JP6699573B2

JP6699573B2 - 信号処理装置

Info

Publication number: JP6699573B2
Application number: JP2017013596A
Authority: JP
Inventors: 茂樹西山; 舟山　友幸; 友幸舟山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: JP2018119380A

Description

本開示は、信号処理装置に関する。

スマートキーシステムにおいて、車両と、車両用のキーとの間で送受信される信号を傍受して、中継器を用いてＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のデータを取得し、成り済ます技術が知られている。

そこで、成り済ましに対して、制御システムが、ＷＡＫＥ信号に対するキーからの応答信号が、最初に送信したＷＡＫＥ信号に対する応答か、又は、２番目以降に送信したＷＡＫＥ信号に対する応答かを判別する。このようにして、成り済ましによる被害を防ぐ技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−６２６５１号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、中継器によって、成り済ましが可能な場合がある。そのため、車両のドアが開閉できたり、又は、車両のエンジンを稼動させたりすることができ、セキュリティが十分でない場合がある。

そこで、本発明は、セキュリティを向上させることができる信号処理装置の提供を目的とする。

一側面によれば、信号処理装置は、乱数を示す第１データを含む第１信号を車両から受信する受信部と、前記第１信号に対する応答を示し、かつ、前記第１データを暗号化して生成され、乱数を示す第２データを含む第２信号が、前記キーから前記車両に送信されると、前記第２データを構成するビットが送信されるタイミングと重複するタイミングで、前記第２データとは異なるビット数である第３データを含む第３信号を前記車両に送信する送信部とを含む。

信号処理装置は、受信部によって、車両からキーに送信される第１信号を受信できる。次に、キーは、第１信号に含まれる第１データを暗号化して第２データを生成し、第１信号に対する応答として、第２データを含む第２信号を車両に送信する。その際に、第２データが中継器に読み取られると、セキュリティ上、望ましくない場合がある。そこで、信号処理装置は、送信部によって、第２データを構成するビットが送信されるタイミングと重複するタイミングで、第３データを含む第３信号を車両に送信する。このようにすると、中継器は、第３データによる妨害によって、第２データの一部が読み取れなくなる。そのため、信号処理装置は、中継器に第２データが読み取られるのを防ぎ、セキュリティを向上させることができる。

セキュリティを向上させることができる信号処理装置が提供できる。

本実施形態に係る信号処理装置を用いた全体構成例及びハードウェア構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る信号処理装置、車両及びキーの間で送受信される信号の一例を示すタイミングチャートである。本実施形態に係る信号処理装置が実行する信号処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付する図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。

＜全体構成例及びハードウェア構成例＞
図１は、本実施形態に係る信号処理装置を用いた全体構成例及びハードウェア構成例を示すブロック図である。以下、図示するように、車両１０と、車両１０用のキー２０との間で信号によってデータが送受信される例で説明する。

また、この例では、車両１０及びキー２０の間で送受信される信号を中継して、中継する信号を解析して不正にアクセスを行おうとする中継器３０があるとする。図示するように、中継器３０は、車両１０から送信される信号を中継して、キー２０等に受信した信号を送信する。

車両１０は、例えば、ＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１１、送信器１２、受信器１３、記憶装置１４、ドア１５及びエンジンスタートボタン１６等を有するハードウェア構成である。

ＥＣＵ１１は、演算装置及び制御装置の例である。

送信器１２は、所定のデータを示す信号をキー２０等の外部装置に送信する。例えば、送信器１２は、処理ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）及びアンテナ等である。また、送信器１２は、例えば、ＬＦ（ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の電波等を用いる。

受信器１３は、外部装置から送信される信号を受信する。例えば、受信器１３は、処理ＩＣ及びアンテナ等である。

記憶装置１４は、例えば、メモリ等である。すなわち、記憶装置１４は、車両１０を識別できる又は通信等に用いられるＩＤデータ等のデータを記憶する装置である。

ドア１５は、例えば、ロック機構１５１、タッチセンサ１５２及びロックボタン１５３を有する構成である。タッチセンサ１５２をドライバが触ると、ドライバは、ドア１５を操作することができる。また、ロックボタン１５３を操作すると、ドライバは、ロック機構１５１によってドア１５を開かないようにロックしたり、又は、ドア１５を開けるようにロックを解除したりできる。

エンジンスタートボタン１６は、車両１０が有するエンジンを稼動させるためのインタフェースである。

キー２０は、例えば、受信器２１、送信器２２、処理ＩＣ２３、記憶装置２４及び電池２５等を有するハードウェア構成である。

受信器２１は、車両１０等の外部装置から送信される信号を受信する。例えば、受信器２１は、処理ＩＣ及びアンテナ等である。

送信器２２は、信号を外部装置に送信する。例えば、送信器２２は、処理ＩＣ及びアンテナ等である。

処理ＩＣ２３は、演算装置及び制御装置の例である。

記憶装置２４は、例えば、メモリ等である。すなわち、記憶装置２４は、キー２０を識別できる又は通信等に用いられるＩＤデータ等のデータを記憶する装置である。

電池２５は、キー２０が有する装置に電力を供給する電源装置の例である。

信号処理装置４０は、例えば、受信器４１、送信器４２、処理ＩＣ４３、記憶装置４４及び電源装置４５等を有するハードウェア構成である。

受信器４１は、車両１０等の外部装置から送信される信号を受信する。また、受信器４１は、受信部の例である。例えば、受信器４１は、処理ＩＣ及びアンテナ等である。

送信器４２は、信号を外部装置に送信する。また、送信器４２は、送信部の例である。例えば、送信器４２は、処理ＩＣ及びアンテナ等である。

処理ＩＣ４３は、演算装置及び制御装置の例である。

記憶装置４４は、例えば、メモリ等である。すなわち、記憶装置４４は、信号処理装置４０を識別できる又は通信等に用いられるＩＤデータ等のデータを記憶する装置である。

電源装置４５は、信号処理装置４０が有する装置に電力を供給する電源装置の例である。例えば、電源装置４５は、電池又はコンセント等の電力を変換するＡＣアダプタ等である。

信号処理装置４０は、例えば、キー２０が保管されるキー置き場等に設置される。

なお、各装置のハードウェア構成は、図示する構成に限られない。例えば、各装置は、演算装置、記憶装置、制御装置又はインタフェースを更に有してもよい。

＜信号処理例＞
図２は、本実施形態に係る信号処理装置、車両及びキーの間で送受信される信号の一例を示すタイミングチャートである。以下、図示するような第１信号ＳＧ１が、車両１０（図１参照）から、キー２０（図１参照）及び信号処理装置４０（図１参照）に送信される。なお、キー２０及び信号処理装置４０に送信される第１信号ＳＧ１は、以下の例では、同一のデータを示し、かつ、同一のタイミングでそれぞれの装置に受信されるとする。

そして、キー２０から車両１０には、第２信号ＳＧ２が送信される。

さらに、信号処理装置４０から車両１０には、第３信号ＳＧ３が送信される。また、第３信号ＳＧ３は、第２信号ＳＧ２と同じ周波数の信号である。

まず、車両１０は、最初に（図示する例では、第１タイミングＴ１である。）、「Ｐｒｅａｍｂｌｅ」、「Ｃｏｄｅｖｉｏｌａｔｉｏｎ」及び「Ｐａｔｔｅｒｎ」を示すデータを第１信号ＳＧ１によって送信する。なお、第１タイミングＴ１において、第１信号ＳＧ１によって送信されるデータは、第１信号ＳＧ１を受信する装置に、これからデータが送信することを知らせるデータである。したがって、「Ｐｒｅａｍｂｌｅ」、「Ｃｏｄｅｖｉｏｌａｔｉｏｎ」及び「Ｐａｔｔｅｒｎ」の内容は、車両１０、キー２０及び信号処理装置４０等の仕様によって定まる内容となる。

第１タイミングＴ１に送信されたデータを受信すると、キー２０は、受信したことを送信側、すなわち、車両１０に知らせるため、「ＡＣＫ」となるデータを第２信号ＳＧ２によって送信する（図示する例では、第２タイミングＴ２である）。

そして、車両１０は、「ＡＣＫ」データを含む第２信号ＳＧ２をキー２０から受信すると、第１データＤ１を含む第１信号ＳＧ１をキー２０に送信する（図示する例では、第３タイミングＴ３である）。図示するように、車両１０は、第１データＤ１を送る前に、「Ｐｒｅａｍｂｌｅ」、「Ｃｏｄｅｖｉｏｌａｔｉｏｎ」及び「Ｐａｔｔｅｒｎ」等のデータをキー２０に送信してもよい。なお、第３タイミングＴ３では、更にヘッドデータ又はフッタデータ等が、第１データＤ１に付加されて、第１信号ＳＧ１が送信されてもよい。

なお、第１データＤ１は、入力、いわゆる「Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ」を示すデータである。このように、「Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ」を示すデータがキー２０に送信されると、キー２０は、あらかじめ設定される暗号化等の法則に基づいて、第１データＤ１から、入力に対する応答、いわゆる「Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」を示すデータを生成することができる。そして、「Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」を示すデータが、キー２０から、車両１０に送信され、「Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」が設定された法則の通りであるか否かで、車両１０は、キー２０を認証できる。

また、第１データＤ１は、例えば、乱数を示すデータである。すなわち、第１データＤ１は、例えば、ＥＣＵ１１（図１参照）が乱数関数を実行して生成する乱数を示すデータである。

さらに、以下の説明では、第１データＤ１を暗号化して生成されるデータを「第２データＤ２」とする。したがって、第１データＤ１が示す「Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ」が乱数であると、第２データＤ２が示す「Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」も、乱数となる。

次に、第１データＤ１を受信すると、キー２０は、第１データＤ１に対して応答するため、第２データＤ２を生成し、第２データＤ２を含む第２信号ＳＧ２を車両１０に送信する（図示する例では、第４タイミングＴ４である）。

一方で、キー２０から、第２データＤ２を含む第２信号ＳＧ２が車両１０に送信されると、第２データＤ２を構成するビットが送信されるタイミングと重複するタイミングで、信号処理装置４０は、第３データＤ３を含む第３信号ＳＧ３を送信する（図示する例では、第５タイミングＴ５である）。

なお、第３データＤ３を含む第３信号ＳＧ３が送信されるタイミングは、第２データＤ２を構成するビットＢＴが送信される間（図示する例では、送信期間ＴＮである。）であればよい。

第５タイミングＴ５のように、第３信号ＳＧ３は、第２データＤ２を構成するビットＢＴが送信されるタイミングに、第３データＤ３が重複するように送信される。このようにすると、中継器３０は、第２データＤ２を含む第２信号ＳＧ２を受信しても、ビットＢＴ部分のデータを読み取るのが難しい。

なお、第３データＤ３は、例えば、連続波（ＣＷ）又は第３データＤ３を構成するビットがすべて「１」（Ｈｉｇｈレベル）のデータ等である。また、第３データＤ３は、図示するように、第２データＤ２と異なるビット数である。このようにすると、信号処理装置４０は、第２データＤ２の一部となるビットＢＴを中継器３０が読み取れないようにすることができる。

なお、第３信号ＳＧ３は、図示するように、送信期間ＴＮ以外には、データを送信しないのが望ましい。第３信号ＳＧ３は、信号処理装置４０以外の装置にとっては、ノイズと同じような信号となる場合が多い。そのため、第３信号ＳＧ３によってデータが送信期間ＴＮ以外では送信されないようにすると、ノイズを減らすことができる。

また、第３信号ＳＧ３は、車両１０と異なる車両又は世代違いの車両と通信する場合にも送信されてもよい。世代違いの車両であると、通信に用いられるデータのフォーマット等が異なる場合がある。このような場合であっても、第３信号ＳＧ３を用いると、図示するように、不正アクセス等を防ぐことができる場合がある。

さらに、第３データＤ３は、ビット数が多いほど、第２データＤ２のビットを多く潰すことができる。

第２データＤ２は、スマートシステム等では、セキュリティ等に用いられる、いわゆるキー信号となる場合がある。したがって、第２データＤ２が中継器３０に読み取られると、不正アクセス等が行われる場合がある。そこで、図示するように、第３信号ＳＧ３によって、第２データＤ２の一部が読み取られないようにすると、不正アクセス等を防ぐことができる。

＜処理フロー例＞
図３は、本実施形態に係る信号処理装置が実行する信号処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１に示す信号処理装置４０が行う処理を説明する。

ステップＳ０１では、信号処理装置４０は、第１データが送信されるか否かを判断する。具体的には、図２に示す第３タイミングＴ３のように、第１信号ＳＧ１によって、「Ｐｒｅａｍｂｌｅ」及び「Ｃｏｄｅｖｉｏｌａｔｉｏｎ」のデータが送信されると、信号処理装置４０は、第１信号ＳＧ１を受信中と判断する。

次に、第１信号ＳＧ１を受信中であると信号処理装置４０が判断すると（ステップＳ０１でＹＥＳ）、信号処理装置４０は、ステップＳ０２に進む。一方で、第１信号ＳＧ１を受信中でないと信号処理装置４０が判断すると（ステップＳ０１でＮＯ）、信号処理装置４０は、ステップＳ０１を繰り返す。

ステップＳ０２では、信号処理装置４０は、車両からの信号であって、かつ、第１データを含むか否かを判断する。具体的には、図２に示す第３タイミングＴ３のように、第１信号ＳＧ１によって、「Ｐａｔｔｅｒｎ」のデータが送信されると、信号処理装置４０は、「Ｐａｔｔｅｒｎ」に基づいて、車両からの信号であるか否かと、第１データＤ１を含むか否かとを判断できる。すなわち、「Ｐａｔｔｅｒｎ」には、あらかじめ定められる車両及び第１データＤ１を識別できる値等が設定される。そして、信号処理装置４０は、「Ｐａｔｔｅｒｎ」が車両及び第１データと識別できる値であると、信号処理装置４０は、車両からの信号であって、かつ、第１データを含むと判断する。

次に、車両からの信号であって、かつ、第１データを含むと信号処理装置４０が判断すると（ステップＳ０２でＹＥＳ）、信号処理装置４０は、ステップＳ０３に進む。一方で、車両からの信号ではない、又は、第１データを含まないと信号処理装置４０が判断すると（ステップＳ０２でＮＯ）、信号処理装置４０は、ステップＳ０１に進む。

ステップＳ０３では、信号処理装置４０は、第３信号を送信する。具体的には、信号処理装置４０は、図２に示すように、第５タイミングＴ５、すなわち、第２データＤ２を構成するビットＢＴが送信されるタイミングに重複するように、第３信号ＳＧ３を送信する。

以上のように、キーが車両に、第２データＤ２を送信するタイミングに合わせて、信号処理装置４０は、第３データＤ３を送信する。このようにすると、中継器３０（図１参照）等が、第２データＤ２を受信するのを妨害し、不正アクセスが行われるのを防ぐことができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、説明した特定の実施形態に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１０車両
２０キー
３０中継器
４０信号処理装置
Ｄ１第１データ
Ｄ２第２データ
Ｄ３第３データ
ＳＧ１第１信号
ＳＧ２第２信号
ＳＧ３第３信号

Claims

乱数を示す第１データを含む第１信号を車両から受信する受信部と、
前記第１信号に対する応答を示し、かつ、前記第１データを暗号化して生成され、乱数を示す第２データを含む第２信号が、キーから前記車両に送信されると、前記第２データを構成するビットが送信されるタイミングと重複するタイミングで、前記第２データとは異なるビット数である第３データを含む第３信号を前記車両に送信する送信部と
を含む、信号処理装置。