JP7424160B2 - セキュリティシステム - Google Patents

Description

この明細書における開示は、通信装置と通信する携帯端末の正当性を判断するセキュリティシステムに関する。

従来、車両の解錠及び施錠を無線で制御するシステムとして、車両に設置された車載器とユーザにより所持される携帯機とを備えるリモートキーレスエントリーシステム（以下「ＲＫＥシステム」という）が利用されている。ＲＫＥシステムでは、車載器が定期的にリクエスト信号を無線で送信し、車両に接近したユーザの携帯機が当該リクエスト信号に応じてアンサー信号を返信し、車載器が当該アンサー信号に基づいて携帯機を認証し、認証結果に応じて車両の解錠及び施錠を制御する。

ＲＫＥシステムを採用した車両の盗難方法として、リレーアタックが知られている。リレーアタックは、中継器によって、車両から離れたユーザの携帯機までリクエスト信号を中継することにより、携帯機にアンサー信号を送信させ、車両を不正に解錠する方法である。このリレーアタックに対する対策として、車載器と携帯機と間の距離を測定し、距離が所定の距離以上と判断したときは通信による車の制御を禁止する方法がある（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１９－１２８３４１号公報

車載器と携帯機と間の距離を測定する方法として、通信時の位相差を用いる方法がある。この方法では、車載器と携帯機間で複数の周波数で通信した際に、それぞれの周波数の通信時の位相を検出し、周波数間の位相差で距離を推定している。

このような位相差を用いる場合、車両および地面等の反射の影響、いわゆるマルチパスによる影響を考慮する必要がある。マルチパスを除去する方法として、観測した波形を到達時間毎に分解し、到達時間の最も早い電波を直接波とする方法がある。この方法の場合、測距対象よりも近くに電波発生器を置いた場合、正しく測距できないという課題がある。例えば、車載器と携帯機との間に電波発生器を設置し、携帯機よりも到達時間の早い電波を作ることで、その電波を直接波であると車載器が勘違いすると、測距値を誤って算出するおそれがある。

そこで、開示される目的は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、通信装置と携帯端末が通信する場合において、通信装置と携帯端末との通信の正当性を精度良く判断できるセキュリティシステムを提供することを目的とする。

本開示は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

ここに開示されたセキュリティシステムは、携帯端末（１０２）と、携帯端末と通信する通信装置（１０３）と、携帯端末の正当性を判断する判断部（３０５）とを有するセキュリティシステム（１００）であって、携帯端末は、距離を推定するための特定周波数の測距用電波を送信するとともに、特定周波数で通信装置から送信された測距用電波を受信する端末通信部（２１，２２）と、端末通信部を制御する端末制御部（２０）と、端末通信部が通信装置から送信された測距用電波を受信すると、特定周波数で通信装置から送信された測距用電波から第１の位相データを取得する端末取得部（２４）と、を含み、通信装置は、特定周波数で測距用電波を送信するとともに、携帯端末から特定周波数で送信された測距用電波を受信する装置通信部（３１）と、装置通信部を制御する装置制御部（３０）と、装置通信部が携帯端末から送信された測距用電波を受信すると、特定周波数で携帯端末から送信された測距用電波から第２の位相データを取得する装置取得部（３０４）と、を含み、判断部は、端末取得部が取得した第１の位相データと装置取得部が取得した第２の位相データとが一致する場合には、携帯端末と通信装置との通信は正当であると判断する。

このようなセキュリティシステムに従えば、位相データを用いて携帯端末と通信装置との通信の正当性を判断している。受信した測距用電波の位相データは、送信元との距離よって変化する。通信装置と携帯端末とを固定した状態で、通信装置と携帯端末とが相互に同じ特定周波数の測距用電波を送受信した場合、通信装置が受信した測距用電波の位相データと携帯端末が受信した測距用電波の位相データとは同じになる。位相データとは、たとえば極形式データまたはＩＱデータとも呼ばれ、時系列の信号を正弦波の振幅、周波数および位相の時間関数で表した極形式（極座標形式）のデータのことである。たとえば通信装置と携帯端末との間に電波発生器を設置した場合、通信装置が電波発生器から受信した測距用電波の位相データと、携帯端末が通信装置から取得した測距用電波の位相データとは、一致しない。したがって電波発生器によるリレーアタックを防ぐことができる。このように双方向の位相データを用いることで、通信装置と携帯端末の通信の正当性を精度良く判断することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

車載システム１００を示す図 携帯機１０２を示すブロック図 車載装置１０３を示すブロック図 照合ＥＣＵ３０を示すブロック図 車載装置１０３の送信処理を示すフローチャート 携帯機１０２の処理を示すフローチャート 車載装置１０３の受信処理を示すフローチャート 複数の特定周波数における測距用電波の送受信を説明する図 第２実施形態の車載装置１０３の受信処理を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態に関して、図１～図８を用いて説明する。車載システム１００は、車両１０５に搭載された車載装置１０３と、車両１０５のユーザによって携帯される携帯端末である携帯機１０２と、を備えている。携帯機１０２は、車載装置１０３と対応付けられてあって、車両１０５に対する固有のキーとしての機能を備えている。車載装置１０３と携帯機１０２はそれぞれ、リモートキーレスエントリーシステムを実現するための機能を有している。

携帯機１０２は、ユーザによって操作される複数の端末スイッチ２３を備えており、ユーザによって操作された端末スイッチ２３に応じた指示信号を車載装置１０３に送信する。車載装置１０３は、携帯機１０２から送信された指示信号を受信すると、その受信した指示信号に応じた車両制御を実行する。例えば、車載装置１０３は、携帯機１０２から送信されてきた指示信号に基づいて、車両ドアの施錠状態を制御する。

また、車載装置１０３と携帯機１０２はそれぞれ、互いに所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施することで、スマートエントリーシステムを実現するための機能も有している。具体的には、車載装置１０３は、車室内および車両１０５の周辺の所定範囲に向けて信号を送信する機能と、携帯機１０２から送信される信号を受信する機能を有する。また、携帯機１０２は、車載装置１０３から送信される信号を受信する機能と、車載システム１００に対して所定の信号を返送する機能を有する。

このような構成において車載装置１０３は、携帯機１０２が照合エリアに存在する場合、携帯機１０２と無線通信による照合処理を実施し、照合が成立したことに基づいて、ドアの施開錠やエンジン始動等を実施するための種々の制御を実行する。照合処理とは、車載装置１０３が、自分自身と無線通信を実施している通信端末が、車載装置１０３と対応付けられている正規の携帯機１０２であることを認証する処理である。

車載装置１０３が無線通信によって照合エリアに存在する携帯機１０２を認証することにより、携帯機１０２を携帯したユーザは、携帯機１０２を操作すること無く、ドアの施錠および開錠、エンジンの始動および停止などを実現することができる。

次に、携帯機１０２に関して図２を用いて説明する。携帯機１０２は、端末受信回路２１、端末送信回路２２および端末制御部２０を含んで構成される。また携帯機１０２は、端末受信アンテナ２６、端末送信アンテナ２５、および端末スイッチ２３を備える。

端末受信回路２１および端末送信回路２２は、端末通信部として機能し、他の装置、たとえば車載装置１０３とデータを送受信する。端末受信回路２１は、携帯機１０２側の端末受信アンテナ２６を用いて他の装置からの信号を受信し、受信した信号を端末制御部２０に送信する。端末送信回路２２は、端末制御部２０に制御されて、端末送信アンテナ２５を用いて他の装置へ所定の信号を送信する。

端末受信アンテナ２６は、電波を受信するためのアンテナである。端末受信アンテナ２６は端末受信回路２１と接続されており、受信した電波を電気信号に変換して端末受信回路２１に出力する。

端末受信回路２１は、端末受信アンテナ２６から入力される信号に対して、アナログデジタル変換や、復調および復号などといった、所定の処理を施すことで、受信信号に含まれるデータを抽出する。端末受信回路２１は、抽出したデータを端末制御部２０に与える。端末受信回路２１は、距離を計測するための測距用電波を受信すると受信データを端末制御部２０に与える。

端末スイッチ２３は、ユーザがキーレスエントリーシステムとしての機能を利用するためのスイッチである。携帯機１０２は、例えば端末スイッチ２３として、全ドアを施錠するためのスイッチや、全ドアを開錠するためのスイッチを備える。種々のスイッチは、ユーザによって押下された場合に、そのスイッチが押下されたことを示す制御信号を端末制御部２０に出力する。

端末スイッチ２３から入力される制御信号によって、端末制御部２０は、車両１０５に設けられている種々のドアの施錠／開錠といった施錠状態を制御するためのユーザ操作が実行されたことを検出するとともに、その指示内容を特定できる。

端末制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を備えるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには通常のマイクロコンピュータを、端末制御部２０として機能させるための制御プログラムが格納されている。

端末制御部２０は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行することによって、スマートエントリーシステム等を実現するための携帯機１０２側の処理を実行する。なお、ＲＯＭには制御プログラムの他、携帯機１０２の固有の識別情報である端末側ＩＤが格納されている。端末制御部２０は、たとえば端末側ＩＤと車両側ＩＤとを用いて照合を行う。たとえば予め所定の端末側ＩＤと所定の車両側ＩＤとが１対１で紐付けられており、互いに相手装置のＩＤを取得したときに、紐付けられているＩＤであるか否かで照合を行う。

端末制御部２０は、車載装置１０３に送信する信号を生成し、端末送信回路２２に出力する。例えば端末受信回路２１が、車載装置１０３が送信した信号、たとえば照合するためのリクエスト信号を受信した場合には、当該受信信号に対する応答として送信するべき所定の信号、たとえばレスポンス信号を生成し、端末送信回路２２に出力する。

ユーザによって所定の端末スイッチ２３が押下されたことを示す制御信号が入力された場合には、その制御信号を出力した端末スイッチ２３に対応する車両制御を実行するように指示する指示信号を生成する。例えば、全ドアを開錠するためのスイッチが押下された場合には、全ドアを開錠するように指示する指示信号を生成して、端末送信回路２２に出力する。

端末制御部２０は、機能ブロックとして端末取得部２４を備える。端末取得部２４は、測距用電波を受信すると、測距用電波の受信データから位相データを取得する。測距用電波は、車載装置１０３と携帯機１０２との距離を推定するための計測データである。測距用電波は、車載装置１０３から送信される。端末制御部２０は、取得した位相データを車載装置１０３に送信するように端末送信回路２２を制御する。

位相データとは、たとえば極形式データまたはＩＱデータとも呼ばれ、時系列の信号を正弦波の振幅、周波数および位相の時間関数で表した極形式（極座標形式）のデータのことである。たとえば次式（１）によって表される。

Ａ（ｔ）・ｃｏｓ（２πｆ（ｔ）・ｔ＋φ（ｔ）） …（１）
ここで、Ａ（ｔ）は正弦波の振幅、ｆ（ｔ）は周波数、φ（ｔ）は位相であり、それぞれ時間ｔの関数である。式（１）で表現される正弦波は、複素数（Ｉ＋ｊＱ）を用いた極形式で表すことができる。

また端末制御部２０は、位相データを送信するときに、特定周波数の測距用電波を送信するように端末送信回路２２を制御する。測距用電波は、位相が予め所定値、たとえば０に設定されている。この所定値は、後述する車載装置１０３も同じ値である。測距用電波の特定周波数は、紐付けられた車載装置１０３と予め所定のタイミングで所定の特定周波数となるように設定されている。たとえば車載装置１０３と携帯機１０２は時刻同期しており、測距用電波を送信する時刻が事前に設定された時間帯に対応する特定周波数を送信する。たとえば第１時間帯ｔ１と第１周波数ｆ１とが対応し、第１時間帯ｔ１が経過した後の第２時間帯ｔ２と第２周波数ｆ２とが対応する。このように特定周波数が時間帯により異なっていれば、複数の異なる特定周波数で測距用電波が生成されて、車載装置１０３に送信される。

端末送信回路２２は、端末制御部２０から入力されたベースバンド信号に対して符号化、変調、デジタルアナログ変換等といった所定の処理を施すことで、ベースバンド信号を搬送波信号に変換する。端末送信回路２２は、生成した搬送波信号を、端末送信アンテナ２５に出力する。端末送信アンテナ２５は、入力された信号を電波に変換して空間へ放射する。また端末送信回路２２は、端末制御部２０が生成した特定周波数の測距用電波を送信する。

次に、車載装置１０３に関して図３を用いて説明する。車載装置１０３は、他の装置、たとえば携帯機１０２と通信する通信機能を有し、通信装置としても機能する。車載装置１０３は、スマートエントリーシステムやキーレスエントリーシステムを実現するための種々の処理を実行する。車載装置１０３は、照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０、車両通信モジュール３１、車両状態センサ３２、始動スイッチ（以下、始動ＳＷ）３３、施解錠スイッチ（以下、施解錠ＳＷ）３４、ボデーＥＣＵ３５およびパワーユニットＥＣＵ３６を含んでいる。

車両通信モジュール３１は、車載の通信モジュールである。車両通信モジュール３１は、携帯機１０２と通信する装置通信部として機能する。車両通信モジュール３１は、ネットワークに接続することで、クラウドシステムを経由した通信も可能である。車両通信モジュール３１としては、例えばＤＣＭ（Data Communication Module）を用いればよい。車両通信モジュール３１は、メモリを含んでおり、例えば車両側ＩＤをこのメモリに予め記憶している構成とすればよい。そして、車両通信モジュール３１は、通信接続する場合に、例えばメモリに記憶している車両側ＩＤを通信接続先に送信する構成とすればよい。

車両通信モジュール３１は、複数、少なくとも３つの車載側アンテナ１０６に接続されている。本実施形態では、車両通信モジュール３１は、３つの車載側アンテナ１０６に接続されている。３つの車載側アンテナ１０６は、車両１０５の異なる位置、たとえば左側部、前方部、右側部にそれぞれ搭載されている。本実施形態では、３つの車載側アンテナ１０６が１つの車両通信モジュール３１に接続されているがこのような構成に限るものではない。３つの車両通信モジュール３１を有し、各車両通信モジュール３１に車載側アンテナ１０６を有する構成でもよい。

車載側アンテナ１０６は、入力された信号を電波に変換して空間へ放射する。また車載側アンテナ１０６は、電波を受信し、電気信号に変換する。変換した電気信号は、車両通信モジュール３１に出力される。

車載側アンテナ１０６は、例えば送受信アンテナとするが、送信アンテナと受信アンテナとを別に有する構成であってもよい。また、近距離無線通信としては、利便性の点から、多機能型携帯電話機で標準的に用いられているＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の近距離無線通信規格に従った近距離無線通信を採用することが好ましい。また３つの車載側アンテナ１０６のうち、測距用電波を送受信する車載側アンテナ１０６は１つである。測距用電波の電波距離を送信と受信と同じにするためである。

車両通信モジュール３１は、照合ＥＣＵ３０から入力されたベースバンド信号に対して符号化、変調およびデジタルアナログ変換等といった所定の処理を施すことで、搬送波信号に変換する。そして車両通信モジュール３１は、ベースバンド信号を元に生成した搬送波信号を車載側アンテナ１０６に出力し、電波として放射させる。

また車両通信モジュール３１は、車載側アンテナ１０６から入力される信号に対して、アナログデジタル変換や、復調および復号などといった、所定の処理を施すことで、受信信号に含まれるデータを抽出する。そして車両通信モジュール３１は、抽出したデータを照合ＥＣＵ３０に与える。

車両状態センサ３２は、自車の走行状態、操作状態等の車両１０５の挙動に関する情報を検出するためのセンサ群である。車両状態センサ３２としては、例えば、車速を検出する車速センサ、シフトポジションを検出するシフトポジションセンサ等がある。

始動ＳＷ３３は、自車の走行駆動源の始動を要求するためのスイッチである。始動ＳＷ３３は、例えば運転席前方に設けられる。始動ＳＷ３３としては、例えばメカニカルなボタンスイッチを用いることができる。

施解錠ＳＷ３４は、運転席のドア、助手席のドア、トランクルームドアといった自車の車両ドアの施解錠を要求するためのスイッチである。施解錠ＳＷ３４は、運転席および助手席のドアについては、例えばアウタードアハンドルに設けられる。施解錠ＳＷ３４は、トランクルームドアについては、例えばリアバンパに設けられる。施解錠ＳＷ３４としては、例えばタッチスイッチを用いたり、メカニカルなボタンスイッチを用いたりすることができる。

ボデーＥＣＵ３５は、自車の各車両ドアの施解錠を制御するための駆動信号を各車両ドアに設けられたドアロックモータに出力することで、各車両ドアの施解錠を行う。ボデーＥＣＵ３５は、施錠信号をドアロックモータに出力することでドアロックの施錠を行わせる。ボデーＥＣＵ３５は、解錠信号をドアロックモータに出力することでドアロックの解錠を行わせる。ボデーＥＣＵ３５には、各車両ドアについての施解錠ＳＷ３４が接続されている。ボデーＥＣＵ３５は、施解錠ＳＷ３４の信号を取得し、施解錠ＳＷ３４の操作を検出する。

パワーユニットＥＣＵ３６は、自車の内燃機関又はモータジェネレータといった走行駆動源を制御する電子制御装置である。パワーユニットＥＣＵ３６は、照合ＥＣＵ３０から走行駆動源の始動許可信号を取得すると、自車の走行駆動源を始動させる。またパワーユニットＥＣＵ３６は、運転席に着座している乗員の運転操作を支援する処理を実行するＥＣＵとしても機能する。

照合ＥＣＵ３０は、例えばプロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備え、メモリに記憶された制御プログラムを実行することで自車の利用を許可する認証に関する各種の処理を実行する。ここで言うところのメモリは、コンピュータによって読み取り可能なプログラム及びデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。また、非遷移的実体的記憶媒体は、半導体メモリ又は磁気ディスク等によって実現される。照合ＥＣＵ３０は、ＣＰＵが各種のプログラムを実行することによって、スマートエントリーシステム等を実現するための車両側の処理を実行する。

次に、図４を用いて、照合ＥＣＵ３０の概略的な構成の一例について説明を行う。図４に示すように、照合ＥＣＵ３０は、トリガ検出部３０１、送信処理部３０２、記憶部３０３、受信処理部３０４、照合部３０５、許可部３０６および距離推定部３０７を機能ブロックとして備えている。この照合ＥＣＵ３０が車載装置１０３に相当する。なお、照合ＥＣＵ３０が実行する機能の一部又は全部を、１つ或いは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、照合ＥＣＵ３０が備える機能ブロックの一部又は全部は、プロセッサによるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現されてもよい。

受信処理部３０４は、携帯機１０２から送信されてくる応答信号を、車両通信モジュール３１を介して受信する。また受信処理部３０４は、携帯機１０２から送信される測距用電波から位相データ（以下、「車取得位相データ」ということがある）を取得する。受信処理部３０４は、取得した車取得位相データを距離推定部３０７および照合部３０５に与える。したがって受信処理部３０４は、測距用電波から位相データを取得する装置取得部としても機能する。

また受信処理部３０４は、携帯機１０２から送信される応答信号に携帯機１０２が受信した測距用電波の位相データ（以下、「端末取得位相データ」ということがある）が含まれている場合には、端末取得位相データを照合部３０５に与える。したがって車載装置１０３が送信した測距用電波から端末取得部２４が取得した端末取得位相データと、携帯機１０２が送信した測距用電波から受信処理部３０４が取得した車取得位相データの２つの位相データが照合部３０５に与えられる。

距離推定部３０７は、車載側アンテナ１０６が受信した特定周波数が異なる複数の車取得位相データから携帯機１０２までの距離を算出する。距離推定部３０７は、受信処理部３０４から与えられた複数の車取得位相データを用いて、たとえば１つの車取得位相データと他の車取得位相データを用いて携帯機１０２からの距離を算出する。具体的には、距離推定部３０７は、１つの特定周波数における測距用電波の車取得位相データと別の特定周波数における測距用電波の車取得位相データとの組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組に含まれる２つの車取得位相データの位相差に基づいて距離を推定する。距離推定部３０７は、たとえば取得した複数の車取得位相データを最適化して距離を推定する。距離推定部３０７は、距離推定アルゴリズムとしてＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用いて距離を推定する。そして距離推定部３０７は、特定周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合には推定した距離を採用し、所定範囲外である場合には推定した距離を採用しないように制御する。

送信処理部３０２は、車両通信モジュール３１を介して照合するためリクエスト信号を送信させる。また送信処理部３０２は、距離を計測するための測距用電波を複数の異なる特定周波数で生成し、車両通信モジュール３１を介して複数の測距用電波を送信させる。特定周波数の決定方法は、前述の携帯機１０２の決定方法と同じである。

記憶部３０３は、例えば電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであって、たとえば車両側ＩＤが記憶されている。また記憶部３０３には、スマートエントリーシステム等を実現するための各種の実行プログラムなどが格納されている。

照合部３０５は、携帯機１０２との通信を用いて、携帯機１０２が予め設定されている正規の携帯機１０２であるか否かを判断する判断部として機能する。具体的には、照合部３０５は、リクエスト信号の応答としてのレスポンス信号を車両通信モジュール３１を介して受信し、レスポンス信号に含まれるＩＤを照合することにより、携帯機１０２を照合する。照合は、携帯機１０２から受信するレスポンス信号に含まれる端末側ＩＤと記憶部３０３に登録されている車両側ＩＤとの間で行う。照合ができた場合には、位相データを用いた次の認証を行う。

具体的には、照合部３０５は、レスポンス信号が正規の携帯機１０２から送信されたか否かを判断するため位相データを用いる。照合部３０５は、同じ特定周波数における車取得位相データと端末取得位相データとが一致するか否かを判断し、一致する場合には、正規のユーザの携帯機１０２である判断する。これによって認証が成立する。

トリガ検出部３０１は、自車の利用に関するトリガを検出する。自車の利用のシチュエーションとしては、ユーザの乗車のための車両ドアの開放、自車の始動、トランクルームドアの開放等が挙げられる。

ユーザの乗車のための車両ドアの開放に関するトリガ（以下、乗車トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、車両状態センサ３２での検出結果から自車の駐車を判定し、且つ、運転席若しくは助手席のドアについての施解錠ＳＷ３４が操作されたことを検出した場合に、乗車トリガを検出すればよい。自車の駐車は、例えばシフトポジションセンサで検出するシフトポジションが駐車位置であることから判定すればよい。また、車速センサで検出する車速が停車を示す値であることから判定してもよい。施解錠ＳＷ３４が操作されたことは、施解錠ＳＷ３４の信号から検出すればよい。

自車の始動に関するトリガ（以下、始動トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、始動ＳＷ３３が操作されたことを検出した場合に、始動トリガを検出すればよい。始動ＳＷ３３が操作されたことは、始動ＳＷ３３の信号から検出すればよい。

トランクルームドアの開放に関するトリガ（以下、トランク開放トリガ）は、以下のようにして検出すればよい。トリガ検出部３０１は、車両状態センサ３２での検出結果から自車の駐車を判定し、且つ、トランクルームドアについての施解錠ＳＷ３４が操作されたことを検出した場合に、トランク開放トリガを検出すればよい。

許可部３０６は、照合部３０５の認証結果に基づいて、正規の携帯機１０２の場合には車両１０５の利用の許可し、正規の携帯機１０２でない場合には車両１０５の利用を禁止する装置制御部として機能する。許可部３０６は、トリガ検出部３０１で乗車トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で認証が成立した場合に、解錠信号を全車両ドアのドアロックモータに出力し、全車両ドアの解錠を行う。

許可部３０６は、トリガ検出部３０１で始動トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で照合が成立した場合に、走行駆動源の始動許可信号をパワーユニットＥＣＵ３６に出力し、走行駆動源の始動を行う。許可部３０６は、トリガ検出部３０１でトランク開放トリガを検出した場合であって、且つ、照合部３０５で照合が成立した場合に、解錠信号をトランクルームドアのドアロックモータに出力し、トランクルームドアの解錠を行う。この場合、トランクルームドア以外は解錠しない構成とすればよい。

また許可部３０６は、照合部３０５の認証結果に基づいて、正規の携帯機１０２からの信号でない場合には、通常は車両１０５に対する機能の利用を禁止している。車両１０５の不正使用を防ぐためである。

次に、図５～図８を用いて、携帯機１０２を照合する照合処理に関して説明する。図５のフローは、車載装置１０３の照合ＥＣＵ３０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ１では、測距用電波の送信指令の有無を判断し、送信指令があればステップＳ２に移り、送信指令がない場合には本フローを終了する。送信指令は、たとえば他の装置から与えられる指令、および定期的に与えられる指令である。

ステップＳ２では、送信する測距用電波の周波数を決定し、ステップＳ３に移る。周波数ｆは、たとえば予め複数、たとえばｋ個設定されており、予め携帯機１０２と決定している決定規則によってｆ（１）からｆ（ｋ）の間で決定する。ステップＳ３では、ステップＳ２で設定した周波数の測距用電波を送信し、本フローを終了する。

次に、携帯機１０２の処理に関して説明する。図６のフローは、携帯機１０２の端末制御部２０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ１１では、測距用電波を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ１２に移り、受信していない場合は本フローを終了する。

ステップＳ１２では、測距用電波を受信したので、測距用電波から位相データを端末取得位相データとして取得し、ステップＳ１３に移る。ステップＳ１３では、端末取得位相データを車載装置１０３に送信し、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ１４では、送信する測距用電波の周波数を決定し、ステップＳ１５に移る。周波数ｆは、前述のように決定規則によってｆ（１）からｆ（ｋ）の間で決定する。したがって受信した測距用電波の同じ特定周波数の測距用電波となる。ステップＳ１５では、ステップＳ２で設定した周波数の測距用電波を送信し、本フローを終了する。

このように携帯機１０２は、測距用電波を受信すると位相データを取得し、取得した位相データと共に特定周波数の測距用電波を送信する。

次に、車載装置１０３の処理に関して説明する。図７のフローは、車載装置１０３の照合ＥＣＵ３０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ２１では、測距用電波を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ２２に移り、受信していない場合は本フローを終了する。

ステップＳ２２では、測距用電波を受信したので、測距用電波から位相データを車取得位相データとして取得し、ステップＳ２３に移る。ステップＳ２３では、携帯機１０２からの端末取得位相データを受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ２４に移り、受信していない場合は、ステップＳ２５に移る。ステップＳ２５では、タイムアウト時間以内であるか否かを判断し、タイムアウト時間以内である場合にはステップＳ２３に戻り、タイムアウト時間を経過したら本フローを終了する。タイムアウト時間を経過すると、送信した測距用電波に対する応答が携帯機１０２から無かったと判断する。

ステップＳ２４では、取得した車取得位相データと受信した端末取得位相データとが一致するか否かを判断し、一致する場合にはステップＳ２６に移り、一致しない場合にはステップＳ２７に移る。またステップＳ２４では、１つの特定周波数における位相データの一致か否かを判断しているが、全ての特定周波数について位相データの一致か否かを判断してもよい。したがってこの場合には、車取得位相データと端末取得位相データとを特定周波数毎に比較し、全部の特定周波数において車取得位相データと端末取得位相データとが一致する場合には、ステップＳ２６に移り、一致しない場合にはステップＳ２７に移る。

ステップＳ２６では、２つの位相データが一致したので、通信元が正規の携帯機１０２であると判断し、本フローを終了する。すなわち照合が成立したと判断する。ステップＳ２７では、２つの位相データが一致していないので、通信元が正規の携帯機１０２でないと判断し、本フローを終了する。すなわち照合が不成立であると判断する。

ステップＳ２６の処理は、具体的には、図８に示すように、複数の特定周波数について位相データを取得し判断することが好ましい。たとえば第１周波数ｆ１の測距用電波を車載装置１０３から携帯機１０２に送信すると、携帯機１０２では受信した測距用電波から位相ａ１を含む位相データを取得する。そしてその応答として同じ第１周波数ｆ１の測距用電波を携帯機１０２から車載装置１０３に送信すると、車載装置１０３では受信した測距用電波から位相ｂ１を含む位相データを取得する。車載装置１０３と携帯機１０２がともに動いていない場合は、距離が変わらない。そして同じ第１周波数ｆ１であり初期位相も同じであるので、端末取得位相データの位相ａ１と車取得位相データの位相ｂ１と同じである。したがって位相データを比較することで、２つの装置間で、送受信された測距用電波の距離が同じことがわかるので、位相データが一致したら正規の携帯機１０２であると判断することができる。これは第１周波数だけでなく、他の各第２周波数ｆ２～第ｋ周波数ｆｋにおいても、それぞれ２つの位相データを比較する。ここでｋは、自然数であり、たとえば最大値が８０である。

以上説明したように本実施形態の車載システム１００は、携帯機１０２を認証して、正当性を判断するセキュリティシステムとして機能する。そして測距用電波から取得した位相データを用いて携帯機１０２と車載装置１０３との通信の正当性を判断している。受信した測距用電波の位相データは、送信元との距離よって変化する。車載装置１０３と携帯機１０２とを固定した状態で、車載装置１０３と携帯機１０２とが相互に同じ特定周波数の測距用電波を送受信した場合、車取得位相データと端末取得位相データとは同じになる。たとえば車載装置１０３と携帯機１０２との間に電波発生器を設置した場合、車載装置１０３が電波発生器から受信した測距用電波の位相データと、携帯機１０２が通信装置から取得した測距用電波の位相データとは、一致しない。したがって電波発生器によるリレーアタックを防ぐことができる。このように双方向の位相データを用いることで、車載装置１０３と携帯機１０２の通信の正当性を精度良く判断することができる。

また本実施形態では、複数の特定周波数の測距用電波を用いて、全ての特定周波数における車取得位相データと端末取得位相データとが一致する場合には、照合成立と判断している。したがって複数の特定周波数を用いるので、より正当性を精度良く判断することができる。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に関して、図９を用いて説明する。本実施形態では、距離も推定して、携帯機１０２の正当性を判断している点に特徴を有する。図９のフローは、図７のフローに類似しており、車載装置１０３の照合ＥＣＵ３０によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ３１では、測距用電波を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ３２に移り、受信していない場合は本フローを終了する。

ステップＳ３２では、測距用電波を受信したので、測距用電波から位相データを車取得位相データとして取得し、ステップＳ３３に移る。ステップＳ３３では、携帯機１０２からの端末取得位相データを受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ３４に移り、受信していない場合は、ステップＳ３５に移る。ステップＳ３５では、タイムアウト時間以内であるか否かを判断し、タイムアウト時間以内である場合にはステップＳ３３に戻り、タイムアウト時間を経過したら本フローを終了する。タイムアウト時間を経過すると、送信した測距用電波に対する応答が携帯機１０２から無かったと判断する。

ステップＳ３４では、取得した車取得位相データと受信した端末取得位相データとが一致するか否かを判断し、一致する場合にはステップＳ３６に移り、一致しない場合にはステップＳ３９に移る。ここでステップＳ３４では、比較するデータは位相データそのものではなく、位相データから演算した距離関連データである。具体的には、端末取得位相データを用いて距離測定アルゴリズムにより決定される距離関連データと、車取得位相データを用いて距離測定アルゴリズムにより決定される距離関連データとが一致するか否かを判断する。距離測定アルゴリズムは、たとえば位相データを周波数と振幅との関係で示す周波数スペクトルで生成アルゴリズムである。距離関連データは、周波数スペクトルである。

ステップＳ３６では、２つの位相データが一致したので、車取得位相データを用いて距離を推定し、ステップＳ３７に移る。距離の推定は、受信した位相データに含まれる位相を用いて行われる。具体的には、図８に示すように、複数の周波数について位相を取得し、たとえば基準となる第１周波数ｆ１と、他の各第２周波数ｆ２～第ｋ周波数ｆｋとの位相差を用いて車載装置１０３と携帯機１０２との距離を算出する。ここでｋは、自然数であり、たとえば最大値が８０である。距離推定部３０７は、第１周波数ｆ１における測距用電波の位相と別の周波数、たとえば第２周波数ｆ２などにおける測距用電波の位相との組み合わせを少なくとも２組用いて距離を推定する。したがってたとえば第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２、第１周波数ｆ１と第３周波数ｆ３などのそれぞれの組に含まれる２つの位相データからそれぞれ決定される位相差に基づいての距離を推定する。たとえば図８では、第１周波数ｆ１の位相ａ１と、第２周波数ｆ２の補正後の位相ａ２との位相差を用いて、距離を算出する。

ステップＳ３７は、距離の差が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲内である場合にはステップＳ８に移り、所定範囲内にない場合にはステップＳ９に移る。ステップＳ８にて、距離は、第１周波数と他の周波数とによっても算出されるので、周波数の組み合わせ別に距離が算出される。算出された７９個の距離が所定の範囲内にある場合は、距離が正しく算出されたと判断する。しかし算出された距離が所定の範囲内にない場合には、距離が正しく算出されてないと判断する。

ステップＳ３８では、２つの位相データが一致し、距離が所定範囲内にあるので、通信元が正規の携帯機１０２であると判断し、本フローを終了する。すなわち照合が成立したと判断する。ステップＳ３９では、２つの位相データが一致していない、または距離が所定範囲内にないので、通信元が正規の携帯機１０２でないと判断し、本フローを終了する。すなわち照合が不成立であると判断する。したがってこのときは、携帯機１０２による車両１０５に対する操作を拒否するように制御することが好ましい。

このように本実施形態では、距離推定部３０７は、１つの特定周波数における位相データと別の特定周波数における位相データとの組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組の２つの位相データからそれぞれ決定される位相差に基づいて、携帯機１０２と車載装置１０３との距離を特定周波数の組み合わせ別に推定する。そして照合部３０５は、特定周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合であり、かつ少なくとも１つの特定周波数において端末取得位相データと車取得位相データとが一致する場合には、携帯機１０２と車載装置１０３との通信は正当であり、かつ推定した距離を採用する。したがって複数の特定周波数の位相を用いて距離を推定するので、誤推定を抑制するとともに、推定精度を向上することができる。

また本実施形態では、位相データの一致を、距離関連データを用いて判断している。したがって位相データそのものの一致ではなく、距離関連データを用いているので、たとえば距離を算出するための途中データが一致している場合には、位相データを一致と判断してもよい。したがって既存の位相差を用いた距離算出プログラムに容易に位相データの一致判断を組み込むことができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、照合部３０５は、位相データが一致しているか否かを判断しているが、位相データが一致するか否かは位相データそのものを比較する場合に限るものではなく、位相データを用いた特定のアルゴリズムにより決定される関連データが一致する否かを判断してもよい。換言すると、位相データを出発として演算に用いられる途中のデータが一致する否かで判断してもよく、演算結果のデータが一致するか否かで判断してもよい。

前述の第１実施形態において、照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０によって実現されていた機能は、前述のものとは異なるハードウェアおよびソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現してもよい。照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０は、たとえば他の制御装置と通信し、他の制御装置が処理の一部または全部を実行してもよい。照合ＥＣＵ３０および端末制御部２０が電子回路によって実現される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって実現することができる。

前述の第１実施形態では、セキュリティシステムは、車載装置１０３と携帯機１０２とによって実現しているが、このような構成に限るものではない。セキュリティシステムは、通信装置が携帯端末の正当性を判断するシステムであればよく、通信装置は車載装置１０３でなく通信機能を有する他の装置であってもよい。また携帯端末は、車載装置１０３の鍵として機能する携帯機１０２に限るものではなく、携帯電話、スマートフォン、モバイル端末など他の装置であってもよい。

２０…端末制御部 ２１…端末受信回路（端末通信部）
２２…端末送信回路（端末通信部） ２４…端末取得部 ２５…端末送信アンテナ
２６…端末受信アンテナ ２７…位相決定部 ３０…照合ＥＣＵ（装置制御部）
３１…車両通信モジュール（装置通信部）
１００…車載システム（セキュリティシステム） １０２…携帯機（携帯端末）
１０３…車載装置（通信装置） ３０２…送信処理部（データ生成部）
３０４…受信処理部（装置取得部） ３０５…照合部（判断部）
３０７…距離推定部

Claims (4)

1. 携帯端末（１０２）と、前記携帯端末と通信する通信装置（１０３）と、前記携帯端末の正当性を判断する判断部（３０５）とを有するセキュリティシステム（１００）であって、
   前記携帯端末は、
   距離を推定するための特定周波数の測距用電波を送信するとともに、前記特定周波数で前記通信装置から送信された測距用電波を受信する端末通信部（２１，２２）と、
   前記端末通信部を制御する端末制御部（２０）と、
   前記端末通信部が前記通信装置から送信された前記測距用電波を受信すると、前記特定周波数で前記通信装置から送信された前記測距用電波から第１の位相データを取得する端末取得部（２４）と、を含み、
   前記通信装置は、
   前記特定周波数で前記測距用電波を送信するとともに、前記携帯端末から前記特定周波数で送信された前記測距用電波を受信する装置通信部（３１）と、
   前記装置通信部を制御する装置制御部（３０）と、
   前記装置通信部が前記携帯端末から送信された前記測距用電波を受信すると、前記特定周波数で前記携帯端末から送信された前記測距用電波から第２の位相データを取得する装置取得部（３０４）と、を含み、
   前記判断部は、前記端末取得部が取得した前記第１の位相データと前記装置取得部が取得した前記第２の位相データとが一致する場合には、前記携帯端末と前記通信装置との通信は正当であると判断するセキュリティシステム。
2. 前記判断部は、前記端末取得部が取得した前記位相データを用いて距離測定アルゴリズムにより決定される距離関連データと、前記装置取得部が取得した前記位相データを用いて前記距離測定アルゴリズムにより決定される距離関連データとが一致する場合には、前記端末取得部が取得した前記位相データと前記装置取得部が取得した前記位相データとが一致すると判断する請求項１に記載のセキュリティシステム。
3. 前記装置通信部は、複数の前記特定周波数の前記測距用電波を前記携帯端末に送信し、
   前記端末通信部は、前記通信装置から送信された前記測距用電波を受信する毎に、受信した前記測距用電波と同じ前記特定周波数の前記測距用電波を前記通信装置に送信し、
   前記判断部は、前記装置通信部が受信した前記位相データと前記装置取得部が取得した前記位相データとを前記特定周波数毎に比較し、全部の前記特定周波数において前記装置通信部が受信した前記位相データと前記装置取得部が取得した前記位相データとが一致する場合には、前記携帯端末と前記通信装置との通信は正当であると判断する請求項１または２に記載のセキュリティシステム。
4. 前記携帯端末と前記通信装置との距離を推定する距離推定部（３０７）をさらに備え、
   前記距離推定部は、１つの前記特定周波数における前記位相データと別の前記特定周波数における前記位相データとの組み合わせを少なくとも２組用い、それぞれの組の２つの前記位相データからそれぞれ決定される位相差に基づいて、前記携帯端末と前記通信装置との距離を前記特定周波数の組み合わせ別に推定し、
   前記判断部は、前記特定周波数の組み合わせ別の距離の差が所定範囲以内である場合であり、かつ少なくとも１つの前記特定周波数において前記端末取得部が取得した前記位相データと前記装置取得部が取得した前記位相データとが一致する場合には、前記携帯端末と前記通信装置との通信は正当であり、かつ推定した距離を採用する請求項３に記載のセキュリティシステム。

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