信する。
この態様によると、第1アンテナと第2アンテナとの間における2回目の測定用信号の受信強度の関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に2回目のレスポンス信号を受信するので、リレーアタックの危険性を低減できる。
受信部において受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報では、第1アンテナから送信する際の送信強度と、第2アンテナから送信する際の送信強度との比率が、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で変わるように、2回目の測定用信号を第1アンテナから送信する際の送信強度と、2回目の測定用信号を第2アンテナから送信する際の送信強度とが示されていてもよい。この場合、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で比率を変えるので、再現をされにくくできる。
本発明の別の態様は、携帯機である。この携帯機は、車載器の第1アンテナからのリクエスト信号を受信するとともに、車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの1回目の測定用信号を異なったタイミングで受信する受信部と、受信部がリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を車載器に送信する送信部とを備える。受信部は、送信部から送信した1回目のレスポンス信号に応じて、車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの2回目の測定用信号を異なったタイミングで受信し、送信部は、受信部において受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を車載器に送信する。
この態様によると、第1アンテナと第2アンテナとの間における2回目の測定用信号の受信強度の関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に2回目のレスポンス信号を送信するので、リレーアタックの危険性を低減できる。
送信部から送信される1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報では、第1アンテナからの送信強度と、第2アンテナからの送信強度との比率が、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で変わるように、2回目の測定用信号を第1アンテナから送信する際の送信強度と、2回目の測定用信号を第2アンテナから送信する際の送信強度とが示されていてもよい。この場合、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で比率を変えるので、再現をされにくくできる。
複数次元アンテナと、複数次元アンテナの各次元の受信強度をもとに、1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向とを推定する推定部とをさらに備えてもよい。送信部は、送信部において推定した1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向との差異がしきい値よりも小さいことも、2回目のレスポンス信号の送信の条件に含めてもよい。この場合、1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向との差異がしきい値よりも小さい場合に2回目のレスポンス信号を送信するので、安全性をさらに向上できる。
本発明のさらに別の態様は、車両用無線通信システムである。この車両用無線通信システムは、リクエスト信号を第1アンテナから送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで送信する車載器と、車載器からのリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を車載器に送信する携帯機とを備える。車載器は、受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで携帯機に送信し、携帯機は、受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を車載器に送信する。
この態様によると、第1アンテナと第2アンテナとの間における2回目の測定用信号の受信強度の関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に2回目のレスポンス信号を送信するので、リレーアタックの危険性を低減できる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本実施例において、UHF送信部56、UHF受信部42は、UHFの信号を使用する。しかしながらこれに限らず例えば、UHFの信号以外であって、かつLFよりも高い周波数の信号が使用されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
本実施例において、推定部66は、1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向とを推定し、第2判定部68は、推定した送信方向が近いことも、2回目レスポンス信号を送信するかの条件に加えている。しかしながらこれに限らず例えば、推定部66が含まれず、第2判定部68は、推定した送信方向を条件に加えなくてもよい。その場合、第2判定部68は、第1関係と第2関係との差異をもとに、2回目レスポンス信号を送信するか否かを決定する。本変形例によれば、処理を簡易にできる。
本実施例において、ドアロック解錠におけるリレーアタック対策として車両用無線通信システム100を説明している。しかしながらこれに限らず例えば、キーレスエントリーシステムでの車両のエンジンスタート動作に対して、本リレーアタック対策としての車両用無線通信システム100を適用してもよい。本変形例によれば、車両のエンジンスタートにおけるリレーアタックの危険性を低減できる。
10 車載器、 12 携帯機、 14 センサ、 16 ECU、 18 ドアロック機構、 30 車載器用制御部、 32 第1LF送信部、 34 第1アンテナ、 36 第2LF送信部、 38 第2アンテナ、 40 UHFアンテナ、 42 UHF受信部、 44 車載器用生成部、 46 ID記憶部、 50 LF受信部、 52 測定部、 54 携帯機用制御部、 56 UHF送信部、 60 ID記憶部、 62 第1判定部、 64 携帯機用生成部、 66 推定部、 68 第2判定部、 80 Xアンテナ、 82 Yアンテナ、 84 Zアンテナ、 100 車両用無線通信システム、 110 車両。

Claims (6)

  1. リクエスト信号を第1アンテナから携帯機に送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで前記携帯機に送信する送信部と、
    前記送信部から送信したリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した前記携帯機から、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を受信する受信部とを備え、
    前記送信部は、前記受信部において受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで前記携帯機に送信し、
    前記受信部は、前記携帯機において、第1アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度と、第2アンテナから送信した2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じている場合に送信された2回目のレスポンス信号を受信することを特徴とする車載器。
  2. 前記受信部において受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報では、第1アンテナから送信する際の送信強度と、第2アンテナから送信する際の送信強度との比率が、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で変わるように、2回目の測定用信号を第1アンテナから送信する際の送信強度と、2回目の測定用信号を第2アンテナから送信する際の送信強度とが示されていることを特徴とする請求項1に記載の車載器。
  3. 車載器の第1アンテナからのリクエスト信号を受信するとともに、前記車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの1回目の測定用信号を異なったタイミングで受信する受信部と、
    前記受信部がリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を前記車載器に送信する送信部とを備え、
    前記受信部は、前記送信部から送信した1回目のレスポンス信号に応じて、前記車載器の第1アンテナおよび第2アンテナからの2回目の測定用信号を異なったタイミングで受信し、
    前記送信部は、前記受信部において受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を前記車載器に送信することを特徴とする携帯機。
  4. 前記送信部から送信される1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報では、第1アンテナからの送信強度と、第2アンテナからの送信強度との比率が、1回目の測定用信号と2回目の測定用信号との間で変わるように、2回目の測定用信号を第1アンテナから送信する際の送信強度と、2回目の測定用信号を第2アンテナから送信する際の送信強度とが示されていることを特徴とする請求項3に記載の携帯機。
  5. 複数次元アンテナと、
    前記複数次元アンテナの各次元の受信強度をもとに、1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向とを推定する推定部とをさらに備え、
    前記送信部は、前記送信部において推定した1回目の測定用信号の送信方向と、2回目の測定用信号の送信方向との差異がしきい値よりも小さいことも、2回目のレスポンス信号の送信の条件に含めることを特徴とする請求項3に記載の携帯機。
  6. リクエスト信号を第1アンテナから送信するとともに、1回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで送信する車載器と、
    前記車載器からのリクエスト信号、1回目の測定用信号を受信した場合、2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから送信する際の送信強度に関する情報が含まれた1回目のレスポンス信号を前記車載器に送信する携帯機とを備え、
    前記車載器は、受信した1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報をもとに送信強度を設定した2回目の測定用信号を第1アンテナおよび第2アンテナから異なったタイミングで前記携帯機に送信し、
    前記携帯機は、受信した第1アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度と第2アンテナからの2回目の測定用信号の受信強度との関係が、1回目のレスポンス信号に含まれた送信強度に関する情報に応じていた場合、2回目のレスポンス信号を前記車載器に送信することを特徴とする車両用無線通信システム。
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