JP6427321B2

JP6427321B2 - 制御システム、携帯機

Info

Publication number: JP6427321B2
Application number: JP2014020210A
Authority: JP
Inventors: 宗範松本; 徳永　裕樹; 裕樹徳永
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP2015147455A; US20170008488A1; US10604112B2; WO2015118821A1

Description

本発明は、制御システム、携帯機に関する。

車両のスマートキーシステムが普及している。スマートキーシステムにおいては、例えばユーザがドアハンドルに接触したりエンジンスタートスイッチを操作すると、ＩＤの返信を要求するリクエスト信号が車両から送信され、同信号を受信したキーから返信されたＩＤと車載装置が記憶するマスターＩＤとで照合がとれたらドア開錠やエンジン始動が許可される（ユーザ操作なしで車載装置から周期的にポーリング信号を車両周辺に送信する形態もある）。

例えば下記特許文献１には、スマートキーシステムにおいて、乗員に運転継続の意思があるか否かを判定する手段を装備して、携帯機が車両から離間し、携帯機の不所持者に運転継続の意思がある場合には内燃機関の再始動を許可し、車両の盗難をより確実に防止するシステムが開示されている。

特開２００７−１５３１９０号公報

スマートキーシステムに対してリレーアタックと呼ばれる盗難の手法がある。それは図１１に例示されている。この手法では、車両の所有者が車両から離れている状況で、車両と所有者の間に犯罪者Ａ、Ｂが位置する。所有者はスマートキーを携帯しているとする。犯罪者Ａ、Ｂは電波中継器を所持している。

この状態で、まず車両から発信されたリクエスト信号（ポーリング信号）を犯罪者Ａ、Ｂが中継して所有者の場所まで伝達する。通常リクエスト信号（ポーリング信号）の到達範囲は車両周辺に限定されているが、犯罪者Ａ、Ｂの中継により所有者の所まで同信号を届かせることができる。車両の所有者が携帯するスマートキーは、同信号を受信したら、自身が記憶しているそのキー固有のＩＤコードをＲＦ信号として返信する。

キーから送信されたＲＦ信号の到達距離は相対的に長い。ＲＦ信号が車両まで到達したら、車両は受信したＲＦ信号に含まれたＩＤと車両側で記憶しているマスターＩＤとの間で照合（認証）処理を実行する。受信したＲＦ信号は所有者の持つスマートキーから送信された信号なので、当然照合は成功となる。これにより車両はドアの開錠許可状態となる。こうして犯罪者は車両に侵入することが可能となる。

さらに、犯罪者Ａが車両に搭乗した後に、同様の手順を繰り返すと、車室内照合が成功して、車両のエンジン始動が許可される。こうして犯罪者が車両を走行させることが可能となる。以上がリレーアタックの概要である。

このようなリレーアタックに対する効果的な対策が必要である。リレーアタックを抑制するための有用な方法は、携帯機が車両周辺にあるのか否かが判別できるようにすることである。そのような仕組みを備えれば、携帯機が車両周辺にあると判別された場合にはドア開錠やエンジン始動を許可し、車両周辺にないと判別された場合にはそれらを許可しないように制御することにより、リレーアタックによる被害を効果的に防止することが期待できる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、使用者が携帯する携帯機と車両の間で無線通信を行うことにより車両の所定動作を許可するシステムにおいて、携帯機が車両周辺にあるか否かが判別できる仕組みを有することにより、リレーアタックによる被害を効果的に抑制できる制御システムおよび携帯機を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る制御システムは、車両に搭載された第１通信部、または使用者が携帯する携帯機に備えられた第２通信部から、周波数が異なる複数の信号を、前記第１通信部から所定距離以下の領域内で前記複数の信号が合成された所定の合成信号が生じるように送信する送信手段（Ｓ７０、Ｓ２４０、Ｓ７２、Ｓ７４）と、その送信手段により送信された複数の信号によって前記領域内で生じた所定の合成信号が検出され、前記第２通信部から送信された認証用信号が前記車両の正規の認証用信号だと認証された場合に、前記車両の所定動作を許可する許可手段（Ｓ９０）と、を備えたことを特徴とする。この発明によれば、車両または携帯機から送信された複数の信号の合成により車両周辺で発生する合成信号を検出されるか否かにより、リレーアタックを効果的に抑制できる。

本発明の制御システムの実施例における構成図。実施例１における処理手順の例を示すフローチャート。実施例２における処理手順の例を示すフローチャート。実施例３における処理手順の例を示すフローチャート。スマートエントリー時の様子の例を示す図。スマートスタート時の様子の例を示す図。実施例１における時系列の各種信号の送受信の例を示す図。実施例２における時系列の各種信号の送受信の例を示す図。実施例３における時系列の各種信号の送受信の例を示す図。携帯機のシステム構成例を示す図。リレーアタックの例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明の実施例１に係る車両の制御システム１（システム）の装置構成の概略図である。図１に示されたシステム１は、車両２に備えられた電子制御ユニット（ＥＣＵ）４、及びユーザが携帯可能なキー３（スマートキー、電子キー、携帯機）を備える。

ＥＣＵ４は、ＬＦ送信部４０、ＲＦ通信部４１を備える。ＬＦ送信部４０は、例えば車両２の各ドアハンドルや、車室内などの複数の位置に配置されて、ＬＦ（長波）帯域の電磁波によって車両２の車室外や車室内に各種信号を送信する。ＲＦ通信部４１は、例えば車室内に装備されて、車外や車室との間で例えばＵＨＦ帯域のＲＦ信号を送受信する。

ＥＣＵ４は通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算や情報処理を司るＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域としての一時記憶部であるＲＡＭ、各種情報を記憶するための不揮発性のメモリ４２を備える。メモリ４２には例えばマスターＩＤ４３が記憶されている。

車両２のドアやトランクリッド５には、タッチセンサ５０、施開錠制御部５１が装備されている（なおドア、トランクリッド５は車両２に装備された複数のドアやトランクリッドを指す）。タッチセンサ５０は、車両２のドアハンドルやトランクリッドのユーザ把持部分に装備されて、ユーザがドアハンドルやトランクリッドに接触したことを検出するセンサである。施開錠制御部５１はドア、トランクリッドの施錠あるいは開錠を制御する。

また車両２は、車室内の運転席近傍にエンジンスタートスイッチ６０を備える。エンジンスタートスイッチ６０はスマートスタートシステムにおけるエンジン始動のためのスイッチであり、ユーザが押下し車室内照合が成功するとエンジンが始動するスイッチである。なお、エンジンとは内燃機関に限らず電気的モータも含む自動車の駆動部一般を指すとする。以上の各部は車内通信（ＣＡＮ通信）により接続されて相互に情報の受け渡しが可能となっている。

次にキー３はスマートキーシステムに関わる電子キーであり、ユーザが携帯可能で、ＬＦ受信部３０、ＲＦ通信部３１、制御部３２、メモリ３３、各種スイッチ３５を備える。メモリ３３には、当該キー３に固有の識別信号３４（ＩＤコード、ＩＤ）が記憶されている。

ＬＦ受信部３０は、ＬＦ帯域の無線信号を受信する機能を有する。ＲＦ通信部３１は、例えばＵＨＦ帯域のＲＦ信号の送受信の機能を有する。制御部３２は、通常のコンピュータと同様の構造を有するとし、各種情報処理のためのＣＰＵや、ＣＰＵの作業領域としての一時記憶部のＲＡＭなどを備えるとする。各種スイッチ３５はワイヤレスキーレスシステムに関わるスイッチ群で、ドア、トランクのロック、アンロックスイッチ、プレ空調スイッチなどの複数のスイッチを備える。制御部３２によってＬＦ送信部３０、ＲＦ通信部３１などを含むキー３の装備が制御され、各種スイッチ３５へのユーザ操作に対応した処理が実行される。

上記構成のもとでシステム１は、リレーアタック被害を抑制するための処理を組み込んだスマートエントリーシステム、スマートスタートシステムの一連の処理を実行する。その処理手順の例が図２に示されている。図２（及び後述の図３、図４）の処理手順は予めプログラム化して例えばメモリ４２、メモリ３３に記憶しておき、ＥＣＵ４、制御部３２が呼び出して自動的に実行するとすればよい。図２の処理を実行した場合の時間的推移の例が図７に示されている。

図２の処理では、まずＳ１０でＥＣＵ４は、ユーザによるドアハンドルあるいはトランクリッドに備えられたタッチセンサ５０への接触があったか否か、エンジンスタートスイッチ６０の操作があったか否かを判定する。タッチセンサ５０への接触、またはエンジンスタートスイッチ６０の操作が検出された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）はＳ２０に進み、それらが検出されていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）はＳ１０を繰り返して検出待ち状態となる。

Ｓ２０に進んだらＥＣＵ４は、該当するＬＦ送信部４０（つまりタッチセンサ接触検出の場合は接触が検出されたドアやトランクに備えられたＬＦ送信部４０、エンジンスタートスイッチ操作検出の場合は車室内のＬＦ送信部４０）から、キー３の起動を求めるＷＡＫＥ信号を送信する。ＬＦ信号の周波数は例えば１２５ｋＨｚとする。

キー３はＳ２００でＷＡＫＥ信号をＬＦ受信部３０で受信して、これにより起動する。続いて制御部３２はＳ２１０でＷＡＫＥ信号を受信したことを知らせる信号（ＡＣＫ信号）をＲＦ通信部３１から送信する。

キー３から送信されたＡＣＫ信号を、Ｓ３０で車両２はＲＦ通信部４１で受信する。続いてＳ４０でＥＣＵ４はチャレンジ信号（車両コードを載せて、キーにＩＤの返信を要求する信号）をＲＦ通信部４１から送信する。キー３はＳ２２０においてチャレンジ信号をＲＦ通信部３１で受信する。そしてＳ５０およびＳ２３０でＥＣＵ４と制御部３２は、双方向通信によりクロック信号を互いに送受信して、ＥＣＵ４と制御部３２のクロックを同期させる。

図７に示すとおり、以上の処理で送受信されたＲＦ信号の周波数は例えば４３３．９２ＭＨｚ（Ｆ１と表記）とする。そしてＳ６０でＥＣＵ４は、車両のＲＦ通信部４１から送信するＲＦ信号の周波数を４３４．０４５ＭＨｚ（Ｆ２と表記）に変更する。

続いてＳ７０でＥＣＵ４はＲＦ通信部４１に対し上記周波数Ｆ２でのＲＦ信号の送信を指令する。これと同時にキー３の制御部３２はＳ２４０でＲＦ通信部３１に対し周波数Ｆ１でＲＦ信号の送信を指令する。ＥＣＵ４と制御部３２の同時の指令はＳ５０、Ｓ２３０での同期によって可能となる。なおＳ７０におけるＲＦ通信部４１からの送信出力は、リレーアタックが行われていないと判断できるほど車両から近い位置にキー３が存在する場合にのみキー３でＲＦ信号を受信できる出力とする。

こうして車両２とキー３から同時にＲＦ信号が発信され、上記のとおりそれらの周波数はＦ１とＦ２に設定されている。上記のとおり周波数Ｆ１とＦ２とは相対的に近い数値に設定されている。周知のとおり、相対的に近い複数の周波数の信号（電磁波）が合成されるとうなりが発生する。したがってキー３が車両２からのＲＦ信号の到達範囲にある場合、キー３の周辺でうなりが発生する。これに対し、キー３が車両２からのＲＦ信号の到達範囲の外部にある場合には、キー３の周辺で（および他の場所でも）うなりは発生しない。

リレーアタックが行われる場合、犯罪者は車両から発信されるＬＦ信号をキーまで中継することに着目すると思われ、ＲＦ信号を中継することまでは考えないと思われる。したがってリレーアタックが行われている場合にもキー３の周辺でうなり発生しないと考えられる。以上をまとめると、キー３が車両２の周辺にある場合はキー３周辺でうなりが発生し、キー３が車両２の周辺にない場合にはリレーアタックが行われてもキー３周辺でうなりは発生しない。

よってキー３の周辺でのうなりの発生の有無を検知すれば、リレーアタックなしの正規の通信か、リレーアタックありの通信かが判別できる。さらに上記Ｆ１とＦ２の設定は、その差分値がＬＦ信号の周波数（１２５ｋＨｚ）となるように設定されている。したがってキー３周辺でのうなりの発生をキー３のＬＦ受信部３０によって検出できる。以上の処理をＳ２５０以降で実行する。

まずＳ２５０で制御部３２はビート（うなり）成分をＬＦ受信部３０が検出したか否かを判別する。ビート成分が検出された場合（Ｓ２５０：ＹＥＳ）はＳ２６０に進み、ビート成分が検出されていない場合（Ｓ２５０：ＮＯ）はＳ２７０に進む。

Ｓ２６０に進む場合は、キー３周辺のうなりが検出されたので、上記のとおり、キー３は車両２の十分近くにありリレーアタックは行われていないとみなされる場合である。一方Ｓ２７０に進む場合は、キー３周辺のうなりが検出されないのでキー３は車両２の近くにないとみなされ、それにも関わらず、Ｓ７０以前の通信が成功していることから考えてリレーアタックが行われているとみなされる場合である。

そこでＳ２６０に進んだら制御部３２はリレーアタックが介在しない正規の通信であると判定し、Ｓ２８０でＲＦ通信部３１からキー３のＩＤ３４を送信する。またＳ２７０に進んだら制御部３２はリレーアタックが介在した異常通信であると判定し、Ｓ２９０でＬＦによるＷＡＫＥ信号の再送を要求する信号（ＬＦ再送要求信号）をＲＦ通信部３１から送信する。

ＥＣＵ４ではＳ８０で、ＩＤ３４を受信し、その認証が成功したか否かを判別する。ＩＤ３４を受信し、その認証が成功した場合（Ｓ８０：ＹＥＳ）はＳ９０に進み、ＩＤ３４を受信していないか、あるいは受信したがその認証が成功しなかった場合（Ｓ８０：ＮＯ）はＳ１００に進む。

Ｓ９０に進んだらＥＣＵ４は車両に対する所定動作を許可する。ここで所定動作とは、Ｓ１０で検出されたユーザ操作に関連付けられた動作であり、具体的には、ユーザ操作がドア、トランクリッド接触の場合はドア、トランクリッドの開錠動作であり、ユーザ操作がエンジンスタートスイッチ操作の場合はエンジン始動である。

Ｓ１００に進んだらＥＣＵ４は、ＬＦ再送要求信号を受信したか否かを判別する。ＬＦ再送要求信号を受信した場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）はＳ２０に戻って上記手順を繰り返す。ＬＦ再送要求信号を受信していない場合（Ｓ１００：ＮＯ）は図２の処理を終了する。以上が図２の処理手順である。

図５、図６に実施例１を実施した場合のスマートエントリ時とスマートスタート時の様子の例が示されている。これらの図ではキー３および車両の乗員が車両２の近くあるいは車室内にいてリレーアタックは行われていないので、ＲＦ通信部４１とキー３の間の領域でうなりが発生して、上記Ｓ２５０でそれが検出されて、車両のドア、トランク開錠やエンジン始動が許可される。

キー３および正規の乗員が車両２から遠く、リレーアタックが行われている場合には、ＲＦ通信部４１とキー３の間の領域でうなりは発生せず、ドア、トランク開錠やエンジン始動は許可されない。このように上記処理手順を実行することにより、リレーアタック被害が効果的に抑制できる。さらに上記例で発生するうなりはＬＦ受信部３０で受信できる周波数なので、従来からあるハードウェア構成を変更する必要がない。

なおＳ２５０でのうなり検出は、より具体的に図１０に示すキー３の構成のもとで例えば以下のように実行されるとしてもよい。図１０の構成では、キー３はＬＦ受信部３０が備えるＬＦ受信アンテナ３０１と、ＲＦ通信部３１が備えるＲＦ送受信アンテナ３１０とを、同一の基板の表面側と裏面側に形成する。その際、基板上面視でＬＦ受信アンテナ３０１とＲＦ送受信アンテナ３１０の一部が重複するように配置する。

そしてＬＦ受信アンテナ３０１からＬＦ受信ＩＣ３００まで信号線３０２が延びている。こうした配置ならば、ＬＦ受信アンテナ３０１とＲＦ送受信アンテナ３１０とが近接しているので、キー３の内部で確実にうなりが発生し、それがＬＦ受信部３０で検出できる。特に図１０の配置では、上記２つの周波数のＲＦ信号の合成による１２５ｋＨｚのうなりが信号線３０２で誘起されて、それがＬＦ受信部３０で確実に検出できる。

次に実施例２を説明する。上記実施例１が２つの信号の合成であったのに対し、実施例２では３つの信号の合成とする。実施例２（および後述の実施例３）においてもシステム構成は図１のものでよい。実施例２における処理手順の例は図３に示され、これを実行した場合の時間的推移例が図８に示されている。図３の処理手順では図２の処理手順にＳ７２が付加されている。なお他の図と同一符号の構成は（新たな説明がない限り）同様の構成であり、重複する説明は省略する。

図３の処理手順では、Ｓ７０、Ｓ２４０でのＲＦ信号（それぞれ周波数はＦ２、Ｆ１）の同時送信に加えて、それらと同時にＳ７２で車両２のＬＦ送信部４０からＬＦ信号（周波数１２５ｋＨｚ）を送信する。これにより、実施例１と同様に周波数Ｆ１とＦ２の信号の合成により形成される１２５ｋＨｚのうなりに、さらに１２５ｋＨｚの信号が合成される。よって、Ｓ７２で送信される信号のパターンを適切に定めることにより、上記３つの信号の合成を特有のパターンのＬＦ信号にすることが可能となる。その特有のパターンのＬＦ信号がＳ２５０で検出されるか否かでリレーアタックの有無が検出できる。したがって実施例２では特有のパターンの合成信号の検出でリレーアタックが抑制できる。

次に実施例３を説明する。上記実施例１、２が車両２とキー３から信号を送信してうなりを発生させるのに対し、実施例３では車両２から複数の信号を送信して合成する。実施例３における処理手順の例は図４に示され、これを実行した場合の時間的推移例が図９に示されている。図４の処理手順では、図２の処理手順にＳ７４が付加され、Ｓ２４０が削除されている。

図９に示すように例えばＳ７０では周波数４３３．７９５ＭＨｚのＲＦ信号を送信し、Ｓ７２ではそれと同時に１２５ｋＨｚのＬＦ信号を送信すればよい。この２つの信号が合成されて４３３．９２ＭＨｚのＲＦ信号が形成される。キー３が車両周辺（ＲＦ信号到達範囲内）にあれば、この合成信号をＲＦ通信部３１で検出できるので、Ｓ２５０が肯定判断（ＹＥＳ）となって、Ｓ９０でドア、トランク開錠やエンジン始動が許可される。このように実施例３の構成でも車両２のみから送信される複数の信号の合成によりリレーアタックの有無が検出できる。

上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更してよい。また上記例ではユーザ操作をきっかけとしてチャレンジ信号（リクエスト信号）を送信する形態としたが、ユーザ操作と無関係にポーリング信号を周期的に送信する形態でもよい。

１制御システム
２車両
３キー（携帯機）
４ＥＣＵ

Claims

車両に搭載された第１通信部からＲＦ信号である第１周波数の信号と、使用者が携帯する携帯機に備えられた第２通信部から、ＲＦ信号である、前記第１周波数と異なる第２周波数の信号とを、前記第１通信部から所定距離以下の領域内でそれら第１周波数の信号と第２周波数の信号との合成によりうなりが生じるように同時に送信する送信手段（Ｓ７０、Ｓ２４０、Ｓ７２）と、
前記携帯機に備えられて、前記領域内で生じた前記うなりを検出する検出手段（Ｓ２５０）と、
前記携帯機に備えられて、前記検出手段が前記うなりを検出したことに基づいて応答信号を送信する応答手段（Ｓ２８０）と、
前記車両に備えられて、前記携帯機からの前記応答信号を受信したことに基づいて、前記車両の所定動作を許可する許可手段（Ｓ９０）と、
を備え、
前記第１周波数と前記第２周波数の差分値がＬＦ信号の周波数に設定されたことを特徴とする制御システム。
前記車両に備えられ、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる周波数の、前記携帯機の起動を求める起動要求信号を前記送信手段の送信前に送信する起動要求送信手段（Ｓ２０）と、
前記携帯機に備えられ、前記起動要求信号を受信する受信手段（３０、Ｓ２００）とを備え、
前記送信手段は、前記起動要求信号の周波数と同一周波数の前記うなりが生ずるように前記第１周波数の信号及び前記第２周波数の信号を送信し、
前記受信手段が前記検出手段を構成する請求項１に記載の制御システム。
前記受信手段のアンテナと前記第２通信部のアンテナとは同一の基板の互いに反対側の面において基板上面視で一部が重複するように形成された請求項２に記載の制御システム。
前記送信手段（Ｓ７２）は、前記第１周波数の信号及び前記第２周波数の信号の送信と同時に、前記第１通信部から、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる第３周波数の信号を、前記領域内に前記うなりと前記第３周波数の信号とが合成された合成信号が生じるように送信し、
前記検出手段は前記合成信号を検出し、
前記応答手段は前記検出手段が前記合成信号を検出したことに基づいて前記応答信号を送信する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御システム。
前記第３周波数の信号の周波数は前記うなりと同一周波数に設定された請求項４に記載の制御システム。
前記第１通信部と前記第２通信部のクロックを同期させる同期手段（Ｓ５０、Ｓ２３０）を備え、
前記送信手段は、前記同期手段により前記第１通信部と前記第２通信部のクロックが同期した状態で前記第１周波数の信号と前記第２周波数の信号とを同時に送信する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御システム。
車両に搭載された第１通信部から互いに異なる周波数の複数の信号を、前記第１通信部から所定距離以下の領域内で前記複数の信号が合成された所定の合成信号が生じるように同時に送信する送信手段（Ｓ７０、Ｓ７４）と、
使用者が携帯する携帯機に備えられて、前記領域内で生じた前記合成信号を検出する検出手段（Ｓ２５０）と、
前記携帯機に備えられて、前記検出手段が前記合成信号を検出したことに基づいて応答信号を送信する応答手段（Ｓ２８０）と、
前記車両に備えられて、前記携帯機からの前記応答信号を受信したことに基づいて、前記車両の所定動作を許可する許可手段（Ｓ９０）と、
を備え、
前記複数の信号はＲＦ信号とＬＦ信号の両方を含み、
前記合成信号はＲＦ信号であることを特徴とする制御システム。
車両に備えられた第１通信部との通信機能を有する第２通信部（３０、３１）を備え、
その第２通信部は、
前記第１通信部から送信された同期用のクロック信号を受信する受信手段（Ｓ２３０）と、
前記受信手段が受信したクロック信号により前記第１通信部のクロックと同期して、前記第１通信部から所定距離以下の領域内で複数の信号の合成によるうなりが生じるように、前記第１通信部から第１周波数のＲＦ信号が送信されている期間内に、前記第１通信部から送信される前記第１周波数のＲＦ信号と異なる第２周波数のＲＦ信号を送信する第１送信手段（Ｓ２４０）と、
前記領域内で生じた前記うなりを検出する検出手段（Ｓ２５０）と、
前記検出手段が前記うなりを検出したことに基づいて認証用信号を送信する第２送信手段（Ｓ２８０）と、
を備え、
前記第１周波数と前記第２周波数の差分値がＬＦ信号の周波数に設定されたことを特徴とする携帯機。