(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の通信ゲートウェイとブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信接続を確立するように構成された携帯機器であって、
前記携帯機器は、前記通信ゲートウェイとＢＬＥ通信接続を確立した後、さらに、前記車両に設けられた少なくとも１つのセンサとインパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信を行うように構成され、
前記携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信を介して、前記少なくとも１つのセンサにより前記携帯機器のＩＲ ＵＷＢ測距が実行される携帯機器。
【請求項２】
ＩＲＵＷＢ測距に基づく信号情報は、前記携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信における、受信信号強度、到着時間、到着時間差、および到着角度の少なくとも１つを含み、
前記信号情報に基づいて、前記携帯機器の位置が決定される請求項１に記載の携帯機器。
【請求項３】
ＩＲＵＷＢ測距に基づく信号情報は到着時間および到着時間差の少なくとも１つを含む請求項１又は２に記載の携帯機器。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサは、第１のセンサと第２のセンサとを含み、
前記携帯機器は、前記通信ゲートウェイとＢＬＥ接続を確立した後の、第１の指定されたタイムスロットにて、前記第１のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信を行うように構成され、
さらに、前記携帯機器は、前記通信ゲートウェイとＢＬＥ接続を確立した後で、かつ第１の指定されたタイムスロットの後の、第２の指定されたタイムスロットにて、前記第２のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信を行うように構成される請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項５】
前記ＩＲ ＵＷＢ測距は、双方向測距である請求項１乃至４のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項６】
前記車両には、車両の前方側、後方側、車両左右方向における片側、および前記片側とは反対側にそれぞれ、前記センサが少なくとも１つ設けられ、
前記携帯機器は、それぞれの前記センサと、ＩＲ ＵＷＢ通信を行う請求項１乃至５のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項７】
前記車両には、前記通信ゲートウェイと通信する位置特定モジュールが設けられ、前記位置特定モジュールは、前記信号情報に基づいて、前記携帯機器の位置を決定し、
さらに、前記車両には、前記位置特定モジュールから前記携帯機器の位置を受信し、その携帯機器の位置に基づいて、車両のドアをアンロックすること、車両のトランクをアンロックすること、車両が始動されることを許可することの少なくとも１つを含む車両機能を実行するように構成されたパッシブエントリ／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムが設けられる請求項１乃至６のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項８】
前記センサは複数のセンサを含み、前記携帯機器と前記通信ゲートウェイとの前記ＢＬＥ通信接続の接続イベントと、前記接続イベントの次の接続イベントとの間のタイムスロットにおいて、前記携帯機器と各々の前記センサとのＩＲ ＵＷＢ通信が行われる請求項１乃至７のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項９】
携帯機器を用いて、車両内の通信ゲートウェイとブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信接続を確立すること、
前記通信ゲートウェイとＢＬＥ通信接続が確立された後、さらに、前記携帯機器を用いて、前記車両に設けられた少なくとも１つのセンサとインパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信を行うこと、を備え、
前記携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信を介して、前記少なくとも１つのセンサにより前記携帯機器のＩＲ ＵＷＢ測距が実行される方法。
【請求項１０】
ＩＲＵＷＢ測距に基づく信号情報は、前記携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信における、受信信号強度、到着時間、到着時間差、および到着角度の少なくとも１つを含み、
前記信号情報に基づいて、前記携帯機器の位置が決定される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＩＲＵＷＢ測距に基づく信号情報は到着時間および到着時間差の少なくとも１つを含む請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのセンサは、第１のセンサと第２のセンサとを含み、
前記通信ゲートウェイとＢＬＥ接続が確立された後の、第１の指定されたタイムスロットにて、前記携帯機器を用いて、前記第１のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われ、
さらに、前記通信ゲートウェイとＢＬＥ接続が確立された後で、かつ第１の指定されたタイムスロットの後の、第２の指定されたタイムスロットにて、前記携帯機器を用いて、前記第２のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われる請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ＩＲ ＵＷＢ測距は、双方向測距である請求項９乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記車両には、車両の前方側、後方側、車両左右方向における片側、および前記片側とは反対側にそれぞれ、前記センサが少なくとも１つ設けられ、
前記携帯機器を用いて、それぞれの前記センサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われる請求項９乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記車両には、前記通信ゲートウェイと通信する位置特定モジュールが設けられ、前記位置特定モジュールを用いて、前記信号情報に基づいて、前記携帯機器の位置が決定され、
さらに、前記車両には、前記位置特定モジュールから前記携帯機器の位置を受信するパッシブエントリ／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムが設けられ、前記ＰＥＰＳシステムを用いて、前記携帯機器の位置に基づいて、車両のドアをアンロックすること、車両のトランクをアンロックすること、車両が始動されることを許可することの少なくとも１つを含む車両機能が実行される請求項９乃至１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記センサは複数のセンサを含み、前記携帯機器と前記通信ゲートウェイとの前記ＢＬＥ通信接続の接続イベントと、前記接続イベントの次の接続イベントとの間のタイムスロットにおいて、前記携帯機器と各々の前記センサとのＩＲ ＵＷＢ通信が行われる請求項９乃至１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１７年１０月１１日に出願された米国出願第１５／７３０２６５号の利益を主張し、２０１６年１０月１２日に出願された米国仮出願第６２／４０７１９０号の利益も主張する。この出願は、２０１７年１月２５日に出願された米国仮出願第６２／４５０２３５号の利益も主張する。上記出願の各々の全開示が、参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、接続を伴う車両用パッシブエントリ／パッシブスタート（passive entry / passive start：ＰＥＰＳ）システムおよび方法に関し、より詳細には、ブルートゥース（登録商標、以下同様）ローエナジー（Bluetooth Low Energy：ＢＬＥ）通信装置、超広帯域（ultra-wide band：ＵＷＢ）通信装置、および／または無線充電装置を使用するＰＥＰＳシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
この欄は、必ずしも公知技術に該当しない、本開示に関連する背景情報を提供する。
【０００４】
伝統的に、ＰＥＰＳシステムは、事前に車両のＰＥＰＳ中央電子制御装置（electronic control unit：ＥＣＵ）とペアリングされたキーフォブの所有者が、単にドアハンドルを掴むことによって車両へアクセスすること、および、ボタンをプッシュすることで車両を始動することを可能とする。ボタンプッシュに応答して、ＰＥＰＳ中央ＥＣＵは、キーフォブが車両にアクセスする権限を与えられているかどうかを判定してキーフォブを認証し、キーフォブの位置を推定するために複数の車両アンテナによって示される信号強度を使用する。キーフォブが認証され、認可しているゾーン内に位置する場合、車両の機能はユーザに利用可能にされる（すなわち、ドアがアンロックされ、または、車両が始動される）。
【０００５】
従前のＰＥＰＳシステムは、約１２５ｋＨｚの低周波（low frequency：ＬＦ）信号を使う独自グレードの無線プロトコルを使用する。従前のＰＥＰＳシステムはまた、ＬＦシステムの物理的性質によって拘束される。電波伝播が、２メートルの典型的な目標起動範囲内の信号強度を使用することによって、範囲および位置の比較的正確な推定を可能にするため、ＬＦは、初期のＰＥＰＳシステムにおいて選択された。しかしながら、実用的な車両アンテナおよびキーフォブ受信機のサイズに比べて、ＬＦ信号の非常に長い波長のために、妥当な電力消費および安全な送信電力レベル内では、ＬＦを用いつつ、数メートルを超えてキーフォブと確実に通信することは困難である。
【発明の概要】
【０００６】
この欄は、開示の概要を提供するが、その全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。
【０００７】
本開示は、車両内の通信ゲートウェイとブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信接続を確立するように構成された携帯機器を提供する。携帯機器は、通信ゲートウェイとＢＬＥ通信接続を確立した後、さらに、車両に設けられた少なくとも１つのセンサとインパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信を行うように構成される。携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信を介して、少なくとも１つのセンサにより携帯機器のＩＲ ＵＷＢ測距が実行される。
【０００８】
他の特徴では、ＩＲ ＵＷＢ測距に基づく信号情報は、携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信における、受信信号強度、到着時間、到着時間差、および到着角度の少なくとも１つを含み、その信号情報に基づいて、携帯機器の位置が決定される。
【０００９】
他の特徴では、信号情報は到着時間および到着時間差の少なくとも１つを含む。
【００１０】
他の特徴では、少なくとも１つのセンサは、第１のセンサと第２のセンサとを含み、携帯機器は、通信ゲートウェイとＢＬＥ接続を確立した後の、第１の指定されたタイムスロットにて、第１のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信を行うように構成され、さらに、携帯機器は、通信ゲートウェイとＢＬＥ接続を確立した後で、かつ第１の指定されたタイムスロットの後の、第２の指定されたタイムスロットにて、第２のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信を行うように構成される。
【００１１】
他の特徴では、ＩＲ ＵＷＢ測距は、双方向測距である。
【００１２】
他の特徴では、車両には、車両の前方側、後方側、車両左右方向における片側、およびその片側とは反対側にそれぞれ、センサが少なくとも１つ設けられ、携帯機器は、それぞれのセンサと、ＩＲ ＵＷＢ通信を行う。
【００１３】
他の特徴では、車両には、通信ゲートウェイと通信する位置特定モジュールが設けられ、位置特定モジュールは、信号情報に基づいて、携帯機器の位置を決定し、さらに、車両には、位置特定モジュールから携帯機器の位置を受信し、その携帯機器の位置に基づいて、車両のドアをアンロックすること、車両のトランクをアンロックすること、車両が始動されることを許可することの少なくとも１つを含む車両機能を実行するように構成されたパッシブエントリ／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムが設けられる。
【００１４】
他の特徴では、センサは複数のセンサを含み、携帯機器と通信ゲートウェイとのＢＬＥ通信接続の接続イベントと、その接続イベントの次の接続イベントとの間のタイムスロットにおいて、携帯機器と各々のセンサとのＩＲ ＵＷＢ通信が行われる。
【００１５】
本開示はまた、携帯機器を用いて、車両内の通信ゲートウェイとブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信接続を確立することを含む方法を提供する。この方法は、通信ゲートウェイとＢＬＥ通信接続が確立された後、さらに、携帯機器を用いて、車両に設けられた少なくとも１つのセンサとインパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信を行うこと、を備える。携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信を介して、少なくとも１つのセンサにより携帯機器のＩＲ ＵＷＢ測距が実行される。
【００１６】
他の特徴では、ＩＲ ＵＷＢ測距に基づく信号情報は、携帯機器とのＩＲ ＵＷＢ通信における、受信信号強度、到着時間、到着時間差、および到着角度の少なくとも１つを含み、その信号情報に基づいて、携帯機器の位置が決定される。
【００１７】
他の特徴では、信号情報は到着時間および到着時間差の少なくとも１つを含む。
【００１８】
他の特徴では、少なくとも１つのセンサは、第１のセンサと第２のセンサとを含み、通信ゲートウェイとＢＬＥ接続が確立された後の、第１の指定されたタイムスロットにて、携帯機器を用いて、第１のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われ、さらに、通信ゲートウェイとＢＬＥ接続が確立された後で、かつ第１の指定されたタイムスロットの後の、第２の指定されたタイムスロットにて、携帯機器を用いて、第２のセンサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われる。
【００１９】
他の特徴では、ＩＲ ＵＷＢ測距は、双方向測距である。
【００２０】
他の特徴では、車両には、車両の前方側、後方側、車両左右方向における片側、およびその片側とは反対側にそれぞれ、センサが少なくとも１つ設けられ、携帯機器を用いて、それぞれのセンサとＩＲ ＵＷＢ通信が行われる。
【００２１】
他の特徴では、車両には、通信ゲートウェイと通信する位置特定モジュールが設けられ、位置特定モジュールを用いて、信号情報に基づいて、携帯機器の位置が決定され、
さらに、車両には、位置特定モジュールから携帯機器の位置を受信するパッシブエントリ／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムが設けられ、ＰＥＰＳシステムを用いて、携帯機器の位置に基づいて、車両のドアをアンロックすること、車両のトランクをアンロックすること、車両が始動されることを許可することの少なくとも１つを含む車両機能が実行される。
他の特徴では、センサは複数のセンサを含み、携帯機器と通信ゲートウェイとのＢＬＥ通信接続の接続イベントと、その接続イベントの次の接続イベントとの間のタイムスロットにおいて、携帯機器と各々のセンサとのＩＲ ＵＷＢ通信が行われる。
【００２２】
本開示はまた、無線充電用に構成された携帯機器へ、少なくとも１つの低周波（low frequency：ＬＦ）アンテナの所定の範囲内で無線充電ピング信号を送信するように構成された、車両上の少なくとも１つのＬＦアンテナを含む別のシステムも提供する。このシステムは、携帯機器と無線通信接続を確立し、その無線通信接続を介する携帯機器からの無線充電ピング信号への応答を受信し、および、無線充電ピング信号への応答に基づいて携帯機器を認証するように構成された、車両内の通信ゲートウェイも含む。このシステムは、通信ゲートウェイと通信し、通信ゲートウェイが携帯機器を認証したことに応じて、車両のドアをアンロックすること、車両のトランクをアンロックすること、車両が始動されることを許可すること少なくとも１つを含む車両機能を実行するように構成されたパッシブエントリ／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムも含む。
【００２３】
他の特徴では、通信ゲートウェイは、少なくとも１つのＬＦアンテナが無線充電ピング信号を携帯機器に送信するタイミングを制御するように構成される。
【００２４】
他の特徴では、通信ゲートウェイは、ドアボタン操作、プッシュボタン操作、通信ゲートウェイと携帯機器との間の通信信号の信号特性、携帯機器のＧＰＳ位置、車両のＧＰＳ位置、および、付加的な車両センサから受信したデータの少なくとも１つに応じて、携帯機器に無線充電ピング信号を送信するように少なくとも１つのＬＦアンテナを制御するように構成される。
【００２５】
他の特徴では、携帯機器からの無線充電ピング信号に対する応答は、暗号化、リプレイセーフ、および署名付きのうちの少なくとも１つである。
【００２６】
他の特徴では、少なくとも１つのＬＦアンテナは、キーフォブとＬＦ通信を使用して通信するように構成される。
【００２７】
他の特徴では、少なくとも１つのＬＦアンテナは、複数のＬＦアンテナを含む。
【００２８】
他の特徴では、無線通信接続は、ブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信接続およびインパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信接続のうちの１つである。
【００２９】
さらなる適用可能分野は、本明細書の説明から明らかとなろう。本概要の説明および具体例は例示の目的だけを意図しており、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
以下に説明される図面は、選択された実施形態を図示する目的だけのためのものであり、全ての可能な実施例を示すものではなく、また、本開示の範囲を限定することを意図するものでもない。
【００３１】
【図１】本開示によるＰＥＰＳシステムを備えた自車両を示す。
【００３２】
【図２】本開示によるＰＥＰＳシステムのブロック図を示す。
【００３３】
【図３】本開示によるＰＥＰＳシステムのセンサのブロック図を示す。
【００３４】
【図４】本開示によるＰＥＰＳシステムの通信ゲートウェイを示す。
【００３５】
【図５】承認された機器からのデータおよび攻撃者からのデータを受信するセンサのタイミング図を示す。
【００３６】
【図６】２つのセンサによって受信されたデータのタイミング図を示す。
【００３７】
【図７】本開示によるＰＥＰＳシステムのブロック図を示す。
【００３８】
【図８】安全な通信リンクを見つけて追跡するためにセンサによって使用される情報を示す。
【００３９】
【図９】本開示によるＰＥＰＳシステムの動作を示す。
【００４０】
【図１０】本開示による例示的なチャネルホッピングマップを示す。
【００４１】
【図１１】本開示による、センサを通信ゲートウェイとタイミングを同期させるためのプロセスを示す。
【００４２】
【図１２】本開示による、センサネットワークを構成および制御し、次の接続を開始および／または停止するＰＥＰＳモジュールのプロセスを示す。
【００４３】
【図１３】本開示による認証方法を示す。
【００４４】
【図１４】スレーブ、マスタ、通信ゲートウェイ、およびセンサ間の通信のタイミング図を示す。
【００４５】
【図１５】従来技術のＰＥＰＳシステムを示す。
【００４６】
【図１６】本開示によるＰＥＰＳシステムを示す。
【００４７】
【図１７】本開示によるＰＥＰＳシステムを示す。
【００４８】
【図１８】本開示による携帯機器へのアラートのスクリーンショットを示す。
【００４９】
【図１９】本開示によるＰＥＰＳシステムを有する自車両を示す。
【００５０】
【図２０】本開示によるＰＥＰＳシステムを有する自車両を示す。
【００５１】
【図２１】本開示によるＰＥＰＳシステムを有する自車両を示す。
【００５２】
【図２２】本開示によるＰＥＰＳシステムのシーケンス図を示す。
【００５３】
【図２３】本開示によるＰＥＰＳシステムを有する自車両を示す。
【００５４】
【図２４】本開示によるＰＥＰＳシステムのブロック図を示す。
【００５５】
【図２５】本開示によるＰＥＰＳシステムのシーケンス図を示す。
【００５６】
複数の図面にわたって、対応する参照番号は、対応する部分を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
例示的な実施形態が、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【００５８】
本開示は、ブルートゥースコンソーシアムの標準化された仕様に基づく消費者グレードのワイヤレスプロトコルを使用するＰＥＰＳシステムを実装するためのシステム、方法、およびアーキテクチャに関する。具体的には、本開示は、車両と、スマートフォンまたはウェアラブルデバイスなどのＢＬＥ対応ユーザデバイスとの間の通信のため、ブルートゥースローエナジー（ＢＬＥ）通信プロトコルを使用するＰＥＰＳシステムに関する。さらに、本開示は、一般にＰＥＰＳシステムまたはキーレスエントリおよびキーレスゴーシステムと呼ばれるキーレスシステムを備えた車両システムに適用される。一般に、ＰＥＰＳシステムは、位置特定システムの一種である。本開示は、ＢＬＥデバイスと車両との間の現存する接続を見つけ出し、通信のタイミングおよび信号特性を測定するように構成されたセンサネットワークを使用するＰＥＰＳアプリケーションを対象とする位置特定システムを安全に実装するシステム、方法、およびアーキテクチャに関する。このように、本開示は、車両に対する無線デバイスの位置を特定し、無線デバイスの位置を判定基準と比較することによって、承認された車両のユーザに車両機能への安全なアクセスを提供するＰＥＰＳシステムを提供する。以下に詳細に説明するように、本開示のＰＥＰＳシステムは、車両内および周囲に配置された複数のセンサから、無線デバイスから受信した受信信号強度を収集する中央モジュールを含む。中央モジュールは、例えば、無線デバイスの認証のための暗号化キーおよびチャレンジ応答アルゴリズムを含む。このように、以下に詳細に説明するように、本開示は、ＢＬＥ通信プロトコルを使用するＰＥＰＳシステムを実施するための、省電力で非公開な方法を説明する。
【００５９】
ユーザが、スマートフォンなどのスマートデバイスやウェアラブルデバイスなどの他のデバイスを車両キーとして使用できるようにすることが望ましい。以下で詳細に説明するように、これによりデジタルキー共有アプリケーションが可能となる。さらに、遠距離の特徴が、パッシブウェルカム照明、遠隔駐車アプリケーションの距離範囲などの便利機能にとって重要ともなっている。このようなシステムおよび利点は、従来のＰＥＰＳシステムでは達成不可能である。なぜなら、各車両メーカおよびＰＥＰＳシステムのサプライヤは、スマートフォンなどのユビキタスデバイスによって使用されない無線周波数を使用する独自開発のクローズドシステムを伝統的に実装するからである。
【００６０】
本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、決定を行う中央モジュールと、従前のＰＥＰＳシステムで使用される複数のＬＦアンテナの直接的な代替物として役立つ複数のセンサモジュールと、を有するＰＥＰＳシステムを含む。本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、データが収集されるタイミングおよびデータがどのように流れてシステムによって処理されるかの両方において、従前のＬＦＰＥＰＳシステムとは異なる。
【００６１】
図１および図２を参照すると、位置特定システムとも呼ばれるＰＥＰＳシステム１は、車両３０内に設けられ、通信ゲートウェイ２９、および、まとめて３１と言及される複数のセンサ３１Ａ−３１Ｆを含んでいる。ＰＥＰＳシステム１は、車両３０の全体に分散され、例えば車両インターフェース４５を介して互いに通信することができる１つ以上の車両モジュール２０を含んでいる。さらに、モジュールのいくつかは、単一のＥＣＵに統合されてもよく、車両インターフェース４５を使用して互いに通信可能であってもよい。車両インターフェース４５は、例えば、メインモジュール間の通信のためのコントローラエリアネットワーク（controller area network：ＣＡＮ）バス、および／または、複数のセンサ３１Ａ−３１Ｆ間の通信用のローカル相互接続ネットワーク（local interconnect network：ＬＩＮ）などのより低いデータレート通信を含んでもよい。車両インターフェース４５は、クロック拡張周辺インターフェース（clock extension peripheral interface：ＣＸＰＩ）バスも含むことができる。追加的または代替的に、車両インターフェース４５は、ＣＡＮバス、ＬＩＮおよびＣＸＰＩバス通信インターフェースの組み合わせを含むことができる。センサ３１の構造は、図３を参照して以下でさらに詳細に論じられる。
【００６２】
車両モジュール２０は、例えば、アンテナ１９に接続されるＢＬＥチップセット２１を含む通信ゲートウェイ２９を含むことができる。図２に示すように、アンテナ１９は、車両３０内に配置されてもよい。あるいは、アンテナ１９は、車両モジュール２０内に含まれて配置されてもよい。あるいは、アンテナ１９は、車両３０の外側に配置されてもよい。車両モジュール２０は、安全な通信リンク６８０を介しての通信のため、携帯機器１０を認証するリンク認証モジュール２２を含むこともできる。車両モジュール２０は、プッシュデータ用のデータ管理層２３を含むこともできる。車両モジュール２０は、接続情報配信モジュール２４を含むこともできる。車両モジュール２０は、タイミング制御モジュール２５を含むこともできる。車両モジュール２０は、全地球測位システム（global positioning system：ＧＰＳ）モジュールおよび／または他のナビゲーションまたは位置特定モジュールのようなテレマティクスモジュール２６を含むこともできる。車両モジュール２０は、ＰＥＰＳモジュール２７を含むこともできる。車両モジュール２０は、車体制御モジュールを含むこともできる。車両モジュール２０は、センサ処理および位置特定モジュール３２を含むこともできる。車両モジュール２０は、セキュリティフィルタリングモジュール３３を含むこともできる。
【００６３】
図１および図２に示すように、携帯機器１０は、安全な通信リンク６８０を介して車両３０の通信ゲートウェイ２９と通信することができる。限定するものではないが、携帯機器１０は、車両３０の所有者、運転者、乗員、および／または、車両３０の整備士などの、車両３０のユーザと関連付られる、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットデバイス、または他のデバイスなどの任意のブルートゥース対応通信デバイスであってもよい。携帯機器１０は、アンテナ１３に接続されたＢＬＥチップセット１１を含むことができる。携帯機器１０は、コンピュータ可読記憶モジュールまたはデバイスに格納されたアプリケーションソフトウェア１２を含むこともできる。携帯機器１０は、オプションとして、ＧＰＳモジュール１４または他のデバイス位置特定サービスも含むことができる。
【００６４】
携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９は、ブルートゥース仕様に規定され定義されるブルートゥース通信リンクとして、安全な通信リンク６８０を確立することができる。例えば、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の安全な通信リンク６８０は、ＢＬＥ通信リンクとすることができる。ＰＥＰＳシステム１は、携帯機器との安全な通信リンク６８０を追加認証するように構成することができる。例えば、通信ゲートウェイ２９は、携帯機器１０を認証するとともに、安全な通信リンク６８０を確立するために、リンク認証モジュール２２と通信することができる。例えば、リンク認証モジュール２２は、チャレンジ応答認証を実装するように構成することができる。このような場合、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の通信に関するタイミング情報は、タイミング制御モジュール２５に送信され、タイミング制御モジュール２５は、以下に説明するように、車両インターフェース４５を介してセンサ３１Ａ−３１Ｆと通信する。また、通信ゲートウェイ２９は、通信チャネルおよびチャネル切替パラメータに関する情報を接続情報配信モジュール２４に通信することができる。接続情報配信モジュール２４は、車両インターフェース４５を使用してセンサ３１Ａ−３１Ｆの各々と通信し、いったんセンサ３１Ａ−３１Ｆが通信ゲートウェイ２９と同期すると、センサ３１Ａ−３１Ｆが安全な通信リンク６８０を見つけ出して追跡する、または傍受するために必要な通信情報を、センサ３１Ａ−３１Ｆに提供するように構成される。図１および図２は６個のセンサ３１Ａ−３１Ｆを備えたＰＥＰＳシステム１を示しているが、任意の数のセンサを使用することができる。例えば、ＰＥＰＳシステムは、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、またはそれ以上のセンサを含むことができる。このように、本開示は、６個のセンサを利用する例を提供するが、本開示に従って、追加のまたはより少ないセンサを使用することができる。
【００６５】
図３を参照すると、センサ３１の各々は、アンテナ４３に接続されたＢＬＥチップセット４１を含んでいる。図３に示すように、アンテナ４３は、センサ３１の内部に配置されてもよい。あるいは、アンテナ４３は、センサ３１の外部に配置されてもよい。センサ３１は、アンテナ４３を使用してＢＬＥ信号を受信し、具体的には、ＢＬＥ物理層（ＰＨＹ）コントローラ６００を使用してＢＬＥ物理層メッセージを受信する。センサ３１は、ＢＬＥ物理層メッセージを観測し、チャネルマップ再構築モジュール４２によって生成されたチャネルマップを使用して、例えば受信信号強度（received signal strength：ＲＳＳＩ）を含む関連信号の物理的特性の測定を行うことができる。追加的または代替的に、センサ３１は、例えば到着角度に関連するデータを含む、関連信号の物理的特性の他の測定値を決定することができる。追加的または代替的に、センサ３１は、例えば、複数のセンサによって受信された信号の、到着時間差、到着時間、または到着角度データを決定するために、相互に通信可能であり、および／または、車両インターフェースを介して通信ゲートウェイ２９と通信可能である。センサ３１は、車両インターフェース４５を介して通信ゲートウェイ２９からタイミング情報およびチャネルマップ情報を受信する。タイミング同期モジュール４４は、車両インターフェース４５上のメッセージの受信時間を正確に測定し、タイミング情報をＢＬＥチップセット４１に渡すように構成されている。ＢＬＥチップセット４１は、チャネルマップ情報およびタイミング信号を取得し、特定の時間にＰＨＹコントローラ６００を特定のチャネルに同調させ、例えばブルートゥース仕様バージョン５．０において提案または採用される通常のデータレートを含む、ブルートゥース物理層仕様に準拠するすべての物理層メッセージおよびデータを観測するように構成される。データ、タイムスタンプおよび測定された信号強度は、ＢＬＥチップセット４１によって、車両インターフェース４５を介して車両３０の通信ゲートウェイ２９または他の車両モジュール２０に報告される。
【００６６】
図４を参照すると、通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥ信号を受信するためにアンテナ１９に接続されたＢＬＥチップセット４１を含んでいる。ＢＬＥチップセット４１は、例えば、ＢＬＥ仕様のバージョン５を含むＢＬＥ仕様に適合するブルートゥースプロトコルスタック４６を実装する。ＢＬＥチップセット４１はまた、記憶モジュールのようなコンピュータ可読媒体に格納されたアプリケーションコードによって実現されるアプリケーション４７も含んでいる。アプリケーション４７は、データの有効性にかかわらず、ＢＬＥチップセット４１が、ＢＬＥチップセット４１によって送受信されたタイムスタンプ付きデータを検査できるようにするために、ブルートゥース仕様外の修正を含んでもよい。例えば、アプリケーション４７は、ＢＬＥチップセット４１が送受信データを期待値と比較できるようにする。通信ゲートウェイ２９は、実際の送受信データを、車両インターフェース４５を介して車両３０の車両システムに送信するように構成される。あるいは、通信ゲートウェイ２９は、車両インターフェース４５を介してセンサ３１の各々からデータを受信するように構成されえる。アプリケーション４７は、以下でさらに詳細に説明するように、センサ３１の各々が正しい時刻に正しいデータを受信したことを、ＢＬＥチップセット４１が確認できるように、さらに構成されえる。
【００６７】
続けて図４を参照すると、通信ゲートウェイ２９は、例えば、センサ３１の各々が通信ゲートウェイ２９によって維持されている携帯機器１０との接続を見つけ出し、引き続き、その接続を追跡するために必要となる継続中の接続およびタイミング信号に関する情報を提供するようにさらに構成される。ブルートゥースプロトコルスタック４６は、チャネルマップ、アクセス識別子、次のチャネル、および次のチャネルへの時間をアプリケーション４７へ提供するように構成される。ブルートゥースプロトコルスタック４６は、送信イベントおよび受信イベントのタイムスタンプについてのタイミング信号を、アプリケーション４７および／またはＢＬＥチップセット４１のデジタルＰＩＮ出力へ出力するように構成される。通信ゲートウェイ２９は、タイミング同期モジュール４４も含む。タイミング同期モジュール４４は、タイミング信号を受け入れるように構成され、接続情報メッセージおよび他の通信の正確なタイムスタンプを生成するために、車両インターフェース４５と連携して動作する。
【００６８】
従前のＢＬＥ ＰＥＰＳシステムは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１４／０１８８３４８号明細書に記載されているように、ＢＬＥアドバータイジングデータを使用する。このようなシステムでは、承認された携帯機器とＰＥＰＳモジュールとの間の安全なリンクが確立される。ドアをアンロックするなどの、車両機能への承認されたアクセスが必要とされる場合、携帯機器はアドバータイジング信号をＰＥＰＳモジュールに送信しなければならない。ＰＥＰＳモジュールは、センサの各々でのアドバータイジング信号を受信し、その情報を処理し、携帯機器の位置について決定する。米国特許出願公開第２０１４／０１８８３４８号明細書はまた、携帯機器がＰＥＰＳシステムのセンサの各々に個別に接続する必要があるシステムを記載している。このタイプのシステムにはいくつかの欠点を有する。例えば、携帯機器がセンサの各々に接続することはできないかもしれない。ほとんどのＢＬＥチップセットが合計で８つの接続をサポートしており、１つの接続は、通常、通信ゲートウェイへの安全な接続であるという事実のため、一般的な制限として、接続の数は７つのセンサに制限される。さらに、各センサとの接続イベント間には時間遅延がある。従って、各センサは同じ信号を測定しないであろう。例えば、ＢＬＥは周波数ホッピング拡散スペクトラム（frequency hop spread spectrum：ＦＨＳＳ）を使用するので、各センサは、通常、携帯機器からの信号を異なるチャネル上で異なる時間に測定することになる。これにより、ミッションクリティカルな正確性が失われる可能性がある。
【００６９】
ＢＬＥ仕様は、４０の通信チャネルの使用を規定し、３つのチャネルはアドバータイジングチャネルとして知られている。これらのアドバータイジングチャネルは、デバイスが、お互いを発見し、どのような種類のデバイスであるかに関するいくつかの基本情報を報告するために使用される。例えば、アドバータイジングデータは、典型的には、デバイスが提供するサービスとともにデバイスの名前として、アドバータイジングパケットをブロードキャストするデバイスのアドレスを含む。自動車システムは、電話機が車両に対してどこに位置しているかを特定する目的で、アドバータイジングチャネルパケットを検出して測定することができる。しかし、以下で詳細に説明するように、このようなシステムは、アドバータイジングデータの注入に対して敏感であり、アドバータイジングを継続するためにアドバータイザーによって要求される追加の通信負荷の対象となる。したがって、デバイスの位置を特定するために、他の３７の「接続されたチャネル」を使用する方がより有利となりえる。
【００７０】
いったん２つのデバイスが接続されると、ブロードキャストしていたデバイスは、通信要件を満たすためにもはやブロードキャストする必要はない。しかし、そのデバイスが、アドバータイジングチャネルを使用してシステムによって位置を特定される必要がある場合、アドバータイジングチャネルでブロードキャストを継続しなければならず、バッテリ駆動デバイスでは、重大な電力消費の問題が生じる。従って、接続データを使用するシステムは、セキュリティ上の利点だけでなく、デバイスの省電力の利点も提供することができる。このようなシステムはまた、システムが、車両システムに直接接続されていないスマートウォッチを追跡するなど、システムの一部とは見做されないデバイスの位置を監視することも可能にする。
【００７１】
アドバータイジング日を使用する従前のＢＬＥ ＰＥＰＳシステムは、攻撃の影響を受けやすい。例えば、攻撃者は、承認された携帯機器を含むすべての近隣のデバイスからアドバータイジングデータを収集するために、パケット探知機を使用することができる。承認された携帯機器は、任意のＰＥＰＳシステムの認可ゾーンの外部にある。攻撃者は、通常、スマートフォンである、携帯機器と同様の送信電力に無線送信電力を設定することができ、それは、攻撃者によって簡単に特徴付けることができる。送信電力を設定した後、攻撃者はＰＥＰＳシステムの外側の認可ゾーン、通常は外部ドアに移動する。そして、攻撃者はアドバータイジングデータをクローン化し、ＰＥＰＳシステムに注入することができる。ＰＥＰＳシステムに組み込まれている保護の洗練度に依存して、攻撃者は、ＰＥＰＳシステムがオリジナルのアドバータイジングパケットを正しく受信することを妨害するために、アクティブな干渉モードを使用することもできる。
【００７２】
従前のＢＬＥチップセットおよびソフトウェアスタックの実装は、この種のアドバータイジングデータの注入を検出するように構成されておらず、ＢＬＥ仕様の一部は、アドバータイジングデータの決定的到着時間を保証しない。センサの各々の間でタイミング同期がなければ、各センサが同じ信号を測定しているかどうかを保証することはできず、システムをクローン化、妨害、および注入攻撃に対して危険にも開かれたままにする。
【００７３】
これに対して、本開示は、通信信号に関する測定を行うため、および、測定されるデータが攻撃者によって注入されていないことを確かめるために、センサ３１が、承認された携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の接続されたデータに従うことを可能にするＰＥＰＳシステム１を提供する。多くの注入防止技術は、アドバータイジングデータに適用可能である。しかしながら、本開示は、携帯機器１０がアドバータイジングする必要性を排除することにより、より安全でエネルギー効率の高いＰＥＰＳシステム１を提供する。これにより、各センサが到着時間および周波数チャネルにおいて既知の期待値を有する信号を測定し、センサ３１が既存の接続データを見つけて追跡することが可能となり、それによって、すべてのセンサ３１が同じ信号を測定していることを保証する。このように、本開示のＰＥＰＳシステム１は、センサ３１の各々で、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の現存する接続に関する情報を共有する。このようにして、センサ３１の各々は、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の現存する通信接続を見つけ出し、通信接続の追跡を開始し、そして、通信接続を用いて正確なタイミングを維持することができる。本開示のＰＥＰＳシステム１はまた、センサ３１の各々が、攻撃者がシステムにデータを注入しようとしていないことを検証することを可能にする。同じアンチ注入技術は、米国特許出願公開第２０１４／０１８８３４８号明細書に記載されているようなアドバータイジングシステムにも適用可能である。さらに、本開示のアンチ注入技術の多くはアドバータイジングデータに適用されるが、タイミング関連アンチ注入技術は、接続データのみが提供できる確定的タイミングを必要とする。
【００７４】
従前のＢＬＥ ＰＥＰＳシステムでは、攻撃者は承認された携帯機器からアドバータイジングパケットをクローン化し、それらをＰＥＰＳシステムに注入することができる。各ＢＬＥパケットは、プリアンブルとアクセスアドレスとからなるヘッダと、データヘッダとデータペイロードとからなるデータ部と、ＣＲＣとを有する。攻撃者はこの情報のすべてを観測し、すべてのデータをクローン化することができる。攻撃者は、パケットからすべてのデータを受信した直後に、物理的な位置によって、または送信電力を変調することによって、ＰＥＰＳシステム内へと同じ周波数チャネル上でデータの正確な複製を再生し、センサが注入測定を読み出すようにする。それから保護するために、ＰＥＰＳシステムは、攻撃を受けていると判定すべく、予想される時間ウインドゥ内に同じまたは類似のデータの２つのコピーが存在することを検出しなければならない。センサ自体または拡張ＰＥＰＳシステム内のいずれかで、パケットのいずれかの部分、または数学的な導出が、攻撃パターンに一致する複製であるかを検査することを可能とする。最も有用な情報は、データが受信されたチャネル番号、ＰＥＰＳシステム全体の同期タイムスタンプ、および接続されたデータのアクセスアドレスである。
【００７５】
攻撃者は、可能性のある複数の近傍のアドバータイジングデバイスのうちのどれが承認された携帯機器であるかを知る必要はない。むしろ、攻撃者はすべての近傍のデバイスからのアドバータイジングデータのすべてのコピーをクローン化することができる。もう少し洗練されたハッカーは、３つのアドバータイジングチャネルすべてで同時にクローニングを実行できるかもしれない。この技術は、承認された携帯機器があった場合に、データが首尾よくクローン化されて注入されることを保証するかもしれない。
【００７６】
さらに、より洗練されたハッカーは、注入されたパケットが観測される唯一の有効なパケットであるようにして、従前のＰＥＰＳシステムにオリジナルのパケットを拒否させることができる。ＢＬＥチップセットとスタックは、有効なＣＲＣを持たないすべてのメッセージを拒否する。攻撃者は、パケット内のすべてのデータをデータセクションの最後までクローン化することができる。そして、攻撃者は、最後のデータバイトが受信される時刻を計算するために、パケット長に関する事前知識を使用するか、データヘッダの情報を使用してパケット長をデコードすることができる。それによって、ＣＲＣまでの使用可能なデータのすべてが、攻撃者によって受信されえる。そして、攻撃者は、メッセージの正しいＣＲＣを計算し、物理チャネルにチェックサムが破損する原因となる信号を送信するために、オンボード処理を使用することができる。すると、従前のＰＥＰＳシステムは、破損した形式でメッセージを受け取る可能性が生じる。ＣＲＣが承認された携帯機器によって送信され、攻撃者によって壊された直後に、攻撃者は、チェックサムを計算し、そのチェックサムをパケットに挿入することで、パケットからクローン化されたデータを使用してパケットを再構築することができる。再構築されたパケットは、従前のＰＥＰＳシステムに注入されることができる。
【００７７】
通常、ＢＬＥプロトコルスタックは無効なＣＲＣフィールドを持つメッセージを破棄し、この情報を上位アプリケーションには報告しない。ＢＬＥ ＰＥＰＳシステムが、上記のタイプの攻撃から自身を保護するには、ＣＲＣが無効であっても、メッセージを報告するようにＢＬＥプロトコルスタックを修正する必要がある。つまり、ＢＬＥプロトコルスタックによって通常廃棄されるメッセージが、処理するためにＰＥＰＳシステムで使用可能にする必要がある。特に、アプリケーションは、最初のパケットのＣＲＣが無効であるにもかかわらず、特定の時間枠内に同じペイロードを持つ２つのメッセージが存在することを検出する必要がある。すると、ＰＥＰＳシステムは、試みられた注入によってシステムが攻撃されたと判定することができるようになる。
【００７８】
さらに、ＢＬＥ ＰＥＰＳシステムが、破損されたメッセージを検出するための修正されたＢＬＥプロトコルスタックを備えたセンサを含み、上述のように、注入されたデータを処理することによって自身を保護することができるとしても、まだ、ＢＬＥ ＰＥＰＳシステムが無線周波数（radio frequency：ＲＦ）隔離攻撃の影響を受ける可能性がある。ＲＦ隔離攻撃では、攻撃者は車両の外側に配置されるセンサのＲＦ隔離を行う。例えば、アドバータイズメントをクローニングするための外側のアンテナと、アドバータイジング信号をセンサに注入するための内側のアンテナとを備えた箱の内部をＲＦ隔離する単純な箱が、修正されたＢＬＥプロトコルスタックを無効にし、センサとＰＥＰＳシステムへのデータ注入を可能とするために使用されえる。
【００７９】
ＰＥＰＳシステムがＲＦ隔離攻撃から自身を守るためには、２つの技術が必要となる。１番目の技術は、信号の到着時間に関する非常に正確なタイミング期待値を利用し、それにより、ＰＥＰＳシステムは、ＰＥＰＳシステムが各センサからの到来信号の到着時間を確認し、到来信号の実際の到着時間を期待到着時間と比較する方法を有することを確実にするためのタイミング同期方法を有する。すべてのセンサにおけるグローバルタイミングの不一致は、データがクローン化され、または注入されたことを示す。到着時間に基づいて、センサが２つ以上の異なるセットにグループ化された場合の不一致は、攻撃者が、真の信号を受信しないようにセンサを隔離し、そしてクローン化されたコピーを注入したことを示す。
【００８０】
本開示は、注入攻撃のリスクを検出し緩和する方法を提供する。例えば、図５は、様々なタイプの物理層攻撃の下にあった場合に、センサがどのように観測するかを示している。図５において、水平軸は時間を表し、目盛５１０Ａ−５１０Ｆは、承認された携帯機器からのデータの予想されるプロトコル間隔を表す。ＢＬＥ通信のためのプロトコルタイミング５１０Ａ−５１０Ｆは、承認された携帯機器の予想されるアドバータイジング間隔、またはＰＥＰＳシステム内の携帯機器と通信ゲートウェイとの間の接続のための接続間隔およびスレーブ待ち時間パラメータのいずれかである。図５において、垂直軸は、センサが攻撃者から受信する信号強度と、承認された携帯機器から受信した信号強度とを表す。
【００８１】
例示的な目的のために、センサによって受信されるより強いＲＳＳＩ値は、ＰＥＰＳシステムに車両機能の権限を与える。攻撃者がＰＥＰＳシステムに対してうまく攻撃をしかけるためには、攻撃者は、ある設定可能な判定閾値５５１よりも強いＲＳＳＩ値を注入する必要がある。攻撃者は、通信５３０を観測し、データをクローニングすることによって攻撃を加える。その後、攻撃者は、判定基準５５１を満たすかまたは超える適切な信号強度５２０を持つデータをＰＥＰＳシステムに対して再生する。
【００８２】
引き続き図５を参照すると、時間間隔５１０Ａは、承認された携帯機器からの高精度な測定に対応する。重要な特徴は、目盛５１０Ａの予想される許容範囲内で発生する、サンプリングされる測定値５３０Ａが１つだけであるということである。ＰＥＰＳシステムは、ＢＬＥ物理層上で疑わしいデータが観測されなかったため、測定点５３０Ａをさらなる処理のための有効な測定値として判断する。
【００８３】
時間間隔５１０Ｂで、攻撃者は、パケット５３０Ｂに含まれるデータをクローンコピーし、５２０Ｂで注入しようとする。センサと、図６および図７を参照して以下で詳細に説明される後続のセキュリティフィルタリングモジュール３３は、以下に説明される１つまたは複数の技法によってデータが注入されたことを検出することができる。第１に、セキュリティフィルタモジュールは、承認された携帯機器から発信されたものと見なされるパケットの数をカウントし、この数をプロトコルが許可する携帯機器からの可能最大パケット数と比較することができる。この技法では、プロトコルは１つのみしか許可しないが、時間間隔５１０Ｂにおいて、目盛５１０Ｃにおける次の予想される到着時間まで、２つの測定点５２０Ｂおよび５３０Ｂが、承認された携帯機器から発信されたものとみなされる。第２に、セキュリティフィルタモジュールは、任意の所与の時間ウィンドウにわたって分散またはその数学的等価値を測定し、分散が承認された携帯機器から予想される有界範囲内にあることを確かめるために、設定可能な閾値と比較することができる。時間間隔５１０Ｂにおいて、計算された変動５５２は高すぎると判断することができる。ここで説明する分散技法およびパケット計数技法は、複数の時間間隔にわたってアプリケーションに等しく適していることに留意すべきである。
【００８４】
引き続き図５を参照すると、時間間隔５１０Ｃでの攻撃者は、５３０ＣをＣＲＣまでクローニングし、次いでセンサがＣＲＣを正しく受信する能力を妨害することによって、クローンパケット５２０ＣをＰＥＰＳシステムに注入しようとする。センサは、以前に説明されたように、センサおよびセキュリティフィルタリングモジュール３３が、そのカウントアルゴリズムで破損データ５３０Ｃをカウントできるように、センサは、受信された無効なチェックサムを持つパケット５３０Ｃのため、特別なＢＬＥプロトコルスタックソフトウェア処理を実装してもよい。従って、時間間隔５１０Ｃでは、２つのみなしパケット５２０Ｃおよび５３０Ｃが検出され、一方、プロトコルは、同じ間隔中に、承認された携帯機器から発信された１つのパケットのみを許可するので、ＰＥＰＳシステムはいくつかのデータが注入されたことを判定することができる。さらに、破損したパケットのための特別なＢＬＥプロトコルスタック処理は、分散測定またはタイミング解析に含めるなど、他の処理技法にも同様に適用可能である。
【００８５】
時間間隔５１０Ｄでの攻撃者は、センサの周りにＲＦアイソレータを配置することによって、センサがパケット５３０Ｄを受信することを防止して、センサにクローンパケット５２０Ｄを注入しようとする。この攻撃は、時間ウィンドウ内のパケット数をカウントし、プロトコルが許可する最大数と比較し、承認された携帯機器のみが信号を生成していた場合には範囲外となる分散をチェックするという２つの前述の技法を出し抜く。センサは、時間間隔５１０Ｄの間に１つのパケット５２０Ｄのみを受信する。センサおよびセキュリティフィルタリングモジュール３３は、データが受信された時間を測定し、それをプロトコルタイミングと比較することによって、このデータの注入を検出することができる。目盛マーク５１０Ｄによって示される予想到着時間とパケット５２０Ｄの実際の到着時間との間の差が、５５０として示される。ＰＥＰＳシステムのセンサは、時間間隔５５０を正確に測定するために同期方法を必要とする。同期方法については、以下にさらに詳細に説明する。
【００８６】
注入されたデータが予想されるプロトコルタイミング５１０Ｄの前に到着する場合、時間間隔５５０は負の量を表すことにも留意されたい。これは、時間間隔５１０Ｅに示されている。攻撃者が５３０Ｅに含まれる値を予測して、早期に５２０Ｅとして注入できる状況、または、攻撃者が承認された携帯機器からのデータを認識した後に、目盛マーク５１０Ｅを移動することによって時間遅延を追加する、中間者（man-in-the-middle：ＭＩＴＭ）攻撃を実施する状況で、攻撃者は、データ５３０Ｅをシステムに中継する前にＰＥＰＳシステムに５２０Ｅを注入することが可能となる。この種の攻撃を検出するために、センサは、最終的にはシステムに早期に注入される承認された携帯機器から発信された可能性のあるデータを探して、予想到着時間５１０Ｅに先行するパケットをスキャンするように構成することが可能である。一般に、ＢＬＥが提供する３７の利用可能な接続チャネルのすべてを事前スキャンする作業負荷のため、ＢＬＥデバイスが、通信リンクを維持しながら、メッセージをゲーティングする中継ＭＩＴＭ攻撃者が存在するかを検出することは困難である。しかし、複数のセンサを有するＰＥＰＳシステムでは、各センサは、携帯機器から攻撃者へのデータを探すために異なるチャネルを探索するように構成することができる。さらに、ＭＩＴＭとして振る舞う攻撃者は、５３０Ｅのような携帯機器から発信されたパケットと厳密に等しいパケット５２０Ｅを生成しないことには留意する価値がある。特に、ＦＨＳＳのチャンネル番号は異なり、その接続のアクセスアドレスも異なる可能性がある。検索されるべきは、携帯機器および／またはＰＥＰＳシステム自体に相当する各パケットのアドレスである。
【００８７】
上記の議論では、単一のセンサがデータ注入攻撃を検出するために行うことができる測定のタイプについて説明したが、図６は、以下で詳細に説明するセキュリティフィルタリングモジュール３３が、攻撃者がセンサまたはセンサの集合体を首尾よく危険にさらす、より洗練されたタイプの注入を探索する複数のセンサからのデータを検査するためにどのように動作するかを示している。図６を参照すると、チャートの横軸は時間を表し、縦軸は測定された信号値を表している。図６の例では、縦軸はＲＳＳＩを表している。各目盛マーク５１０Ａ−５１０Ｆは、ＰＥＰＳシステムにおける各データサンプルの予想到達時間を表している。チャートは、センサＡと言及されるセンサから受信されたデータ５２０Ａ−５２０Ｄと、センサＢと言及されるセンサから受信されたデータ５３０Ａ−５３０Ｄとを含む。値５２０Ａ−５２０Ｆは、すべて、位置ベースの機能が可能とされるべき領域内に、承認された携帯機器が位置すると考えられる条件（図示せず）を満たすものと仮定している。セキュリティフィルタリングモジュール３３は、センサがライン５８０、５８１によって表される有効範囲内の値を有するかどうかを検証するために、センサＢなどの他のセンサによって生成されたデータを使用することができる。センサＢなどの代わりのセンサのいずれかが期待測定値５２０Ａ−５２０Ｆと矛盾する測定値５３０Ａ−５３０Ｆをサンプリングする場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、現在の測定値が、携帯機器に車両機能へのアクセスを許可すべきではないことをＰＥＰＳシステムに報告することができる。
【００８８】
引き続き図６を参照すると、時間間隔５１０Ａは、有効なデータの一例に対応する。データ点５３０Ａは、境界５８０と５８１との間にある。時間間隔５１０Ｂにおいて、攻撃者は、センサＡにサンプルを注入したが、センサＢに関しては時間遅れがある。セキュリティフィルタリングモジュール３３は、５２０Ｂと５３０Ｂの到着時間を比較し、受信時間の間の差５８５が計算され、設定可能な閾値と比較される。差５８５があるシステムパフォーマンスおよび測定エラー限界の範囲内ではない場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、データがシステムに注入されたことを検出することができる。時間間隔５１０Ｃにおいて、攻撃者は、基準センサＡより先行してセンサＢにデータを注入した。時間間隔５１０Ｂに対して適用された同じ時間境界原理が時間間隔５１０Ｃに適用可能である。点５３０Ｃ、５２０Ｃがシステムの測定能力を超えて一致せず、差５８６がシステムパフォーマンスおよび測定エラー限界の範囲内にない場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、データがシステムに注入されたことを検出することができる。
【００８９】
引き続き図６を参照すると、攻撃者は、時間間隔５１０Ｄの間にセンサＡにデータ５２０Ｄをタイミングに影響を与えずに注入できると仮定した場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、５２０Ｄが注入されたデータである可能性があるかどうかを検証するために、センサＢからの測定データ５３０Ｄを使用することができる。図６の例では、データ点５３０Ｄは閾値５８１よりも弱いので弱すぎると考えられる。セキュリティフィルタリングモジュール３３は、２つの点が有効なデータ点に相関しないので、点５２０Ｄまたは点５３０Ｄのいずれかが注入されたと判断する。一実施形態では、有効基準５２０Ｄが受信され、５３０Ｄを観測する条件付き確率が、与えられた測定値５２０Ｄでチェックされる。条件付き確率が、ＲＳＳＩライン５８０／５８１へのマッピングなどの設定可能な信頼度と比較される場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、点５３０Ｄおよび５２０Ｄは相互に裏付けされず、５２０Ｄまたは５３０Ｄのいずれかが無効な注入データであると判断することができる。
【００９０】
引き続き図６を参照し、攻撃者は、時間間隔５１０Ｅの間にセンサＡにデータ５２０Ｅをタイミングに影響を与えずに注入でき、センサＢは５２０Ｅを裏付ける値５３０Ｅを測定していると仮定する。センサＡおよびＢは、パケット５２１および５３１に含まれるデータを報告するように構成されている。データ５２１および５３１が全く同じでない場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、何らかのデータがシステムに注入されたと判断することができる。追加的または代替的に、各センサとセキュリティフィルタリングモジュール３３との間で転送されるデータの量を減らすために、例えば、パケットに含まれるデータのハッシュ５２２およびハッシュ５３２、例えば、ＳＨＡ−２５６暗号ハッシュアルゴリズムを使用するハッシュは、各センサからセキュリティフィルタリングモジュール３３に転送することができる。ハッシュ５２２および５３２が正確に一致しない場合、セキュリティフィルタリングモジュール３３は、データがシステムに注入されたと判断するように構成される。
【００９１】
図７は、センサ３１のアンテナ６０１でＢＬＥ信号を受信することができるＰＨＹコントローラ６００を使用するとともに、パケットに関する測定情報をセキュリティフィルタリングモジュール３３に渡すＰＥＰＳシステム１を示す。図５および図６に関連して上述したセキュリティフィルタリングモジュール３３は、上述のように物理層およびプロトコルの違反を検索し、それに応じてデータをフィルタ処理してセンサ処理および位置特定モジュール３２に伝える。セキュリティフィルタリングモジュール３３は、センサ処理および位置特定モジュール３２がデータを破棄してＰＥＰＳシステムに警告することができるように、注入されたデータにフラグを立てるように構成される。センサ処理および位置特定モジュール３２からのデータは、ＰＥＰＳモジュール２７に伝えられ、ＰＥＰＳモジュール２７は、機能へアクセスするユーザの意図を検出し、車両のドアまたはトランクをアンロックすること、および／または車両を始動することなどの、ある特定の車両機能を認可する位置の集合と携帯機器１０の位置とを比較するために、複数のセンサからの車両状態情報を読み取るように構成される。
【００９２】
引き続き図７を参照すると、ＰＨＹコントローラ６００が、データを収集し、携帯機器１０からのＲＳＳＩを測定するための前提条件は、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の、安全なＢＬＥ通信リンクなどの安全な通信リンク６８０である。通信ゲートウェイ２９は、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の安全な通信リンク６８０に関する情報を接続情報配信モジュール２４と共有するように構成される。接続情報配信モジュール２４は、安全な通信リンク６８０に関する情報を複数の物理層コントローラ６００で追跡できるように配信するように構成されている。物理層コントローラ６００は、センサ３１にあるＢＬＥチップセット４１の構成要素である。接続情報配信モジュール２４は、例えば、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）やコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などの車両通信ネットワーク内の任意の配線とすることができる。しかし、他の通信接続またはバスを使用することもできる。
【００９３】
引き続き図７を参照すると、通信ゲートウェイ２９は、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の安全な通信リンク６８０の現在のタイミング情報に関する情報をタイミング制御モジュール２５と共有するように構成されている。タイミング制御モジュール２５は、複数のセンサ３１に現在のタイミング情報を発信するように構成される。追加的にまたは代替的に、携帯機器１０からのアドバータイジングデータがセンサ３１によって収集される実施形態では、通信ゲートウェイ２９は、各センサ３１とタイミングパルスを共有するように構成される。このような場合、センサ３１は、通信ゲートウェイ２９からのタイミング情報を受け入れ、タイミングパルスに対する入力データパケットを記録するように構成される。センサ３１は、センサ間のパケットが上記で詳細に説明したように同時に受信された場合に、タイミングシステムの精度限界内で確立することができるタイムスタンプ付きデータをセキュリティフィルタリングモジュール３３に報告する。
【００９４】
引き続き図７を参照すると、タイミング制御モジュール２５は、図８を参照して以下に説明されるデータを交換するように構成される。図８を参照して説明される情報は、センサ３１が通信ゲートウェイ２９と同期されていれば、センサ３１が現存する安全な通信リンク６８０を見つけて追跡するのに十分なものである。
【００９５】
図８を参照すると、通信ゲートウェイ２９は、１２００から１２９０として示された情報をすべてのセンサ３１に転送することができる。通信ゲートウェイは、チャネルマップ１２００、チャネルホップ間隔１２１０、スレーブ待ち時間１２２０、次のチャネル１２３０、次のチャネル時間１２４０、クロック精度１２５０、フィルタリングデータ１２６０、チャネル事前スキャンパラメータ１２７０、チャネル事後スキャンパラメータ１２８０、および接続監視パラメータ１２９０を含む。チャネルマップ１２００は、３７個の接続チャネルと３個のアドバータイジングチャネルのいずれが観測されるべきものかをセンサ３１に伝える。チャネルマップ１２００は、次のチャネルがどのように計算されるかを指定するパラメータを伝達する。たとえば、ＢＬＥでは、単純なインクリメンタである。チャネルホップ間隔１２１０は、ＢＬＥ仕様で定義された接続間隔に対応する。チャネルホップ間隔１２１０は、次のチャネルの観測プロセスを開始する前にどの程度の時間だけ待機するかをセンサ３１の各々に知らせ、ならびに、セキュリティフィルタリングモジュール３３およびセンサ３１に次のパケットの予定到着時間を知らせるために使用される。スレーブ待ち時間１２２０は、チャネルホップ間隔１２１０によって規定されるような、時間間隔の何回分を、観測されているデバイスが通信をスキップすることが許されるかをセンサに知らせる。典型的には、この値は、携帯機器１０の位置を特定している間はゼロとなる。次のチャネル１２３０は、次の観測が行われるべき、チャネルマップ１２００内のチャネルをセンサ３１に知らせる。次のチャネル時間１２４０は、センサ３１が将来のどの時間で、次のチャネル１２３０に対する観測を行うべきかセンサに知らせる。携帯機器１０を含むシステム内のデバイスのクロック精度１２５０は、センサ３１によって使用され、システムの測定能力および各デバイスが送信するタイミングの不確定性を補正して、観測を開始する時間を計算する。センサ３１が情報１２００、１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、および１２５０を受信すると、センサは、安全な通信リンク６８０を見つけ、その接続の追跡を開始するために、その情報を使用することができる。フィルタリングデータ１２６０は、センサ３１の各々に、パケット内で受信されたデータをフィルタリングする方法を知らせる。フィルタリングデータは、接続のための予想されるアクセス識別子を含む場合がある。フィルタリングデータは、パケットの最小長、あるいはパケットが暗号化されたデータを含むか否かを示す情報も含む場合がある。フィルタリングデータはまた、特に、ＲＳＳＩ、その他にも、タイムスタンプ、名目上の予想到着時間からの時間差、チャネル番号、ＣＲＣが正しいかどうか、フレーム内のデータ、およびフィルタリングされ、セキュリティフィルタリングモジュール６１０に報告されることが可能なメッセージの任意の部分のハッシュなどの、パケットのどの態様を測定すべきかをセンサに指示する。チャネル事前スキャンパラメータ１２７０は、次の観測の前に、安全な通信リンク６８０上での観測の要求に先立って、ＭＩＴＭ攻撃者データおよび注入データを探すチャネルの観測方法をセンサ３１に知らせる。事前スキャンパラメータの簡単な例は、センサ３１が事前注入データを探す予期されるチャネル上で早期に観測できることを示す情報とすることができる。別の例は、ＭＩＴＭ攻撃に合致するパケットを探索する安全な通信リンク６８０での観測を行うことが必要とされないときには、いつでも、センサ４０がランダムに選択されたチャネルを観測できることを示す情報である。チャネル事後スキャンパラメータ１２８０は、観測を完了した後に、安全な通信リンク６８０で観測を行うのに先立って、ＭＩＴＭ攻撃者データおよび注入データを探すチャネルの観測方法をセンサに知らせる。接続監視パラメータ１２９０は、例えばブルートゥース仕様によって定義されたリンク監視タイムアウトを含む。接続監視パラメータ１２９０は、接続が失敗したために接続がもはや追跡されるべきではないことをセンサ３１が判定することを可能にする。
【００９６】
図９を参照して、ＰＥＰＳシステム１の動作について説明する。図９の例では、携帯機器１０はＢＬＥペリフェラルとして構成される。ただし、代わりに携帯機器がＢＬＥセントラルとして設定されていても、システムは同様に機能する。プロセス１０１０の間に、携帯機器１０は、ＢＬＥ仕様によって定義されるように、ブルートゥース仕様に従って通信ゲートウェイ２９との接続が確立されるまで、アドバータイジング１０２０を継続する。プロセス１０１１の間に、通信ゲートウェイ２９は、ブルートゥース仕様によって定義されるように、携帯機器１０のスキャンを実行する。通信ゲートウェイ２９が携帯機器１０を発見すると、ブルートゥース仕様によって定義された方法に従って、携帯機器１０にリンク要求１０２１を送信する。通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の接続が確立されると、アドバータイジング１０１０およびスキャニング１０１１のプロセスが、ブルートゥース仕様に従って終了することができる。
【００９７】
通信リンクが確立された後、ブルートゥース仕様に従ってリンクを維持するために、通信ゲートウェイ２９はプロセス１０１３を開始し、携帯機器１０はプロセス１０１２を開始する。通信リンクが確立された後、通信ゲートウェイ２９は、通信リンクのすべての接続パラメータを認識し、メッセージ１０４０を使用して接続情報配信モジュール２４と接続パラメータ情報を交換する。車両インターフェース４５は、接続パラメータ情報を受信し、その情報をセンサ３１のＢＬＥチップセット４１に渡す。通信ゲートウェイ２９は、タイミング情報メッセージ１０４１をタイミング制御モジュール２５に通信する。センサ３１は、車両インターフェース４５を介してタイミング情報メッセージ１０４１を受信する。センサ３１内のタイミング同期モジュール４４は、タイミング情報メッセージ１０４１を受信する。タイミング制御モジュール２５は、メッセージ自体に対して測定される、次のイベントまでの時間を含む信号１０４１を有するメッセージを送信するように構成される。タイミング同期モジュール４４、車両インターフェース４５への到来メッセージに正確にタイムスタンプし、および、接続パラメータに従って必要なチャネルを観察するようにＢＬＥチップセット４１を制御することができる。
【００９８】
引き続き図９を参照すると、センサ３１は、入ってくる接続情報１０４０およびタイミング信号１０４１を受信するためのプロセス１０１４を実行する。センサ３１は、接続情報スケジュールテーブルを再生するために、チャネルマップ再構築モジュール４２を使用する。接続情報スケジュールテーブルの一例が図１０に示されており、それは、以下で詳しく説明される。センサ３１は、タイミング信号１０４１に対して時間基準を設定し、接続情報メッセージ１０４０内の、観測する次の接続イベントの時間およびチャネルを学習する。従って、センサ３１は、次の接続イベントまでの時間１０６０を計算することができる。時間ウィンドウ１０６０の計算は、タイミング制御モジュール２５を通じた同期の精度と、各デバイスのクロック誤差とについて補正される。センサ３１は、計算された時間１０６０を待ってから、セントラルからペリフェラルへの通信１０５０およびペリフェラルからマスタへの通信１０５０Ｂの観測１０１５Ａを開始する。センサ３１は、伝送１０５０Ａおよび１０５０Ｂの各々の受信エネルギー強度を測定するように構成される。センサ３１が測定するように構成され得る他のパラメータには、（１）各伝送１０５０Ａおよび１０５０Ｂ内のデータ（２）例えばＳＨＡ２５６のように、ハッシュ関数のようなデータの数学的導出（３）１０５０Ａおよび１０５０Ｂの到着時間（４）１０５０Ａと１０５０Ｂの到着時間差（５）各１０５０Ａおよび１０５０Ｂの到着位相角および位相角を含む。１０１５Ａのスキャン幅は、関係するタイミングの不確実性、並びに事前スキャンおよび事後スキャンの挙動によって定義される。事前スキャンと事後スキャンは、システムの不確実性ウィンドウ内に攻撃者が存在しないことを確認するために重要である。観測１０１５Ａ中に収集された情報は、セキュリティフィルタリングモジュール３３を介して、センサ処理および位置特定モジュール３２に渡される。次に、センサ３１は、次の接続イベントまでの接続間隔時間１０６１Ａを待機する。接続間隔時間１０６０Ａ−Ｂは、クロック精度、同期誤差、および事前スキャンおよび事後スキャンパラメータが、次の起動時間に影響を与えるように計算される。接続間隔時間１０６１Ａが経過した後、センサ３１は、再生チャネルマップ内の次のチャネルの観測１０１５Ｂを開始する。そのプロセスは、接続が失われるか、またはタイミング制御モジュール２５からのコマンドがセンサ３１に通信リンクの追跡を停止するよう命令するまで、永続的に繰り返される。
【００９９】
図１１を参照すると、センサ３１が通信ゲートウェイ２９とタイミングを同期させるプロセスが示されている。図には、２つの接続イベント１０５０Ａ１／１０５０Ｂ１と１０５０Ａ２／１０５０Ｂ２がある。通信ゲートウェイ２９は、各接続イベントにおいてタイミング信号１０７５Ａ１／１０７５Ａ２を出力するように構成される。図１１は、ＢＬＥセントラルからＢＬＥペリフェラルへの通信１０５０Ａ１／１０５０Ａ２と同時の、タイミング信号１０７５Ａ１／１０７５Ａ２を示している。追加的または代替的に、通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥペリフェラルからＢＬＥセントラルへの通信、すなわち、タイミング信号１０５０Ｂ１／１０５０Ｂ２の際にタイミングパルスを出力するように構成することもできる。タイミング制御モジュール２５は、タイミング信号１０７５Ａ１／１０７５Ａ２を受信する役割を担う。例えば、通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥチップセット４１のデジタルピンの１つに出力パルスとしてタイミング信号１０７５Ａ１／１０７５Ａ２を出力することができ、タイミング制御モジュール２５は、タイムスタンプを生成するために高速クロックおよびタイマを用いたエッジ割り込みとしてパルスを受信する。後の時点で、タイミング制御モジュール２５は、メッセージ１０７６を介してセンサ３１に通信することができる。タイミング信号１０７５Ａ１からメッセージ１０７６の送信までに経過した時間１０８１がメッセージ１０７６にパックされる。センサ３１は、車両インターフェース４５上のメッセージ１０７６を受信する。センサ３１はまた、高速クロックおよび動作しているタイマを有し、メッセージ１０７６が受信された時間が記録される。センサ３１は、メッセージ１０７６から経過時間１０８１を抽出し、接続間隔１０８０からこの値を減算して、次の接続イベントまでの時間１０８２を計算する。図９を参照して上述したように、接続間隔１０８０は、メッセージ１０４０を介してセンサと以前に通信されていた。次の接続イベントまでの時間１０８２を計算した後、センサ３１はまた、タイミング制御モジュール２５の測定不確実性、すべてのデバイスのスリープクロック精度に基づくＢＬＥメッセージの到着時間の不確実性、および接続間隔１０８０を結合させることによって、測定の不確実性を計算する。センサ３１は、値１０８３を計算するために、事前スキャンパラメータ時間を加算する。次いで、センサ３１は、観測を開始する将来の時間１０８４を定めるために、次の接続イベントまでの時間１０８２を取得し、この値から１０８３を減算することによって、観測を開始する将来時間を計算する。センサ３１は、時間１０８４が経過した後に観測プロセス１０８５を開始するために、タイマを使用する。
【０１００】
図１２を参照すると、ＰＥＰＳモジュール２７がセンサネットワークを構成および制御し、接続の追従の開始および／または停止を複数のセンサ３１に指令するプロセスが示されている。ＰＥＰＳモジュール２７は、リンクが追跡されるべきであることを検出し（８００）、リンクが追跡されるべきであることを示すメッセージ８０１を通信ゲートウェイ２９に送信する。すると、通信ゲートウェイ２９は、リンク情報を検索して接続情報配信モジュール２４に送信する。接続情報配信モジュール２４は、車両インターフェース４５を用いて、対象となっているセンサ３１にメッセージを送信する。
【０１０１】
再び図１、２、３および９を参照すると、センサ３１は、接続情報信号１０４０およびタイミング信号１０４１を使用して安全な通信リンク６８０のための接続タイミングを再生するように構成されたチャネルマップ再構築モジュール４２を含むことができる。図１０に、チャネルホッピングマップの一例を示す。図１０では、例えば、左から右への列１３６０−１３６３は、時間増加接続イベントを表す。各列の間に経過する時間は、図８を参照して上述したチャネルホップ間隔１２１０を記述した接続間隔である。この例では、チャネルホップ間隔１２１０は、１３６０および１３６１などの任意の２つの隣接する列の間で経過した時間に等しい。チャネルホップ間隔１２１０は、将来のチャネル時間を決定するための任意の決定論的プロセスと見なすべきであり、ＢＬＥによって利用される静的接続間隔によって制限されるべきではないことに留意されたい。例えば、チャネルホップ間隔１２１０は、古典的なブルートゥースの決定論的擬似ランダムチャネルホッピングを含むことができる。各行１３００−１３３６はチャネル番号を表す。各チャネル１３００−１３３６は、ブルートゥース仕様によって定義されるＢＬＥチャネルの１つであり、２ＭＨｚ幅である。図１０の例は、３７個のチャネルを示しており、接続チャネルの各々の１つとなる。しかし、本開示のシステムは、センサ３１に、図８に含まれるデータに関して説明され得る任意のチャネルを追跡させることが可能であることを理解されたい。使用されるべきチャネルは、図９を参照して上述された、メッセージ１０４０内の、センサ４０によって受信されるチャネルマップ１２００に基づいて、センサ３１によって学習される。図１０に記載された例では、行１３３５によって表されるチャネルは使用されない。さらに、１３５１−１３５３で示されるブラックボックスは、列によって対応付けられた時間に行１３００−１３３６によって対応付けられたチャネルを観測するため、センサ３１内のＢＬＥチップセット４１のＰＨＹコントローラ６００のための関係付けを表している。メッセージ１０４０が、チャネルマップ再構築モジュール４２のためのすべてのチャネルおよび時間を含む必要はない。チャネルマップ再構築モジュール４２は、ブルートゥース仕様に従って接続イベントスケジュールマップを生成するためにＢＬＥペリフェラルが必要とする入力と、センサの現在のタイム基準を接続のそれと同期させるためにチャネル１３０３として例示される、通信する次のチャネル１２３０とを受け入れる。このチャネルは、マップのインデックス０ １３６０に設定される。チャネルマップ１２００は、決定論的チャネルホッピング方式を含む。ＢＬＥでは、チャネルホッピング方式は、「ホップインクリメント」としてＢＬＥ仕様によって定義される単純なインクリメンタである。図１０に例示されるように、ホップインクリメントは５であり、これは現在のチャネルが各接続間隔で増分される量を表す。たとえば、図１０では、時間が１３６０から１３６１まで１つの接続間隔だけ増分されると、チャネルは１３５２から１３５３まで５だけ進められる。ブルートゥース仕様によって定義されるＢＬＥチャネルホッピング方式は、時間間隔１３��２に示されるように、チャネルインデックスがテーブルのボトムから循環することを可能にするモジュラス演算を含む。チャネルホッピング方式はまた、空のチャネル１３３５がスキップされることも可能にする。例えば、図１０に示すように、チャネル１３３５はポイント１３５０でスキップされ、代わりにチャネル１３３６がポイント１３５１でサンプリングされる。インデックス３５ １３３５のチャンネルは使用されない。ＢＬＥ仕様は、例えば、ローエナジーリンク層仕様バージョン４．２のセクション４．５．８．２．チャネル選択で述べられるように、再マッピングする方法を提供する。
【０１０２】
続けて図８、図９、および図１０を参照すると、チャネル事前スキャンパラメータ１２７０およびチャネル事後スキャンパラメータ１２８０は、図１０の列によって表される時間ウィンドウ間の時間間隔中のＰＨＹコントローラ６００の挙動を記述する。システム内の各デバイスの測定時間と送信時間の両方の不確定性に適応するため、クロック精度１２５０により、ＢＬＥチップセット４１は、ブラックボックス１３５１−１３５３のそれぞれの時間間隔を広げることが可能である。初期的に、センサ３１は安全な通信リンク６８０に同期されない。センサ３１は、タイミング信号１０４１、次のチャネル１２３０、次のチャネル時間１２４０を受信すると、時間基準を接続と同期させ、安全な通信リンク６８０のタイミングに対する次のチャネル時間１２４０に、センサ３１によって測定される通信の将来の時間を決定するのに十分な情報を有する。
【０１０３】
図１３に関して、認証方法が説明される。認証方法は、図１および図２で説明した車両３０によって検出されるユーザの行動によってトリガされる。例えば、ＰＥＰＳモジュール２７は、現代の車両に一般的に見られるような、ドアハンドルを掴むこと、またはボタンを押すことといったユーザの行動を検出する。図１の例では、ＰＥＰＳモジュール２７は、リンク認証モジュール２２を含む。あるいは、ＰＥＰＳモジュール２７およびリンク認証モジュール２２は、図２に示すように、別々のモジュールとして実装することができる。追加的または代替的に、説明された信号のすべてが通信ゲートウェイ２９に導かれることができ、代替構成を可能にする。ＰＥＰＳモジュール２７は、携帯機器１０の位置および携帯機器１０が提供可能なセキュリティ情報に基づいて、機能への安全なアクセスに関する決定を行わなければならない。例えば、ＬＦシステムとＲＦシステムを使用するように実装された現在のＰＥＰＳシステムと同様に、チャレンジ／応答手順を使用することができる。
【０１０４】
引き続き図１３を参照すると、ＰＥＰＳモジュール２７は、センサを介して車両機能にアクセスする意図を検出する。次に、ＰＥＰＳモジュール２７は、その要求をゾーンＩＤにマッピングし、任意の携帯機器１０が車両３０のゾーンＩＤ内にあるかどうかを判定するように、処理および位置特定モジュール３２に要求１７００を送信する。処理および位置特定モジュール３２は、ゾーンＩＤに対応する、車両機能にアクセスする可能性がある領域に位置する携帯機器のリストを示す応答１７０１をもって、ＰＥＰＳモジュール２７に応じる。１７０２において、ＰＥＰＳモジュール２７は、携帯機器がシステムとペアになっているかどうかを判定するために、携帯機器のリストをチェックする。有効な各携帯機器ごとに、その携帯機器のための１セットの暗号化情報が検索される。これは、一般に使用される先進暗号標準（advanced encryption standard：ＡＥＳ）暗号キーなどの暗号キーと称される。追加的または代替的に、カウンタ値が、非対称公開鍵／秘密鍵によって実装することができる。１７０３において、ＰＥＰＳモジュール２７は、テレマティクスモジュール２６から現在の車両位置（座標）を緯度／経度で取得する。位置は、車両システムの現在の測定精度に基づく誤差範囲を含むことができる。次に、ＰＥＰＳモジュール２７は、車両３０の緯度および経度をメッセージに埋め込み、１７０２で検索されたセキュリティ情報を使用して１７０４でチャレンジメッセージを暗号化する。１７０４で生成されたチャレンジデータは、１７０５で通信ゲートウェイ２９に転送される。次いで、通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥを使用して、１７０６において、携帯機器１０に送信する。１７０７において、携帯機器１０で実行されるアプリケーションがチャレンジメッセージを復号する。携帯機器１０で実行されるアプリケーションは、緯度および経度の携帯機器１０の位置座標を、オプションである位置精度情報とともに、１７０８で取得する。次に、携帯機器１０で実行されるアプリケーションは、１７０８で受信した携帯機器の座標と、通信ゲートウェイ２９から受信した（１７０３で送信された）車両３０の座標とについて、１７０９で数学的演算を実行する。１７０９での数学的演算はチャレンジ応答として知られている。１７０９での数学的演算の例は、２つの座標間の距離を計算することとすることができる。１７０９における数学的演算の別の例は、１７０３および１７０８で示される２セットの座標の排他的論理和（ＸＯＲ）を計算することである。１７０９における数学的演算のさらに別の例は、１７０３からの車両の座標から、１７０８からの携帯機器の座標までの方角を計算することである。１７０９での数学的演算による値が得られると、携帯機器１０で実行されるアプリケーションは、次に、携帯機器１０の１７０８からの座標情報、並びに、１７０９での数学的演算の値をメッセージにパックし、１７１０で、通信ゲートウェイ２９との通信に必要な鍵を使用してパケットを暗号化する。次いで、携帯機器１０は、１７１１において、１７１０からの暗号化されたメッセージを、ＢＬＥを使用して通信ゲートウェイ２９に送信する。１７１１において、通信ゲートウェイ２９は、１７１０からの��号化されたメッセージを受信する。１７１２では、通信ゲートウェイ２９は、１７１０からの暗号化されたメッセージをＰＥＰＳモジュール２７に転送する。１７１３では、ＰＥＰＳモジュール２７は、携帯機器１０からの通信に適合したキーを使用して、１７１０からの暗号化されたメッセージを復号する。そして、ＰＥＰＳモジュール２７は、１７０８からの携帯機器１０の座標および１７０９からの携帯機器の計算されたチャレンジ応答を抽出するとともに、１７０３および１７０８からの座標に対して同じ数学的演算を計算する。次に、その演算の結果が、ステップ１７１４において、暗号化されたメッセージに含まれる、チャレンジ応答と称されるものと比較される。次に、ＰＥＰＳモジュール２７は、１７１５で、チャレンジ応答を合格基準と比較する。例えば、合格基準は、その値がある閾値よりも小さくなければならないか、許容可能なある範囲内でなければならないことを示すことができる。
【０１０５】
アドバータイジングベースのシステムの脆弱性は、主に２つの要因によって引き起こされる。第１に、ＢＬＥのアドバータイジングチャネルは簡単に予測でき、容易に発見されるように設計されており、特別なソフトウェアなしで任意のＢＬＥデバイスが近傍のアドバータイザーを発見して、データを複製し模倣できることを可能にする。第２に、アドバータイジングチャネルはメッセージの衝突を避けるために固有のジッタを実装しており、そのため、ＢＬＥ仕様によってカバーされていない、受信時間によってアドバータイジングパケットは真正であることが、システムへの特別な修正を行うことなく、確認することが可能となるシステムを構築することは困難である。アドバータイジングパケットは、特別なアプリケーション固有のセキュリティ情報が含まれている場合があるが、アドバータイジングデータの予想到着時間についてのゆるい許容値は、必要な暗号技術のみに依存する。
【０１０６】
本開示は、通信ゲートウェイ２９からのタイミング情報をセンサ３１に正確に伝達する方法を提供し、信号のタイミングおよびセンサ値の相互相関を判定して、注入シナリオが起こっていそうかどうかを検証するセキュリティフィルタリングモジュール３３を提供する。本開示は、接続データの例を使用するが、本開示のセキュリティフィルタリングモジュール３３は、アドバータイジングデータのタイミングを検証するための使用にも等しく適用可能である。
【０１０７】
前述の米国特許出願公開第２０１４／０１８８３４８号明細書には、携帯機器が各センサに個別に接続する、接続データを使用する方法が記載されている。この設計には、いくつかの固有の欠点がある。例えば、複数のセンサとの接続を形成して維持するために、携帯機器に課されるかなりの要件がある。例えば、追加の通信および処理時間が必要な場合、携帯機器がそれぞれに接続するためのネットワーク内のセンサが過剰となる可能性がある。
【０１０８】
再び図１を参照すると、本開示のＰＥＰＳシステム１は、車両３０および携帯機器１０を含む。携帯機器は、ＢＬＥプロトコルをサポートできるブルートゥース対応デバイスである。ブルートゥースの技術仕様は、Bluetooth Special Interest Group（ＳＩＧ）によって開発され、公開されている。
【０１０９】
限定するものではないが、携帯機器１０は、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットなどの任意のブルートゥース対応通信デバイスであってもよい。携帯機器１０、車両３０と通信するために使用できるＷｉＦｉ、インパルス無線などの他の無線技術を組み込むことができる。本開示は、ブルートゥース通信を使用する例を提供するが、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、他の適用可能な通信プロトコル、他の認証システムまたは方法、もしくは他のきめ細かい位置特定を使用して実現することができる。従って、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、ＢＬＥ通信プロトコルに限定されない。さらに、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、通信ゲートウェイ２９が、チャネルマップおよびタイミング情報を再構成するために必要な情報をセンサ３１と共有することができる、周波数ホッピング拡散スペクトル（ＦＨＳＳ）を使用する任意の通信プロトコルに適用可能である。
【０１１０】
車両３０は、単一のコントローラとしての、または車両３０全体に分散されたモジュール２０のセットと、ブルートゥースを介して無線で、もしくはローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）またはコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）のような、従来の車両有線接続を介して、制御モジュール２０と通信することができる複数のセンサ３１とを含む。車両３０は、ＧＰＳ、慣性航法システム、ＧＳＭ（登録商標）信号位置特定などのいずれかを実装するテレマティクスモジュール２６を介して、現在の位置および位置の誤差を知ることができる。車両情報は、データ管理層２３によって収集され、携帯機器１０と共有することができる。データは、車両３０の現在の緯度／経度、並びに各リンクセッションの現在の場所の不確実性の尺度を含むことができる。
【０１１１】
通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥチップセット２１とリンク認証モジュール２２とを含む。リンク認証モジュール２２は、携帯機器１０が以前に通信ゲートウェイ２９とペアリングされたのと同じデバイスであることを認証することができる。ペアリングプロセスと認証方法は、Bluetooth Special Interest Group（ＳＩＧ）によって指定される。
【０１１２】
ＢＬＥチップセット２１は、アンテナ１９を使用してブルートゥース仕様に準拠した信号を生成し受信することができる。
【０１１３】
各センサ３１は、アンテナ４３を使用してブルートゥース仕様に準拠した信号を生成し受信することができるＢＬＥチップセット４１を含む。ＢＬＥチップセット４１は、車両インターフェース４５上で車両モジュール２０から受信したＦＨＳＳ情報を使用して、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間の現存する接続のチャネルマップを再生することができるチャネルマップ再構築モジュール４２を含む。すべてのＢＬＥチップセット４１は、ＢＬＥ接続を追跡し正しい周波数にチューニングするために必要となる正確な計時を実装するが、同期されていないまたは同期を失った接続にチューニングすることはできない。センサ３１は、タイミング制御モジュール２５からタイミング信号を受信することができるタイミング同期モジュール４４を含む。タイミング制御モジュール２５は、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の通信の接続間隔と同期された状態に、複数のセンサを保つ。
【０１１４】
通信ゲートウェイ２９および携帯機器１０は、アドバータイジングする一方のデバイスとスキャンする他方のデバイスとによって、ブルートゥースコア仕様によって管理される接続を確立する。通信が確立された後、通信ゲートウェイ２９および携帯機器１０の両方は、通信リンクが確立された時点でデバイス同士が合意するチャネルマップおよびチャネルホッピング方式に従わなければならない。図１０は、説明の目的のためのチャネルホッピングマップの例を示す。チャネルホッピングマップは、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０が、将来の正しい時刻に正しい周波数チャネルで相互に通信するために必要なすべての情報を含んでいる。観測者がチャネルホッピングマップを推定することは不可能ではないが、ほとんどの実用的なアプリケーションでは、チャネルホッピングマップは、その特定の通信のための非公開かつ固有のものと考えられる。ブルートゥース仕様の下で、ＢＬＥチャネルマップの例を使用すると、リンクを識別するため、アクセス識別子として知られる一意の番号が割り当てられる。本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、各センサ３１がＦＨＳＳ通信に従うことができるように、チャネルホッピングマップをネットワーク内のセンサ３１に発信するためのものである。このように、本開示のシステム、方法およびアーキテクチャは、任意のＦＨＳＳプロトコルに一般化することができる。
【０１１５】
携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９との間のリンクが確立された後、リンク認証モジュール２２は、リンクの信頼性を確立することができる。ブルートゥースＳＩＧは、車両３０と携帯機器１０との間で交換され、以前に記憶されたセキュリティ情報をチェックすることによってリンクが安全なものとされる方法を定義する。リンク認証モジュール２２は、リンクを認証するためにブルートゥースＳＩＧが定義するもの以外の追加の情報を必要とすることがある。実施形態では、ブルートゥースＳＩＧによって指定されたリンク認証方法のみを使用してもよいし、追加のセキュリティの仕組みを使用してもよい。本開示は、リンクが認証される特定の方法に限定されない。リンク認証が確立された後、データ管理層２３は、テレマティクスモジュール２６から車両３０の現在位置を収集し、その位置を携帯機器１０と共有する。携帯機器１０は、オプションで、Apple iOSおよびGoogle Android OSによって提供されるようなＧＰＳモジュール１４を含む。携帯機器１０で実行するアプリケーションソフトウェア１２は、携帯機器１０の推定相対位置を車両３０と比較することができる。携帯機器１０は、車両３０に対する携帯機器１０の推定位置に基づいて、車両に所定の動作を実行することを要求する信号を通信ゲートウェイ２９に送信することができる。
【０１１６】
上述したように、従前のシステムは、ＲＳＳＩ測定のためにオープンなアドバータイジングチャネルを使用する。しかしながら、これらのシステムは、アドバータイジングデータが公開され容易に探知可能なチャネルで通信されるので、安全ではない可能性がある。かくして、注入攻撃は、自由にダウンロード可能な電話アプリケーションを使用して行われる可能性がある。従前のシステムでは、アドバータイジングデータを使用する際に明らかなセキュリティ上の脆弱性をどのように処理するかについては言及していない。さらに、アドバータイジングデータを使用することは、エネルギー効率が非常に悪い。そのようなシステムでは、キーフォブは、中央ノードと安全に通信しなければならず、複数のセンサとアドバータイジングデータを交換しなければならない。これにより、多くの不必要な送信と受信が発生し、最終的にシステムの電力性能を低下させる。いくつかのシステムでは、複数の接続がセンサの各々と形成され得る。また、この状況では、各センサとのリンクを開始および維持するために必要な送信および受信の量が大幅に増加する。これは主としてアドバータイジングのプライバシーと注入に関する問題に対処するものであるが、依然として非常に非効率的であり、ならびに、より強力な信号を注入するためにセンサに不正に接続することによる攻撃を防止する方法は開示されていないため、新たなセキュリティリスクをもたらす。
【０１１７】
本開示は、受動的傍受能力を複数の車両センサに提供することに関する。ネットワーク内のセンサの傍受特性は、ＢＬＥ ＰＥＰＳシステムの実装に多くの利点を提供する。例えば、スマートフォン／キーフォブは、中央の通信ゲートウェイと安全に通信するために必要なエネルギーを消費するだけでよい。各センサと別々に通信するために必要な追加のエネルギー消費はない。さらに、ただ１つの通信チャネルを使用することで、非常によく理解されているタイトなタイミング制約、プロトコルチェックサムなどにより、セキュリティを大幅に高めることができる。攻撃者は、リンクと干渉することなく、現存するリンクに改ざんされたデータを注入することはできない。たとえば、攻撃者は、データが観測されるまで何のデータが交換されるかを事前に知ることは非常に困難である。攻撃者はチャネルとタイミングのみしか知ることができない。そのチャネルに信号を注入すると、ＢＬＥプロトコルと干渉し、エラー、それも九分通りに、パケットが破棄され測定が行われないＣＲＣ／チェックサムエラーに至る可能性が高い。さらに、アドバータイジングデータの使用は、プライバシーに関する懸念と考えられることもある。たとえば、スマートフォンが常時アドバータイジングを行っている場合、大規模なセンサネットワークを持つ人は、そのスマートフォンが行くところを追跡することは容易である。スマートフォンがＰＥＰＳシステムを使用するためにアドバータイズすることが必要とされないことは有利である。
【０１１８】
上述したように、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、ＢＬＥゲートウェイなどの通信ゲートウェイ２９を含む。通信ゲートウェイ２９は、例えば、スマートフォン、タブレットデバイス、キーフォブ、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイス、または他のＢＬＥ通信デバイスなどの携帯機器１０と安全に通信することができる任意のデバイスを含むことができる。通信ゲートウェイ２９は、例えば、専用狭域短通信（dedicated short-range communication：ＤＳＲＣ）モジュールに統合することができる。あるいは、通信ゲートウェイ２９はＬＴＥ通信モジュールに統合することもできる。通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の通信データは暗号化されているので、非公開かつ署名されていることが知られており、データの正当性を判定することができる（偽造されない）。通信データは、例えば、カウンタベースの暗号化、リアルタイムトークン交換、および／またはタイムスタンプ情報を使用することによって、安全に再生される。
【０１１９】
携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９は、ペアリングプロセスを経て信頼関係を確立する。ペアリングプロセスは、ブルートゥース仕様に説明されるブルートゥースペアリング、電話インターフェースと車両インターフェースを使用して車両システムと電話との間で追加のセキュリティ情報が交換されるペアリング、デバイスアドレス、デバイスＩＤ解決キー、予約ＩＤ、および暗号化キーがクラウドインフラストラクチャを介して交換されるペアリング、および／または、車両を使用するための証明書が車両に提示されるペアリングを含むことができ、その証明書は、車両の所有者のデバイス、および／または、車両製造者または信頼のおける第三者などの信頼できるセキュリティ署名機関によって署名されたものである。証明書の場合、証明書は、使用例の制限（すなわち、ジオフェンス、バレットモード制限）、有効期間、運転性能／行動についての所有者への報告が必要とされるかどうかなどを含むことができる。
【０１２０】
上述したように、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、１つ以上のＢＬＥセンサ３１を含む。各センサ３１は、受信したＢＬＥ信号特性のいくつかの物理的現象を測定することができる。例えば、センサ３１は、受信信号のＲＳＳＩ、到着角度、到着時間差、または他の特性を測定することができる。
【０１２１】
センサ３１は、ある物理的現象により、車両に対する携帯機器１０の位置について有意義な判断を下すことができる、車体内もしくは車体上の位置に配置することができる。例えば、物理的現象には、自由空間信号損失、散乱、マルチパスフェージング、伝搬時間と伝搬時間差、伝搬のため到来角の差が含まれ得る。
【０１２２】
再び図１および図２を参照すると、各センサ３１は、通信ゲートウェイ２９と通信することができる。携帯機器１０は、例えば、ＢＬＥ通信リンクの一部としての、アドバータイジングチャネルまたは接続されたチャネル上で、通信ゲートウェイ２９と通信することができる。各センサ３１は、通信ゲートウェイ２９および携帯機器１０などの２つの接続されたデバイス間の通信を受動的に傍受することができる。付加的または代替的に、ウェアラブルデバイスの場合、傍受は、携帯機器１０と、その携帯機器１０に関連するスマートウォッチなどのウェアラブルデバイスとの間であってもよい。各センサ３１は、電力を節約するために、傍受、すなわち接続を追跡する手順を選択的に無効にし、その後、再び有効にすることができる。通信ゲートウェイは、どのセンサ３１が傍受しているかを制御することができる。
【０１２３】
さらに、通信ゲートウェイは、傍受が再開されるために、各センサ３１に必要な情報を提供することができる。傍受のために必要な情報には、例えば、通信ゲートウェイ２９と携帯機器１０との間の通信を一意に識別する、ＢＬＥ通信リンクのアクセス識別子を含むことができる。各通信パケットは、プリアンブルとして、アクセス識別子データを含む。このように、情報は、プリアンブルをどのように復号するかについての情報を含むことができる。この情報はまた、センサ３１が傍受の際に使用するチャネルのセットを知ることができるように、現在使用されているチャネルマップを含むことができる。この情報はまた、センサ３１があるチャネルから次のチャネルへどのようにジャンプするかを知ることができるように、チャネルホッピング方式に関する情報を含むことができる。多くの無線通信規格は、いくつかの基本パラメータが知られている場合に確定的となるチャネルホッピングを実装している。ＢＬＥにおいて、センサ３１は、ホップする次のチャネルを決定するために、現在のチャネル、チャネルマップ、およびチャネルホップ番号を知っている必要がある。この情報はまた、次の通信チャネル、および／または、通信イベントためのおおよその時間での将来の通信チャネルなどの、将来の接続イベントを見つけるために必要な情報を含むことができる。
【０１２４】
各センサ３１は、先に説明したような物理的現象、すなわちＲＳＳＩ、タイムスタンプ、到着角度等、並びに、マスタとスレーブの両方の通信パケットに含まれるすべてのデータを収集するために、接続イベントの直前に接続チャンネルを聴取することができる。
【０１２５】
本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャに従う接続の１つの考慮事項は、スケジュールテーブルの同期である。接続プロセスにおいて２つのデバイスに必要とされるすべての通信情報は自由に観測可能な形式でブロードキャストされるため、形成されている接続をたまたま目の当たりにした、つまり傍受した任意のＢＬＥ通信ノードはスケジュールテーブルを得ることができ、それゆえ、受動的な傍受モードで通信をスキャンすることが可能となる。しかし、常時、すべての接続を追跡するセンサを備えることは、著しい電力消費となる。このように、各センサが正しい時間に正しいチャネルでスキャンする能力を失った場合、同期の問題が生じる可能性があるが、接続の追跡を選択的に有効または無効にすることができるシステムを有することは有益である。これらの理由から、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャは、通信を調整するための同期アルゴリズムと、センサ３１による通信の傍受を利用する。
【０１２６】
例えば、通信ゲートウェイ２９から、通信接続の追跡を開始しなければならないセンサ３１の各々にメッセージが送信される。このメッセージは、通信パケットをデコードするためにセンサ３１によって必要とされる情報を含み、それは、最も単純な形態では、任意の所定の領域についてかなりロバストな一意のＩＤであるリンクＩＤを識別するアクセス識別子を送信することを含むことができる。通信ゲートウェイ２９による要求に先立つある時点で、リンクに関する情報がセンサ３１に通信され、または転送されている。上述したように、これには、チャネルマップ、チャネルホップ数、接続間隔、スレーブ待ち時間、並びに、すべてのデバイスのスリープクロック精度設定を含むことができる。
【０１２７】
図１４を参照すると、マスタデバイスおよびスレーブデバイスは、１００ｍｓのような通信間隔で通信するものとして示されている。デバイスは、すべてのチャネルと、５チャンネルずつのチャネルホップを使用する。現在のチャネル、または開始チャネルはチャネル３である。図１４の例では、スレーブ待ち時間はゼロであるため、スレーブは常に通信する。
【０１２８】
１４００において、通信ゲートウェイ２９は、傍受を開始するように１つまたは複数のセンサ３１にコマンドを発行する。傍受開始コマンドは、センサ３１が正しいチャネルでスキャンを開始し、正しいチャネルホッピング方式に追従するのに必要とされるすべての情報を含んでいる。最初に、センサ３１は、１４０２に示すように、デバイス間の通信を検出することができるように、わずかに早い段階でチャネルの聴取を開始しなければならない。１４０４および１４０６などの、その後の接続イベントでは、すべてのデバイスのクロック精度に基づいてスキャン間隔をより短い期間に短縮することができる。センサ３１は、１４０８、１４１０、および１４１２に示すように、信号および接続イベントについて測定されたデータを通信ゲートウェイ２９と共有することができる。
【０１２９】
２０１５年９月１日発行の、応答システムを備えたパーソナルデバイスの車両追跡、と題する米国特許第９１２３２４４号は、自動車に搭載されたシステムを介して物体を追跡する方法を記載している。この方法は、無線デバイスを検出すること、無線デバイスの位置を決定すること、車両に対する無線デバイスの位置を認識すること、事前に定義された条件文に関して無線デバイスの位置を分析すること、事前に定義された条件文が満たされたことに従い、アラートを発することを含む。米国特許第９１２３２４４号は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０１３０】
米国特許第９１２３２４４号は、電話に近接するとともに、車両に近接するデバイスを追跡することができるシステムを記載している。本開示は、上述したシステム、方法、およびアーキテクチャに従う接続の使用をもって、米国特許第９１２３２４４号に記載された例示の使用例を拡張する。
【０１３１】
米国特許第９１２３２４４号の開示は、ユーザのスマートフォンまたはキーフォブから、アクティビティモニタまたはスマートウォッチ、すなわちFitBitまたはApple Watchなどのウェアラブルデバイスへのデジタルキーの移譲について記載している。例えば、米国特許第９１２３２４４号に記載されたシステムおよび方法の使用例では、運転手が車で公園に到着し、ジョギングに行くことを望む。運転手は、ジョギングに車のキーやスマートフォンを持っていきたくはなく、スマートウォッチだけを持っていたいと思っている。しかし、車両キーおよびスマートフォンは、自動車のキーとして使用可能にされているため、車両に残しておくことは安全ではない。例えば、強盗が車両に侵入した場合、車両全部を盗むことが可能となってしまう。
【０１３２】
その開示は、ユーザがジョギングから戻った後まで、キーが車両内に残されても安全であるように、キーを一時的に無効にする方法を提供する。これにより、ユーザは車両に安全にアクセスし、スマートフォンとキーフォブを再び有効にすることができる。
【０１３３】
本開示において、米国特許第９１２３２４４号のシステム、方法、およびアーキテクチャは、キーフォブ（ＢＬＥ、ＬＦ、ＲＦなどを使用するかどうかに関わらず）も電話の近くに配置できるように拡張することができる。このように、米国特許第９１２３２４４号に記載されたシステム、方法、およびアーキテクチャは、電話が、スマートウォッチ、またはFitBitなどの運動器具のようなデバイスとのリンク状態などであることを検出し、この情報を車両の意思決定システムで利用可能にすることも含むように拡張することができる。
【０１３４】
例えば、ジョギングの後にスマートウォッチが戻ると、電話はスマートウォッチとの安全なリンクが再確立されたことを検出することができる。この情報を車両システムに報告することは、ユーザがジョギングから戻った後に車両に入ることを許可するかどうかの決定にとって重要である。そのような情報は、リンクが安全である／繋がれたかどうかを示す情報と、リンクに関連付けられたセキュリティデータを検証できるかどうかを示す情報を含む必要がある。
【０１３５】
本開示は、例えば、追跡しているデバイスが、信頼でき、攻撃者ではないデバイスであることを保証するため、米国特許第９１２３２４４号に記載されているシステムに追加の特徴を提供する。例えば、セキュリティ情報は、ユーザがジョギングから戻って車両に入り、システムを解除するときにウォッチに入力しなければならない個人識別番号（ＰＩＮ）を含むことができる。さらなる例として、セキュリティ情報は、スマートフォンとウォッチとの間の安全なペアリング情報を含むこともでき、すなわち、ウォッチとフォンはそのリンクを暗号化しており、フォンはウォッチが承認されたウォッチであると信頼することができる。たとえば、既存のスマートウォッチは、ウォッチとフォンとの間で交換される機密データのために、フォンとの通信リンクを暗号化するためのシステムを含む。スマートフォンのオペレーティングシステム（ＯＳ）とスマートウォッチの間にセキュリティレイヤーが得られると、これが、追跡されるデバイスが信頼できるデバイスであることを信用しての使用のため、車両に報告される。セキュリティ情報には、スマートフォンがスマートウォッチ上で実行されているアプリケーションと共有するトークンを含むこともできる。スマートウォッチが再接続すると、スマートフォンはウォッチアプリケーションにトークンを生成するように依頼することができ、それにより、スマートウォッチが最初に委譲モードを許可したのと同じデバイスであることを確認することができる。セキュリティ情報はまた、車両の近傍であり、かつスマートフォンの近傍でもあるスマートウォッチのＧＰＳ位置を含むことができる。これにより、スマートウォッチは車両から非常に遠方であるが、上記のセキュリティ情報が攻撃者に知られずに、しかし、ゲーティングされ得る、リレー攻撃の可能性を減らすことができる。ＧＰＳ範囲は、例えば、デバイスの緯度／経度座標を広く含むことができる。スマートフォンやスマートウォッチは、ＷｉＦｉネットワークの存在により、およびセルラーデータを介してそれぞれの位置を推定することもできる。従って、相対的な精度を念頭に置いて、スマートフォンとスマートウォッチの位置が比較される必要がある。リレー局攻撃を排除するのに十分な精度でＧＰＳの正確さが利用できないならば、システムは自動的に無効にするには十分な精度ではないが、車両の近くでそれらを検出したことをユーザが認識する必要がある場合に、アラートなど、ユーザからの手動入力を求めることができる。例えば、アラートはスマートウォッチのセキュリティモデルを再利用することができ、ウォッチがユーザによって継続的に装着されている場合、ＰＩＮの入力を避けることは安全である。スマートウォッチが取り外されている可能性がある場合、ユーザはウェアラブル上のあるインターフェースを手動で作動させる必要がある。システムおよび方法のルールは、ある条件が満たされるまで特定の機能を無効にすること、すなわち、ウォッチが戻るまでスマートフォンまたはキーフォブなどの特定の装置でＰＥＰＳを作動不能にすることを含むことができる。
【０１３６】
スマートフォン、スマートウォッチ／アクティビティモニタ、または車両ディスプレイの１つのいずれかのインターフェースを使用して、ユーザは、ジョギングに出かけている間、ＰＥＰＳシステムに、車両にあるキーフォブやスマートフォンなどのデバイスを無視させるルールを設定することができる。例えば、スマートフォンとスマートウォッチの両方のインターフェースが、「移譲モード」を入力するために使用することができ、これにより、車両の近くに現在位置している任意のキーフォブ／スマートフォンは、移譲モードが入力されたとき、ＰＥＰＳシステムを操作する目的で無効とされる。インターフェースにより、ユーザは、有効なデバイスのリストを選択することができるが、デフォルトでは、すべての近傍のデバイスが無効とされ得る。ユーザは、車内に、好ましくは、侵入の可能性を低減するためにグローブボックス内の見えないところに、スマートフォンとキーフォブを安全に残した状態で、スマートウォッチを使用して車両のドアをロックすることができる。その後、ユーザはジョギングに行くことができ、システムはウォッチが車両の近傍を離れたことを検出することができる。ユーザがジョギングに行くことが予想されるとのルールの最初の部分は、これで満たされる。この時、システムは、電話が車両の周辺に残っていることを追跡することができ、キーフォブおよび／またはスマートフォンなどのセキュリティキーが車両に残されている場合には、システムは、車両内にキーが誤って忘れられた場合に備えて、移譲モードが使用可能であること、もしくは、キーとして有効となっているデバイスを取りに車に戻るべきであるとのアラートをユーザへトリガすることができる。
【０１３７】
ユーザがジョギングに出発すると、例えば、スマートウォッチのようなウェアラブルデバイスは、車内に残っているスマートフォンとの通信接続範囲を離れる。スマートフォンは、安全なリンクの喪失に対する規則の処理に関して米国特許第９１２３２４４号に説明されるように、通信リンクの喪失を報告することができる。ウェアラブルデバイスは、通常、スマートフォンへのリンクを再確立するために、アドバータイジングチャネルでブロードキャストを開始することができる。追加的または代替的に、役割は潜在的に逆転する可能性があり、それにより、スマートフォンがアドバータイジングチャネルでブロードキャストする。スマートウォッチとスマートフォンは互いに範囲外にいるので、車両の機能を作動させることに関する興味深い活動は、車両システムによって検出される可能性は低い。しかしながら、車両は、スマートフォンと比較して、より良いアンテナ設計および配置のためにウェアラブルからのアドバータイジング通信を検出することができるかもしれない。
【０１３８】
この例を続けると、ユーザはジョギングを継続し、ウェアラブルが関連付けられている、車両システムおよび車両内に置かれたスマートフォンの通信範囲内に戻る。このとき、ウェアラブルは、例えば、アドバータイジングチャネルでブロードキャストすることができ、スマートフォンはそれらのアドバータイズメントをスキャンすることができる。
【０１３９】
スマートフォンとウェアラブルがアドバータイジングチャネル上でお互いを発見すると、スマートフォンとウェアラブルの間に接続が確立される。本開示では、米国特許第９１２３２４４に記載される車両システムが、スマートフォンとスマートウォッチなどのウェアラブルとの間の接続イベントに気づいて、接続間隔、最初の通信時間、チャネルマップ、アクセス識別子、スレーブ待ち時間、両デバイスのブルートゥースアドレス（IEEE ＭＡＣ）およびアドレスの種類、つまり、公の、解決可能な、などを記録するように拡張されている。この情報は、上述のように、ＢＬＥ接続を追跡するために使用することができるが、本開示はＢＬＥ通信に限定されない。すべての低電力ワイヤレスネットワークは、接続が観測され、受動的に追跡される、ある種の検出およびスケジューリング／タイムスロットを使用する。各々のタイプのネットワークまたは通信は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層によって異なる。このように、本開示の車両システムは、確立された接続を観測することができ、公開されたＭＡＣ層仕様を使用して、上述したように通信接続を傍受することができる。上述の情報を記録することにより、車両システムは、スマートフォンとスマートウォッチなどのウェアラブルとの間の接続を受動的に傍受することができる。さらに、このウェアラブルは、電力消費を低減するために、大概、この時点でアドバータイジングチャネルの使用を中止する。
【０１４０】
スマートフォンとウェアラブル、すなわちスマートウォッチとの間のデータは、車両システム、すなわちＰＥＰＳシステムが使用できないように暗号化される可能性があるが、スマートフォンは、リンクは安全であるとみなされ、そのデバイスが信頼できるデバイスであり、デバイス／通信がリレー攻撃を受けていないことを車両システムに報告するために、上述のセキュリティデータを使用することができる。
【０１４１】
スマートフォンによって報告されたリンクパラメータおよび信頼状態を使用して、システムは、本開示によって説明されるアーキテクチャを使用して、接続を追跡し、車両の近傍のウェアラブルの位置に関する情報を収集することができる。
【０１４２】
ＢＬＥセンサは、通常、１２５ｋＨｚの低周波（ＬＦ）信号を使用するように構築された従来のＰＥＰＳシステムと同じ精度で、スマートフォン、ウェアラブルデバイス、またはキーフォブなどの携帯機器の位置を特定することはできない。
【０１４３】
図１５を参照すると、従前の車両用ＰＥＰＳシステム１５０が、キーフォブを位置決めするための基礎技術としてＬＦを使用する現行の生産ＰＥＰＳシステムによって達成される要件とともに示されている。例えば、従来のＬＦ ＰＥＰＳシステムは、ユーザのフラストレーションを回避するように、事実上すべての実際的なシナリオで正しい動作を可能にしながら、不正確な決定の傾向を回避するのに十分なほど低い誤り率を有する。
【０１４４】
例えば、キーフォブが、車両１５０のドアハンドルから例えば２メートルの半径を含むエリア１５２内に位置するとき、ドアロック解除操作が可能となる。２メートルを用いる例が提供されるが、距離の閾値は製造業者によって、および／または地域によって異なる場合がある。さらなる例として、キーフォブが、車両１５０の外部へのいくらかの漏出はあるが、車両１５０の内部を含む、車両１５０のエリア１５４内に位置しているときに、車両の始動動作が可能となる。例えば、車両１５０のエリア１５４は、サイドウインドの外側で約５ｃｍまで、フロントウインドシールドおよびリアウインドシールドの外側で約１５ｃｍまで伸びることが許容されえる。さらなる例として、キーフォブが車両１５０のエリア１５６内に位置するとき、トランク開放操作が可能となる。
【０１４５】
１２５ｋＨｚのＬＦ信号を使用して構築された従来のＰＥＰＳシステムと比較すると、２．４ＧＨｚの信号を有する工業、科学および医療（industrial, scientific and medical：ＩＳＭ）無線帯域を利用するＢＬＥ通信を使用するＰＥＰＳシステムの実装は、多くの課題を含む可能性がある。例えば、ＢＬＥ通信と２．４ＧＨｚの信号を有するＩＳＭ無線帯域を使用するＰＥＰＳシステムは、マルチパス、シャドウイング、およびフェージングの問題を考慮しなければならず、それらは、ＲＳＳＩを測定する低コストのＢＬＥセンサを用いるＰＥＰＳシステムを、例えば、ＬＦを実装する従来のシステムよりも不正確にさせる可能性がある。しかしながら、本開示は、これらの問題を考慮したシステム、方法、およびアーキテクチャを提供する。
【０１４６】
対処すべき１つの問題は、車両の内部に配置されたセンサでは、信号の測定されたＲＳＳＩが、携帯機器１０が車両の内部にあるとき強くなるが、携帯機器が車両の外部であって、車両のウインドゥにあるときにも強く測定されるということである。対処すべきさらなる問題は、例えば、車両のドアをアンロックしようとしている者のズボンの後ろポケットに携帯機器１０が置かれているとき、人体によって重大なシャドウが生成されることである。人体は主に水であり、２．４ＧＨｚの信号を非常に効率的に吸収する。従って、携帯機器１０からの信号の測定されたＲＳＳＩに基づいて、車両のドアハンドルから携帯機器１０の範囲について信頼できる決定を行うことは困難である可能性がある。ほぼ確実に自由空間伝播であると仮定して、携帯機器１０がドアの２メートル以内にあることを確かめるように最適化されたＲＳＳＩ閾値では、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０からの信号が人体によって減衰されるか、または重度の破壊的なマルチパスフェージング環境にさらされたとき、ドアに十分に近く、アンロックを許可できるような携帯機器１０を検出することができないだろう。さらに、車両センサ３１が人体の影に入ったときの、より微弱なＲＳＳＩを許容するように設定されたＲＳＳＩ閾値では、車両センサ３１まで、クリアに見通せて、破壊的な（または建設的な）マルチパス干渉のない、ドアハンドルから２メートル以上離れた携帯機器１０をほぼ確実に許容するだろう。上記の理由により、そのようなＰＥＰＳシステムは、ＰＥＰＳシステムが誤った決定を下す傾向を含め、ユーザの期待に常に応えることができないかもしれない。
【０１４７】
図１６および１７を参照すると、２．４ＧＨｚの信号を有するＩＳＭ無線帯域でのＢＬＥ通信を使用するＢＬＥセンサを利用するＰＥＰＳシステムを備えた車両３０が示されている。上述したように、携帯機器１０の位置の不確実性のために、ＰＥＰＳシステムは、不確実ゾーンを含む多数の異なるゾーンを含んでいる。例えば、図１６を参照すると、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０が１６４Ａと指定されたエリア内に位置するとき、車両の始動操作を許可することができ、その一方で、エリア１６４Ｂ内であって、エリア１６４Ａの外側のエリアは、不確実ゾーンとして指定することができる。換言すると、携帯機器１０がエリア１６４Ａに位置するとき、ＰＥＰＳシステムは、車両の始動操作を許可することができる。以下に詳細に説明するように、携帯機器１０がエリア１６４Ａの外側であるがエリア１６４Ｂの内側にあると測定されたとき、携帯機器１０は不確実のゾーン内にあると指定される。上述したように、携帯機器１０の位置は、例えば、携帯機器１０から受信される信号のＲＳＳＩに基づいて測定することができる。
【０１４８】
図１７を参照すると、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０が１６２Ａと指定されたエリア内に位置するとき、ドアのアンロック操作を許可することができ、その一方で、エリア１６２Ｂ内であってエリア１６２Ａの外側のエリアは、不確実のゾーンとして指定することができる。換言すると、携帯機器１０がエリア１６２Ａに位置するとき、ＰＥＰＳシステムは、ドアのアンロック操作を許可することができる。以下に詳細に説明するように、携帯機器１０がエリア１６２Ａの外側であるがエリア１６２Ｂの内側にあると測定されたとき、携帯機器１０は不確実のゾーン内にあると指定される。さらに、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０が１６６Ａと指定されたエリア内に位置するとき、トランクのアンロック操作を許可することができ、その一方、エリア１６６Ｂ内であってエリア１６６Ａの外側のエリアは、不確実のゾーンとして指定することができる。換言すると、携帯機器１０がエリア１６６Ａに位置するとき、ＰＥＰＳシステムは、トランクのアンロック操作を許可することができる。以下に詳細に説明するように、携帯機器１０がエリア１６６Ａの外側であるがエリア１６６Ｂの内側にあると測定されたとき、携帯機器１０は不確実のゾーン内にあると指定される。
【０１４９】
ＰＥＰＳシステムは、携帯機器が、図１６および図１７に示す不確実のゾーンの１つにあることを検出することができる。そのような場合、携帯機器１０は、認可されたゾーン内にある可能性があることが知られているが、偽陽性を最小限に抑えるために適切な確信をもって正しい判定ができるほどの十分な確信はない。そのような場合、ＰＥＰＳシステムは、特定のゾーンに関連する作動スイッチが起動されたときにユーザにアラートを出すように構成することができる。
【０１５０】
これらの理由から、ＢＬＥ通信を使用するＰＥＰＳシステムは、携帯機器が不確実なゾーンの１つに位置すると決定されたとき、より教育を受けた情報のあるユーザ、いくつかの制限の受入、およびＰＥＰＳシステムによって取られる事前に定められたアクションを必要とするかもしれない。例えば、ユーザは２つの異なるカテゴリに分類することができる。この例の目的のため、２つのカテゴリが使用されるが、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャでは、追加のカテゴリを使用することができる。
【０１５１】
例えば、ユーザの最初のカテゴリには、セキュリティを非常に懸念しているユーザが含まれる。このカテゴリのユーザの場合、ＰＥＰＳシステムは一切の偽陽性のミスをしてはならない。例えば、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０のシャドウイングまたはマルチパス環境に係わらず、携帯機器１０が車両３０のドアハンドルから２メートル以上離れているとき、アンロック操作を許可するべきではない。このカテゴリのユーザは、シャドウイングまたはフェージングによる通信信号の減衰によって不確実のゾーンに位置するときに、ＰＥＰＳシステムが携帯機器１０を検出できないかもしれないという制限を受け入れる必要がある。言い換えれば、これらの状況は、最終的に、携帯機器が不確実なゾーン内に位置しているときに、車両の始動操作、ドアのアンロック、またはトランクのアンロック操作が許可されないとの偽陰性の結果をもたらす。
【０１５２】
例えば、ユーザの第２のカテゴリには、利便性により関心のあるユーザが含まれる。このカテゴリのユーザの場合、ＰＥＰＳシステムがいくつかの偽陽性のミスをすることは容認できるが、ＰＥＰＳシステムは、ユーザの不便を避けるために偽陰性の結果を最小限に抑える必要がある。例えば、建設的なマルチパス環境がある場合、携帯機器１０は、ドアがアンロックされるのに十分な強さを有するものとして検出されてもよい。その結果、場合によっては、携帯機器１０が車両３０のドアハンドルから２メートルなどの所定の距離以上離れているとの事実にも関わらず、ドアのアンロック機能が許可されることがある。
【０１５３】
どちらのカテゴリのユーザに対しても、いくつかのタイプの制限または不便さがある。しかし、キーフォブがシステムユーザと事実上通信できない従来のＰＥＰＳシステムとは異なり、ＢＬＥ ＰＥＰＳシステムは、伝統的なキーフォブの置き代えとして、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイスなどのようなスマートデバイスの使用をターゲットにしている。これらのデバイスには、触覚、振動、オーディオ、スクリーンを含む先進のインターフェイスシステムが含まれている。さらに、これらのデバイスは他のデバイスとインターフェースで接続することができる。例えば、スマートフォンおよびタブレットは、同じタイプのインターフェースを使用し、ユーザによって素早くアクセス可能な、スマートウォッチまたは他のウェアラブルデバイスとインターフェースで接続することができる。これらのデバイスも、デバイス内モーションセンサを使用して、スクリーン上および空気中の両方で、例えばインターフェース上のボタン押下、音声コマンド、ジェスチャの測定などのユーザ入力を受け入れることができる。さらに、これらのデバイスは、静止状態に対する自身の動きを容易に検出することができ、スクリーンのロックアウト状態だけでなくそれらの向きも報告することができる。それらはまた、周囲の背景の照明を測定するように誰かが話しているときにスクリーンをロックアウトするように設計されたカメラおよび／または光学センサを使用することができる。
【０１５４】
上記の一連の拡張された互換性を使用して、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャによるＢＬＥ ＰＥＰＳシステムは、多数の異なる動作を実行することができる。例えば、本開示のシステム、方法、およびアーキテクチャに従うＢＬＥ ＰＥＰＳシステムは、ＰＥＰＳシステムの動作が車両に対して実行されるときにユーザにアラートを可能にすることができるが、ＰＥＰＳシステムは、偽陽性率を容認可能な低い数に低減するための十分な証拠を有していない。例えば、運転席のドアアンロックボタンが押され、ある承認されたデバイスがドアの近くにあると判定するのに十分な証拠があるが、偽陽性を適切な低い割合に低減するには十分な証拠が収集されなかったとき、ドアをアンロックする必要があるかどうかを確認するためにユーザにアラートがトリガされえる。さらに、イグニッションスイッチボタンが押され、ある承認されたデバイスが車両内部にある可能性があると判定するのに十分な証拠があるが、偽陽性を適切な低い割合に低減するには十分な証拠がないとき、車両を始動する必要があることを確認するためにユーザにアラートがトリガされえる。加えて、他のアラートが、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第９１２３２４４号に記載されているシステムによって可能とされえる。さらなる例として、対象物が車両の内部に残され、スマートフォンがもはや車両の内部に存在しないなどの場合に、アラートを生成することができる。
【０１５５】
上述したように、ＰＥＰＳシステムは、例えば、携帯機器１０を介してユーザに配信されるアラートを含む、多数の異なるタイプのアラートをユーザに対して生成することができる。例えば、アラートは、触覚振動、可聴音、ｉＯＳやＡｎｄｒｏｉｄで使用されるような、電話のオペレーティングシステムでの電話通知、スマートフォンと、スマートウォッチなどの装着されたウェアラブルとのいずれか、および／または、その両方でのポップアップアラートの１つ以上の組み合わせを含むことができる。さらに、アラートは、より高いレベルの証拠が利用可能であった場合に起動されるであろう挙動の確認を求めることができる。アラートは、ドアロック状態またはイグニッション状態およびブレーキペダル状態などの車両状態を組み込むことができる。
【０１５６】
アラートは、作動スイッチの近くに合理的に配置されえるすべてのデバイスを対象にすることができる。例えば、運転席ドアの近くに１台のスマートフォンがあり、助手席ドアの傍に２台のスマートフォンがあり、助手席のドアスイッチが押された場合、ＰＥＰＳシステムは、助手席の両方のスマートフォンでアラートをトリガすることができ、運転席側のスマートフォンがアラートを受信しないようにすることができる。あるいは、ＰＥＰＳシステムは、すべてのデバイスがアラートを受信できるように構成することができる。あるいは、携帯機器１０を、アプリケーション設定を介して、その携帯機器１０の位置に係らず、すべてのアラートを受信するように構成することができる。あるいは、アプリケーション設定を介してアラートを受信する必要があるデバイスが通信範囲内にない場合、ＰＥＰＳシステムはデバイスとの通信が再開したときにアラートすることができるように、アラートを待ち行列に入れることができる。アラートはまた、車両のアンロックボタンが押されたり、ジェスチャスイッチ（トランクをアンロックするジェスチャスイッチなど）が起動されたりしても、承認されたデバイスが近くにないとき、トリガされえる。アラートはまた、デバイスが承認されたデバイスからのデータの一部を模倣するが、偽装者によって試みられたハッキングなど、すべてのセキュリティデータを満たすことができないとき、トリガされえる。
【０１５７】
アラートに応答して、ユーザはいくつかのアクション、対策、または介入を行うことができる。例えば、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）上のアラートボタンは、ドアをアンロックする、トランクをアンロックする、または車両を起動するなど、企図された動作を確認することができる。例えば、ユーザがドアハンドルのアンロックボタンを押したとき、ドアをアンロックしたいかをユーザに尋ねるアラートをスマートフォンに送信することができる。上記のコマンドは、ドアがすでにアンロックされている場合、ＧＵＩ上での質問は、ユーザがドアをロックしたいかどうかを確認することをユーザに尋ねることになるので、ドアロック状態を含む。アラートは特定の意味にマッピングできる。例えば、車両をロックする、車両をアンロックする、車両を始動するなどの、特定の動作ごとの特有の触覚である。追加的または代替的に、特定の動作のために特有の音色が、携帯機器１０で再生されえる。追加的または代替的に、スマートフォンのテキストスピーチ機能を介しての口述によって、「ドアをアンロックしたいですか？」と尋ねることができる。他のテキストは、企図された動作を確認するために携帯機器１０によって読み上げることができる。
【０１５８】
このようなアラートに応答して、ユーザは、例えば、携帯機器１０のＧＵＩ上のボタンを押して、動作を受け入れるか、アラートを無視することができる。追加的または代替的に、ボイスコマンドを使用し、「イエス」、「ノー」、「キャンセル」、「無視」などを話すことによって、企図された動作を受け入れることができる。スマートフォンシステムの既存のセキュリティシステムを使用して、ＰＩＮが入力されてからスマートウォッチが継続して装着されたか、スマートフォンがロックされていない状態にあるか、あるいは、スマートフォンは音声を認証できるか突きとめることなどができる。追加的または代替的に、ユーザは、アラートを受信したことに応答して、スマートウォッチを３回ループさせるなど、プログラムされたジェスチャを使用することができる。
【０１５９】
アクションおよびアラートは、携帯機器１０によって適切にルーティングされ得る。例えば、ウェアラブルデバイスが存在しない、またはスマートフォンにリンクされているウェアラブルデバイスがない場合、スマートフォン自体がアラートを処理する必要がある。一方、ユーザがスマートウォッチを装着している場合、ウォッチを介してユーザにアラートすることがより適切であり、アラートはスマートウォッチにルーティングすることができる。スマートフォンのロックが解除されている場合は、ユーザが現在スマートフォンを使用しているため、スマートウォッチが存在していても、スマートフォンでアラートすることがより適切であるかもしれない。
【０１６０】
ＰＥＰＳシステムは、待機することによって、またはアクションによって動作する。例えば、ＰＥＰＳシステムは、ドアハンドル上の作動スイッチが作動するのを待機するか、または、トランクをアンロックさせるためのジェスチャスイッチなどのジェスチャスイッチが作動するのを待機することができる。ドアハンドル上のボタンを押す、またはジェスチャスイッチを作動させるジェスチャを行うなどのアクションが実行されたとき、携帯機器１０の位置についての一連の証拠が、通信ゲートウェイ２９およびセンサ３１によって収集される。決定された携帯機器１０の位置、その位置を示す証拠のレベル、および、上述したセキュリティおよび利便性についてのユーザの許容度に関するユーザ設定に基づいて、ＰＥＰＳシステムは、車両３０のドアまたはトランクをアンロックする、または車両３０を始動させるなどの車両機能の動作を実行するかどうか決定する。ＰＥＰＳシステムは、ドアハンドルなどの作動スイッチの状態変化を読み取ることができる。ＰＥＰＳシステムによって何らかのアクションの実行が必要となるようにスイッチの状態変化が起こると、ＰＥＰＳシステムは、どのデバイスが作動ゾーンの近くにあるか、および、どのデバイスが位置に係らずアラートを受信することを選択したかに基づいて、アラートを受信すべき携帯機器をチェックする。ＰＥＰＳシステムは、ＰＥＰＳシステムからのメッセージを通信ゲートウェイ２９を介して、または、ＬＴＥ／クラウドモジュールなどのセルラーデータ接続を通じて、スマートフォンなどの携帯機器１０にルーティングすることができる。ＰＥＰＳシステムは、利用可能な場合にＢＬＥ通信を使用し、ＢＬＥ通信が利用できない場合には、必要に応じてＬＴＥデータ接続などのセルラーデータを使用するように構成することができる。傍受、注入、または再生を避けるように、メッセージは暗号化され、署名される必要がある。承認された携帯機器は、メッセージを確認し、ユーザをアラートする最善の手法、何らかの対策または介入を行うことが必要かどうかを決定することができる。
【０１６１】
上述のように、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０の位置を決定する際に複数のレベルの証拠を利用することができる。例えば、ＰＥＰＳシステムは、例えば車両３０の運転席ドアの近くに携帯機器１０が位置するとの十分な証拠があるときのように、アラートを作動させるのに必要な証拠を所定のレベルとするように構成することができる。ＰＥＰＳシステムは、いくつかの偽陽性を許容する、より積極的なユーザのために、作動スイッチが押されたときにアクションを取るとの決定を許可する決定を下すために、より高い基準の証拠を利用するように構成することができる。ＰＥＰＳシステムはさらに、偽陽性を減らす保守的なユーザのために、作動スイッチが押されたときにアクションを取るとの決定を許可する決定を下すために、さらに一層高い基準の証拠を利用するように構成することができる。
【０１６２】
・各アクション基準に対する容認できるレベルの証拠のための、デバイス毎（ユーザ毎）の設定をセットするためのインターフェース
【０１６３】
例えば、各ユーザは、自分が所有するデバイスがシステムとともにどのように動作して欲しいかを設定することができる。所有され、２人の運転者によって運転される車両では、１人の運転者はより安全なシステムを欲し、他の運転者はより便利なシステムを欲するかもしれない。
【０１６４】
スマートフォンまたはタブレットデバイスなどの携帯機器１０は、ユーザがＰＥＰＳシステムによって使用されるリスク／許容度／証拠のレベルを設定および／または調整するための、スマートフォンまたはタブレットデバイス上で動作するアプリケーションのユーザインターフェースなどのユーザインターフェースを含むことができる。例えば、ユーザインターフェースは、より多くの偽陽性を許容することによって、システムの安全性を低下させることにリスクが伴うことをユーザに示すことができる。例えば、ユーザインターフェースは、偽陽性がどこにある可能性があるのか、偽陽性が実際になにを引き起こすかもしれないかを視覚的に示すことができる。例えば、運転席ドアをアンロックするのに弱いＲＳＳＩを許容することによって、ユーザは、乗員のドアから３メートル以上離れて立っていても、攻撃者がユーザの背後にそっと近寄って車両にアクセス可能となるリスクがある。図１８を参照すると、このリスクが、例えば、ユーザのスマートフォンが泥棒よりも車両から離れている間に、泥棒が車両にアクセスすることを描写するグラフィカルインターフェース１８０を使用して、携帯機器１０に表示されえる。
【０１６５】
ＰＥＰＳシステムは、プログラムされたオーバーライドを利用することができる。例えば、ユーザは、好みに応じてすべてのアプリケーション設定を行ってもよいが、依然としてシステム性能に問題がある可能性がある。しかし、ＰＥＰＳシステムのアラートシステムは、頻繁に発生する動作を学習し、ユーザにＰＥＰＳシステムへのオーバーライドをプログラムしたいかを尋ねるアラートをユーザにもたらすことができる。例えば、ビジネスマンは、スーツコートを着用し、そのスーツコートの胸ポケットにスマートフォンなどの携帯機器１０を入れたままにするかもしれない。その後、スーツコートは、携帯機器１０が車両を始動するためには不確実なゾーンに常にあるように、後部座席のコートハンガーに掛けられるかもしれない。イグニッションスイッチが押されたとき、ＰＥＰＳシステムは、イグニッションが許可されるべきであることを認識することができるが、ＰＥＰＳシステムは、ユーザのスマートフォンが本当に車両の内部にあるかどうかについて不確かであるかもしれない。上述したように、スマートフォンに対してアラートをトリガすることができ、ユーザはこのような状況で車両が始動されるべきであることを認識することができる。しかし、より重要なことは、この例にあるように、スマートフォンがスーツコートの胸ポケットにあるときに、スマートフォンの位置について収集された証拠が、そうであるように見える場合、将来のイグニッションコマンドを承認／受諾するために、判定境界が任意に変更されえることである。シンプルな形式では、例えば、車両の始動を許可すべき位置点を許可すべきではない位置点から区分けする、将来入力およびいくつかの表面と、ドアのアンロック操作を許可すべき位置点を線で引いた別の面との多次元空間であってもよい。面の形状は、判定境界が時間の経過とともにユーザ入力に基づいて正しいアクションを学習できるように、修正されえる。
【０１６６】
ＰＥＰＳシステムによって使用される複数のレベルの証拠があるので、携帯機器１０の位置に関する収集された証拠が相反する可能性がある。そのような場合、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器の位置に関する決定を行うために個々の証拠を重み付けすることができる。ＰＥＰＳシステムは、相反する証拠に所定の方法で応じるように構成することもできる。例えば、ＰＥＰＳシステムが矛盾する証拠を有する場合、決定無し／アクション無し／アラート状態になりえる。例えば、証拠に基づいて２つ以上の作動状態が可能であるためにＰＥＰＳシステムが混乱するとき、ＰＥＰＳシステムはデフォルトにより安全なことを行い、その時点でなんらのパッシブ機能を許可しないで、ユーザにアラートを発することができる。さらに例を挙げると、携帯機器１０が車両の窓線の近くにあると測定され、車両をアンロックするために設計されたセンサが、携帯機器１０は車両の外側で、ドアの近くにあるとの証拠を生成しており、車両内部のセンサが、電話は車両の内部にあるとの証拠を生成しているとき、証拠の相反が生じる。証拠の相反があるときには、ＰＥＰＳシステムは、デフォルトにより安全なことを行うように構成することができ、なんらのパッシブ機能を許可せず、ユーザが認識／承認しなければならないユーザアラートに基づくアクションを可能とするように構成することができる。ユーザは、いずれかのアクションが許可されるように、ＰＥＰＳシステムと共用されるアプリケーションの設定により、彼らのデバイスについて、これを無効とすることもできる。
【０１６７】
決定無し／アクション無し／アラート状態に入ることを決定する前に、ＰＥＰＳシステムは、任意に、起こりうる結果間の証拠を比較検討し、決定無し／アクション無し／アラート状態に選択的に入るか、または最も可能性の高い起こりうる結果を選ぶことができる。例えば、アンロック状態が、イグニッション状態と比較したときに、より大きな可能性の有意なマージンを有する場合、両方とも起こり得るが、ＰＥＰＳシステムは、決定無し／アクション無し／アラート状態に入らないように決定し、代わりに、車両ドアのアンロック動作を許可することを選択してもよい。
【０１６８】
ＰＥＰＳシステムは、携帯機器１０の動きに基づいて、一定の車両機能またはアクションを無効にするように構成されてもよい。ユーザの利便性のためにより高い偽陽性率を許容する場合の主要なリスクの１つは、携帯機器１０が車両から２メートル以上離れているが、それにも係らず、誰かがドアをアンロックさせることができるリスクである。信頼性の低い決定がなされたことをユーザに警告することによって、車両に侵入する可能性がある攻撃者がいるときに、ユーザに警告するためにアラートが使用され得る。追加的または代替的に、この状況は最初から起こることを防ぐことができる。例えば、ユーザは、彼らのスマートフォンを、彼らが車両から出て遠ざかるときに強い信号が車両によって受信され得る、ズボンの後ろポケット、手の中、または財布の中に入れているかもしれない。攻撃者はユーザの背後にそっと近寄って車両に侵入する可能性がありえる。なぜなら、このシナリオでは、ユーザは車両から遠ざかるように歩いており、スマートフォンは歩いている動きを容易に検出することができる。ＰＥＰＳシステムは、ユーザのスマートフォンが移動しているかどうかを検出するためのアルゴリズムを組み込むことができる。例えば、電話は、動きが始まっているときと停止されたときにＰＥＰＳシステムに報告することができる。車両のロック／アンロック機能は、デバイスが動いていると考えられるとき、または、観測または検出されたスマートフォンの動きが所定の動き閾値よりも大きいとき、そのデバイスについて無効とされえる。これにより、上述のリスクが効果的に低減される。この設定は、スマートフォンのユーザにアプリケーション設定で利用可能とすることができる。ユーザがこの領域で偽陽性を許容するようにシステムを構成した場合、例えば、ユーザは、この設定を有効にするように推奨され得る。
【０１６９】
本開示は、車両機能の安全な承認を可能にするＢＬＥ位置特定システムを含む。ＢＬＥ位置特定システムは、ノマディックデバイスとも称される携帯機器と、車両とを含む。ＢＬＥ位置特定システムは、さらに、中央コントローラとも称される通信ゲートウェイから周波数ホッピングスペクトル拡散接続情報を安全に受け取り、測定値を安全に中央コントローラに報告するように構成された複数のＢＬＥ受動傍受センサを含む。通信ゲートウェイつまり中央コントローラは、携帯機器つまりノマディックデバイスと安全なＢＬＥ通信を行うことができ、携帯機器つまりノマディックデバイスとの通信接続に関する接続情報を受動傍受センサに提供し、傍受センサからデータを収集するように構成される。通信ゲートウェイつまり中央コントローラは、受動的傍受センサが通信ゲートウェイつまり中央コントローラと携帯機器つまりノマディックデバイスとの間の通信を受動的に追跡するために必要となる通信情報を、受動傍受センサの各々と共有することができる。傍受センサの各々は、通信ゲートウェイつまり中央コントローラからの接続情報を受信すると、通信ゲートウェイつまり中央コントローラと携帯機器つまりノマディックデバイスとの間で次にスケジュールされた通信を見出し、通信ゲートウェイつまり中央コントローラと携帯機器つまりノマディックデバイスとの間のその後のすべての通信を観測および測定するために、内部タイミングおよび通信チャネルマップを同期させるように構成される。通信ゲートウェイつまり中央コントローラは、車両位置の緯度、経度、および位置測定の誤差を携帯機器つまりノマディックデバイスに通信するように構成することができる。携帯機器つまりノマディックデバイスは、スマートフォンなどの携帯機器つまりノマディックデバイスで利用可能なサービスに基づく位置を使用して、車両または車両のＰＥＰＳシステムまでの距離または範囲を推定し、これを車両によって報告された位置と比較することができる。
【０１７０】
本開示はまた、携帯機器つまりノマディックデバイスと車両とを備え、車両機能の安全な承認を可能にするＢＬＥ位置特定システムを含む。ＢＬＥ位置特定システムは、携帯機器つまりノマディックデバイスからの通信の信号特性を測定するように構成された複数のセンサと、携帯機器つまりノマディックデバイスからの通信の予想される間隔およびタイミングに関する情報を提供することができる通信ゲートウェイつまり中央コントローラとを含む。ＢＬＥ位置特定システムはまた、携帯機器つまりノマディックデバイスからであるとされるサンプルの時系列を処理するように構成されたセキュリティフィルタリングモジュールを含む。セキュリティフィルタリングモジュールは、その時系列を既知の通信特性と比較することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、携帯機器つまりノマディックデバイスのみによって生成され得るものよりも、所与の時間フレーム内で、携帯機器つまりノマディックデバイスからサンプリングされた通信データがより多く存在するかどうかを比較することができる。このようにして、セキュリティフィルタリングモジュールは、物理層プロトコルが侵害されたかどうかを判定することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、所与の時間ウィンドウ内で携帯機器つまりノマディックデバイスからサンプリングしたとされるデータの分散が、携帯機器つまりノマディックデバイスから発生するすべてのデータについて予測されるものを超えているかどうかを判定することができる。比較は、異なる位置に複数のデバイスがあるか、またはシステムに一致しすぎる測定値を強いる単一のデバイスがあるかのように、分散が大きすぎるかもしれない、境界のある比較である。セキュリティフィルタリングモジュールは、所与の時間ウィンドウ内で絶対値の設定可能な閾値を超える異常値の数をカウントし、そのカウントを設定可能な基準目盛と比較することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、所与の時間ウィンドウ内でデータセット平均を超える標準偏差の設定可能な閾値を超える異常値の数をカウントし、設定可能な基準目盛と比較することができる。センサは、破損したデータパケットの不完全な受信をセキュリティフィルタモジュールに報告するように構成することができる。センサは、各センサに各受信パケットのタイムスタンプを報告することを許可するシステムからタイミング情報を受信することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、設定可能な閾値に従って、早すぎるか遅すぎる受信パケットを検索することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、いずれかのセンサが設定可能な値による名目値よりも早くデータを構成可能な値で受信したか、または設定可能な値による名目値よりも遅く受信したかどうかを判定するために、複数のセンサによって受信されたパケットのタイミングの類似性を比較することができ、それにより、センサが期待されるのと同じＲＦエネルギーを測定したかどうかを判断する。セキュリティフィルタリングモジュールは、任意の特定のセンサ（認可センサ）からのセンサ値が、システムに機能への承認されたアクセスを可能にさせるとき、複数のセンサから報告された報告信号強度を比較することができる。残りのセンサからの報告値は、それらが認可センサの測定によるものとされる領域内のデバイスと矛盾しない値を受信していることを検証するために使用されえる。
【０１７１】
センサは、特定のフォーマットに一致するデータの測定のみを報告するように構成することができる。例えば、所定のバイト数よりも長いデータのＢＬＥ属性書き込み要求のみが測定されるように、パケットがフィルタリングされえる。そのような場合、単純なリンク維持に関するパケットは破棄されるか、または暗号化されていないデータに対して測定が行われない可能性がある。センサは、パケットに含まれるデータの暗号ハッシュ、または測定されたパケットの集合をセキュリティフィルタリングモジュールに報告するように構成することができる。
【０１７２】
通信ゲートウェイは、携帯機器つまりノマディックデバイスと通信ゲートウェイとの間で、生のフォーマットまたは１以上のパケットの暗号ハッシュのいずれかで送信されたデータをセキュリティフィルタリングモジュールと共有するように構成することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、複数のセンサからのデータまたは暗号ハッシュデータを検査し、通信ゲートウェイからの受信したデータの報告データまたは暗号ハッシュと比較するように構成することができ、それにより、セキュリティフィルタリングモジュールは、各センサが同じデータを受信したこと、およびそのデータは通信ゲートウェイによって受信されたデータと調和することを検証することができる。セキュリティフィルタリングモジュールは、きれいにされたデータを決定モジュールに報告するように構成される。いずれかのセキュリティルールが満たされない場合、セキュリティフィルタリングモジュールは、システムが攻撃を受けていると判定されたことを決定モジュールに報告することができる。決定モジュールは、認証されたＢＬＥ通信リンクを介して承認された携帯機器またはノマディックデバイスに警告メッセージを任意に送信するように構成される。携帯機器つまりノマディックデバイス上のアプリケーションソフトウェアは、任意に、デバイスの警告メカニズムの１つを介してデバイスのユーザにアラートをもたらすように構成される。
【０１７３】
本開示は、設定可能な将来の時間に、または設定可能な時間期間にわたって、４０個のＢＬＥチャネルのいずれかに、ＣＲＣエラーなどのエラーの不在に係らず、ＢＬＥ物理層パケットを受信するコマンドを受け入れることができる１個以上のセンサを含む。
【０１７４】
本開示はまた、センサネットワークを含み、各センサは、異なる時間に異なるＢＬＥチャネルを探索し、受信したデータを後の処理のためにセキュリティモジュールに報告するように構成される。
【０１７５】
本開示はまた、セキュリティモジュールが、承認された携帯機器とされる、通信ゲートウェイに接続された携帯機器から受信しているデータと、センサネットワークによって読み取られて生成されたデータのログとを比較する方法を含む。
【０１７６】
本開示は、承認された携帯機器のアドレスに等しい、記録されたパケット内のデバイスアドレスを探す比較方法を含む。本開示はまた、記録されたパケット内に含まれるデータを抽出し、受信されているところの、またはＰＥＰＳシステムによってすでに受信済みのデータと比較する比較方法を含む。合致がある場合、セキュリティモジュールは、中間者攻撃が発生していると判断することができる。
【０１７７】
本開示は、携帯機器つまりノマディックデバイスから発せられた受信メッセージの時系列を取り、センサネットワークにおけるセンサが接続の追従を開始するために必要とされる接続間隔、現在のチャネル、接続間隔、スレーブ待ち時間およびチャネルマップを再現する方法を含む。
【０１７８】
図１９を参照すると、別のＰＥＰＳシステム２００が車両２３０内に設けられている。上述したＰＥＰＳシステム１と同様に、ＰＥＰＳシステム２００は、通信ゲートウェイ２２９と、集合的に２３１と称される複数のセンサ２３１Ａ−２３１Ｆとを含む。上述したＰＥＰＳシステム１と同様に、図１９のＰＥＰＳシステム２００において、携帯機器２１０は、上記の安全な通信リンク６８０を参照して上述したように、ブルートゥース通信リンクなどの安全な通信リンク２８０を介して車両２３０の通信ゲートウェイ２２９と通信することができる。図１９のＰＥＰＳシステム２００は、図１９のＰＥＰＳシステム２００がＢＬＥ通信を利用することに加えて、インパルス無線（ＩＲ）超広帯域（ＵＷＢ）通信も利用する点を除いて、上記のＰＥＰＳシステム１と同様である。より具体的には、１個以上のセンサ２３１が、ＢＬＥ通信に加えてＩＲ ＵＷＢ通信を使用して通信するように構成されてもよい。加えて、通信ゲートウェイ２２９も、ＢＬＥ通信の他に、ＩＲ ＵＷＢ通信を用いて通信するように構成され、備え付けられている。例えば、携帯機器２１０は、ＩＲ ＵＷＢ通信を利用して通信ゲートウェイ２２９と通信することができる。いくつかの構成では、車両２０２は、ＩＲ ＵＷＢのみを使用して通信するように構成された１個以上のセンサ２３１と、ＢＬＥ通信のみを使用して通信するように構成された１個以上のセンサ２３１を含んでもよい。例えば、車両２０２は、ＩＲ ＵＷＢとＢＬＥ通信の両方を使用して通信するように構成された１個以上のセンサ２３１と、ＩＲ ＵＷＢのみを使用して通信するように構成された１個以上のセンサ２３１と、および／またはＢＬＥ通信のみを使用して通信するように構成された１個以上のセンサを有するように構成されえる。本明細書で説明する図１９の例では、車両２０２は、少なくともＩＲ ＵＷＢを使用して通信するように構成された１個以上のセンサ２３１と、少なくともＢＬＥ通信を使用して通信するように構成された１個以上のセンサとを含むものとして言及される。あるいは、車両２０２は、ＩＲ ＵＷＢを使用して通信するように構成されたセンサ２３１のみを含むことができる。このような場合、携帯機器は、ＢＬＥ通信を使用して通信ゲートウェイ２２９と通信することができ、ＩＲ ＵＷＢ通信を使用してセンサ２３１と通信することができる。
【０１７９】
引き続き図１９を参照すると、携帯機器２１０は、携帯機器２１０がＢＬＥ通信に加えてＩＲ ＵＷＢ通信を使用して通信するように構成されている点を除いて、上述した携帯機器１０と同様である。限定はしないが、携帯機器１０は、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットデバイス、または車両２３０の所有者、運転者、乗員、および／または車両２３０の整備士などの車両２３０のユーザに関連付けられた他のデバイスなどの、ＩＲ ＵＷＢ通信およびＢＬＥ通信のために構成された任意のデバイスであってもよい。携帯機器２１０は、上述したように、アンテナ１３に接続されたＢＬＥチップセット１１を含むことができる。携帯機器２１０はまた、上述したように、コンピュータ可読記憶モジュールまたはデバイスに格納されたアプリケーションソフトウェア１２を含むことができる。携帯機器２１０はまた、上述したように、任意に、ＧＰＳモジュール２１４または他のデバイス位置特定サービスを含むことができる。
【０１８０】
引き続き図１９を参照すると、携帯機器２１０は、内部ＩＲ ＵＷＢ通信モジュールを有するように構成されてもよいし、ＩＲ ＵＷＢ通信能力を備えるようになっていてもよい。例えば、携帯機器２１０は、ＩＲ ＵＷＢ通信用に構成され、アンテナに接続されたＩＲ ＵＷＢ通信チップセットを含むことができる。あるいは、携帯機器２１０は、ＩＲ ＵＷＢタグ２５０を携帯機器２１０の外面に取り付けることによって、ＩＲ ＵＷＢ通信用に改造することができる。ＩＲ ＵＷＢタグ２５０は、例えば、ＩＲ ＵＷＢ通信用に構成された１個以上のセンサ２３１および通信ゲートウェイ２２９と、ＩＲ ＵＷＢ通信を使用して通信することができる。以下でさらに詳細に説明するように、ＩＲ ＵＷＢタグ２５０が携帯機器２１０に取り付けられている構成では、携帯機器２１０はタグ２５０と通信して、タグ２５０が携帯機器２１０に取り付けられていることを確認する。
【０１８１】
上述したように、通信ゲートウェイ２２９と１個以上のセンサ２３１は、ＵＷＢ ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＩＲ ＵＷＢ標準、より具体的には、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ標準に従うＩＲ ＵＷＢ通信を使用して通信するように構成される。
【０１８２】
以下でさらに詳細に説明するように、図１９に示す構成は、ＢＬＥ通信を使用する通信に加えて、ＩＲ ＵＷＢなどの通信技術を使用することによって、携帯機器２１０のより正確な位置追跡を可能にする。ＩＲ ＵＷＢ通信などの追加の通信技術は、ＢＬＥ接続イベントの直後の時間フレームなどの所定のキーイベントに応答してトリガされてもよい。そのような場合、ＰＥＰＳシステム２００は、センサの各々が、ＢＬＥ接続通信イベントと同期されたタイムスロットを割り当てることによって、決定論的な手法において、追跡されたデバイスと双方向測距を実行できるように、ＩＲ ＵＷＢ通信システムを起動することができる。例えば、各ＢＬＥ接続イベントの後、各ＢＬＥセンサに、センサの固有の識別コードに基づいて、双方向測距を実行するためのタイムスロットを割り当てることができる。しかし、多くの場合、測距が必要でない可能性があり、電力消費コストを負うことになるので、すべての接続イベントで、双方向測距をトリガしなくてもよい。従って、ＰＥＰＳシステム２００は、ＢＬＥ通信を介して送信されるトリガが、ある将来の接続で、つまり、次の接続イベントの直後に、測距が実行されるべきであることを示すために送信されるように構成されてもよい。上述した位置特定モジュール３２は、センサによって実行される双方向測距に基づいて携帯機器の位置を決定することができる。
【０１８３】
オプションで、すべてのＩＲ ＵＷＢ無線を時間同期させることができ、到着時間差が使用される場合、双方向測距が必要とされない可能性がある。そのような場合、携帯機器２１０は、追跡中のデバイスであることをブロードキャストすることができ、既知の接続イベントに同期して測距パルスを送信することができる。すべてのＢＬＥセンサは、この同期に従うタイムスロットで測距パルスを待機することができる。このようにして、通信タイミングがネットワーク内の各センサによって学習される、ＢＬＥまたは他のローエナジープロトコルによって提供されるプライマリデータチャネルとの同期を用いることによって、ＩＲ ＵＷＢまたは他の測距技術の使用を制限することにより、大幅な電力消費の節約を達成することができる。
【０１８４】
各ＢＬＥセンサは、通信ゲートウェイ２２９と通信するように構成され、通信が可能とされる。このようにして、検知されたデータは通信ゲートウェイ２２９に通信され、必要に応じてネットワーク内の他の通信ノードに配布することができる。センサ２３１と通信ゲートウェイ２２９との間の通信接続は、通信ゲートウェイ２２９とのローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）インターフェースを介してなど、直接的に配線されることができる。通信接続は無線でも可能である。例えば、ＢＬＥセンサは、安全なＢＬＥ通信を使用して通信ゲートウェイ２２９と通信することができる。
【０１８５】
上述のように、携帯機器２１０は、例えば、アドバータイジングチャネルを使用するか、または接続チャネルを使用するかのいずれかの安全な方法で通信ゲートウェイ２２９と通信することができるスマートフォンであってもよい。さらに上述したように、携帯機器２１０は、より正確な測距のための追加の通信技術を提供する、取り付けタグ２５０などの取り付けデバイスを含むことができる。例えば、タグ２５０は、より正確な測距のためにＩＲ ＵＷＢ通信技術を組み込むことができる。タグ２５０は、通信ゲートウェイ２２９と独立して通信することができ、ＢＬＥまたはＩＲ ＵＷＢ通信のいずれかを使用してセンサネットワーク、すなわちセンサ群２３１によって追跡されることができる。タグ２５０は、タグ２５０が取り付けられており、携帯機器２１０に取り付けられたままとなっていることを携帯機器２１０に取り付けられたままであることを検証するために、携帯機器２１０とタグ２５０との間でセキュリティデータが交換されるように、携帯機器２１０と通信することもできる。そのようなデータは、例えば、送信電力および信号強度を含むことができる。送信電力は、例えば、タグ２５０が携帯機器２１０に取り付けられたときにのみタグ２５０が通信することができるように低く設定することができるが、それによって、タグ２５０が携帯機器２１０に取り付けられているとみなされるために、ＲＳＳＩのある閾値レベルは維持されなければならない。通信されるデータは、通信リンクが維持されている時間の長さも含むことができる。
【０１８６】
通信されるデータは、加速度計データも含むことができる。例えば、タグ２５０に内蔵された加速度計は加速度計データを報告することができ、それは、携帯機器２１０に内蔵された別の加速度計によって生成された加速度計データと比較することができる。例えば、タグ２５０は携帯機器２１０に物理的に取り付けられるので、タグ２５０と携帯機器２１０とが互いにペアとなったとき、両デバイスの相対的な向きを学習することができる。換言すれば、各デバイスからのｘ、ｙ、ｚの加速度計データの単純な変換を使用して、タグ２５０に対する携帯機器２１０の向きを移動させることができる。このようにして、もしタグ２５０が取り外され、携帯機器２１０にもはや取り付けられていないならば、携帯機器の向きに対して安定した基準を作ることは困難であり、ＰＥＰＳシステム２００は、タグ２５０がもはや携帯機器２１０と共同設置されていないと推測されるので、タグ２５０の位置に基づくすべての位置の決定を回避、または解除することができる。ＰＥＰＳシステム２００は、携帯機器に取り付けられたタグ２５０の現在の向き（例えば、ｘ、ｙ、ｚ加速度計データ）とともに携帯機器２１０の現在の向き（例えば、ｘ、ｙ、ｚ加速度計データ）を処理して分析するように構成することができる。ＰＥＰＳシステム２００は、通信ゲートウェイ２２９または携帯機器２１０による処理を介して、タグ２５０の向きから携帯機器２１０の向きへのマッピング関数を決定することができる。マッピング関数の決定は、タグ２５０が携帯機器２１０に取り付けられた時点で学習することができる。変換関数を適用した後、学習された初期位置に対する２つのデバイスの相対的なドリフトまたは動きを監視または追跡することができる。許容誤差要件は、例えば、ハードウェアの許容誤差に基づいてどの程度の大きさのドリフトが許容されるかを決定しても良い。設定された許容誤差を超える２つのデバイスの向きに関する不一致を使用して、携帯機器の位置に関する決定を無効とすることができる。タグ２５０は、時間の経過とともに携帯機器２１０に対してゆっくりとスライドし、位置をシフトする可能性があるので、タグ２５０および携帯機器２１０が許容範囲内にある各決定ポイントで示された向きに基づいてマッピング関数を調整することができる。平均化／フィルタリング関数が、エレクトロニクスの精度または互いに対するデバイスの物理的な向きにおける小さくて遅いドリフトを補正できるように、所定数の直近の相対的な向きに適用することができる。たとえば、平均化フィルタでは、必要な許容誤差に一致する最新の相対座標を使用することができる。
【０１８７】
上述したように、１つの構成では、車両２３０は、ＩＲ ＵＷＢ測距通信を使用して通信するセンサ２３１のみを含むことができる。この場合、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を利用して通信ゲートウェイ２２９と通信することができ、ＩＲ ＵＷＢ測距通信を使用してセンサ２３１と通信することができる。この構成では、ＰＥＰＳシステム２００は、安全なＢＬＥ通信接続を使用して携帯機器２１０と通信することができ、オプションとして、ＩＲ ＵＷＢ通信を使用して携帯機器２１０と通信するためのＩＲ ＵＷＢ通信モジュールを含むことができる通信ゲートウェイ２９９を含む。この構成では、ＰＥＰＳシステム２００はまた、ＣＡＮバスまたはＬＩＮバスなどの専用バスを介して、または通信ゲートウェイ２２９がＩＲ ＵＷＢ通信モジュールを含むならば、ＩＲ ＵＷＢ通信を介して通信ゲートウェイ２２９と通信することができるＩＲ ＵＷＢセンサ２３１を含む。追加的または代替的に、ＩＲ ＵＷＢセンサは、ＩＲ ＵＷＢ通信を使用して携帯機器２１０に情報を通信することができ、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を使用してセンサ２３１からの情報を通信ゲートウェイ２２９に中継することができる。このような構成では、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信とＵＷＢ通信の両方と通信するように構成される。例えば、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を使用して通信するように構成されたスマートフォンであってもよい。追加的または代替的に、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を使用して通信するように構成することができ、上述したように、携帯機器２１０に取り付けられていることを検証するための検証方法を含むＩＲ ＵＷＢタグ２５０を用いて、ＩＲ ＵＷＢ通信を実行する取り付けタグ２５０を含むことができる。
【０１８８】
図２０を参照すると、ＢＬＥ通信ならびにＩＲ ＵＷＢ測距通信を使用して通信するセンサ２３１を含む車両２３０を有する、ＰＥＰＳシステム２０１の別の構成が示されている。例えば、図２０に示すＰＥＰＳシステム２０１の構成において、センサ２３１Ａは、ＩＲ ＵＷＢ通信とＢＬＥ通信との両方が可能なセンサであり、一方、センサ２３１Ｃは、ＩＲ ＵＷＢ通信のみ可能である。図２０に示すように、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信とＩＲ ＵＷＢ通信の両方が可能である。例えば、図２０に示す携帯機器２１０は、ＩＲ ＵＷＢ通信用の、取り付けられたＩＲ ＵＷＢタグ２５０を含む。あるいは、携帯機器２１０は、ＩＲ ＵＷＢ通信用に構成されたアンテナに接続されたＩＲ ＵＷＢ通信チップセットを含むことができる。そのような場合、携帯機器２１０は、取り付けＩＲ ＵＷＢタグ２５０を必要とすることなく、ＩＲ ＵＷＢを使用して通信することができる。図２０に示すように、携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を使用して安全な通信リンク２８０を介して通信ゲートウェイ２２９と通信する。携帯機器２１０は、通信リンク２８１を介してＩＲ ＵＷＢ通信を使用してセンサ２３１Ｃと通信する。携帯機器２１０は、通信リンク２８２を介してＢＬＥ通信を使用し、また、通信リンク２８３を介してＩＲ ＵＷＢ通信を使用して、センサ２３１Ａと通信する。図２０を参照すると、ＢＬＥ通信を使用して通信できるが、ＩＲ ＵＷＢを使用して通信できない携帯機器２１１と通信する、ＰＥＰＳシステム２０１が示されている。携帯機器２１０は、ＢＬＥ通信を使用して安全な通信リンク２８０を介して通信ゲートウェイ２２９と通信する。携帯機器２１０はまた、通信リンク２８２を介してＢＬＥ通信を使用してセンサ２３１Ａと通信する。
【０１８９】
最初、ＢＬＥが、車両に近接した携帯機器２１１の位置を特定するための唯一の適切な技術であったかもしれない。リアルタイム位置特定システム（ＲＴＬＳ）がより普及するようになるにつれて、スマートフォン、タブレットデバイス、ウェアラブルデバイスの製造業者などの製造業者は、ＩＲ ＵＷＢなどの正確な飛行時間（ＴＯＦ）ベースの双方向測距システムを採用し利用する可能性が高くなる。従って、既存のスマートフォン、タブレットデバイス、および／またはウェアラブルデバイスなどの既存の携帯機器との互換性を維持するために、図２０および図２１を参照して示され説明されたハイブリッド構成を使用することができ、これにより、ユーザは、正確な位置の追跡のために携帯機器にＩＲ ＵＷＢタグをインストールすることを望まず、低コストのＢＬＥのみのソリューションを使用することによって課せられる制限およびセキュリティリスクを許容することができる。ハイブリッド構成は、システムのＢＬＥ通信部分が、例えば車両２３０の近傍に戻ったときにウェアラブルデバイスを大まかに位置特定することができるので、上述したウェアラブル移譲モードを含むこともできる。このように、ハイブリッド構成システムは、ユーザにとって低コストのシステムを提供し、ＩＲ ＵＷＢ通信に対応していないＢＬＥデバイスとの互換性も提供する。
【０１９０】
上述したように、ハイブリッド構成システムは、ＢＬＥ通信を使用して携帯機器２１０、２１１と通信するように構成された通信ゲートウェイ２２９を含むことができる。システムはまた、１個以上の、ＩＲ ＵＷＢとＢＬＥの組み合わせセンサ２３１、つまり、ＩＲ ＵＷＢ通信とＢＬＥ通信の両方を使用して通信することができる２３１Ａのようなセンサを含むことができる。組み合わせセンサは、アドバータイジングおよび次に続く接続チャネルのＢＬＥ信号特性を測定することができ、双方向測距および／または到着時間差を使用してＩＲ ＵＷＢ測距も可能である。システムは、ＢＬＥ通信のみを使用して通信する１個以上のセンサを含むこともできる。例えば、ＢＬＥのみのセンサは、「既知の位置」始動システムに配置するために使用することができ、それにより、携帯機器は、アクションを可能にするためにセンサのすぐ近くに置かれなければならない、つまり、携帯機器は、車両が始動することを可能とするため、例えばセンターコンソール上に置かれなければならない。このようなＢＬＥのみのセンサでは、典型的には近接特性が、ロバストに強いＲＳＳＩを可能にするシステムにおいて支配的である。システムはまた、センサ２３１ＣのようなＩＲ ＵＷＢのみのセンサをゼロ個以上含む。これらのセンサは、上述したようにＵＷＢ測距が可能であり、幾何学的測距特性が追跡されるデバイスの位置決定にとって重大な意味を持つ領域に配置されるが、ごくわずかなＢＬＥ信号情報が重要となる。上述のように、ハイブリッド構成ＰＥＰＳシステム２０１は、ＢＬＥ通信を使用して通信するがＩＲ ＵＷＢを使用して通信しない携帯機器２１１との通信に互換性がある。これらのタイプの携帯機器２１１は、正確さの制限を前提として、次に続く接続および／またはアドバータイジングデータを介して追跡され、大まかに位置特定されえる。ハイブリッド構成ＰＥＰＳシステム２０１は、ＢＬＥ通信とＩＲ ＵＷＢ通信の両方を使用して通信することができる携帯機器２１０との通信にも互換性がある。これらのタイプの携帯機器２１０は、ＵＷＢ測距を介して追跡することができ、ＢＬＥ通信は、電力消費を低減すべく必要な時間のみＩＲ ＵＷＢ通信を可能にするため、制御チャネルとして使用される。上述した位置特定モジュール３２は、センサ２３１によって実行される双方向測距に基づいて携帯機器の位置を決定することができる。
【０１９１】
携帯機器２１０、２１１を追跡することに加えて、ＰＥＰＳシステム２０１は、携帯機器２１０、２１１に関連付けられたウェアラブルデバイスを追跡することもできる。ウェアラブルデバイスは、上記の委譲機能を含むことができ、関連付けられたウェアラブルデバイスが存在し、認証されているかどうかを示すために携帯機器からのステータスメッセージを使用することができる。
【０１９２】
この種のＰＥＰＳシステム２０１の考慮すべき点の１つは、ＩＲ ＵＷＢ通信システムをいつ有効にするかである。一例として、ＩＲ ＵＷＢ通信システムは、ＢＬＥ接続イベントに続くように同期させることができる。例えば、システムは、携帯機器２１０からすべての車両センサ２３１までの距離を計算するように構成されてもよい。図２２を参照すると、２つの異なる方法を使用するシステムの動作を示すシーケンス図が示されている。図２２に示すように、イベントタイミング情報が、通信ゲートウェイ２９から２２０１でＩＲ ＵＷＢセンサ１ ２３１に、２２０２でＩＲ ＵＷＢセンサＮ ２３１に送信される。２２０４において、携帯機器２１０と通信ゲートウェイとの間で接続イベント２２０４が発生する。接続イベントの後、次の接続イベントまでの時間が、Ｎ個のタイムスロットに分割されることができる。各ＩＲ ＵＷＢセンサ２３１は、タイムスロットを割り当てられることができる。センサ２３１は、各センサ２３１間で、双方向測距を使用して携帯機器２１０からの通信の待機に費やす時間の両を最小限に抑えるため、通信ゲートウェイ２９と通信することにより、次の接続イベントまでの時間および自身のタイムスロットへのオフセットを計算することができる。
【０１９３】
図２２のシーケンス図では、接続イベントに続いてセンサ２３１の各々にタイムスロットを割り当てることによって、双方向測距を作動させることができる。図２２に示すように、第１の接続イベント２２０４に続いて、ＩＲ ＵＷＢセンサ１ ２３１を用いた双方向測距が、測距スロット１において２２０６および２２０８で行われる。さらに、ＩＲ ＵＷＢセンサＮを用いた双方向測距が、測距スロットＮにおいて２２１０および２２１２で行われる。さらに、第２の接続イベントが２２１４に示されている。第２の接続イベント２２１４に続いて、ＩＲ ＵＷＢセンサ１ ２３１を用いた双方向測距が、測距スロット１において２２１６および２２１８で再び行われる。実際には、エネルギーの点でコストがかかりすぎるので、すべての接続イベントに続いて双方向測距が行われないことがある。従って、いくつかの接続イベントの間に、データパケットは、通信ゲートウェイ２９から携帯機器２１０へ、またはその逆へと転送される。データパケットは、将来の接続イベントの間に測距システムがアクティブになることを示すことができる。
【０１９４】
最も単純な形式では、図２２のシーケンス図に示すように、すべての接続イベントの直後に測距を開始することができる。追加的または代替的に、携帯機器２１０と通信ゲートウェイ２９との間のデータパケットは、トリガを含むことができる。例えば、トリガ情報は、０は接続イベント直後である、０からＮの範囲において、いまからＮ個の接続イベントでの測距を作動させるための命令を提供することができる。追加的または代替的に、トリガ情報は、接続イベントがある特定のＢＬＥチャネルに達したとき、例えば、システムがチャネル５で通信するたびに、または例えばチャネル５、１５、２５、および３２であるときに、測距を作動させるための命令を提供することができる。追加的または代替的に、トリガ情報は、いまからＹ個の接続イベントの後に開始するＮ番目の接続イベントごとに、測距を作動させるための命令を提供することができる。例えば、３個の接続インベント（Ｙ）のうちに開始し、２０番目の接続イベント（Ｎ）ごとに測距システムが作動される。特定のスマートフォンなどの一部のデバイスでは、接続イベントに関する、またはどのチャネルが現在のチャネルであるかに関する正確な情報を持っていないことがある。そのため、通信ノードは、初期設定を発見するモードを実装していなければならない。例えば、通信がＢＬＥチャネル５で行われるときにシステムを作動させるべき場合、センサ２３１は、次に続く通信リンクのアクセス識別子に一致するパケットが観測されるまで、チャネル５が継続的に走査されるモードに入ることができる。そして、ＢＬＥ通信リンクに追従するためのスケジュールテーブルが確立することができる。別の例として、システムは、毎回、Ｎ番目の接続イベントが使用されるときに、受信機は、ＩＲ ＵＷＢ測距要求の送信機の現在のカウンタの値を知らないように構成することができる。従って、受信機は、正しいデバイス（プリアンブルなど）からのＩＲ ＵＷＢ双方向測距要求を走査することができる。ＩＲ ＵＷＢ要求が受信されると、受信機は、次の走査時間を、接続間隔をＮ倍した値に設定することができる。このようにして、同期を達成することができる。
【０１９５】
図２２のシーケンス図に記載されている測距システムは、双方向測距を使用する。しかし、ＩＲ ＵＷＢネットワーク内のノードは、共通のタイムベースを確立できるように、互いにクロックを維持することができる、利用可能な他のモードもある。クロック同期プロセスは、しかし、より高いエネルギー消費をもたらす可能性があり、従って、ノード間のＢＬＥコマンドに基づいて開始される。
【０１９６】
ＩＲ ＵＷＢ通信システムは、「プリアンブルインジェクション」攻撃や「蝉攻撃」などの攻撃によって物理層に攻撃される可能性がある。攻撃者が成功する可能性を減らす方法は、可能な限り短いシンボル（より高いビットレート）を使用し、予測できないプリアンブルを使用することである。しかし、シンボルの長さを短縮することにより、有効な通信範囲が減少する。長距離を歓迎するような一部の機能は、長距離での精度が低く、セキュリティ上の懸念が最小限であるのに対し、ドアアンロックなどの他の機能は短距離で高いセキュリティが必要であるため、システムには適応的な設定が必要である。システムは、より長い通信範囲を提供するが、堅牢性の低いＩＲ ＵＷＢ測距を提供する長いシンボルレートから、より短い通信範囲を提供するが、より堅牢性の高いＩＲ ＵＷＢ測距を提供する短いシンボルレートまで、シンボルレートを変更することができる。どのシンボルレートが使用され、いつ制御されるかの折衝が、ＢＬＥ通信メッセージにより、通信ゲートウェイ２９を通じ、携帯機器２１０と車両システムとの間の通信を介して行うことができる。
【０１９７】
また、ＩＲ ＵＷＢ通信システムの物理層攻撃は、プリアンブルを変更することによって部分的に軽減することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４−２０１１ａ仕様では、使用すべきプリアンブルを指定する。しかしながら、特定のプリアンブルを１回だけ使用することを選択して、プリアンブルを変更することが有利であるかもしれない。従って、システムは、一時的なプリアンブルが、携帯機器２１０または車両システムのいずれかによって、部分的にまたは全体的に選択される方法を実装することができる。部分的なプリアンブルの一例は、プリアンブルサイズよりも小さいいくつかのビット数を選択することを含む。このデータは、プリアンブルのサブセットであってもよいし、決定論的生成アルゴリズムの種子として、より大きなプリアンブルを決定するためにすべてのノードによって使用されるものであってもよい。その後、一時的なプリアンブルは、使用の直前にＢＬＥ通信ネットワークを使用してシステム全体に展開される。図２２に示すシーケンス図は、ＩＲ ＵＷＢ測距が接続イベントと同期できることを説明している。ＩＲ ＵＷＢ測距通信の前の接続イベントの間、ＢＬＥデータパケットは、測距コマンドの間に使用されるプリアンブルとともに転送することができる。
【０１９８】
ＩＲ ＵＷＢ測距システムを作動させるための多数のトリガを使用することができる。これらのトリガはまた、長距離から短距離に、またはその逆に変更するため、ＩＲ ＵＷＢのビットレート／シンボルレートを変更することをシステムにトリガする。トリガは、ＩＲ ＵＷＢシステムがウェルカム／アプローチ機能を作動させるのに十分に車両システムに近接していることを判定するために、ＢＬＥ制御チャネルのＲＳＳＩを使用することを含むことができる。さらに、ＩＲ ＵＷＢ通信は、電力消費を低減するためにウェルカム機能の作動直後に無効にすることができる。トリガはまた、例えば、携帯機器２１０がアンロック機能のため運転席ドアの近傍にあるか、リフトゲートの近傍であるか、または乗員ドアの近傍であるか、もしくは、携帯機器２１０が車両の内部にあると信じられており、スタートボタンがすぐに押される可能性があるなど、携帯機器２１０が重要な作動ゾーンの比較的近くにすることを判定するために、ＢＬＥセンサネットワークの大まかな位置特定能力を使用することを含むことができる。トリガはまた、重量センサおよび／または乗員の視覚的な認識を組み込んだ車両乗員検出システムを使用することを含むことができる。電力消費を低減するために、ＩＲ ＵＷＢシステムは、誰かが運転席に座っていることがわかるまで、またはイグニッションオンシステムを作動させるブレーキペダルが踏み込まれるまで、「イグニッションオン」シナリオを無効にすることができる。トリガはまた、車両２３０に対する携帯機器２１０の大まかな距離および接近側を計算するために、すなわち、車両２３０の緯度／経度を携帯機器２１０の緯度／経度と比較して、車両２３０から携帯機器２１０へのベクトルを計算するために、緯度／経度、すなわちＧＰＳデータの使用を含むことができる。携帯機器２１０が、機能が必要となるゾーン内にある可能性が高いことが計算されると、測距システムを有効にすることができる。トリガはまた、携帯機器２１０に利用可能な加速度計／動きデータの使用を含むことができる。「接近の速度」値を計算するために、スマートデバイスなどの携帯機器は、現在の方向および移動の動きに加えて現在の位置をアプリケーションに提供することができる。次いで、このデータから車両に対する接近の速度を導出することができる。このようにして、測距および認証システムは、携帯機器２１０が間もなく決定ゾーンに達するであろうとき、選択的に、早期に作動または起動することができる。例えば、ユーザが車両に向かって走っていると、ひょっとして雨が降っているため、あるいは強盗に追われているため、急いでいる可能性がある。測距システムは、人が、ドアをアンロックするなどの安全な決定ゾーンに到着する正確な時間を予測するために作動したままにすることができる。そのような場合、到着前にすべての認証を完了することができ、ユーザが安全な決定ゾーンに到着したとき、車両に対する携帯機器の位置のみが保留中となっている。これにより、ユーザの非常に迅速な接近に基づいて、ドアがアンロックされたり、リフトゲートが自動的に開かれたりするなどの機能を実行することが可能となる。トリガはまた、例えば、携帯機器２１０が動き検出機能を有���ていない場合、ユーザが動きデータが無いことを選択した場合、または、いずれの場合にもこの方法を使用することが単にエネルギー効率が良い場合、携帯機器２１０での動き検出を使用せずに、システムをオンのままとし、上記のユースケースを可能にすべきであること判定すべく、「接近の速度」を計算するために、測距システムを長距離のウェルカム機能の近くまで、より長く有効にすることを含むことができる。トリガはまた、第１の追跡される装置による第２の追跡される装置の起動を含むことができる。例えば、タグがゴルフバッグなどの物品に置かれ、そのゴルフバッグと所有者の電話とが両方ともリフトゲートアンロックゾーンに位置するユースケースにおいて、ユーザは、リフトゲートが自動的に開かれるようにプログラムするかもしれない。第１の携帯機器２１０、例えば電話は、ＢＬＥを介して低電力で非常に効率的に、第２の追跡される装置、例えばタグと通信することができる。第１の携帯機器２１０が、決定ゾーンの近傍、例えばリフトゲートの近傍で検出されたとき、第１の携帯機器２１０は、車両システムが正確にタグの位置を特定できるように、第２のタグのＩＲ ＵＷＢシステムを作動させるために、ＢＬＥ通信メッセージを第２の追跡される装置、例えばゴルフバッグタグ、および／または、車両システムに送信することができる。
【０１９９】
図２３を参照すると、別のＰＥＰＳシステム３００が車両２０２内に設けられている。上述したＰＥＰＳシステム１、２００と同様に、ＰＥＰＳシステム３００は、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットデバイス、または、所有者などの車両のユーザに関連付けられた他のデバイスのような、携帯機器３１１と通信するように構成された通信ゲートウェイ３２９を含む。ＰＥＰＳシステム３００は、従来のＬＦ ＰＥＰＳシステムで現在使用されているような従来のＰＥＰＳキーフォブと通信することができる低周波数（ＬＦ）アンテナ３３１を含む。例えば、ＰＥＰＳシステム３００は、車両３３０の内部に配置された１つ以上のＬＦアンテナ３３１と、車両３３０の外部に配置された１つ以上のＬＦアンテナ３３１とを含むことができる。ＬＦアンテナ３３１は、例えば８０ｋＨｚと２００ｋＨｚとの間の周波数範囲内で通信するように構成される。１つ以上の別個のＬＦドライバがＬＦアンテナ３３１を駆動するために使用されえる。図２３に示す構成では、ＬＦドライバは通信ゲートウェイ３２９に含まれている。あるいは、通信ゲートウェイ３２９と通信する、別個のＬＦドライバまたは送信機モジュールが、ＬＦアンテナ３３１を駆動するために使用されえる。
【０２００】
図２３のＰＥＰＳシステム３００に示される携帯機器３１１は、無線充電機能、すなわち無線電力転送機能を含む。無線充電機能は、例えば、誘導充電および／または共振充電を含むことができる。例えば、携帯機器３１１は、携帯機器３１１の無線充電用のＱｉ充電装置を含むことができる。ＬＦアンテナ３３１およびＬＦアンテナ３３１に関連付けられたＬＦドライバは、４メートルなどの所定の距離までＱｉ無線充電器ピング要求を送信するように構成されている。このように、Ｑｉ充電装置を備えた携帯機器３１１は、例えば、携帯機器３１１のＱｉ受信機の受信利得に基づいて、約４メートルでＬＦアンテナからの無線充電器ピング要求を観測することができる。ＬＦアンテナ３３１への／から携帯機器３１１への、Ｑｉ無線充電器ピング要求などの通信が、３８１に示されている。通信３８１は単一のＬＦアンテナ３３１で示されているが、携帯機器３１１とＬＦアンテナ３３１の各々との間で通信が行われていることが理解される。
【０２０１】
ＬＦアンテナ３３１に供せられる電力の量は、４メートル未満の範囲が対象とされる場合、より小さい通信範囲を達成すべく、ＬＦドライバが送信利得を低下させるように変更されえる。さらに、異なるタイプの携帯機器は、異なるＱｉ受信機利得設定を有するかもしれない。しかし、利得感度は、携帯機器のタイプに基づいて既知であり、異なる受信機利得は、携帯機器のタイプに基づいて設定される較正によって、車両によって学習され得る。そして、較正の結果は、携帯機器３１１が最初に車両ＰＥＰＳシステム３００とペアになったときに、車両ＰＥＰＳシステムに送信することができる。あるいは、受信機利得は、携帯機器がＬＦアンテナ３３１の近くの既知の場所に置かれるプロセスによって学習することができる。ＬＦアンテナ３３１は、様々な電力レベルでいくつかのパケットを携帯機器３１１に送信することができ、携帯機器３１１は、受信された各通信パケットに応答することができる。すると、ＬＦドライバまたは送信機は、それ以下では電話が信号を検出できない送信電力閾値を測定することができる。例えば、トレーニングシナリオに基づき理解される伝播伝搬、すなわち、伝搬による信号損失が正確に理解されるように選択された既知の位置を使用して、受信機利得を計算することができる。さらに、送信電力から受信エネルギーを差し引いた量は、経路損失を示す。経路損失が分かり、受信エネルギーがゼロに等しい場合、経路損失は受信機利得と正確に一致する。
【０２０２】
ＬＦドライバまたは送信機は、「チャレンジ」コードを含むように、パケットペイロードを変更することができる。チャレンジコードは、既存のＰＥＰＳチャレンジコードと同じにすることができる。チャレンジコードは、携帯機器３１１のＱｉ受信機によって検出されなければならない。ＬＦドライバまたは送信機はまた、通常１２５ｋＨｚで、従来のキーフォブと通信することができる。通信ゲートウェイ３２９または専用モジュールなどの、ＬＦアンテナを制御するモジュールは、従来のＰＥＰＳシステムで現在使用されているＱｉ仕様パケットとＬＦチャレンジの両方で駆動すべく、ＬＦアンテナ３３１のモードを変更するように構成することができる。従来のキーフォブは、Ｑｉ仕様を実装するように変更することもできる。従って、ＬＦアンテナ３３１は、両方に適応するために通信プロトコルを変更する必要はない。
【０２０３】
携帯機器３１１は、例えば安全なＢＬＥ通信リンク３８０のような、車両３３０の通信ゲートウェイ３２９への安全な暗号化された通信リンク３８０を利用する。追加的または代替的に、通信リンク３８０は、ＩＲ ＵＷＢ通信リンク、または他の標準化されたまたは専有のプロトコルであってもよい。携帯機器３１１は、携帯機器３１１上で動作するアプリケーションソフトウェアと通信することができるＱｉ充電装置を含む。携帯機器３１１が車両のＬＦアンテナ３３１からＱｉ充電ピングを受信したとき、パケット情報は、携帯機器３１１上で実行されているアプリケーションソフトウェアと共有される。アプリケーションソフトウェアは、パケット内のデータに基づいて、携帯機器３１１が車両システムとペアになったときに、車両システムと携帯機器３１１との間で交換されたキーまたはキーのセットを使用して暗号応答を作成する。その後、応答は、携帯機器３１１によって安全なＢＬＥ通信リンク３８０を介して通信ゲートウェイモジュールに送信される。安全なＢＬＥ通信リンク３８０を介して送信されるデータは暗号化される。オプションとして、データは、すなわち、ＡＥＳ−ＣＣＭのようなカウンタに基づく暗号化を使用することによって、リプレイセーフであるように構成することができる。オプションとして、データは、すなわち、ＡＥＳ−ＣＣＭを使用することによって、またはＲＳＡまたはＥＣＣを介しての署名を使用することによって、署名することができる。ＩＲ ＵＷＢまたは他の双方向通信プロトコルが安全な通信リンクとして使用される場合、そのリンクは、応答の到着時間または到着時間差を測定することによって中継局攻撃を防止するために使用されてもよい。
【０２０４】
ＰＥＰＳシステム３００は、上述したように、例えばＢＬＥ通信を使用するなどして、携帯機器３１１と安全に通信することができる１つ以上の通信ゲートウェイ３２９を含む。通信ゲートウェイ３２９は、携帯機器３１１との安全な通信リンク３８０を生成し、携帯機器３１１の素性および真正性を検証することができる。例えば、通信ゲートウェイ３２９および携帯機器３１１は、携帯機器３１１が車両システムとペアになったときに交換されたキーを確実に有して、それらの装置間で交換される暗号化されたデータを理解するように構成される。このようにして、通信ゲートウェイ３２９と携帯機器３１１は、互いにデータを自由にやりとりすることができる。例えば、携帯機器は、ＬＦ Ｑｉ ピングからの応答コードを通信ゲートウェイ３２９に送信することができ、その結果、通信ゲートウェイ３２９は、動作を確認することができる。通信ゲートウェイ３２９は、ＬＦアンテナにＬＦ Ｑｉ ピング要求を携帯機器に送信することを要求するように、ＬＦアンテナの各々と通信して作動させることができる。通信ゲートウェイ３２９は、各ピングで送信されたデータを制御または学習することができ、各ピングが一意であるように各ピングのデータを制御することができる。ＬＦピングは定期的に送信されえる。ＬＦピングはまた、ドアボタンが作動されている、または始動押しボタンが作動されているなどの車両の動作の際に送信することもできる。ＬＦピングはまた、例えば、通信ゲートウェイと携帯機器との間のＲＳＳＩに基づいて、を含む、通信ゲートウェイ３２９と携帯機器３１１との間の信号特性に基づいて送信することもできる。携帯機器３１１が車両のＬＦアンテナ３３１のうちの１つの通信範囲内にある可能性が高いときはいつでも、ＬＦピングを有効にすることができるように、信号特性は、携帯機器３１１から通信ゲートウェイ３２９までの距離を推定するのに使用することができる。ＬＦピングはまた、車両におけるいくつかの他のセンサからのデータがＬＦアンテナの通信範囲内にある可能性が高いと電話を位置特定することができるＢＬＥ ＰＥＰＳシステムに関して上述したような、大まかな位置特定システムに基づいて送信することができる。ＬＦピングはまた、携帯機器３１１がＬＦアンテナのうちの１つの通信範囲内にある可能性が高い、それらの距離が十分に近いときのように、携帯機器３１１と車両３３０との間のＧＰＳ比較に基づいて、送信することができる。
【０２０５】
通信ゲートウェイ３２９は、携帯機器３１１からチャレンジ応答を受信し、それを復号し、オプションとして、再生および署名をチェックして、応答の真正性を検証することができる。応答コードは、チャレンジコードと、ペアリング中に携帯機器３１１と共有された１つまたは複数のキーと比較することができる。チャレンジ／応答コードアルゴリズムを使用して、応答コードが正しいか正しくないかを判定することができる。正しい応答コードが通信ゲートウェイ３２９によって受信された場合、通信ゲートウェイ３２９は、車両３３０内の車両アクセスサブシステムおよび車両始動サブシステムと通信して、例えば“Thatcham”要件によって確立された位置の、十分に確立された規則に基づいて、ドアをロック／アンロックさせる、または、車両の点火状態を変化させることができる。通行人または他の権限のない人が無線充電機能にアクセスするのを防止するために、車両の内側および／または外側からアクセス可能な充電ステーション、すなわちＬＦアンテナでの無線充電機能を制限するために、認証を使用することもできる。
【０２０６】
図２４を参照すると、ＬＦ通信およびＱｉピングチャレンジを使用するＰＥＰＳシステム３００の一部のブロック図が示されている。通信ゲートウェイ３２９は、３６０で、チャレンジコードをＬＦアンテナに通信する。ＬＦアンテナ３３１は、３６２でＬＦ通信を使用して、携帯機器３１１にＱｉピングチャレンジを発行する。携帯機器３１１は、Ｑｉピングチャレンジに応答して、３６４で、ＢＬＥ通信を使用して、暗号化されたチャレンジ応答を通信ゲートウェイ３２９に通信することによって応答する。
【０２０７】
図２５を参照すると、シーケンス図が、通信ゲートウェイ３２９と、ＬＦアンテナ３３１、携帯機器３１１との間の通信を示している。シーケンス図は、携帯機器３１１がチャレンジコードに対するセキュアチャレンジ応答を計算するために必要な暗号情報が、携帯機器を車両システムとペアリングするときに、通信ゲートウェイ３２９と携帯機器３１１1との間で分配されたと仮定する。
【０２０８】
通信ゲートウェイ３２９は、先に詳細に説明したように、最初にＱｉピングまたはチャレンジが送信されるべきであると決定する。３８２で、ＱｉチャレンジがＬＦアンテナに送信される。ＬＦアンテナは、Ｑｉを使用して通信するようにＬＦシステムによって構成される。３８４において、ＬＦアンテナはチャレンジを含むデータとともに、適切な電力レベルでＱｉピングを送信する。すると、携帯機器３１１はチャレンジを受信し、チャレンジ応答を計算し、ＲＳＳＩおよびタイムスタンプデータを測定することができる。３８６において、携帯機器３１１は、ＢＬＥ通信を介して応答を通信ゲートウェイに送信する。次に、通信ゲートウェイは、応答した携帯機器について、応答が正しいかどうかを判定する。応答が正しい場合、通信ゲートウェイは、適用可能な判断基準を用いて車両をアンロックする、あるいは、または車両の内部および／または外部の充電ステーションで無線充電機能を作動させるなど、作動を可能とすることができる。
【０２０９】
上述した実施形態の説明は、例示および説明の目的のために提供されている。それは、網羅的であることも、開示を限定することも意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素や特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されることなく、具体的に図示または説明されなくとも、適用可能である場合、交換可能であり、選択された実施形態で使用することが可能である。同上のものはまた、多くのやり方で変更されてもよい。そのような変更は、本開示からの逸脱として見なすべきではなく、全てのこのような修正は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。
【０２１０】
例示の実施形態は、本開示が完全なものとされ、また、その範囲を当業者に十分に伝えるように提供されている。具体的構成部品、装置、および方法の例などの、多数の具体的な詳細は、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために説明される。具体的な詳細が使用される必要はなく、例示の実施形態は多くの異なる形で具現化されてもよく、いずれも本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではないことが、当業者には明らかであろう。いくつかの例示の実施形態において、公知のプロセス、公知の装置構造、および公知の技術は、詳細には説明されない。
【０２１１】
以下の定義を含む本出願において、「モジュール」および「システム」との用語は、コードを実行するプロセッサハードウェア（共有、専用、またはグループ）と、プロセッサハードウェアによって実行されるコードを格納するメモリハードウェア（共有、専用、またはグループ）を含み得る回路または回路構成の一部として、もしくは含むものとして言及されうる。コードは、本明細書に記載のモジュールおよびシステムの機能を提供するように構成される。さらに、本出願において、「モジュール」および「システム」との用語は、「回路」との用語に置き換えられてもよい。「メモリハードウェア」との用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットであってもよい。コンピュータ可読媒体との用語は、媒体を通って伝播する一時的な電気的および電磁的信号を包含せず、従って、実体的かつ非一時的と考えられ得る。非一時的、実体的なコンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ、揮発性メモリ、磁気記憶装置、および光記憶装置を含む。
【０２１２】
この出願に記載された装置および方法は、コンピュータプログラムに組み込まれた１以上の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的または完全に実装されてもよい。上述の機能ブロック、フローチャートコンポーネント、および他の要素は、ソフトウェア仕様として役立ち、熟練技術者またはプログラマのルーチン作業によってコンピュータプログラムに翻訳することができる。
【０２１３】
コンピュータプログラムは、少なくとも１つの非一時的、実体的なコンピュータ可読媒体に格納されたプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムはまた、格納されたデータを含むかまたはそれに依存する。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイスドライバ、１つ以上のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションなどを包含する。
【０２１４】
コンピュータプログラムは、（ｉ）JavaScript Object Notation（JSON）、ハイパーテキストマークアップ言語（HTML）または拡張マークアップ言語（XML）、などの解析される記述テキスト、（ｉｉ）アセンブリコード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されたオブジェクトコード、（ｉｖ）インタプリタによる実行のためのソースコード、（ｖ）ジャストインタイムコンパイラによるコンパイルおよび実行のためのソースコードなどを含む。単なる例として、ソースコードは、C、C ++、C＃、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java(登録商標)、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript(登録商標)、HTML5、 Ada、ASP（active server pages）、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash(R)、VisualBasic(R)、Lua、およびPython(R)を含む言語の構文を使用して記述することができる。
【０２１５】
特許請求の範囲に列挙された要素のいずれも、要素が、明示的に“〜するための手段”とのフレーズを使用し、または方法クレームの場合に、“〜する操作”、または“〜するステップ”とのフレーズを使用して記述されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の意味の範囲内のミーンズプラスファンクション要素であることを意図していない。
【０２１６】
本明細書で使用される用語は、単に特定の例示の実施形態を説明する目的のためのものであって、限定することを意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」および「その（the）」は、文脈上明らかに単数形であることが示されない限り、複数形も同様に含むことを意図する場合がある。用語「備える（comprises）」、「備えて（comprising）」、「含んで（including）」および「有して（having）」は、包括的であり、それ故、記載される特徴、整数、工程、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在あるいは追加を排除しない。本明細書に記載される方法の工程、プロセス、および動作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、記載または説明される特定の順序でのそれらの実行を必然的に要求するものとして解釈されるべきではない。追加的または代替的な工程が採用されてもよいことも理解されるべきである。
【０２１７】
ある要素または層が、別の要素または層「の上に（on）」あるか、別の要素または層「に係合（engaged to）」するか、別の要素または層「に接続（connected to）」するか、もしくは別の要素または層「に結合（coupled to）」するとして言及される場合、それは、他の要素または層の直接上にあるか、係合するか、接続するか、もしくは結合する場合があり、あるいは介在する要素または層が存在する場合がある。対照的に、要素が、別の要素または層「の直接上に（directly on）」あるか、「に直接係合（directly engaged to）」するか、「に直接接続（directly connected to）」するか、もしくは「に直接結合（directly coupled to）」するとして言及される場合、介在する要素または層は存在しない場合がある。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様の方式で解釈されるべきである（例えば、「〜間で（between）」に対する「直接〜間で（directly between）」、「隣接して（adjacent）」に対する「直接隣接して（directly adjacent）」など）。本明細書で使用されたように、用語「および／または」は、関連して列挙される項目の１つ以上の、任意および全ての組み合わせを含む。
【０２１８】
第１、第２、第３などの用語が、様々な要素、構成部品、領域、層、および／または区域を説明するために本明細書で使用される場合があるが、これらの要素、構成部品、領域、層、および／または区域は、それらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、単に、１つの要素、構成部品、領域、層、または区域を、別の領域、層、または区域から区別するためにのみ使用される場合がある。「第１」、「第２」などの用語、および他の数値的用語は、本明細書で使用する場合、文脈上明らかな指定がない限り、配列または順序を示唆するものではない。従って、説明される第１の要素、構成部品、領域、層、または区域は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成部品、領域、層、または区域と呼ばれる可能性がある。
【０２１９】
「内側（inner）」、「外側（outer）」、「下（beneath）」、「下方（below）」、「底部（lower）」、「上方（above）」、「上部（upper）」などのような、空間的に相対的な用語が、図示されるような、１つの要素または特徴部の、別の要素または特徴部に対する関係性を説明する、説明の容易性のために本明細書で使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図示される向きに加えて、使用時または動作時の装置の、異なる向きを包含することを意図する場合がある。例えば、図中の装置が反転された場合には、他の要素または特徴部の「下方」もしくは「下」として説明される要素は、他の要素または特徴部の「上方」に向けられることになる。それゆえ、例示的用語「下方」は、上方および下方の双方の向きを包含する可能性がある。装置は、他の方式で配向（９０度または他の配向で回転）されてもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、適宜に解釈される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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