JP2020170993A - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信対象の作動実行までの時間を短縮可能とする通信システム及び通信方法を提供する。【解決手段】車両１には、端末２と無線によって通信を実行する通信システム３を備えている。通信システム３では、車両１に設けられた端末認証部９と端末２との一方から自機の存在を周囲に検知させるための被検知信号を送信させ、これを他方が受信した場合に、通信接続して通信が行われる。通信システム３は、車両１の作動の制御に関する制御情報が端末２から被検知信号とともに送信された場合、制御情報を受信すると、制御情報に基づいて、車両１の作動を制御する制御部３３を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、端末とその通信対象とが無線通信を行う通信システム及び通信方法に関する。

従来、例えば車両において、ユーザに所持される端末と車両に搭載される認証装置とが無線により通信を実行し、車両の制御を行う通信システムが知られている。ここで、例えば高機能携帯電話等の端末を車両キーとして使用する通信システムが周知である。特許文献１に記載の通信システムでは、車両に搭載された通信機と端末との間の通信接続が確立した場合に、端末の認証が行われる。端末の認証が成立すると、例えばドアの解錠や、エンジンの始動などの車両の作動が制御される。

米国特許出願公開第２０１７／０２２８９５２号明細書

ところで、高機能携帯電話等を車両キーとして無線通信によって車両を作動させようとする際、通信方式としてブルートゥースを用いると、通信機と端末との通信接続に時間がかかる。よって、車両の作動が実行されるまでの時間が長いという問題があった。

本発明の目的は、通信対象の作動実行までの時間を短縮可能とする通信システム及び通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するための通信システムは、端末の通信対象に設けられた通信部と前記端末との一方から自機の存在を周囲に検知させる被検知信号を送信させ、前記被検知信号を他方が受信した場合に、通信が接続されて無線通信が実行される通信システムであって、前記通信対象の作動の制御に関する制御情報が前記端末から前記被検知信号とともに送信された場合、前記制御情報を受信すると、前記制御情報に基づき前記通信対象の作動を制御する制御部を備える。

上記課題を解決するための通信方法は、端末の通信対象に設けられた通信部と前記端末との一方から自機の存在を周囲に検知させる被検知信号を送信させ、前記被検知信号を他方が受信した場合に、通信が接続されて無線通信が実行される通信方法であって、前記通信対象の作動の制御に関する制御情報が前記端末から前記被検知信号とともに送信された場合、前記制御情報を受信すると、前記制御情報に基づき前記通信対象の作動を制御するステップを備える。

本発明の通信システム及び通信方法は、通信対象の作動実行までの時間を短縮可能とする。

通信システムの構成を示すブロック図。 通信システムによる作動の制御の流れを示すタイミングチャート。 従来のシステムによる作動の制御の流れを示すタイミングチャート。 他の実施形態における端末認証部の構成を示すブロック図。

以下、通信システムの一実施形態を、図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、通信対象としての車両１は、ユーザに所持される端末２と無線によって通信を実行する通信システム３を備えている。通信システム３は、例えば近距離無線通信を通じて端末２の正否を認証することにより車載装置４の作動可否を制御する近距離無線照合システムである。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、所謂スマートフォンであることが好ましい。車載装置４には、例えば車両ドアの施解錠を制御するドアロック装置や、車両１のエンジンなどがある。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、車載装置４の作動可否を制御するコントローラ５を備えている。コントローラ５は、通信線６を通じて車載装置４に接続されている。通信線６は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）からなる。車載装置４は、例えばドアロック装置やエンジン装置からなる。

通信システム３は、端末２との近距離無線通信を通じた認証を実行する通信部７を備えている。通信部７は、近距離無線通信を行う通信モジュール８と、端末２を認証する端末認証部９を備えている。本例の端末認証部９は、コントローラ５に設けられている。すなわち、コントローラ５は、通信部７を内蔵している。近距離無線通信では、端末２及び通信部７の一方から送信される自機の存在を周囲に検知させる被検知信号を、他方が受信した場合、通信接続されて通信が実行される。本例の通信部７は、近距離無線通信としてＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）通信により、端末２と通信を行う。被検知信号は、例えばアドバタイジングパケットである。ＢＬＥ通信では、スレーブから送信されたアドバタイジングパケットに対してマスタが応答することにより、ＢＬＥ通信接続が実行される。端末認証部９のメモリ１０には、端末認証で用いられる鍵情報が書き込み保存されている。

コントローラ５は、電子キーと無線によるＩＤ照合を行うＩＤ認証部１１を備えている。電子キーは、主としてキー機能を有する車両キーの一種である。メモリ１０には、車両１に登録された、図示しない電子キーＩＤ及びキー固有鍵が書き込み保存されている。ＩＤ認証部１１は、電子キー及び端末認証部９に対し、電子キーＩＤ及びキー固有鍵を使用したＩＤ照合を実行可能である。ＩＤ認証部１１は、ＩＤ照合が成立したことを一条件として車載装置４の作動を許可する。

端末２は、端末２の作動を制御する端末制御部２０と、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部２１と、端末２において近距離無線通信を行う端末通信部２２とを備えている。端末制御部２０には、端末２において通信システム３の作動を管理するユーザインターフェースアプリケーション２３（以下、ＵＩアプリケーション２３と記載）が設けられている。ＵＩアプリケーション２３は、例えばネットワーク通信を通じてサーバなどからダウンロードされる。このように、端末制御部２０は、ＵＩアプリケーション２３を用いて、車両１との端末認証、車両ドアの施解錠操作、エンジンの始動操作など、種々の処理が可能になっている。

端末２及び通信部７は、例えば端末２を車両１に車両キーとして登録する時に、機器アドレス等の近距離無線通信に用いる識別情報を互いに送信することにより、ペアリング設定される。ペアリング設定された端末２と通信部７との間では、ＢＬＥ通信接続が可能となる。

端末２のメモリ２４には、例えば端末２を車両キー登録する際に、鍵情報が書き込み保存される。鍵情報は、端末２で車両１を操作する際に、近距離無線通信を通じて、端末認証部９との間で行われる認証に用いられる。鍵情報には、例えば一定期間又は一定回数だけ有効なワンタイムキーや、車両１及び端末２の間の通信を暗号化する暗号鍵などを含む。鍵情報は、例えばＵＩアプリケーション２３を用いて、ネットワーク通信を通じて取得され、メモリ２４に書き込み保存される。また、端末２に保存された鍵情報と同じものが、端末認証部９のメモリ１０にも書き込み保存される。なお、鍵情報は、例えば端末認証部９に登録されたものが、ＢＬＥ通信を通じて端末２に付与されてもよい。

端末２には、種々の画像を表示する表示部２５が設けられている。表示部２５は、例えばタッチパネルディスプレイである。
端末２には、車両１を作動させるためのユーザ操作が入力される入力部３１が設けられている。本例の入力部３１は、端末２の表示部２５に表示されるボタンである。入力部３１には、例えば車両ドアの解錠を操作するアンロックボタン、車両ドアの施錠を操作するロックボタン、及びエンジンの始動を操作するエンジンボタンなどが挙げられる。

ＵＩアプリケーション２３には、ユーザ操作に従って処理を行う処理部３２が設けられている。処理部３２は、入力部３１にユーザ操作が入力された場合、ユーザ操作に応じて、車両１の作動の制御に関する制御情報を、車両１に送信する。制御情報とは、例えば車両ドアの施錠や解錠、及びエンジンの始動などを要求するコマンドである。処理部３２は、制御情報を、被検知信号とともに送信する。また、制御情報は、鍵情報による暗号通信を通じて送信されることが好ましい。

通信システム３は、制御情報に基づいて、車両１の作動を制御する制御部３３を備えている。本例の制御部３３は、端末認証部９に設けられている。制御部３３は、端末２から送信された制御情報を受信すると、ＩＤ認証部１１とのＩＤ照合を通じて、制御情報に対応する車両１の作動を制御する。

制御情報が鍵情報による暗号通信を通じて送信された場合、制御部３３は、暗号通信によって端末２の正否を確認する。例えば制御部３３は、暗号化された制御情報を正しく復号できた場合に、車両１の作動を制御する。また、制御部３３は、例えば鍵情報が所定の暗号鍵、すなわち演算手順で平文を暗号化する際に用いる鍵の場合、端末２と端末認証部９とが通信接続されると、鍵情報を更新する。

次に、図２及び図３を用いて通信システム３の作用を説明する。ここでは、端末２の車両キー登録が完了している、すなわち、端末２及び端末認証部９のペアリング設定が完了しているものとする。

図２に示すように、Ｓ１０１（Ｓは、ステップの略、以下同様）では、端末２は、入力部３１にユーザ操作が入力されると、車両１の作動のための処理を開始する。ユーザ操作は、例えば、端末２のタッチパネルディスプレイに表示されたボタンのタッチ操作である。

Ｓ１０２では、端末２の処理部３２は、入力部３１にユーザ操作が入力されると、アドバタイジングパケットとともに、制御情報Ｓを車両１へ送信する。制御情報Ｓは、ユーザ操作に対応したコマンドであって、車載装置４をどのように操作するのかを指定する動作指令である。制御情報Ｓは、アドバタイジングパケットのデータパケットに含まれて送信される。また、制御情報Ｓは、鍵情報による暗号通信を通じて送信されることが好ましい。本例の場合、処理部３２は、制御情報Ｓを、端末２に記憶されている鍵情報に含まれる暗号鍵によって暗号化して送信する。

Ｓ１０３では、端末認証部９の制御部３３は、アドバタイジングパケットとともに、制御情報Ｓを受信する。制御部３３は、アドバタイジングパケットに含まれる識別情報によって、ペアリング設定された端末２であるか否かを識別可能である。さらに、制御部３３は、鍵情報による暗号通信によって、端末２の正否を判定することが好ましい。本例の場合、制御部３３は、受信した制御情報Ｓを、端末認証部９に記憶されている鍵情報に含まれる暗号鍵よって復号する。制御部３３は、制御情報Ｓを正しく復号することができれば、端末２が登録された正規のものであると判定する。制御部３３は、端末２が正規のものであると判定した場合、Ｓ１０４へ移行する。一方、制御部３３は、制御情報Ｓを、正しく復号できない場合、端末２が非正規のものであると判定する。制御部３３は、端末２が非正規のものであると判定した場合、処理を終了して、車両１の作動を禁止する。

Ｓ１０４では、制御部３３は、端末２が正規のものであると判定した場合、ＩＤ認証部１１とのＩＤ照合処理を行う。ＩＤ照合処理では、例えば電子キーＩＤを用いたＩＤ照合や、キー固有鍵を用いたチャレンジレスポンス認証などが行われる。これらの全てが成立した場合、ＩＤ照合が成立となる。ＩＤ照合が成立した場合、制御部３３は、受信した制御情報Ｓに対応する作動の制御をＩＤ認証部１１へ要求する。

Ｓ１０５では、ＩＤ認証部１１は、ＩＤ照合が成立すると、制御情報Ｓに対応する車両１の作動を制御する。例えば、制御情報Ｓが車両ドアの施解錠の作動に関するものであった場合、ＩＤ認証部１１は、ドアロック装置の作動を制御し、ドアの施解錠を実行させる。また、ＩＤ認証部１１は、エンジンの始動に関する制御情報Ｓを受信したことを一条件に、エンジンの始動を許可する。

Ｓ１０６では、端末２及び端末認証部９は、アドバタイジングパケットに連なる一連の通信接続の処理を行う。通信接続の処理において、端末認証部９がアドバタイジングパケットに対する応答を返すと、端末２及び端末認証部９の間で、例えば機器アドレスなどの識別情報を互いに認証する。そして、識別情報の機器認証が成立したことを条件に、通信接続が確立される。通信接続の処理では、通信接続するための情報、例えば通信プロファイルや、通信ルールの共有が行われる。なお、通信接続の処理は、アドバタイジングパケットを受信した後のどのタイミングで実行されてもよい。また、通信接続の前、後、又は途中で、例えば鍵情報としてワンタイムキーを用いた認証が行われてもよい。

Ｓ１０７では、制御部３３は、通信接続が確立すると、端末２及び端末認証部９に記憶されている鍵情報を新たな値に更新する。新たな鍵情報は、端末２及び端末認証部９の間の次回の近距離無線通信に用いられる。鍵情報は、端末２及び端末認証部９の間のセキュアな通信を使用して更新されることが好ましい。端末２及び端末認証部９は、例えば鍵情報の更新が終了すると、通信接続を切断する。

ここで、図３を用いて、従来における車両１の作動制御の流れを説明する。
図３に示すように、Ｓ２０１では、端末２にユーザ操作が入力される。
Ｓ２０２では、端末２は、ユーザ操作が入力されたことを契機に、アドバタイジングパケットを、車両１に送信する。

Ｓ２０３では、端末認証部９は、端末２のアドバタイジングパケットを受信すると、通信接続の処理を開始する。
Ｓ２０４では、端末２及び端末認証部９は、アドバタイジングパケットに連なる一連の通信接続の処理を行う。通信接続の処理は、上記Ｓ１０６と同様である。端末認証部９は、通信接続が確立したことによって、正規の端末２であることを認識する。端末認証部９は、通信接続が確立すると、Ｓ２０５へ移行する。

Ｓ２０５では、端末認証部９は、端末２との通信接続が確立すると、ＩＤ認証部１１とのＩＤ照合の処理を行う。ＩＤ照合が成立すると、制御部３３は、ユーザ操作に対応する作動の制御をＩＤ認証部１１へ要求する。なお、端末２から端末認証部９へのユーザ操作の通知は、通信接続の前に行われてもよいし、途中に行われてもよいし、後で行われてもよい。

Ｓ２０６では、ＩＤ認証部１１は、ユーザ操作に対応する車両１の作動を制御する。
上記のように、従来のシステムによれば、車両１の作動を制御する過程で、通信接続が行われる。一方、本例の場合、制御情報Ｓがアドバタイジングパケットに含まれて送信されるので、車両１の作動を制御する過程において、端末２及び端末認証部９が、通信接続する必要がない。また、鍵情報を用いた暗号通信によって制御情報Ｓを送信することによって、端末２の正否を判定する。よって、非正規の端末２によって、車両１が作動されることがない。

また、ユーザ操作から車両１の作動実行までにかかる時間を短縮するために、ユーザ操作よりも前に通信接続を確立することが考えられる。例えば、仮に、車両１及び端末２の一方から常時アドバタイジングパケットを送信させ、これを他方が受信したときに、通信接続の処理を実行させる場合、アドバタイジングパケットを受信すれば、通信接続が確立される。しかし、この場合、ユーザ操作がなく通信接続が不要な場合でも通信接続されてしまう。一方、本例の場合、ユーザ操作によって、車両１を操作したいタイミングで通信接続を行うので、通信接続に係る無駄な電流消費を抑えることができる。

上記の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本例では、端末２からアドバタイジングパケットとともに送信される制御情報Ｓに基づいて、車両１の作動を制御する制御部３３を備える。この構成によれば、制御情報Ｓがアドバタイジングパケットとともに送信されるので、通信接続を必要としない。よって、それだけ車両１の作動実行までの時間を短縮することができる。

本例では、制御情報Ｓは、端末２及び端末認証部９の間の暗号通信を通じて送信される。この構成によれば、暗号通信によって、端末２の正否を判定することができる。よって、通信システム３のセキュリティ性向上に寄与する。

本例では、制御部３３は、制御情報Ｓの送信するための暗号通信に用いられる鍵情報を更新する。この構成によれば、暗号通信を行う場合に、鍵情報を更新することができるので、セキュリティ性の向上に寄与する。

本例では、制御情報Ｓは、車両１の作動を制御するためのユーザ操作が入力された場合に送信される。この構成によれば、ユーザ操作があったときに制御情報Ｓが送信されるので、ユーザ操作がないときに通信を行う必要がない。これは、消費電流の低減に寄与する。

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。
［通信部７について］
・図４に示すように、端末認証部９は、コントローラ５に設けられることに限定されず、コントローラ５とは別体で設けられていてもよい。端末認証部９は、車両１においてコントローラ５と無線又は有線によって通信を行ってもよい。また、コントローラ５及び端末認証部９との間で無線により通信を行う場合、無線の周波数や通信規格は、特に限定されず、例えばＬＦ（Low Frequency）−ＵＨＦ（Ultra High Frequency）による通信を行ってもよい。また、端末認証部９は、端末２との間と、コントローラ５との間とで、異なる通信規格によって通信を行ってもよいし、同じ通信規格で通信を行ってもよい。
・通信部７は、端末認証部９に限定されず、近距離無線通信を行う端末認証部９とは異なる機器を有していてもよい。
・通信部７が車載装置４を直接制御してもよい。これは、ＩＤ認証部１１が省略された構成に適用できる。
・通信部７の配置位置は、特に限定されない。
・通信部７の個数は、特に限定されない。１つでもよいし、２つでもよいし、３つでもよい。

［被検知信号、制御情報及び制御部３３について］
・制御部３３による、暗号通信に用いる鍵情報の更新は、省略可能である。これは、仕様に応じて適宜変更である。
・制御情報Ｓを送信する暗号通信では、例えば制御情報Ｓを共通の暗号鍵で暗号化及び復号する認証が行われてもよいし、ワンタイムキーを用いた認証が行われてもよい。
・制御情報Ｓは、暗号化されて送信されることに限定されない。これは、仕様に応じて適宜変更可能である。
・暗号通信に用いる鍵情報は、実施形態に限定されない。ワンタイムキーでもよいし、暗号鍵でもよい。
・制御部３３による鍵情報の更新頻度及びタイミングは、特に限定されない。例えば、通信の度に更新してもよいし、所定の期間を経過する毎に更新されてもよい。
・制御情報は、コマンドに限定されない。車両１の作動に対応する情報であればよい。
・制御情報は、被検知信号に含まれて送信されることに限らず、被検知信号と直列又は並列に送信されてもよいし、重畳されて送信されてもよい。
・被検知信号は、ブルートゥース通信のＡＤＶ＿ＩＮＤであってもよいし、ＡＤＶ＿ＳＣＡＮ＿ＩＮＤであってもよいし、ＡＤＶ＿ＮＯＮＣＯＮＮ＿ＩＮＤであってもよいし、その他のタイプの情報であってもよい。
・被検知信号は、ブルートゥース通信のアドバタイジングパケットに限定されない。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）のビーコンでもよい。

［端末２について］
・車両１と端末２との近距離無線通信の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。
・端末２が鍵情報を取得する方法は、ネットワーク通信を通じて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に登録されている鍵情報を端末２に付与する態様としてもよい。
・端末２は、高機能携帯電話に限定されず、例えば電子キー位置づけの端末であってもよい。

［その他］
・通信システム３は、端末２でのみ車両１を作動することが可能なシステムとしてもよい。この場合、ＩＤ認証部１１を省略できる。
・通信システム３で行う端末認証は、鍵情報を用いたものに限らず、端末２の正否を確認できるものであればよい。例えば従前のスマート照合のように、チャレンジレスポンス認証やキーＩＤの正否を確認する認証としてもよい。これは、ＩＤ認証部１１を省略した構成に適用できる。
・車両における操作をトリガとして、端末２と通信部７との近距離無線通信が開始されてもよい。
・端末２と端末認証部９との間の無線通信において、マスタ及びスレーブの関係は、特に限定されない。端末２がスレーブで、端末認証部９がマスタでもよいし、端末２がマスタで、端末認証部９がスレーブでもよい。
・端末２と端末認証部９との間の無線通信に用いられる通信規格や帯域は、実施例に限定されず、例えばＷｉ−ＦｉやＺｉｇｂｅｅ（登録商標）を用いてもよい。
・通信システムは、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。

１…車両、２…端末、３…通信システム、４…車載装置、５…コントローラ、７…通信部、９…端末認証部、１１…ＩＤ認証部、２０…端末制御部、２３…ユーザインターフェースアプリケーション、３１…入力部、３２…処理部、３３…制御部。

Claims (5)

1. 端末の通信対象に設けられた通信部と前記端末との一方から自機の存在を周囲に検知させる被検知信号を送信させ、前記被検知信号を他方が受信した場合に、通信が接続されて無線通信が実行される通信システムであって、
   前記通信対象の作動の制御に関する制御情報が前記端末から前記被検知信号とともに送信された場合、前記制御情報を受信すると、前記制御情報に基づき前記通信対象の作動を制御する制御部を備える通信システム。
2. 前記制御情報は、前記通信部及び前記端末の間の暗号通信を通じて送信される
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記制御部は、前記暗号通信に用いられる鍵情報を、規定のタイミングにおいて更新する
   請求項２に記載の通信システム。
4. 前記制御情報は、前記通信対象を作動させるためのユーザ操作を、前記端末及び前記通信対象の少なくとも一方で入力した場合に送信される
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の通信システム。
5. 端末の通信対象に設けられた通信部と前記端末との一方から自機の存在を周囲に検知させる被検知信号を送信させ、前記被検知信号を他方が受信した場合に、通信が接続されて無線通信が実行される通信方法であって、
   前記通信対象の作動の制御に関する制御情報が前記端末から前記被検知信号とともに送信された場合、前記制御情報を受信すると、前記制御情報に基づき前記通信対象の作動を制御するステップを備える通信方法。