JP6695774B2 - 生体認証併用電子キーシステム - Google Patents

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Description

本発明は、生体認証及びキー照合を併用してユーザを認証する生体認証併用電子キーシステムに関する。
従来、車両において、電子キーの正否を確認するキー照合のみならず、ユーザの生体情報の正否を確認する生体認証も行って、正規ユーザか否かを認証する生体認証併用電子キーシステムが周知である(特許文献1等参照)。こうすれば、キー照合及び生体認証の両方を成立させないと車両を操作することができず、車両盗難に対するセキュリティ性を確保することが可能となる。
特開2011−58334号公報
ところで、キー照合及び生体認証の両方の成立を作動の許可条件とした場合、例えば生体認証が成立しないとき、認証が成立していないのか、それともキー照合が成立していないのかを判断することができない不便さがあった。また、生体認証が不成立の状況下では、機器の作動を許可又は実行する状態に移行することができず、何らかの対策が必要であった。
本発明の目的は、生体認証が不成立であることを判断でき、さらに生体認証不成立下でも機器の作動の許可又は実行に移行することができる生体認証併用電子キーシステムを提供することにある。
前記問題点を解決する生体認証併用電子キーシステムは、ユーザが所持する電子キーの電子キーIDを無線により通信相手に送信して当該電子キーIDの正否を確認するキー照合と、前記ユーザから生体情報を取得して当該生体情報の正否を確認する生体認証とを実行可能であり、前記キー照合及び前記生体認証の両方が成立すれば、前記通信相手に備え付けられた機器の作動が許可又は実行される構成において、前記生体認証が不成立となったとき、その旨を前記ユーザに通知する不成立通知部と、前記通知を受けた前記ユーザが意志を持って前記電子キーを操作することに基づく認証を実行するキー操作認証部と、前記生体認証が不成立のとき、前記キー操作認証部による認証が成立すれば、当該生体認証が不成立であっても、前記機器の作動を許可する作動許可部とを備えた。
本構成によれば、生体認証が不成立のときには、その旨が通知されるので、生体認証が不成立であることを判断することが可能となる。また、機器の作動を許可又は実行する条件が、キー照合及び生体認証の成立、又は生体認証不成立下での電子キーを操作することに基づく認証の成立となっている。このため、生体認証が不成立となっても、代替認証として電子キーを操作することに基づく認証を成立させれば、生体認証不成立下でも機器の作動の許可又は実行に移行することが可能となる。
前記生体認証併用電子キーシステムにおいて、前記不成立通知部は、前記生体認証の不成立を、前記電子キーを通じてユーザに通知することが好ましい。この構成によれば、生体認証が不成立のとき、その旨が通知された電子キーをユーザは確認するので、電子キーを取り出してから、生体認証の代替となる電子キーを用いた認証にそのまま移行することが可能となる。よって、ユーザの利便性を確保するのに有利となる。
前記生体認証併用電子キーシステムにおいて、前記キー照合は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが自ら前記電子キーIDを送信することにより認証が実行されるスマート照合であることが好ましい。この構成によれば、電子キーを操作する必要なく電子キーのキー照合を行うことが可能となるので、利便性を確保するのに有利となる。
前記生体認証併用電子キーシステムにおいて、前記ユーザが意志を持って前記電子キーを操作することに基づく認証は、生体認証が不成立と判定されてから、一定時間のみ実施が許可されることが好ましい。この構成によれば、ユーザが意志を持って電子キーを操作することに基づく認証に時間制限を設けるので、認証のセキュリティ性を確保することが可能となる。
前記生体認証併用電子キーシステムにおいて、前記作動許可部は、前記生体認証が不成立であっても前記キー操作認証部による認証が成立すれば、前記通信相手としての車両のエンジン始動を許可することが好ましい。この構成によれば、生体認証が不成立となっても、電子キーを用いた代替認証を通じて、エンジンを始動させることが可能となる。
本発明によれば、生体認証が不成立であることを判断でき、さらに生体認証不成立下でも機器の作動の許可又は実行に移行することができる。
一実施形態の生体認証併用電子キーシステムの構成図。 室外スマート通信時に車外に形成される電波のエリア図。 室内スマート通信時に室内に形成される電波のエリア図。 ユーザがエンジンスイッチを操作するときの概要図。 照合ECUが不成立通知信号を電子キーに送信するときの説明図。 (a)〜(c)は代替認証時にユーザが電子キーを用いて行う認証態様の例示図。
以下、生体認証併用電子キーシステムの一実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1に示すように、車両1は、キー照合及び生体認証を併用してユーザを認証する生体認証併用電子キーシステム2を備える。生体認証は、例えばユーザの指紋、声、静脈、眼孔の虹彩など、身体固有の情報を確認する認証である。
キー照合は、車両用のキーである電子キー3と無線によるID照合を通じて電子キー3の正否を確認する照合である。キー照合には、例えば車両1からの通信を契機に電子キー3と狭域無線によりID照合を行うキー操作フリーシステムによる照合と、車両1及び電子キー3の間で近距離無線によりID照合を行うイモビライザーシステムによる照合とがある。なお、本例では、キー操作フリーシステムのID照合を「スマート照合」とし、その通信を「スマート通信」とする。また、イモビライザーシステムのID照合を「イモビライザー照合」とし、その通信を「イモビライザー通信」とする。イモビライザーシステムは、電子キー3の電池が切れてスマート照合を行えないときの代替のキーシステムとしての位置付けである。
車両1は、ID照合を行う照合ECU(Electronic Control Unit)4と、車載電装品の電源を管理するボディECU5と、エンジン7を制御するエンジンECU6とを備える。これらECUは、車内の通信線8を通じて接続されている。照合ECU4のメモリ9には、車両1に登録された電子キー3の電子キーID及びイモビライザーIDが書き込み保存されている。ボディECU5は、車両ドアの施解錠のメカ部分であるドアロック機構10の作動を制御する。
車両1は、スマート通信で室外に電波を送信する室外送信機13と、スマート通信で室内に電波を送信する室内送信機14と、車両1においてスマート通信の電波を受信する電波受信機15とを備える。室外送信機13及び室内送信機14は、例えばLF(Low Frequency)帯の電波を送信する。電波受信機15は、例えばUHF(Ultra High Frequency)帯の電波を受信する。このように、本例のスマート通信は、車両1からの電波がLF帯であり、電子キー3からの電波がLF電波よりも遠くまで届くUHF帯のLF−UHFの双方向通信となっている。
車両1は、車両電源を切り替えるときに操作するエンジンスイッチ18を車内に備える。エンジンスイッチ18は、ノブ19が押下操作型でノブ19から手を離すと元の初期位置に戻るプッシュモーメンタリ式のスイッチからなる。車両電源は、エンジンスイッチ18を操作することにより、IGオフ、ACCオン、IGオフ、エンジンスタートのいずれかの状態に遷移可能となっている。
電子キー3は、電子キー3の作動を制御するキー制御部22と、電子キー3において電波を受信する受信部23と、電子キー3において電波を送信する送信部24とを備える。キー制御部22のメモリ25には、それぞれの電子キー3が固有に持つ電子キーID及びイモビライザーIDが書き込み保存されている。受信部23は、例えばLF電波を受信する。送信部24は、例えばUHF電波を送信する。
車両1は、イモビライザー通信により電子キー3と電波を送受信するイモビライザーアンテナ27を備える。イモビライザーアンテナ27は、例えばコイルアンテナからなり、エンジンスイッチ18に組み込まれている。また、電子キー3は、車両1側のイモビライザーアンテナ27と通信可能なイモビライザーアンテナ28を備える。イモビライザー通信は、例えばRFID(Radio Frequency IDentification)の規格に則った近距離無線が使用され、通信エリアが数cmの範囲に設定されている。
照合ECU4は、スマート通信において電子キー3から無線により電子キーIDを取得し、この電子キーIDの正否を確認することによりスマート照合を実行する。スマート照合には、室外送信機13からの通信を契機に室外の電子キー3とID照合を行う室外スマート照合と、室内送信機14からの通信を契機に室内の電子キー3とID照合を行う室内スマート照合とがある。また、照合ECU4は、イモビライザー通信において電子キー3から無線によりイモビライザーIDを取得し、このイモビライザーIDの正否を確認することによりイモビライザー照合を実行する。
生体認証併用電子キーシステム2は、ユーザの生体情報Dbiを検出するセンサ部31を備える。センサ部31は、ユーザが車内に乗車してエンジン7を始動する操作過程上に配置されており、例えばエンジンスイッチ18のノブ19に設けられている。センサ部31は、例えば指紋センサであることが好ましい。
照合ECU4は、センサ部31で生体情報Dbiを取得すると、この生体情報Dbiと、予め車両1側に登録された生体情報Dbiとを比較することにより、生体認証を実行する。車両1側の生体情報Dbiは、例えば照合ECU4のメモリ9に登録されている。照合ECU4は、スマート照合及び生体認証の両方が成立することを確認すると、エンジンスイッチ18の操作による車両1の電源遷移操作を許可する。
生体認証併用電子キーシステム2は、電子キー3とその通信相手33(本例は車両1)との間でキー照合(本例はスマート照合)が成立するものの生体認証が不成立となったとき、機器32(本例はエンジン7)の作動(本例はエンジン始動)を許可する代替機能を備える。これは、例えば生体情報Dbiを車両1に登録していない第三者に電子キー3を貸し出したとき、スマート照合が成立するものの生体認証が成立しないと、車両1のエンジンを始動させることができず、これを不便に感じるためである。なお、本例の場合、車両ドアの施解錠は、スマート照合やワイヤレス照合などの通常のキー照合とすることが好ましい。
生体認証併用電子キーシステム2は、生体認証が不成立となったときにその旨を通知する不成立通知部34を備える。不成立通知部34は、車両1側(照合ECU4)に設けられた不成立通知部34aと、電子キー3側(キー制御部22)に設けられた不成立通知部34bとを備える。生体認証の不成立は、不成立通知部34a,34bが協同して行い、ユーザへの通知が電子キー3を通じて実施される。
生体認証併用電子キーシステム2は、生体認証の不成立の通知を受けたユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証(以降、キー操作認証と記す)を実行するキー操作認証部35を備える。キー操作認証部35は、照合ECU4に設けられている。キー操作認証には、例えばイモビライザー照合、電子キー3におけるスイッチ操作、電子キー3のモーション操作(規定通りに電子キー3を振る操作)などがある。キー操作認証部35は、生体認証の代替であるこれら認証が成立するか否かを確認する。
生体認証併用電子キーシステム2は、キー操作認証部35による認証が成立すれば生体認証が不成立であっても機器32の作動を許可する作動許可部36を備える。作動許可部36は、照合ECU4に設けられている。本例の作動許可部36は、生体認証が不成立であってもキー操作認証部35による認証が成立すれば、車両1のエンジン始動を許可する。
次に、図2〜図6を用いて、生体認証併用電子キーシステム2の作用及び効果を説明する。
図2に示すように、室外送信機13は、LF電波により車両1の周囲一帯(約1m程度)に室外通信エリアEaを形成する。なお、本例の室外通信エリアEaは、運転席側と助手席側との2つを図示しているが、配置する室外送信機13の場所及び個数に応じて数や位置を適宜変更可能である。室外送信機13は、電子キー3を探索すべくウェイク信号を定期的に送信し、ウェイク信号の受信に対する応答を電子キー3から返信させる。
電子キー3が室外通信エリアEaに進入して車両1及び電子キー3の間で通信(室外スマート通信)が確立すると、スマート照合(室外スマート照合)が開始される。スマート照合には、車両1が持つ固有の車両コードを認証する車両コード照合と、暗号鍵を使用したチャレンジレスポンス認証と、電子キーIDを認証する電子キーID照合とが含まれる。照合ECU4は、室外通信エリアEa内の電子キー3との間で、これら照合や認証の全てが成立するか否かを確認することにより、室外スマート照合を実行する。照合ECU4は、室外スマート照合が成立することを確認すると、ボディECU5によるドアロック施解錠の動作を許可又は実行させる。
ドアロック施解錠は、例えば電子キー3からの通信を契機にID照合(ワイヤレス照合)が実行されるワイヤレスキーシステムによる実行してもよい。ワイヤレスキーシステムは、電子キー3に設けられた操作スイッチ37を用いた遠隔操作によってドアロックの施解錠を切り替えるものである。電子キー3の操作スイッチ37として解錠スイッチが操作されると、電子キー3から解錠要求信号がUHF送信される。照合ECU4は、電子キー3からUHF送信された解錠要求信号を電波受信機15で受信すると、解錠要求信号に含まれる電子キーIDの正否を確認し、ID照合が成立すれば、解錠要求信号内の解除コマンドに基づき車両ドアを解錠する。なお、電子キー3の施錠スイッチが操作されたときも、同様の通信及び照合の態様により、車両ドアが施錠される。
図3に示すように、照合ECU4は、ユーザの乗車を例えばドアカーテシスイッチ等により確認すると、室外送信機13に代えて室内送信機14からウェイク信号を送信する。室内送信機14は、LF電波により車内一帯にウェイク信号の室内通信エリアEbを形成する。電子キー3が室内通信エリアEbに進入して車両1及び電子キー3の間で通信(室内スマート通信)が確立すると、スマート照合(室内スマート照合)が開始される。照合ECU4は、室内の電子キー3との間で、車両コード照合、チャレンジレスポンス認証及び電子キーID照合の正否を確認する室内スマート照合を実行する。
照合ECU4は、車両コード照合、チャレンジレスポンス認証及び電子キーID照合の全てが成立することを確認すると、室内スマート照合を成立と認識する。一方、照合ECU4は、車両コード照合、チャレンジレスポンス認証及び電子キーID照合の1つでも成立しないと、室内スマート照合を不成立と認識する。このとき、照合ECU4は、エンジンスイッチ18の操作による車両1の電源遷移操作を不可とする。
図4に示すように、乗車したユーザがエンジン7を始動するとき、ユーザはエンジンスイッチ18のノブ19を押下操作する。エンジンスイッチ18のノブ19が押下操作されたとき、照合ECU4は、エンジンスイッチ18のノブ19に設けられたセンサ部31から生体情報Dbiを取得し、取得した生体情報Dbiの正否を確認する生体認証を実行する。このとき、照合ECU4は、センサ部31から取得した生体情報Dbiと、メモリ9に登録されている生体情報Dbiとを比較することにより、センサ部31から取得した生体情報Dbiの正否を確認する。照合ECU4は、これら生体情報Dbiが一致すれば、生体認証を成立として処理する。
照合ECU4は、スマート照合(室内スマート照合)及び生体認証の両方が成立することを確認すると、エンジンスイッチ18の操作による車両1の電源遷移操作を許可する。これにより、例えばブレーキペダルを踏み込みながらエンジンスイッチ18が操作されれば、エンジン7が始動する。
一方、図5に示すように、照合ECU4は、室内スマート照合の成立下において、センサ部31から生体情報Dbiを取得したにも関わらず生体認証が成立しないことを確認すると、その代替認証の成立可否の確認を実行する。このとき、車両1側の不成立通知部34aは、生体認証が不成立となった旨を通知する不成立通知信号Srを、室内送信機14から電子キー3に送信する。電子キー3側の不成立通知部34bは、車両1から不成立通知信号Srを受信部23で受信すると、生体認証が不成立であることの通知として、電子キー3において不成立通知を実行する。
電子キー3で実行される不成立通知は、例えば電子キー3における音や振動によるフィードバックであることが好ましい。音のフィードバックは、例えば電子キー3に設けられたブザーやスピーカ等で実現する。また、振動のフィードバックは、例えば電子キー3に設けられた振動素子を駆動することで実現する。ユーザは、不成立通知を実行する電子キー3に気付けば、生体認証が不成立となったことが分かる。
図6(a)〜(c)に示すように、電子キー3の不成立通知に気付いたユーザは、生体認証の代替認証として、ユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証(キー操作認証)を実行する。このキー操作認証としては、例えばイモビライザー照合(図6(a)参照)、電子キー3におけるキースイッチ操作(図6(b)参照)、電子キー3のモーション操作(図6(c)参照)などがある。
図6(a)に示すイモビライザー照合は、電子キー3をイモビライザーアンテナ27にかざして近距離無線により電子キー3を認証する照合である。図6(b)に示すキースイッチ操作は、電子キー3に設けられたエンジン始動スイッチ38を押下操作して、エンジン始動要求信号Stを車両1にUHF送信することにより、エンジン7を始動させる操作である。図6(c)に示すモーション操作は、電子キー3を規定の態様に沿って振りかざす操作である。モーション操作では、電子キー3の動きを電子キー3に内蔵したモーション検出部(図示略)により検出する。モーション検出部は、例えば加速度センサからなる。
キー操作認証部35は、ユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証(キー操作認証)の正否を確認する。キー操作認証がイモビライザー照合の場合、近距離無線を通じた電子キーIDの無線照合が成立するか否かを確認する。キー操作認証がキースイッチ操作の場合、電子キー3に設けられたエンジン始動スイッチ38の操作をトリガとして電子キー3から送信されてくるエンジン始動要求信号Stにおいて、同信号内の電子キーIDの正否を確認する。キー操作認証がモーション操作の場合、電子キー3を振りかざす動きが、車両1に予め登録された動きと一致するか否かを確認する。
作動許可部36は、生体認証が不成立であっても、キー操作認証部35によるキー操作認証が成立すれば、エンジンスイッチ18の操作による車両1の電源遷移操作を許可する。これにより、ユーザが乗車してエンジン7を始動させようとしたとき、生体認証が成立しなくても、その代替認証を成立させることで対処可能となる。よって、生体認証を成立することができずにエンジン7を始動状態に切り替えることができない状況を回避することが可能となる。
さて、本例の場合、生体認証が不成立のときには、その旨が通知されるので、生体認証が不成立であることを判断することができる。また、機器32の作動を許可又は実行する条件(エンジン7を始動する条件)が、キー照合及び生体認証の成立、又は生体認証不成立下での電子キー3を操作することに基づく認証の成立となっている。このため、生体認証が不成立となっても、代替認証として電子キー3を操作することに基づく認証(キー操作認証)を成立させれば、生体認証不成立下でも機器32の作動を許可又は実行に移行することができる。
また、エンジン7の始動許可条件をキー照合及び生体認証としているので、車両1から離れた位置にある電子キー3を中継器によって車両1と不正に通信を確立させてしまう行為が行われても、この場合は生体認証の不成立を以てエンジン始動を許可させずに済む。よって、中継器を使用した不正な通信成立を防止することもできる。
不成立通知部34は、生体認証の不成立を、電子キー3(電子キー3によるフィードバック)を通じてユーザに通知する。よって、生体認証が不成立のとき、その旨が通知された電子キー3をユーザは確認するので、電子キー3を取り出してから、生体認証の代替となる電子キー3を用いた認証にそのまま移行することが可能となる。すなわち、生体認証が不成立のときは電子キー3を急に探す必要があるが、生体認証不成立時に電子キー3によりその旨を通知すれば、電子キー3を取り出して代替認証を行う行為を一連の流れとして実現することが可能となる。よって、ユーザの利便性を確保するのに有利となる。
生体認証併用電子キーシステム2のキー照合は、スマート照合である。よって、電子キー3を操作する必要なく電子キー3のキー照合を行うことが可能となるので、利便性を確保するのに有利となる。
ユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証は、生体認証が不成立と判定されてから、一定時間のみ実施が許可される。よって、ユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証に時間制限を設けるので、認証のセキュリティ性を確保することができる。
作動許可部36は、生体認証が不成立であってもキー操作認証部35による認証が成立すれば、通信相手33としての車両1のエンジン始動を許可する。よって、生体認証が不成立となっても、電子キー3を用いた代替認証を通じて、エンジン7を始動させることができる。
車両ドアの施解錠は、通常のスマート照合やワイヤレス照合とした。よって、技術課題やコスト課題の多い車外での生体認証を不要とすることができる。
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・車両1(照合ECU4)に生体情報Dbiを登録する方法は、例えば車内のカーナビゲーションシステムを操作して車両1を登録モードに移行させ、この状態でセンサ部31に触れることで、ユーザの生体情報Dbiを登録する方法を用いてもよい。いずれにせよ、車両1への生体情報Dbiの登録は、種々の態様が採用可能である。
・電子キー3のイモビライザーアンテナ28は、例えば送信部24に組み込まれてもよい。また、受信部23を送受信部として、これにイモビライザーアンテナ28の機能を持たせてもよい。
・生体認証の不成立通知は、電子キー3で実施されることに限定されず、例えば車両1側で行われてもよい。
・スマート照合のシステムは、車内外にそれぞれ別途、エリアを形成して通信を確立させる方式に限定されない。例えば、アレーアンテナを使用して電子キー3との距離を測ることによりキー位置を特定するシステムや、車体の左右にLFアンテナを配置して、これらアンテナの電波に対する電子キー3の応答を確認することで電子キー3の車内外位置を判定するシステムでもよい。
・キー照合は、スマート照合に限定されず、他の照合を採用してもよい。
・生体認証は、ユーザの生体情報Dbiを用いた認証であれば、特に限定されるものではない。
・キー照合(スマート照合)で実施される種々の認証や照合は、実施例に述べた例に限定されず、電子キー3の正否を確認できるものであればよい。
・ユーザが意志を持って電子キー3を操作することに基づく認証(キー操作認証)は、実施例に述べた以外の種々の態様に変更してもよい。
・生体情報Dbiを取得する生体取得部は、センサ部31に限定されず、例えばユーザを撮影するカメラなどでもよい。
・センサ部31は、指紋センサ以外の他のセンサ部材に変更してもよい。すなわち、ユーザの生体情報Dbiを取得できる部材であれば、どのようなものを採用してもよい。
・センサ部31の配置位置は、エンジンスイッチ18に限定されず、ユーザの生体に関わる情報を取得できる位置であれば、どこに配置されてもよい。
・許可又は実行される機器32の作動は、エンジン7の始動に限定されず、例えば車両ドアの施解錠など、他に変更可能である。
・通信相手33は、車両1に限定されず、他の機器や装置に変更可能である。
1…通信相手の一例である車両、2…生体認証併用電子キーシステム、3…電子キー、7…機器の一例であるエンジン、32…機器、34(34a,34b)…不成立通知部、35…キー操作認証部、36…作動許可部、Dbi…生体情報。

Claims (5)

  1. ユーザが所持する電子キーの電子キーIDを無線により通信相手に送信して当該電子キーIDの正否を確認するキー照合と、前記ユーザから生体情報を取得して当該生体情報の正否を確認する生体認証とを実行可能であり、前記キー照合及び前記生体認証の両方が成立すれば、前記通信相手に備え付けられた機器の作動が許可又は実行される生体認証併用電子キーシステムにおいて、
    前記生体認証が不成立となったとき、その旨を前記ユーザに通知する不成立通知部と、
    前記通知を受けた前記ユーザが意志を持って前記電子キーを操作することに基づく認証を実行するキー操作認証部と、
    前記生体認証が不成立のとき、前記キー操作認証部による認証が成立すれば、当該生体認証が不成立であっても、前記機器の作動を許可する作動許可部と
    を備えたことを特徴とする生体認証併用電子キーシステム。
  2. 前記不成立通知部は、前記生体認証の不成立を、前記電子キーを通じてユーザに通知する
    請求項1に記載の生体認証併用電子キーシステム。
  3. 前記キー照合は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが自ら前記電子キーIDを送信することにより認証が実行されるスマート照合である
    請求項1又は2に記載の生体認証併用電子キーシステム。
  4. 前記ユーザが意志を持って前記電子キーを操作することに基づく認証は、生体認証が不成立と判定されてから、一定時間のみ実施が許可される
    請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の生体認証併用電子キーシステム。
  5. 前記作動許可部は、前記生体認証が不成立であっても前記キー操作認証部による認証が成立すれば、前記通信相手としての車両のエンジン始動を許可する
    請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の生体認証併用電子キーシステム。
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