JP6396855B2 - 通信不正成立防止システム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＤ照合の通信において不正な通信成立を防止する通信不正成立防止システムに関する。

従来、車両等において、電子キーから電子キーＩＤを車両に無線送信してＩＤ照合を行う電子キーシステムが周知である。ところで、この種の電子キーシステムにおいては、ユーザの意志によらないところでＩＤ照合成立を謀る不正行為として、中継器を使った不正行為（中継器使用不正行為：特許文献１等参照）というものがある。中継器使用不正行為は、例えば電子キーが車両から遠い場所に位置する際に、この電子キーを複数の中継器によって車両と繋いで電波を中継し、これら２者間の通信を成立させる行為である。よって、ユーザが気付かないところでＩＤ照合が成立されてしまうので、第三者によって不正にドア解錠やエンジンが始動されてしまう可能性がある。

特開２００６−１６１５４５号公報

中継器を使用した不正通信に対する対策としては、例えば電子キーにモーションセンサ（加速度センサ）を設けておき、同センサで振動を検出できている場合にのみ、ＩＤ照合の成立を許可するものがある。しかし、この対策の場合、例えば電子キーが長時間静止してしまうと、ＩＤ照合が成立しないことになり、車両ドアを開けたり、エンジンを始動したりすることができなくなるので、利便性の点で問題があった。

本発明の目的は、電子キーにモーションセンサを設けて振動の有無を検出する以外の方法で、不正通信を検出することができる通信不正成立防止システムを提供することにある。

前記問題点を解決する通信不正成立防止システムは、通信相手からの通信を契機に電子キーから電子キーＩＤを前記通信相手に無線送信させて当該電子キーＩＤを照合するとき、ＩＤ照合の通信の正否を判定する構成において、前記ＩＤ照合の通信網において通信される電波の受信信号強度を測定する強度測定部と、前記電子キーの通信相手に設けたレーダを用いて、当該通信相手と物体との間に存在する複数の物体との距離を測定する距離測定部と、前記受信信号強度と前記距離との相関を確認し、その相関結果を基に、前記ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部とを備えた。

本構成によれば、受信信号強度とレーダ測定距離との相関を比較し、これらの相関が高いときには、通信相手及び電子キーの通信を正当と判定し、逆に相関が低いときには、通信を不当として処理する。このため、例えば第三者による中継器を使用した不正通信が行われたときには、受信信号強度とレーダ測定距離との相関が崩れる可能性が高いので、このときの通信を不当と判定して、ＩＤ照合の成立を許可しないようにすることが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記受信信号強度の測定に使用される電波は、少なくとも１回以上送信され、前記強度測定部は、これら電波を用いて受信信号強度の測定を複数回実行し、前記レーダの電波は、少なくとも１回以上送信され、前記距離測定部は、これら電波を用いて距離測定を複数回実行し、前記通信正否判定部は、少なくとも１回以上測定される複数の受信信号強度と、同じく少なくとも１回以上測定される複数の距離とにおいて、これらの相関を確認することにより、通信の正否を判定することが好ましい。この構成によれば、測定パラメータを複数用いて相関を比較するので、相関の正否確認を、より正しく行うことが可能となる。よって、ＩＤ照合の通信の正否判定を、より正しく行うのに有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記レーダは、前記通信相手の室外に向けて電波を送信し、前記距離測定部は、室外に位置する物体との間の距離を測定することが好ましい。この構成によれば、室外に位置する電子キーに対して通信の正否を確認することが可能となるので、例えば通信相手に設けられたドアの施解錠を許可又は実行するにあたり、この作動をセキュリティ性よく行うのに有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記強度測定部は、前記ＩＤ照合の通信の過程で前記電波の受信信号強度を測定することが好ましい。この構成によれば、ＩＤ照合を実行しながら電波の受信信号強度を測定するので、受信信号強度の測定を効率よく行うことが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記距離測定部は、一定周期で電波を送信することにより周辺をセンシングし、継続して静止する物体を判定から除外し、動く物体のみを判定の対象とすることが好ましい。この構成によれば、レーダで物体を監視するにあたり、動く物体を判定から除外することが可能となるので、人体との間の距離を求めるにあたって、これを精度よく行うのに有利となる。ひいては、ＩＤ照合の通信の正否を精度よく判定するのにも有利となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記通信正否判定部は、複数の物体が検出されたとき、相関結果が近い物体の情報のみを用いて判定を実行することが好ましい。この構成によれば、複数の物体が車両に近づいた場合でも、通信正否を判定することが可能となる。

本発明によれば、電子キーにモーションセンサを設けて振動の有無を検出する以外の方法で、不正通信を検出することができる。

一実施形態の通信不正成立防止システムの構成図。 車両に形成されるＬＦ電波のエリア図。 ＬＦ電波とレーダとを用いた通信正否判定の概要図。 車両と電子キーとの距離に対する受信信号強度及びレーダ測定距離との相関グラフ。 第三者による中継器を使用した不正通信のイメージ図。 別例のレーダ測定距離の求め方を示す説明図。

以下、通信不正成立防止システムの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、電子キー２と無線によりＩＤ照合を行う電子キーシステム３を備える。電子キー２には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤが書き込み保存されている。本例の電子キーシステム３は、車両１からの通信を契機に狭域通信を通じて電子キー２とＩＤ照合を実施するキー操作フリーシステムである。一般に、キー操作フリーシステムで実施されるＩＤ照合を「スマート照合」といい、その通信を「スマート通信」という。

車両１は、ＩＤ照合（スマート照合）を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源や駆動を管理するボディ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を通じて電気接続されている。通信線８は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）からなる。照合ＥＣＵ４には、車両１に登録された電子キー２の電子キーＩＤがメモリ（図示略）に書き込み保存されている。車両１は、室外に電波を送信する室外送信機９と、室内に電波を送信する室内送信機１０と、車両１において電波を受信する電波受信機１１とを備える。室外送信機９及び室内送信機１０は、例えばＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信する。電波受信機１１は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する。電子キー２は、ＬＦ電波を受信可能であり、ＵＨＦ電波を送信可能である。ボディＥＣＵ５は、車両ドアに設けられたドアロック機構１２の作動を制御することにより、車両ドアの施解錠を切り替える。

電子キー２は、電子キー２の動作を制御するキー制御部１５と、電子キー２において電波受信を可能とする受信部１６と、電子キー２において電波送信を可能とする送信部１７とを備える。キー制御部１５には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤがメモリ（図示略）に書き込み保存されている。受信部１６は、例えばＬＦ電波を受信する。送信部１７は、例えばＵＨＦ電波を送信する。

電子キー２が室外送信機９の通信エリアＥａ（図２参照）に進入して車両１及び電子キー２の間で通信（車外スマート通信）が確立すると、ＬＦ−ＵＨＦの双方向通信によるスマート照合（車外スマート照合）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（認証鍵）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、車外に位置する電子キー２との間で、これら照合や認証の全てが成立することを確認すると、車外スマート照合を成立とみなし、例えば車両ドアの施解錠を許可又は実行する。

照合ＥＣＵ４は、電子キー２が室内送信機１０の通信エリアに進入して通信（車内スマート通信）が確立すると、車外のときと同様のスマート照合（車内スマート照合）を実行する。照合ＥＣＵ４は、車内スマート照合が成立することを確認すると、エンジンスイッチ（図示略）の操作による車両電源の遷移を許可する。

電子キーシステム３は、例えば第三者等による中継器を用いたＩＤ照合の通信（スマート通信）の不正成立を防止する通信不正成立防止機能（通信不正成立防止システム２０）を備える。本例の通信不正成立防止システム２０は、ＩＤ照合の通信網で使用する周波数（例えばＬＦ帯）の電波を受信したときの受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）と、電子キー２の通信相手２１（本例は車両１）に搭載されたレーダ２２から測定される人体との間の距離（レーダ測定距離）Ｌｘとの相関を割り出し、その相関関係から、通信の正否を判定するものである。

通信不正成立防止システム２０は、ＩＤ照合（本例はスマート照合）の通信網において通信される電波の受信信号強度を測定する強度測定部２５を備える。強度測定部２５は、キー制御部１５に設けられることにより、電子キー２において電波の受信信号強度を測定する。強度測定部２５は、スマート照合の通信を実施する過程において受信する電波の受信信号強度を測定するとよく、車両１から送信されるＬＦ電波Ｓlfを受信したときの受信信号強度を測定する。なお、受信信号強度を測定する電波は、スマート通信でやり取りされる電波に限らず、車両１から送信されるＬＦ電波Ｓlfであれば、必ずしも通信に用いるための電波である必要はない。

レーダ２２は、電子キー２の通信相手２１である車両１に設置され、車両１の室外に向けて電波を送信するように配置されている。本例のレーダ２２は、例えば車両ドアの車外ドアハンドル付近に取り付けられることにより、車外の物体の距離を測定することが可能となっている。レーダ２２は、特に方式を問わず、物体との距離を例えば３ｍ以上測定できるものであるとよい。レーダ２２としては、例えばミリ波レーダ、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）レーダ、レーザーレーダ、超音波ソナーなどがある。レーダ２２は、車外ドアハンドル付近に設けられることにより、室外送信機９の近傍に配置されることが好ましい。

通信不正成立防止システム２０は、レーダ２２を用いて通信相手２１と物体との間に存在する複数の物体との距離（レーダ測定距離）Ｌｘを測定する距離測定部２６を備える。距離測定部２６は、照合ＥＣＵ４に設けられる。距離測定部２６は、レーダ２２が室外に向けて電波を送信することにより、室外に位置する物体（すなわち、電子キー２を所持したユーザ）との間の距離Ｌｘを測定する。距離測定部２６は、一定周期で電波を送信することにより周辺をセンシングし、継続して静止する物体を判定から除外し、動く物体のみを判定の対象とするとよい。

通信不正成立防止システム２０は、受信信号強度と距離Ｌｘとの相関関係からＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部２７を備える。通信正否判定部２７は、照合ＥＣＵ４に設けられる。通信正否判定部２７は、強度測定部２５により測定された受信信号強度と、距離測定部２６により測定された距離Ｌｘとの相関を確認し、その相関結果に基づき、ＩＤ照合の通信の正否を判定する。通信正否判定部２７は、これら２値の相関が高ければ、ＩＤ照合の通信を正当と判定し、逆に相関が低ければ、ＩＤ照合の通信を不当と判定する。

次に、図２〜図５を用いて、通信不正成立防止システム２０の動作を説明する。
図２に示すように、照合ＥＣＵ４は、スマート照合の実行タイミングにおいて、室外送信機９からスマート通信のＬＦ電波Ｓlfを送信して通信エリアＥａを形成する。具体的には、車両１が駐車中（ドア施錠及びエンジン停止）のとき、室外送信機９は、車両１の周囲に電子キー２が存在するか否かを確認するために、定期又は不定期にＬＦ帯のウェイク信号を送信する動作をとっている。なお、ＬＦ電波Ｓlfの通信エリアＥａは、例えば車両１から数ｍ程度の狭域エリアとなっている。

図３に示すように、電子キー２がＬＦ電波Ｓlfの通信エリアＥａに進入すると、スマート通信が確立し、車両１及び電子キー２の間でスマート照合が実行される。車両１のＬＦ電波Ｓlfが電子キー２に届いたとき、電子キー２は、受信したＬＦ電波Ｓlfの受信信号強度を強度測定部２５で測定する。ここで測定される受信信号強度は、車両１と電子キー２との間の距離に応じた値をとる。よって、測定された受信信号強度から車両１及び電子キー２の間の距離は概ね分かる。受信信号強度の測定は、車両１からのＬＦ電波Ｓlfの送信を複数実行することにより、少なくとも１回以上実施される。なお、受信信号強度の測定対象となるＬＦ電波Ｓlfは、ウェイク信号に限らず、スマート通信の過程で車両１から送信される他の電波としてもよい。

レーダ２２は、例えば車両１の駐車時、定期的に周囲をサーチすることによって、車両付近の物体をセンシングする。そして、距離測定部２６は、レーダ２２から入力する検出信号を基に、車両１の周囲に存在する物体を識別する。距離測定部２６は、継続して静止する物体を検出したとき、これを柱や隣の駐車車両であると認識して、判定から除外するとよい。距離測定部２６は、動く物体を人体と認識し、人体との間の距離Ｌｘを測定する。レーダ２２による距離測定は、レーダ２２からの電波送信を複数実行することにより、少なくとも１回以上実施される。

図４に、車両１と電子キー２との距離に対する受信信号強度及びレーダ測定距離との相関グラフを図示する。ところで、電子キー２はユーザに所持されるので、ユーザが車両ドアを解錠しようとして車両１に近づけば、受信信号強度及びレーダ測定距離Ｌｘは同じような低下傾向の変化をとり、逆にユーザが車両１から離れていけば、受信信号強度及びレーダ測定距離Ｌｘは同じような上昇傾向の変化をとる。よって、受信信号強度とレーダ測定距離Ｌｘとの相関を見れば、車両付近にいる人体が、正規キーを所持したユーザであるか否かを、より正しく識別できるはずである。

通信正否判定部２７は、少なくとも１回以上計測される受信信号強度の変化と、同じく少なくとも１回以上測定されるレーダ測定距離Ｌｘの変化とについて、これらの相関を確認することにより、いま確立しているＩＤ照合の通信の正否を判定する。このとき、両者の相関が高いと判定されれば、ＩＤ照合（スマート照合）の成立が許可される。よって、車両ドアに設けられた車外ドアハンドルをタッチ操作すれば、車両ドアが解錠されるので、乗車することが可能となる。

一方、図５に示すように、例えば複数の第三者が連携して中継器により通信を不正に成立させようとしたときには、電子キー２は停止したままであるにも関わらず、車両１に近づく者がレーダ２２で検知されるはずであるから、受信信号強度とレーダ測定距離Ｌｘとの相関関係が崩れる可能性が高い。このため、受信信号強度の変化とレーダ測定距離Ｌｘの変化との相関が低いと判定されれば、ＩＤ照合（スマート照合）の成立が不許可にされる。よって、車両ドアの施解錠操作（エンジン始動操作も含む）が許可されないので、車両１の不正使用（車両盗難など）に対するセキュリティが確保される。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）ＬＦ電波Ｓlfの受信信号強度と、レーダ２２により測定された距離Ｌｘとの相関を比較し、これら相関が高いときには、ＩＤ照合の通信を正当と判定し、逆に相関が低いときには、通信を不当として処理する。このため、例えば第三者による中継器を使用した不正通信が行われたときには、受信信号強度とレーダ測定距離Ｌｘとの相関が崩れる可能性が高いので、このときの通信を不当と判定して、ＩＤ照合の成立を許可しない。よって、電子キー２にモーションセンサを設けて振動の有無を検出する以外の方法で、不正通信を検出することができる。

（２）受信信号強度の測定に使用される電波（ＬＦ電波Ｓlf）は、少なくとも１回以上送信され、強度測定部２５は、これら電波を用いて受信信号強度の測定を複数回実行する。また、レーダ２２の電波は、少なくとも１回以上送信され、距離測定部２６は、これら電波を用いて距離測定を複数回実行する。通信正否判定部２７は、少なくとも１回以上測定される複数の受信信号強度と、同じく少なくとも１回以上測定される複数のレーダ測定距離Ｌｘにおいて、これらの相関を確認することにより、通信の正否を判定する。このように、測定パラメータを複数用いて相関を判定するので、相関の正否確認をより正しく行うことが可能となる。よって、ＩＤ照合の通信の正否判定を、より正しく行うことができる。

（３）レーダ２２は、車両１の室外に向けて電波を送信し、距離測定部２６は、室外に位置する物体との距離Ｌｘを測定する。よって、室外に位置する電子キー２に対して通信の正否を判定することが可能となるので、例えば車両ドアの施解錠を許可又は実行するにあたり、この作動をセキュリティ性よく行うことができる。

（４）強度測定部２５は、ＩＤ照合の通信の過程でＬＦ電波Ｓlfの受信信号強度を測定する。よって、ＩＤ照合（スマート照合）を実行しながらＬＦ電波Ｓlfの受信信号強度の測定も可能となるので、受信信号強度の測定を効率よく行うことができる。

（５）距離測定部２６は、一定周期で電波を送信することにより周囲をセンシングし、継続して静止する物体を判定から除外し、動く物体のみを判定の対象とする。よって、人体との間の距離を求めるにあたって、これを精度よく行うのに有利となる。ひいては、ＩＤ照合の通信の正否を精度よく判定するのにも有利となる。

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。
・図６に示すように、レーダ２２は、運転席側に配置されることに限定されず、助手席側に配置されてもよい。この場合、レーダ２２により測定された距離Ｌ２から車内の距離Ｌ３を相殺することにより、運転席から外側の距離Ｌ１（＝Ｌ２−Ｌ３）を測定してもよい。

・レーダ２２で複数の物体を検出できた場合には、その中で相関の最も高いものを判定の対象として取り込むようにしてもよい。例えば、レーダ２２が複数の物体を検出した場合に、通信正否判定部２７は、これら複数の物体のうち、相関結果が近い物体の情報のみ用いるようにする。これは、本例の場合、受信信号強度測定とレーダ距離測定とを複数回実行しているので、仮に物体が動いて別の機会に測定したときは、相関結果が一致する可能性が高い。よって、レーダ２２が複数の物体を検出した場合には、相関結果が近い方を採用することにより、複数の物体が車両１に近づいた場合でも、通信正否を判定することが可能となる。

・受信信号強度とレーダ測定距離Ｌｘとの相関が低い場合、例えば電子キー２からの電波送信を不可とすることにより、ＩＤ照合の成立を不許可にしてもよい。
・車両１から送信されるＬＦ電波Ｓlfは、電子キーシステム３のハードを用いた構成に限らない。例えば、通信正否判定専用のアンテナを車両１に設け、このアンテナからＬＦ電波Ｓlfを送信させてもよい。

・レーダ２２は、車体のどの位置に配置されてもよい。
・レーダ２２による物体のセンシングアルゴリズムは、物体を検出することができれば、任意とする。

・受信信号強度測定の対象となるＬＦ電波Ｓlfは、ウェイク信号に限らず、他の信号に変更してもよい。
・受信信号強度は、電子キー２側で行うことに限らず、電子キー２から送信された電波を車両１で受信したときの受信信号強度を測定することにより、車両１側で実施してもよい。

・受信信号強度の測定は、ＬＦ以外の周波数の電波で行われてもよい。
・通信エリアＥａは、車両周囲に形成されていれば、個数や場所などを適宜変更可能である。

・受信信号強度の測定タイミングと、レーダ測定距離Ｌｘの測定タイミングとは、それぞれ異なっていてもよい。
・ＬＦアンテナを複数設けて、これら各アンテナから送信される各電波の受信信号強度に基づき、判定に用いる受信信号強度を割り出してもよい。これはレーダ２２による距離測定でも同様に言える。この場合、例えばＬＦアンテナを２つ、レーダ２２を２つ設け、電子キー２又は物体までの距離をそれぞれ測定することにより、三角法を用いて平面上のどこに電子キー２又は物体が位置するのかを割り出すことも可能である。

・電子キーシステム３は、例えば車体の左右にＬＦアンテナを配置し、これらアンテナから送信される電波に対する電子キー２からの応答の組み合わせを確認することにより、電子キー２の車内外判定を行うシステムでもよい。

・通信不正成立防止システム２０は、車外スマート照合の通信に適用されることに限らず、車内スマート照合の通信に用いてもよい。
・通信正否の判定は、車両１側で行われることに限らず、電子キー２側で実施してもよい。

・電子キー２は、例えば高機能携帯電話などの他の端末に変更可能である。
・通信相手２１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…電子キー、２０…通信不正成立防止システム、２１…通信相手、２２…レーダ、２５…強度測定部、２６…距離測定部、２７…通信正否判定部、Ｓlf…受信信号強度が測定される電波の一例であるＬＦ電波。

Claims (6)

1. 通信相手からの通信を契機に電子キーから電子キーＩＤを前記通信相手に無線送信させて当該電子キーＩＤを照合するとき、ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信不正成立防止システムにおいて、
   前記ＩＤ照合の通信網において通信される電波の受信信号強度を測定する強度測定部と、
   前記電子キーの通信相手に設けたレーダを用いて、当該通信相手と物体との間に存在する複数の物体との距離を測定する距離測定部と、
   前記受信信号強度と前記距離との相関を確認し、その相関結果を基に、前記ＩＤ照合の通信の正否を判定する通信正否判定部と
   を備えたことを特徴とする通信不正成立防止システム。
2. 前記受信信号強度の測定に使用される電波は、少なくとも１回以上送信され、前記強度測定部は、これら電波を用いて受信信号強度の測定を複数回実行し、
   前記レーダの電波は、少なくとも１回以上送信され、前記距離測定部は、これら電波を用いて距離測定を複数回実行し、
   前記通信正否判定部は、少なくとも１回以上測定される複数の受信信号強度と、同じく少なくとも１回以上測定される複数の距離とにおいて、これらの相関を確認することにより、通信の正否を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信不正成立防止システム。
3. 前記レーダは、前記通信相手の室外に向けて電波を送信し、
   前記距離測定部は、室外に位置する物体との間の距離を測定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信不正成立防止システム。
4. 前記強度測定部は、前記ＩＤ照合の通信の過程で前記電波の受信信号強度を測定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
5. 前記距離測定部は、一定周期で電波を送信することにより周辺をセンシングし、継続して静止する物体を判定から除外し、動く物体のみを判定の対象とする
   ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。
6. 前記通信正否判定部は、複数の物体が検出されたとき、相関結果が近い物体の情報のみを用いて判定を実行する
   ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の通信不正成立防止システム。