JP7123764B2 - 認証システム - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末とその通信相手とが無線により認証を行う認証システムに関する。

従来、例えば車両において、ユーザに所持される携帯端末と車両に搭載される車載機との間の無線通信を通じて車両の制御を行う認証システムが知られている。認証システムとしては、車載機からの送信電波に携帯端末が自動で応答して無線通信によりＩＤ照合（スマート照合）を行うスマート照合システムが周知である。

特許文献１には、車両に対する携帯端末の位置を判定する位置判定システムを備えたスマート照合システムが開示されている。スマート照合システムは、携帯端末の位置に応じて車両の制御を切り替える。この位置判定システムでは、車両から送信された電波を携帯端末が受信したときの受信強度を測定し、この受信強度が整合する位置を、携帯端末の位置として判定する。

特開２０１８－１２９３３号公報

ところで、この種の位置判定システムにおいて、受信強度と携帯端末の位置との対応付けは、初期の設定で行われる。しかし、受信強度は、例えば電波を遮蔽する障害物の有無や他の電波の干渉、電波を送受信する機器の状態など、携帯端末の使用状況の変化に従って変化することがある。そのため、初期の設定では、実際の使用状況に合わせて受信強度と携帯端末の位置との対応付けを行うことが困難であった。したがって、携帯端末の位置判定の精度が不十分になるという問題があった。

本発明の目的は、携帯端末の位置判定の精度を向上可能にした認証システムを提供することにある。

上記課題を解決するための認証システムは、携帯端末とその通信相手とが無線を通じて認証を行い、その認証結果を基に当該通信相手の作動を実行させる認証システムであって、前記通信相手に設けられた複数のアンテナと前記携帯端末との間の無線通信において送信された電波の受信強度を基に判定式を用いて、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアを判定する位置判定部と、前記携帯端末が規定のエリアにある旨の判定結果を前記位置判定部が得ていることを前提に前記通信相手の作動が実行されたとき、その作動タイミング付近の前記受信強度のデータ群と、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアとを用いて当該判定式を学習する学習部とを備える。

本発明の認証システムは、携帯端末の位置判定の精度を向上可能にする。

認証システムの構成を示すブロック図。 車両に設けられるアンテナと規定の位置（エリア）とを示す図。 第１アンテナ及び第３アンテナから送信された電波の受信強度を示すグラフ。 ＩＤ照合の流れを示すフロー図。 受信強度データの学習の流れを示すフロー図。 車両の作動から前の一定期間の受信強度に基づくデータについて判定式による判定結果を示すグラフ。 第２実施形態に関して、第１アンテナ及び第３アンテナから送信された電波の受信強度の平均値を示すグラフ。 他の実施形態において車両に設けられたアンテナを示す図。

＜第１実施形態＞
以下、認証システムの第１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、通信相手としての車両１は、無線通信を通じて携帯端末２の正否を認証する認証システム３を備える。携帯端末２は、電話機能を有し、近距離無線通信を用いて車両１と通信可能な高機能携帯電話であることが好ましい。本例の認証システム３は、車両１からの通信を契機に近距離無線通信によってＩＤ照合を実行する近距離無線照合システムである。近距離無線通信は、例えばブルートゥース（Bluetooth：登録商標）通信であることが好ましい。

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、エンジン６を制御するエンジンＥＣＵ７とを備えている。これらＥＣＵは、車内の通信線８を通じて接続されている。通信線８は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）からなる。

照合ＥＣＵ４のメモリ９には、車両１に登録された携帯端末２の電子キーＩＤ及びキー固有鍵が書き込み保存されている。また、メモリ９には、携帯端末２の位置判定に用いる判定式が書き込み保存されている。認証システム３において、照合ＥＣＵ４と携帯端末２との間で自動的に相互通信による一連のＩＤ照合が実行され、そのＩＤ照合が成立したことを一条件としてドアロックの施解錠及びエンジンの始動が許可される。

ボディＥＣＵ５は、車両ドア１０を施解錠するメカ部分としてのドアロック機構１１の作動を制御する。車両ドア１０には、車両ドア１０の開閉を操作するための車外ドアハンドル１２が設けられている。車外ドアハンドル１２には、例えばドア解錠するときのトリガとして車外ドアハンドル１２に対するユーザのタッチ操作を検出するタッチセンサ１３が設けられている。また、車外ドアハンドル１２には、例えばドア施錠するときに操作するロックボタン１４が設けられている。なお、タッチセンサ１３及びロックボタン１４が操作部に相当する。ボディＥＣＵ５は、ＩＤ照合が成立し、かつ車両１の室外に携帯端末２が位置しているときに、タッチセンサ１３及びロックボタン１４の検出信号を基に、ドアロック機構１１の作動を制御する。

エンジンＥＣＵ７は、車両１のエンジン６の作動を制御する。車両１には、エンジン６の電源遷移を操作するためのエンジンスイッチ１５が設けられている。エンジンスイッチ１５は、例えばプッシュ式のスイッチであることが好ましい。なお、エンジンスイッチ１５も操作部に相当する。エンジンＥＣＵ７は、所定の条件下でエンジンスイッチ１５が操作されることでエンジン６の遷移を制御する。なお、ここでいう所定の条件とは、ＩＤ照合が成立していること、車両１の室内に携帯端末２が位置していること、車両１のブレーキペダル（図示略）が踏まれていること、車両１のトランスミッションがパーキングレンジに入っていること、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

車両１は、携帯端末２と近距離無線通信を行なうための室外アンテナ１６と室内アンテナ１７とを備えている。室外アンテナ１６は、車両１の室外側に設けられている。室内アンテナ１７は、車両１の室内側に設けられている。本例の室外アンテナ１６及び室内アンテナ１７は、携帯端末２とＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）通信を行う。また、室外アンテナ１６及び室内アンテナ１７は、それぞれに固有のアンテナＩＤを有している。本例のＢＬＥ通信において、携帯端末２がマスタであり、車両１がスレーブである。なお、マスタとスレーブの関係はこの限りではなく、車両１がマスタで、携帯端末２がスレーブでもよい。室外アンテナ１６及び室内アンテナ１７は、車両１の近傍エリアに定期的にアドバタイズメッセージを予め決められた順序（順番）で送信する。

携帯端末２は、携帯端末２の作動を制御する端末制御部２０と、携帯端末２においてネットワーク通信を行なうネットワーク通信モジュール２１と、携帯端末２において近距離無線通信（ＢＬＥ通信）を行う端末通信部２２とを備える。

携帯端末２を車両１の電子キーとして使用するにあたり、携帯端末２は、車両１に携帯端末２の電子キーＩＤ及びキー固有鍵を登録（電子キー登録）する。例えば、携帯端末２は、ネットワーク通信を通じてサーバ（図示略）から電子キーＩＤ及びキー固有鍵を取得し、メモリ２４に書き込み保存する。さらに、携帯端末２は、ＢＬＥ通信を通じて車両１に接続（ログイン）し、携帯端末２の電子キーＩＤ及びキー固有鍵を登録する。

携帯端末２は、車両１からのアドバタイズメッセージを受信して車両１とのＢＬＥ通信接続を確立すると、車両１とＢＬＥ通信を通じた相互通信により自動的にＩＤ照合を実行する。例えば、携帯端末２の電子キー登録が完了し、かつ車両１と携帯端末２との間でＢＬＥ通信接続が確立している場合、照合ＥＣＵ４及び端末制御部２０間で電子キーＩＤを送受信して電子キーＩＤの照合を行うとともに、キー固有鍵を用いたチャレンジレスポンス認証等の暗号認証を行う。照合ＥＣＵ４は、これら照合や認証が成立することを確認すると、ＩＤ照合を成立と判定する。なお、これら一連のＩＤ照合は、ユーザによる携帯端末２の操作をすることなく、また、車両１の操作をすることなく自動的に処理が実行される。

認証システム３は、車両１と携帯端末２とが通信を行うとき、車両１に対する携帯端末２の位置を判定する位置判定システム３０を備える。本例の位置判定システム３０は、車両１と携帯端末２とがＩＤ照合を行うとき、携帯端末２が車両１に対してどの位置（エリア）にあるかを判定する。また、この位置判定は、ＩＤ照合の通信時のどのタイミングで実施されてもよい。すなわち、位置判定は、ＩＤ照合前、ＩＤ照合後、ＩＤ照合途中のいずれで実施されてもよい。

図２に示すように、本例の場合、室外アンテナ１６及び室内アンテナ１７は、車両１にそれぞれ二つずつ設けられている。室外アンテナ１６は、室外の運転席側に設けられた第１アンテナ３１と室外の助手席側に設けられた第２アンテナ３２とを含む。室内アンテナ１７は、室内の運転席側に設けられた第３アンテナ３３と室内の助手席側に設けられた第４アンテナ３４とを含む。位置判定システム３０は、これらアンテナからの電波を基に、第１室外エリアＥａ１、第２室外エリアＥａ２、及び室内エリアＥｂのうちいずれに携帯端末２が位置するかを判定する。第１室外エリアＥａ１は、図２に破線で示す通り、車外運転席側に設けられる。第２室外エリアＥａ２は、図２に二点鎖線で示す通り、車外助手席側に設けられる。室内エリアＥｂは、図２に一点鎖線で示す通り、車内全域に設けられる。なお、これらエリアは、配置するアンテナの場所及び個数に応じて、エリアを適宜変更してもよい。

図１に戻り、位置判定システム３０は、携帯端末２の位置を判定する位置判定部３５を備える。本例の位置判定部３５は、車両１の照合ＥＣＵ４に設けられている。位置判定部３５は、第１～第４アンテナ３１～３４からアンテナＩＤを含んだ電波としての位置検出信号ＳｄをＢＬＥ送信させる。なお、一連の位置判定の過程において、位置検出信号Ｓｄの送信は、第１～第４アンテナ３１～３４のそれぞれから複数回、実行される。なお、ＢＬＥ通信の場合、周波数ホッピングにより電波送信が行われるので、周波数（チャネル）を切り替えて電波送信する動作がアンテナごとに繰り返し実行される。また、各アンテナからの位置検出信号Ｓｄの送信電力は、同じである。

なお、位置検出信号Ｓｄには、各々のアンテナＩＤが含まれ、受信側の携帯端末２では、第１アンテナ３１、第２アンテナ３２、第３アンテナ３３、及び第４アンテナ３４のいずれからの電波なのかを識別可能としてもよい。また、第１アンテナ３１、第２アンテナ３２、第３アンテナ３３、及び第４アンテナ３４の各位置検出信号Ｓｄは、携帯端末２が全てを受け取ることができるように、タイミング又は周波数をずらして送信されるとよい。

位置判定システム３０は、各アンテナと携帯端末２との間の電波の受信強度を、各周波数（各チャネル）の電波毎に測定する測定部３６を備える。本例の測定部３６は、携帯端末２の端末制御部２０に設けられている。測定部３６は、第１～第４アンテナ３１～３４からの位置検出信号Ｓｄを、端末通信部２２を介して受信すると、この位置検出信号Ｓｄの受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を測定する。この一連の測定を、各アンテナから周波数が切り替えられて電波が送信されるサイクル（測定サイクル）で繰り返し実行する。なお、ここでは、第１アンテナ３１、第２アンテナ３２、第３アンテナ３３、及び第４アンテナ３４から送信された位置検出信号Ｓｄの受信強度を、それぞれ受信強度Ｐｒ１、受信強度Ｐｒ２、受信強度Ｐｒ３、及び受信強度Ｐｒ４とする。測定部３６は、受信した位置検出信号Ｓｄごとに受信強度を測定し、その測定した位置検出信号Ｓｄの受信強度（受信強度データ）を照合ＥＣＵ４へ送信する。

位置判定部３５による位置（エリア）の判定方法の考え方を説明する。例えば、携帯端末２が第１室外エリアＥａ１内に位置するとき、次式（１）の関係が成り立つとする。また、携帯端末２が室内エリアＥｂ内に位置するとき、次式（２）の関係が成り立つとする。

Ｐｒ２＜Ｐｒ３，Ｐｒ４＜Ｐｒ１…（１）
Ｐｒ１，Ｐｒ２＜Ｐｒ３，Ｐｒ４…（２）
ここで、「Ｐｒ１，Ｐｒ２」とは、Ｐｒ１及びＰｒ２の大小関係がどちらでもよいことを示している。また、「Ｐｒ３，Ｐｒ４」とは、Ｐｒ３及びＰｒ４の大小関係がどちらでもよいことを示している。このように、位置判定部３５は、第１～第４アンテナ３１～３４の受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４の大小関係に基づいて、携帯端末２の位置するエリアを判定する。なお、第２室外エリアＥａ２についても、同様の考え方で判定可能である。

ところで、位置検出信号Ｓｄの受信強度は、位置検出信号Ｓｄの伝搬経路に依存しており、直接波、回折波、反射波などの伝搬モード、障害物の有無、及び他の電波の干渉などの使用環境によって、受信強度は変化する。また、車両１の車種や、携帯端末２に用いられている高機能携帯電話の機種によっても、受信強度は変化する。

図３に示すように、受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３は、複数の測定の間でばらつきを有している。例えば、ＢＬＥ通信では、複数のチャネル（周波数）の間を切り替える周波数ホッピング方式をとり、測定された受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３のデータ群は、ばらつきを有している。なお、受信強度Ｐｒ２，Ｐｒ４も、同様にばらつきを有している。そのため、ばらつきに対する補正が可能な判定式を用いる必要があった。

本例の場合、位置判定部３５は、上記の考え方に沿って、各アンテナ間の受信強度の比較を行い、且つばらつきの補正が可能な判定式を用いて携帯端末２の位置を判定する。例えば受信強度Ｐｒ１及び受信強度Ｐｒ３について、位置判定部３５は、以下の判定式（３），（４）を用いて判定を行う。

Ｐｒ３＜Ｐｒ１＋α１…（３）
Ｐｒ１＜Ｐｒ３＋β１…（４）
式（３）は、携帯端末２が第１室外エリアＥａ１に位置しているか否かを判定する判定式の一つである。また、式（４）は、携帯端末２が室内エリアＥｂに位置しているか否かを判定する判定式の一つである。係数α１及び係数β１は、受信強度Ｐｒ１及び受信強度Ｐｒ３のばらつきを補正するために設定される係数である。また、第１室外エリアＥａ１に位置しているか否かを判定する判定式には、判定式（３）の他に、式（１）の関係に準ずる受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のそれぞれの大小関係に基づく判定式が含まれている。また、室内エリアＥｂ及び第２室外エリアＥａ２についても同様に複数の判定式が設けられている。

各判定式は、初期の段階で、電波の受信強度を測定するＲＳＳＩ測定器（不図示）を用いて各エリアの内外で測定した受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４に基づいて、初期の係数が設定されている。なお、メモリ９には、初期設定で測定した受信強度データが書き込み保存されていることが好ましい。

位置判定部３５は、受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３が判定式（３）を満たすことを一条件に、携帯端末２が第１室外エリアＥａ１に位置していると判定（第１室外判定）する。また、受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３が式（４）を満たすことを一条件に、携帯端末２が室内エリアＥｂに位置していると判定（室内判定）する。なお、以降は、携帯端末２が、第１室外エリアＥａ１に位置していると判定することを第１室外判定、第２室外エリアＥａ２に位置していると判定することを第２室外判定、室内エリアＥｂに位置していると判定することを室内判定と記載する。

認証システム３は、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群を用いて判定式を学習する学習部４０を備える。本例の学習部４０は、照合ＥＣＵ４に設けられている。学習部４０による学習は、携帯端末２が規定の位置にある旨の判定結果を位置判定部３５が得ていることを前提に車両１の作動が実行された場合に実行される。例えば、学習部４０は、第１室外判定を前提に車両１の作動があった場合、作動から前の一定期間に測定された受信強度を「第１室外エリアＥａ１内」のラベルをつけた教師ありデータとしてメモリ９に書き込み保存する。そして、メモリ９に蓄積された教師ありデータを基に判定式（３）を学習する。その結果、係数α１は、変化する。また、学習部４０は、室内判定を前提に車両１の作動があった場合、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群を「室内エリアＥａ内」のラベルをつけた教師ありデータとして判定式（４）を学習する。その結果、係数β１は変化する。また、その他の判定式についても同様に学習される。なお、学習に用いられる受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群は、車両１の作動から後の一定期間に測定されたものであってもよいし、作動の前後の両方を含む一定期間で測定されたものでもよい。ここで言う一定期間とは、ユーザの動作に比べて十分に短い期間であることが好ましい。

次に、図４～図６を用いて、認証システム３（学習部４０）の作用及び効果を説明する。
図４に示すように、ステップＳ１０１では、車両１（照合ＥＣＵ４）は、携帯端末２とのＢＬＥ通信接続を確立するために、各アンテナからアドバタイズメッセージを車両１の近傍エリアに順に繰り返し送信する。携帯端末２（端末制御部２０）は、車両１の近傍エリアに進入し、アドバタイズメッセージを受信すると、通信が確立したアンテナとの間で車両１とのＢＬＥ通信接続を開始する。

ステップＳ１０２では、車両１及び携帯端末２は、アドバタイズメッセージに連なる一連の通信接続の処理に従い、機器認証（例えばアドレス認証等）が成立すると、自動で通信接続する。両者の通信接続は、携帯端末２が車両１との近距離無線通信の範囲外へ移動するまで継続される。

ステップＳ１０３では、車両１及び携帯端末２が通信接続されると、車両１及び携帯端末２は、ＩＤ照合を開始する。ＩＤ照合には、電子キーＩＤの送受信及びキー固有鍵を用いた暗号認証が含まれる。照合ＥＣＵ４は、電子キーＩＤの照合及びキー固有鍵を用いた暗号認証のいずれかが不成立の場合、ＩＤ照合が不成立したと判定する。ＩＤ照合が不成立した場合、車両１の作動は禁止される。一方、照合ＥＣＵ４は、ＩＤ照合が成立すれば、処理を継続する。

ステップＳ１０４では、位置判定部３５は、各アンテナから位置検出信号Ｓｄを送信し、これら電波の受信強度を携帯端末２の測定部３６で測定させるとともに、その測定結果を車両１に返信（通知）させ携帯端末２の位置を判定する。位置判定部３５は、この一連の処理を、アンテナごとに周波数（チャネル）を切り替えて繰り返し実行する。測定部３６は、各アンテナから送信された位置検出信号Ｓｄを受信すると、位置検出信号Ｓｄの受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４を測定し、測定した受信強度データを、各アンテナに返信して通知する。位置判定部３５は、受信強度データを受信すると、測定サイクルごとの受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４について、これら受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４が判定式を満たすか否かによって、携帯端末２の位置を判定する。位置判定部３５は、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４が式（３）を含む第１室外判定の判定式を満たす場合、第１室外判定する。また、位置判定部３５は、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４が式（４）を含む室内判定の判定式を満たす場合、室内判定する。また、位置判定部３５は、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４が第２室外判定の判定式を満たす場合、第２室外判定する。なお、位置判定部３５は、携帯端末２の位置判定の一連の処理（ステップＳ１０４）を、車両１及び携帯端末２のＢＬＥ通信が継続している間、繰り返し実行する。

ステップＳ１０５では、照合ＥＣＵ４は、位置判定部３５の判定結果に基づき、車両１の作動を許可する。例えば、ボディＥＣＵ５は、ＩＤ照合が成立し、かつ第１室外判定されているときに、タッチセンサ１３及びロックボタン１４の検出信号を基に、ドアロック機構１１の作動を実行する。また、エンジンＥＣＵ７は、ＩＤ照合が成立し、かつ室内判定されていることを一条件に、エンジンスイッチ１５が操作されることでエンジン６の遷移を制御する。このように、位置判定システム３０により、携帯端末２が車両１の近傍のどのエリアに位置するかを判定することで、携帯端末２の位置に応じた制御が可能になる。

続いて、図５を用いて携帯端末２が規定の位置にある旨の判定結果を位置判定部３５が得ていることを前提に車両１の作動が実行された場合の処理、すなわち学習部４０の処理について説明する。ここでは、車両１の作動として、第１室外判定及びタッチセンサ１３のタッチ操作に基づいて実行されるドアロック機構１１の作動（解錠作動）の例を説明する。

図５に示すように、ステップＳ２０１では、照合ＥＣＵ４は、ドアロック機構１１を作動させるための所定の条件が満たされているか否かを判定する。所定の条件とは、ＩＤ照合の成立及び第１室外判定である。所定の条件が満たされていない場合、ドアロック機構１１の作動は許可されない。一方、照合ＥＣＵ４は、ＩＤ照合が成立し、且つ第１室外判定がされている場合、処理を継続する。

ステップＳ２０２では、ボディＥＣＵ５は、車外ドアハンドル１２に設けられたタッチセンサ１３がタッチ操作されるまで待機する。ボディＥＣＵ５は、タッチセンサ１３がタッチ操作されると、ステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、ボディＥＣＵ５は、ドアロック機構１１の作動を実行させ、車両ドア１０を解錠する。ここで、本例の場合、ＩＤ照合が成立してからドアロック機構１１の作動までの間に、位置判定部３５は、位置判定の一連の処理（ステップＳ１０４）を、第１～第４アンテナ３１～３４において、周波数（チャネル）を変えて繰り返し実行している（図３では１回だけを図示）。これにより、位置判定部３５は、ドアロック機構１１が作動する前までの期間において、携帯端末２との通信時に測定された受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群を取得している。

ところで、ＲＳＳＩ測定器で行った初期設定時の測定と実際の使用状況とは、電波の伝搬モード、障害物の有無、車両１の車種、及び携帯端末２の機種などを含む使用状況が異なる。初期設定時と使用状況が異なる場合、受信強度のレベル、大小関係、差、及びばらつき等が変わることがある。そのため、初期設定で学習した判定式では、実際の使用時において、所望の第１室外エリアＥａ１、第２室外エリアＥａ２及び室内エリアＥｂと判定結果とが整合しない可能性があった。すなわち、初期設定と異なる状況で位置判定が行われた場合、判定の精度が不十分になる可能性があった。

図６に示すように、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４がばらつきを有している場合、判定式（３）の判定結果にもばらつきが生じる。図６には、判定式（３）から求められる「Ｐｒ１－Ｐｒ３＞α１」の関係より、計算値「Ｐｒ１－Ｐｒ３」をプロットしている。図６において、係数α１の値を示す破線よりも上側に計算値がある場合、判定式（３）を満たしていることを示している。受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３のばらつきによって、計算値「Ｐｒ１－Ｐｒ３」にもばらつきが生じる。そのため、ドアロック機構１１の作動から前の一定期間において、ドアロック機構１１の作動のときに受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３が判定式（３）を満たしていても、他の時間には判定式（３）を満たしていないことがある。仮に、判定式（３）を満たしていない時間にタッチセンサ１３がタッチ操作されても、ドアロック機構１１は、作動しない。

ここで、第１室外判定を前提に、さらにタッチセンサ１３のタッチ操作によってドアロック機構１１が作動したとき、その作動から前のごく短い一定期間では、携帯端末２の位置が移動していないと考えるのが妥当である。そのため、この一定期間において測定された受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群は、全て「第１室外エリアＥａ１内」のデータに該当するとして差し支えない。本例の場合、この考え方に沿って判定式を学習する。

学習部４０は、判定式（３）を満たしていないデータを「第１室外エリアＥａ１内」として学習した場合、例えば、判定式（３）の係数α１を補正する。例えば、補正後の係数α１は、図６に一点鎖線で示した通り、元の係数α１よりも小さい値になる。係数α１が小さくなるように補正された場合、計算値「Ｐｒ１－Ｐｒ３」が係数α１を超え易くなる。すなわち、判定式（３）を満たし易くなる。学習部４０は、このような判定式の学習を、各判定式について実行する。

図４に戻り、ステップＳ２０４では、第１室外判定に基づきドアロック機構１１が作動した場合、学習部４０は、作動から前の一定期間に測定された受信強度を「第１室外エリアＥａ１内」の教師ありデータとして取得し、第１室外判定の判定式を学習する。これにより、仮に初期設定時と使用状況が異なるために、当初、第１室外エリアＥａ１と第１室外判定との整合がとれていなかったとしても、実際の使用状況に合わせて判定式を変化させることができる。例えば、次回以降の位置判定では、係数α１が補正された式（３）によって、第１室外エリアＥａ１と第１室外判定とが今回より整合した状態で受信強度Ｐｒ１及び受信強度Ｐｒ３の比較をすることができる。これは、携帯端末２の位置判定の精度を向上可能にする。

また、学習部４０は、室内判定に基づく車両１の作動が実行された場合も同様に、その作動から前の一定期間に取得した受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータを、「室内エリアＥｂ内」として式（４）を含む室内判定の判定式を学習する。これにより、室内判定について携帯端末２の位置判定の精度を向上可能になる。室内判定に基づく車両１の作動の一例は、エンジンスイッチ１５の操作によるエンジン６の始動である。また、第２室外判定についても同様である。

さて、本例では、位置判定部３５の判定結果に基づく車両１の作動が実行された場合に、受信強度に基づくデータにより判定式を学習する学習部４０を備えた。この構成によれば、実際の使用状況に合わせて受信強度と携帯端末２の位置判定とを対応付けができる。これは、携帯端末２の位置判定の精度を向上可能にする。

本例では、携帯端末２は、高機能携帯電話とした。この構成によれば、ユーザが個別に所有している高機能携帯電話の機種間の違いにより電波の受信強度に違いがある場合でも、学習部４０によって受信強度と携帯端末２の位置との対応付けを行うことができる。これにより、高機能携帯電話の個々の機種に対応することができる。

本例では、測定部３６は、各アンテナから送信される各周波数の電波毎に受信強度を測定し、位置判定部３５は、複数の受信強度から求まる平均値を用いて位置判定を行う構成とした。この構成によれば、複数のデータを基に算出された平均値を用いることで受信強度のばらつきによる位置判定への影響を抑えることができる。これは、携帯端末２の位置判定の精度向上に寄与する。

本例では、学習部４０は、位置判定部３５の判定結果に基づく車両１の作動が実行された場合に、この作動から前の一定期間に測定された受信強度のデータ群を用いて判定式を学習する構成とした。この構成によれば、車両１の作動の前の一定期間の間は、携帯端末２の位置が大きく変わらないことを前提とすれば、この期間の間に測定された受信強度に基づくデータは、同判定結果に紐付けた学習データとして用いて差し支えない。したがって、学習部４０によってデータを学習するにあたって、信頼性の高いデータを得ることができる。

本例では、車両１は、操作部としてのタッチセンサ１３、ロックボタン１４、及びエンジンスイッチ１５を備える。また、学習部４０は、位置判定部３５の判定結果及び操作部の操作に基づく車両１の作動が実行した場合に、受信強度に基づくデータを学習する構成とした。この構成によれば、操作部が操作された直前及び直後は、ユーザに所持されている携帯端末の位置が大きく変わることがないため、この期間の間に測定された受信強度に基づくデータは、同判定結果に紐付けて差し支えない。これは、学習部４０によってデータを学習するにあたって、信頼性の高いデータを得ることに一層寄与する。

＜第２実施形態＞
次に、認証システムについての第２実施形態を、図７に従って説明する。第２実施形態は、第１実施形態と構成が同一であり、位置判定部による位置判定方法が第１実施形態と異なる。従って、第１実施形態と同一の部材構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳述する。

図７に示すように、受信強度Ｐｒ１，Ｐｒ３は、複数の測定の間でばらつきを有している。また、受信強度Ｐｒ２，Ｐｒ４も同様にばらつきを有している。そのため、仮に受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４の一点の受信強度（瞬時値）同士を用いて、判定式による判定を行なった場合、瞬時値では判定式を満たさないことがある。したがって、単なる受信強度の瞬時値では、室外判定及び室内判定を正しく判定できないことがあった。本例は、受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のばらつきの影響を抑制するための対処案である。

本例の場合、位置判定部３５は、測定部３６から受信強度（受信強度データ）を受信すると、第１～第４アンテナ３１～３４のそれぞれについて複数測定された受信強度から、平均値を計算する。

位置判定システム３０は、受信した受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４を照合ＥＣＵ４のメモリ９に一時的に記憶する。位置判定部３５は、記憶した複数の受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４から、それぞれの平均値Ｐｒ１´～Ｐｒ４´を計算する。平均値Ｐｒ１´，Ｐｒ３´は、図７にそれぞれ破線及び一点鎖線で示した通りである（平均値Ｐｒ２´，Ｐｒ４´は不図示）。平均値Ｐｒ１´～Ｐｒ４´は、例えば、直近の所定の期間に受信した受信強度データから算出される移動平均であり、測定の度に新たな値に更新される。

位置判定部３５は、測定部３６から受信強度（受信強度データ）を受信すると、平均値Ｐｒ１´，Ｐｒ３´について、判定式（５），（６）を用いた大小の比較により携帯端末２の位置を判定する。本例の場合、判定式（５），（６）は以下に示す通りである。

Ｐｒ３´＜Ｐｒ１´＋α１…（５）
Ｐｒ１´＜Ｐｒ３´＋β１…（６）
式（５）は、第１室外判定用の判定式の一つであり、式（６）は、室内判定用の判定式の一つである。式（５）及び式（６）は、平均値Ｐｒ１´，Ｐｒ３´を用いて判定式により携帯端末２の位置を判定できることを示している。

本例では、位置判定部３５の位置の判定及び学習部４０による学習には、受信強度に基づくデータとして平均値Ｐｒ１´～Ｐｒ４´を用いる。これにより、瞬時値と比べてばらつきを抑えた平均値によって携帯端末２の位置判定ができる。そのため、携帯端末２の判定精度の向上に寄与する。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・各実施形態において、アンテナの個数は複数であれば特に限定されない。例えば、アンテナの個数が２つの場合を、図８を用いて説明する。

図８に示すように、車両１に、室外アンテナ１６及び室内アンテナ１７がそれぞれ一つずつ設けられていてもよい。位置判定部３５は、携帯端末２が、車両１の運転席側の室外に設けられた第１室外エリアＥａ１、及び室内に設けられた室内エリアＥｂのどちらに位置しているかを判定してもよい。第１室外エリアＥａ１は、図８に破線で示した通りである。室内エリアＥｂは、図８に一点鎖線で示した通りである。この構成によっても、例えば判定式（３），（４）を適用して携帯端末２の位置を判定することができる。このように、アンテナの個数は、複数であればいくつでもよく、携帯端末２の位置判定に用いる規定の位置（エリア）に応じて適宜変更可能である。

・各実施形態において、アンテナの配置は特に限定されず、仕様に応じて適宜変更可能である。例えば、車両１の室内外の区別なく、車両１の運転席側及び助手席側に配置されていてもよい。

・各実施形態において、通信相手の近傍に設けられた互いに異なる複数のエリアは、実施例に限定されない。例えば、携帯端末２が車両１の運転席側及び助手席側のどちらにあるか、又は前側及び後側のどちらにあるかを判定してもよいし、車両１に対する携帯端末２の座標を判定するようにしてもよい。

・各実施形態において、判定式は、車両１の近傍に設けられるアンテナや、規定の位置（エリア）に応じて適宜変更すればよい。
・第１実施形態において、室外判定に基づく車両１の作動が実行された場合、その作動の前の一定期間に取得した受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群を、「室内エリアＥｂ外」として取り込み、式（４）を含む室内判定の判定式を学習させてもよい。また、室内判定に基づく車両１の作動が実行された場合、その作動の前の一定期間に取得した受信強度Ｐｒ１～Ｐｒ４のデータ群を、「第１室外エリアＥａ１外」として取り込み、式（３）を含む第１室外判定の判定式を学習してもよい。すなわち、位置判定部の判定結果に紐付けた学習データとは、実施例に限定されない。これによって、さらに位置判定の精度向上に寄与する。

・各実施形態において、学習部４０が学習を行なうための条件としての車両１の作動は、操作部の操作に基づくものでなくてもよく、位置判定部３５の判定結果を前提にした車両１の作動であればよい。例えば、第１室外判定のみを基にドアロック機構１１の作動が実行される場合、学習部４０は、この作動が実行された場合に作動タイミング付近の受信強度のデータ群を用いて第１室外判定の判定式を学習すればよい。この場合でも、車両１の作動が実行されるタイミング付近では、携帯端末２の位置が大きく変わらないことを前提とすれば、学習部４０によってデータを学習するにあたって、信頼性の高いデータを得ることができる。

・各実施形態において、学習するデータの基となる受信強度が測定される期間は、車両１の作動から前の一定期間でも、作動から後の一定期間でもよく、これら両方の期間でもよい。また、一定期間とは、ユーザの動作に比べて短い時間であればよく、仕様に応じて適宜変更可能である。より短い期間とすることで、学習の精度は向上するが、背反としてデータ収集の効率が低下する。

・各実施形態において、測定部３６は、車両１側に設けられてもよい。例えば、携帯端末２から送信された位置検出信号Ｓｄを、車両１側の複数のアンテナで受信してその受信強度に基づいて携帯端末２の位置を判定してもよい。

・各実施形態において、位置判定部３５は、携帯端末２側に設けられてもよい。
・第２実施形態において、平均値は、移動平均であることに限定されず、その他の算術平均であってもよいし、幾何平均や調和平均でもよい。また、重み付きの加重移動平均などを用いてもよい。

・各実施形態において、位置判定に用いられる受信強度データは、受信強度の瞬時値、平均値に限定されず、中央値、最頻値であってもよい。これらは、受信強度の分布（ばらつき）などデータの特性に応じて適宜変更すればよい。

・各実施形態において、アンテナから送信される位置検出信号Ｓｄの送信間隔は、特に限定されず、位置判定システム３０の仕様に応じて適宜変更してもよい。
・各実施形態において、学習部４０による係数の変化量には限度を設けてもよい。これにより、過学習の抑制に寄与する。

・各実施形態において、学習部４０は、実際の使用状況に合わせて、係数α１，β１を小さくする補正だけでなく、大きくする補正を行ってもよい。
・各実施形態において、学習部４０は、判定式を変化させるために、係数の補正だけでなく、判定式自体を、例えば多項式や指数関数などへ変化させてもよい。

・各実施形態において、判定式は、特に限定されず、大小の比較、多項式、指数関数や対数関数など、どのような式でもよい。
・各実施形態において、判定式の生成方法（機械学習方法）は、特に限定されず、線形回帰、ロジスティック回帰、サポートベクターマシン及びニューラルネットなどの種々の方式を用いてもよい。

・各実施形態において、一つの判定式のみで、２つのエリア（例えば室内外）のうちどちらにあるかを判別するようにしてもよいし、一つのエリアに対して複数の判定式を用いて判定するようにしてもよい。

・各実施形態において、初期設定は、学習部４０を用いて行ってもよい。すなわち、初期設定方法については、限定されない。また、初期設定で測定したデータは、教師ありデータとしてメモリ９に蓄積されていてもよい。

・各実施形態において、学習部４０に蓄積される学習データは、所定のデータ量を超えた場合に、古いものから破棄され、新しいものを残していくようにしてもよい。また、この場合、初期設定で用いたデータは残されるようにしてもよい。

・各実施形態において、初期設定での判定式の生成方法は、特に限定されず、機械学習を用いてもよいし、用いなくてもよい。
・各実施形態において、位置検出信号Ｓｄには、電波送信元のアンテナＩＤが含まれていなくてもよい。例えば、位置判定部３５は、位置検出信号Ｓｄの送信タイミングを制御して、受信強度データを受信したタイミングからどのアンテナの受信強度なのかを識別してもよいし、位置検出信号Ｓｄを送信したアンテナにより受信強度データを受信することで識別してもよい。

・各実施形態において、第１～第４アンテナ３１～３４の各々で、チャネルが異なる位置検出信号Ｓｄの群を一度に送信する態様でもよい。
・各実施形態において、複数送信される位置検出信号Ｓｄ（電波）の各周波数は、ＢＬＥ通信の周波数ホッピングから決まるチャネルに限定されない。

・各実施形態において、認証システム３及び位置判定システム３０の通信規格や帯域は、実施例に限定されず、例えばＷｉ－Ｆｉを用いてもよい。またこれらシステムの間で異なる帯域を使用してもよい。

・各実施形態において、車両１と携帯端末２との近距離無線通信の通信接続（ペアリング）を行う方法は、特に限定されない。例えば、どちらか片方の機器の操作のみでペアリングを行なってもよい。また、ペアリング時に車両１側で操作を行う場合、車両１に搭載されたカーナビゲーションシステムなどの機器を入出力機器として適用することができる。すなわち、ペアリングに際して、操作機器、操作方法及び認証方法などは適宜変更可能である。

・各実施形態において、携帯端末２が電子キーＩＤ及びキー固有鍵を取得する方法は、インターネット通信を通じてサーバから取得することとしたが、これに限定されない。例えば、ＢＬＥ通信を用いて車両１にログイン（ユーザＩＤ及びパスワード認証）し、予め車両１に登録されている電子キーＩＤ及びキー固有鍵を携帯端末２に付与する態様としてもよい。

・各実施形態において、認証システム３で行うＩＤ照合は、電子キーＩＤ照合やキー固有鍵の暗号認証に限らず、携帯端末２の正否を確認できるものであればよい。
・各実施形態において、一連の認証において、ＩＤ照合と携帯端末２の位置判定の順番は特に限定されない。例えば、位置判定の後にＩＤ照合を行ってもいいし、ＩＤ照合と位置判定との実行期間が重なるように行ってもよい。

・各実施形態において、携帯端末２は、高機能携帯電話に限定されず、車両１に紐付けられた電子キーであってもよい。
・各実施形態において、認証システム３及び位置判定システム３０は、車両１に搭載されることに限定されず、種々の機器や装置に変更可能である。

次に、上述した実施形態やその変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
（イ）携帯端末とその通信相手とが無線を通じて認証を行い、その認証結果を基に当該通信相手の作動を実行させる認証方法であって、前記通信相手に設けられた複数のアンテナと前記携帯端末との間の前記通信において送信された電波の受信強度を基に判定式を用いて、前記通信相手に対する前記携帯端末の位置を判定するステップと、前記携帯端末が規定の位置にある旨の判定結果を前記位置判定部が得ていることを前提に前記通信相手の作動が実行されたとき、その作動タイミング付近の前記受信強度のデータ群を用いて当該判定式を学習するステップとを備える認証方法。

１…車両、２…携帯端末、３…認証システム、４…照合ＥＣＵ、１６…室外アンテナ、１７…室内アンテナ、２０…端末制御部、２２…端末通信部、３０…位置判定システム、３５…位置判定部、３６…測定部、４０…学習部。

Claims (4)

1. 携帯端末とその通信相手とが無線を通じて認証を行い、その認証結果を基に当該通信相手の作動を実行させる認証システムであって、
   前記通信相手に設けられた複数のアンテナと前記携帯端末との間の無線通信において送信された電波の受信強度を基に判定式を用いて、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアを判定する位置判定部と、
   前記携帯端末が規定のエリアにある旨の判定結果を前記位置判定部が得ていることを前提に前記通信相手の作動が実行されたとき、その作動タイミング付近の前記受信強度のデータ群と、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアとを用いて当該判定式を学習する学習部とを備える認証システム。
2. 前記学習部は、前記携帯端末が規定のエリアにある旨の判定結果を前記位置判定部が得ていることを前提に前記通信相手の作動が実行されたとき、当該作動から前の一定期間及び後の一定期間のうち少なくとも一方の期間に測定された前記受信強度のデータ群と、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアとを用いて前記判定式を学習する請求項１に記載の認証システム。
3. 前記通信相手に設けられ、当該通信相手の作動を実行するために操作される操作部を備え、
   前記学習部は、前記操作部の操作に基づき前記通信相手の作動が実行された場合に、前記判定式を学習する請求項２に記載の認証システム。
4. 前記位置判定部は、前記アンテナと前記携帯端末との間の前記無線通信において異なる周波数で送信された複数の電波について、各周波数の前記電波毎に測定された複数の前記受信強度から求まる平均値を前記アンテナごとに算出し、これらアンテナごとの前記平均値を基に前記判定式を用いて、前記通信相手に対する前記携帯端末が位置するエリアを判定する請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の認証システム。

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