(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走車両用のパッシブエントリシステムであって、
フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるように前記フォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、前記車両に結合された複数のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、
前記ウェイクアップ信号を認識し、前記ウェイクアップ信号を認識するのに応答して前記制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブと、
を備え、前記フォブが、フォブコントローラを含み、前記フォブコントローラが、
前記車両に結合された前記複数のアンテナの各々から送信された信号を受信し、
記憶装置から定値を取得し、
前記複数のアンテナの各々の相対位置を定める磁気完全性を計算し、
磁気完全性が見いだされることに少なくとも部分的に基づき、前記車両に対するアクセスを選択的に許可する
ようにプログラムされている、パッシブエントリシステム。
【請求項２】
前記フォブコントローラが、前記アンテナのうち少なくとも2つに対応する信号に対応するベクトル間の角度を計算するようにプログラムされている、
請求項1に記載のパッシブエントリシステム。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つの駆動電流を変化させるようにさらにプログラムされており、前記フォブコントローラが、前記アンテナのうち少なくとも2つに対応する信号に対応するベクトル間の第2の角度を計算するようにプログラムされている、
請求項2に記載のパッシブエントリシステム。
【請求項４】
前記フォブコントローラが、前記角度と前記第2の角度を比較するようにさらにプログラムされている、
請求項3に記載のパッシブエントリシステム。
【請求項５】
前記制御ユニットが、前記角度と前記第2の角度が等しいとき、車両ロックおよび車両イグニッションのうち少なくとも1つを固定する、
請求項4に記載のパッシブエントリシステム。
【請求項６】
前記制御ユニットが、前記角度と前記第2の角度が等しくないとき、車両ロックおよび車両イグニッションのうち少なくとも1つに対するアクセスを可能にする、
請求項4に記載のパッシブエントリシステム。
【請求項７】
自走車両用のパッシブエントリシステムであって、
フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるように前記フォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、駆動電流を与え、前記車両に結合された複数のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、
前記ウェイクアップ信号を認識し、前記ウェイクアップ信号を認識するのに応答して前記制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブと、
を備え、前記フォブが、フォブコントローラを含み、前記フォブコントローラが、
前記車両に結合された前記複数のアンテナの各々から送信された信号を受信し、
前記アンテナのうち少なくとも2つによって送信された前記信号の間の第1の角度を計算し、
前記アンテナに与えられる駆動電流の変化を表している暗号化された信号を前記制御ユニットから受信し、
前記アンテナのうち少なくとも2つによって送信された前記信号の間の第2の角度を計算し、
前記第1の角度を前記第2の角度と比較し、
前記第1の角度が前記第2の角度と実質的に等しければ、車両機能に対するアクセスを拒否する、
ようにプログラムされている、パッシブエントリシステム。
【請求項８】
自走車両用のパッシブエントリシステムであって、
フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるように前記フォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、前記車両に結合された第1および第2のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、
前記ウェイクアップ信号を認識し、前記ウェイクアップ信号を認識するのに応答して前記制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブと、
を備え、前記フォブが、フォブコントローラを含み、前記フォブコントローラが、
前記車両に結合された前記第1および第2のアンテナの各々から送信された信号を受信し、
記憶装置から、フォブの確認のために前記第1および第2のアンテナに与えられる駆動電流の比を定める一定の照合値を取得し、
前記第1のアンテナの出力を示すベクトルと前記第2のアンテナの出力を示すベクトルの間の初期角度を計算し、
記憶装置から取得された前記第1のアンテナの駆動電流で前記第1のアンテナを駆動し、同時に、前記第2のアンテナを、前記第1のアンテナの前記駆動電流に対して所定の比を有する駆動電流で駆動し、
前記所定の駆動電流が与えられた後に、前記両アンテナの出力に基づいて第1の合成ベクトルを計算し、
記憶装置から取得された前記第1のアンテナの駆動電流で前記第1のアンテナを駆動し、同時に、前記第2のアンテナを、前記第1のアンテナの前記駆動電流に対して第2の所定の比を有する駆動電流で駆動し、
前記所定の駆動電流が与えられた後に、前記両アンテナの出力に基づいて第2の合成ベクトルを計算し、
前記第1のアンテナの出力を示すベクトルと前記第1の合成ベクトルとの間の第1の照合角度と、前記第1のアンテナの出力を示すベクトルと前記第2の合成ベクトルの間の第2の照合角度とを計算し、
前記初期角度の余弦と前記第1の照合角度の余弦の間の差と、前記初期角度の余弦と前記第2の照合角度の余弦の間の差との比として照合比を計算し、
前記照合比を所定の記憶された定数と比較し、
前記所定の記憶された定数が前記照合比と実質的に同等であれば前記車両に対するアクセスを許可する、
ようにプログラムされている、パッシブエントリシステム。
【請求項９】
フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるように前記フォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、車両に結合された複数のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、
前記ウェイクアップ信号を認識し、前記ウェイクアップ信号を認識するのに応答して前記制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブと、
を備えるパッシブエントリシステムであって、
前記フォブが、フォブコントローラを含み、前記フォブコントローラが、
前記車両に結合された前記複数のアンテナの各々から送信された信号を受信し、
前記複数のアンテナのうち少なくとも2つによって生成されたベクトルの間の角度を計算し、
前記複数のアンテナのうちの1つに対応するベクトルと、前記アンテナのうち少なくとも1つに対する駆動電流の変化から生じる合成ベクトルとの間の第2の角度を計算し、
前記複数のアンテナのうちの1つに対応するベクトルと、前記アンテナのうち少なくとも1つに対する駆動電流の第2の変化から生じる合成ベクトルとの間の第3の角度を計算し、
前記複数のアンテナの各々の相対位置を定める磁気完全性を計算し、
磁気完全性が見いだされることに少なくとも部分的に基づき、前記車両に対するアクセスを選択的に許可する、
ようにプログラムされている、パッシブエントリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2013年12月3日に出願した米国特許仮出願第61/911,225号、および2014年1月4日に出願した米国特許仮出願第61/975,447号の利益を主張するものであり、それらの全体が参照によってここで組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両を始動するためのドアアクセスおよび認証は、物理的キーおよびロックシステムを使用して達成されてきた。これらのシステムでは、ユーザは、ドアおよびイグニションロックに正確なキーを挿入することにより、車両に入って運転することができる。
【０００３】
しかしながら、近年、従来のキーシステムはリモートキーレスエントリ(RKE)デバイスを用いて強化され、ほとんどの場合RKEデバイスで置換されており、ユーザは、キーフォブまたはキーカードなどの携帯用通信デバイス上のボタンを押すことによって、車両を遠隔で開くことができる。これらのシステムでは、一般的には、運転するための認証は、物理的キーおよびロックシステムによって提供され続けている。しかしながら、場合によっては、物理的キーには、キーのコピーを防ぐために組込み型イモビライザチップが含まれていた。
【０００４】
さらに最近では、アクセスおよび始動の機能を提供するため、また運転者の安全性および利便性を改善する広範な機能を提供するために、複雑な組込み型電子システムが一般的になっている。これらのシステムはパッシブエントリ/パッシブスタート(PEPS)システムを含む。PEPSシステムでは、遠隔の受信器および送信器(またはトランシーバ)が、キーフォブまたはキーカードなどの携帯用通信デバイスに入ってユーザとともに携帯される。携帯用通信デバイスは、呼掛けが成功したとき、ドアのロック/ロック解除、エンジン始動の許可、または外部照明/内部照明の活性化などの様々な遠隔の車両機能を遂行するために、車両内のモジュールに無線周波数(RF)信号を送信する。パッシブエントリシステムは、車両の内部に配設された電子制御モジュールの中に送信器および受信器(またはトランシーバ)を含む。トランシーバは、一般的には、デバイスの作動のための要求がユーザによって(たとえばドアの取手を持ち上げて)始動されたと判断するために、1つまたは複数のデバイス(たとえばドアロック機構)と通信する。
【０００５】
トランシーバは、作動のための要求を感知すると、パッシブエントリの問合せ信号をブロードキャストする。フォブがECUからの質問信号を受信すると、携帯用通信デバイスは、問合せ信号が有効かどうか判断する。問合せ信号が有効な信号であると判断されると、次いで、フォブは、電子制御モジュールに対して暗号化された識別コードまたは周期的な(rolling)識別コードを含む出力信号を自動的にブロードキャストする。電子モジュールは、その後、出力信号の妥当性を判断し、出力信号が有効であると判断すると、デバイスに対して作業を遂行させる(たとえばドアロック機構にドアロックを解除させる)ための信号を生成する。
【０００６】
パッシブエントリシステムは、リレーアタックなどのセキュリティの脅威に影響されやすい。リレーアタックは、第1の窃盗犯人が、たとえば車両のドアハンドルを持ち上げることによって質問信号の作動を起動するとき発生する。フォブは、ドアの取手を持ち上げているユーザの近傍にあることが予期されるので、車両内のパッシブエントリシステムは質問信号をブロードキャストする。第1の窃盗犯人が携帯しているリピータは、質問信号を受信して、車両のロックを解除するための応答信号をブロードキャストすることができる正規のフォブを有するユーザに近接近している第2の窃盗犯人に対して質問信号を再送信する。再送信される信号は、一般的には、低周波数(LF)信号とは対照的に長距離にわたって伝送され得るUHF信号である。第2の窃盗犯人もリピータデバイスを携帯しており、第1の窃盗犯人からUHF信号を受信する。この信号が復号化されて、正規のフォブを携帯するユーザに対してLF信号として再送信される。正規のフォブは、第2の窃盗犯人から再送信された信号を受信し、したがって受信した質問信号に応答する。第2の窃盗犯人が、符号化された有効な情報を有する応答信号を受信して、第1の窃盗犯人にその信号を再送信する。第1の窃盗犯人が、認証された応答信号を受信して、車両にそれを送信する。車両は、その応答信号を受信して、その信号を確認し、車両ドアをロック解除する。PEPSシステムは、窃盗犯人が車両を始動することを可能にするようにも促され得る。本開示は、上記で説明されたタイプのリレーアタックを防ぐ方法に対処するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示が提供する自走車両用のパッシブエントリシステムは、車両に取り付けた複数のアンテナによって生成された磁気のベクトルおよび角度を分析することによってリレーアタックを防ぐように構成されている。一態様では、本開示が提供する車両には、フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるようにフォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、車両に結合された複数のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、ウェイクアップ信号を認識し、ウェイクアップ信号を認識するのに応答して制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブとが含まれる。フォブに含まれるコントローラは、車両に結合された複数のアンテナの各々から送信された信号を受信し、記憶装置に記憶された定値を取得し、複数のアンテナの各々の相対位置を定める磁気完全性を計算するようにプログラムされている。コントローラは、磁気完全性が見つかれば車両に対するアクセスを可能にし、磁気完全性が見つからなければ車両に対するアクセスを拒否する。
【０００８】
別の態様では、本開示は、自走車両用のパッシブエントリシステムを提供する。この車両には、フォブが低電力消費モードにある場合には出力を上げるようにフォブに促すためのウェイクアップ信号をブロードキャストし、車両に結合された複数のアンテナを通じて信号を送信するように構成された制御ユニットと、ウェイクアップ信号を認識し、ウェイクアップ信号を認識するのに応答して制御ユニット向けの応答信号を生成するように構成されたフォブとが含まれる。フォブは、フォブコントローラを含み、フォブコントローラは、車両に結合された複数のアンテナの各々から送信された信号を受信し、アンテナのうち少なくとも2つによって送信された信号の間の第1の角度を計算し、アンテナに与えられる駆動電流の変化を表している暗号化された信号を制御ユニットから受信して、アンテナのうち少なくとも2つによって送信された信号の間の第2の角度を計算するようにプログラムされている。コントローラは、第1の角度を第2の角度と比較し、第1の角度が第2の角度と実質的に等しければ、車両の機能に対するアクセスを拒否する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】パーソナル通信デバイスまたはトークンと通信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)システムを有する自走車両のブロック図である。
【図２】リレーアタックを示す、車両の簡易図である。
【図３ａ】キーフォブと通信する車両12に対応するアンテナおよび対応する磁界を含む、2つのアンテナのシステムを示す図である。
【図３ｂ】3つのアンテナのシステムと、システムのアンテナによって生成された磁界とを示す等角図である。
【図４】窃盗犯人によって操作されたリレーから車両を区別するように変化され得る、アンテナに与えられる駆動電流を示す図である。
【図５】窃盗犯人によって操作されたリレーから車両を区別するように変化され得る、アンテナに与えられる駆動電流の別の実施形態を示す図である。
【図６】車両上のアンテナおよびフォブに対応するベクトルを示す、車両および対応するフォブの上面図である。
【図７】車両上のアンテナおよびフォブに対応するベクトルを示す、車両および対応するフォブの代替上面図である。
【図８】車両上のアンテナおよびフォブに対応するベクトルを示す、車両および対応するフォブの別の上面図である。
【図９】車両上のアンテナおよびフォブに対応するベクトルを示す、車両および対応するフォブの別の上面図である。
【図１０】RSAを防ぐための一組の処理ステップを示すブロック図である。
【図１１】RSAを防ぐための代替の組の処理ステップを示すブロック図である。
【図１２】車両上のアンテナおよびフォブに対応するベクトルを示す、車両および対応するフォブの別の上面図である。
【図１３】RSAを防ぐための代替の組の処理ステップを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図1を参照すると、たとえばフォブ、カードなどのパーソナル通信デバイスまたはトークン14と通信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)システムを有する自走車両12が示されている。自走車両12に含まれる内部制御システムは、低周波数送信器16に電気的に結合されたマイクロコントローラ18と、たとえば無線周波数受信器といった高周波数受信器20とを備える。他の構成および機構も、もちろん可能である。たとえば、マイクロコントローラ18は、高周波数送信器(図示せず)および/または低周波数受信器(図示せず)に対して電気的に結合されてよい。本明細書のパッシブエントリシステムという用語は、この盗難防止システムが適用され得るパッシブなエンジン始動システムを含むことが理解される。
【００１１】
本明細書で用いられる「低周波数」という慣用句は、一般に3〜300kHzの範囲の周波数を意味するものである。「高周波数」または「超高周波数」(UHF)という慣用句は、一般に300MHZ〜3GHzの範囲内の周波数を意味するものである。しかしながら、他の範囲も可能である。LF信号は最も典型的には125kHzで送信され、一方、高周波数信号は最も典型的には300MHzレンジで送信される。
【００１２】
図1に示される実施形態では、アンテナ22および24は、低周波数送信器16に対して電気的に結合されている。アンテナ25は無線周波数受信器20に結合されている。車両12内のアンテナ22、24、25の位置は、マイクロコントローラ18に知られている。以下で論じられるように、この位置情報は、マイクロコントローラ18およびフォブ14によって、アンテナ22、24、25に対するフォブ14の位置を求めるために用いられ得る。たとえば、アンテナ22、24、25は、それぞれ、車両12の屋根上もしくはその近くと、運転席側ドアまたはその近くと、乗客側ドアまたはその近くとに配置されてよい。他の実施形態では、追加のアンテナ(ならびに追加の受信器および/または送信器)が、車両の全体にわたって、とりわけトランクなどの車両12の追加の領域を監視するために配置されてよい。
【００１３】
図1のマイクロコントローラ18は、エンジンシステム28およびドアシステム30に対して結合されてよい。マイクロコントローラ18は、システム28、30の動作を制御/監視してよい。たとえば、マイクロコントローラ18は、適切なリモートキーレスエントリコマンドを受信するのに応答して、ドアシステム30をロックしたりロック解除したりしてよい。他の実施形態では、マイクロコントローラ18は、照明装置または温度調節システムを制御するためのPEPSモジュールによって制御/監視される任意の適切な車両システムに結合されてもよい。
【００１４】
図1の実施形態では、フォブ14に含まれるマイクロコントローラ32は、低周波数受信器34と、たとえば無線周波送信器といった高周波数送信器36とに電気的に結合されている。他の実施形態では、マイクロコントローラ32は、高周波数受信器および/または低周波数送信器に対して電気的に結合されてよい。他の構成および機構も可能である。たとえばバッテリー、キャパシタなどのエネルギー貯蔵ユニット37が、マイクロコントローラ32、低周波数受信器34および高周波数送信器36に電力を供給する。
【００１５】
3Dコイルアンテナ38は、低周波数受信器34に対して電気的に結合されている。アンテナ40は、無線周波送信器36に対して電気的に結合されている。他の実施形態では、フォブ14は、ドアのロック/ロック解除およびパニックアラームならびに他の項目などのリモートキーレスエントリ機能に関連したボタンおよび/または表示器(図示せず)を含み得る。
【００１６】
図1の実施形態では、フォブ14の低周波数受信器34は、車両12から低周波数送信器16によってブロードキャストされたウェイクアップ信号を受信する。ウェイクアップ信号は、さらなる通信を見込んで、さらなるコードの実行に先立って、マイクロコントローラ34に低電力消費モードからの出力を上げるように促す。
【００１７】
例示的パッシブエントリシーケンスは、ドアシステム30のドアの取手スイッチ(図示せず)がトリガパルスを生成するとき開始してよい。このトリガパルスはマイクロコントローラ18に供給される。トリガパルスに応答して、マイクロコントローラ18はトリガ生成機能を生成する。低周波数送信器16が活性化され、上記で論じたトリガ生成機能に関連した低周波数ウェイクアップ信号を生成する。低周波数ウェイクアップ信号は、アンテナ22、24、25を介してブロードキャストされる。アンテナ22、24、25によってそれぞれブロードキャストされる低周波数ウェイクアップ信号は、それがブロードキャストされるアンテナを示す情報を含み得る。
【００１８】
上記で論じたように、低周波数ウェイクアップ信号は、アンテナ22、24、25に対するフォブ14の配置を促進し得る。いくつかの実施形態では、低周波数受信器34は、低周波数ウェイクアップ信号の各々の受信される信号強度指標(RSSI)を測定するための適切な回路(図示せず)を含む。マイクロコントローラ32がコントローラ18に送信する応答にはRSSI情報が含まれる。コントローラ18は、アンテナ22、24、25のうちどれがフォブ14に最も近いか、RSSI情報に基づいて判断する。アンテナ22、24、25に対してフォブ14を配置すると、フォブ14のユーザが、パッシブな機能が要求されている領域内に居ることを保証し得る。たとえば、アンテナ22、24、25に対してフォブ14を配置すると、ドアの取手スイッチ(図示せず)が作動したとき、フォブ14のユーザがドアシステム30の外部に居ることを保証し得る。同様に、アンテナ22、24に対してフォブ14を配置すると、フォブ14が車両12のキャビンの内部にあることを示し得る。
【００１９】
特定の実施形態では、マイクロコントローラ18は、任意の適切な呼掛け/応答の妥当性検証シーケンスの一部分として、マイクロコントローラ32にも知られている数学的変換においてシード番号として用いられる乱数を生成する。乱数を示す情報を含んでいる呼掛け信号が、車両12からブロードキャストされてよい。フォブ14が呼掛け信号を受信する。マイクロコントローラ32は、乱数に対して数学的変換を適用する。車両12へ送信される応答には、変換された乱数ならびに上記で論じたRSSI情報およびフォブ識別子が含まれている。次いで、マイクロコントローラ18は、フォブ識別子および変換された乱数を検査してフォブ14を確認してよい。
【００２０】
コントローラ32は、上記で論じたように、たとえばユーザがロック解除することおよび/または車両12を始動することを可能にしてよい。いくつかの実施形態では、ドア上のタッチセンサまたはボタン(図示せず)がコントローラ32を起動して、上記で説明された質問プロセスを開始する。他の実施形態では、フォブ14のユーザは、フォブ14を押して/フォブ14に触れて、たとえば車両12をロック解除し、かつ/または始動する必要はない。むしろ、ユーザは車両12に近づくだけでよい。そのような実施形態では、コントローラ32は、上記で論じたように何らかのフォブが車両12の近傍の範囲内にあるかどうか検査するために、たとえばポーリング信号といったワイヤレス信号を周期的に送信してよい。例示のメッセージレートは、車両12に近づいているユーザのフォブを起動するために、およそ1秒に1回でよい。通信距離の範囲内のいかなるフォブも、上記で論じたようにポーリング信号に応答し得る。その後、コントローラ32は、たとえばユーザがドアの取手(図示せず)を引っ張る以前に、上記で説明された質問プロセスを始動して完了し得る。
【００２１】
再び図1に戻って、上記で紹介されたように、フォブ14は、コントローラ32によってブロードキャストされたポーリング信号を認識し得る。たとえば、フォブ14は、受信するポーリング信号に組み込まれている対応する識別子と比較される1つまたは複数の識別子を記憶してよい。ポーリング信号に組み込まれている識別子が記憶された識別子のうちの1つと一致すれば、フォブ14はポーリング信号を認識し得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、フォブ14は、グローバル識別子およびローカル識別子を記憶してよい。グローバル識別子は、そのようなフォブの製造業者によって生産されたいくつかまたはすべてのフォブに共通のものでよく、たとえば製造業者によって生成された一組のフォブを試験するのに用いられ得る。しかしながら、他の用途も可能である。ローカル識別子は特定の車両に固有のものでよく、たとえばポーリング信号によってブロードキャストされ得る。そのため、異なる車両用のフォブは、同一のグローバル識別子と、異なるローカル識別子とを有し得る。
【００２３】
図1に示されたフォブ14は、低周波数受信器34に関連した記憶装置(図示されていない「受信器の記憶装置」)およびマイクロコントローラ32に関連した記憶装置(図示されていない「マイクロコントローラの記憶装置」)にローカル識別子を記憶してよい。フォブ14は、グローバル識別子をマイクロコントローラの記憶装置に記憶してよい。例示の認識プロセス中に、フォブ14は、受信したポーリング信号に組み込まれている識別子を、受信器の記憶装置に記憶されたローカルの識別子のコピーおよびマイクロコントローラの記憶装置に記憶されたグローバル識別子のコピーと比較してよい。受信した識別子が前述の記憶された識別子のうちのいずれかと一致すれば、フォブ14は、ポーリング信号を認識し、たとえば応答信号の送信といったさらなる通信、データ処理などを予期して出力を上げる。受信した識別子が記憶された識別子と一致しなければ、フォブ14はポーリング信号を認識しない。当業者には明らかなように、フォブ14がポーリング信号を認識すると、フォブ14が出力を上げるので、バッテリー37から大量の電力が消費される。
【００２４】
次に図2を参照して、リレーアタックの場合、第1の窃盗犯人42は、前述のように、ドアの取手を持ち上げるなどの始動事象を遂行することにより、パッシブエントリシステムを作動させる。第1の窃盗犯人42は、コントローラ32によってLFアンテナ22、24、および25を介してブロードキャストされたLF信号を受信するための第1のリピータデバイス(図示せず)などの第1のデバイスを携帯している。LF信号は、前述のように、一般的には125kHzでブロードキャストされる。第1のデバイスは、受信した質問信号46を復調し、質問信号46をUHF信号(たとえば800MHz)として再生しようとする。質問信号46は、高周波数信号またはUHF信号として、第2の窃盗犯人44が携帯している第2のリピータデバイスに送信される。第2の窃盗犯人は、認証するフォブ14を携帯しているユーザに対して近接近の位置に居る。第1の窃盗犯人42が送信した信号はUHF信号として送信され、その結果、通信信号は、長距離(すなわちLF信号によって達成することができる距離よりも長い距離)にわたって第2の窃盗犯人44に再生信号を通信するための十分な信号強度を有する。その結果、フォブ14を携帯するユーザが、車両12に近接近している必要はなく、むしろ、認証するフォブ14を携帯しているユーザが、車両12における第1の窃盗犯人の動作を観察することができないように、車両12から遠く離れていてよい。
【００２５】
第2の窃盗犯人44が携帯している第2のリピータデバイスは元の質問信号46を再生しようとして、UHF信号を受信して復調する。UHF信号を復調するのに応答して、第2の窃盗犯人44が携帯している第2のリピータデバイスは、コントローラ32によってブロードキャストされた元のLF信号を複製しようとして、受信した信号のデータを変調して、そのデータを、再生されたLF信号としてフォブ14に送信する。第2の窃盗犯人44からの再生されたLF信号は、近くのフォブ14によって受信される。受信したLF信号のデータが、フォブ14に記憶された認証データと一致すれば、フォブ14によって応答信号が送信される。第2の窃盗犯人44が携帯している第2のリピータデバイスが、フォブ14が送信した応答信号を受信する。この応答信号が復調され、再生された応答信号として、第1の窃盗犯人42に再送信される。第1の窃盗犯人42が携帯しているリピータデバイスが信号を受信し、車両12にアクセスするために、再生された応答信号を車両12のコントローラ32に対してブロードキャストする。
【００２６】
第2の窃盗犯人44によってフォブ14にブロードキャストされたLF通信信号が、フォブ14の記憶装置に記憶された認証データと一致しなければ、フォブ14は応答しないままであってリレーアタックが阻止される。
【００２７】
次に図3aを参照すると、システムにおいて生成される磁界を説明するために、たとえば車両12に対応するアンテナ22(O)とキーフォブ14(P)に対応するアンテナ24(O')とを含んでいる2つのアンテナのシステムを説明する図が示されている。以下の式は、システムの磁界、距離、および角度を定めるのに用いられるものである。
座標系
1.  原点Oを有するXYZ
2.  原点O'を有するX'Y'Z'
3.  原点Pを有するUVW
コイルアンテナOは、UVWPフレームに関するPにおいて
【００２８】
【数１】
0006609557.tif 000002
【００２９】
を生成する。
コイルアンテナO'は、UVWPフレームに関するPにおいて
【００３０】
【数２】
0006609557.tif 000003
【００３１】
を生成する。
アンテナOからのH場とアンテナO'からのH場には直線関係がある。
R=OからO'への距離
ポイントPにおいて、アンテナOに関して
【００３２】
【数３】
0006609557.tif 000004
【００３３】
となる。
ポイントPにおいて、アンテナO'に関して
【００３４】
【数４】
0006609557.tif 000005
【００３５】
となる。
空間における任意の2つのベクトルについて、
【００３６】
【数５】
0006609557.tif 000006
【００３７】
となる。
【００３８】
2つのアンテナ間の角度は、フォブによって、リレーアタックが発生したかどうか判断するのに用いられ得る。
【００３９】
次に図3bを参照すると、車両12に対応するアンテナ22(A0)、24(A1)、および25(A2)を含む3つのアンテナのシステムと、対応するキーフォブ14との等角図を説明している図が、システムのアンテナによって生成された磁界を説明するために示されている。以下で説明されるように、定数データ(m0、m1、m2、R0、R1、R2、k、l、n)、フォブとアンテナの間の相対的距離、およびフォブの位置のアンテナシステムとの比較に対応する角度データは、アンテナ間の通信の磁界の完全性を計算するのに用いられ得、したがって、信号が正規のフォブ14から送信されたものか、それとも別の送信器から送信されたものか、判断するのに用いることができる。図3にも示されるように、以下の式は、アンテナとキーフォブの間の磁気強度ベクトル、距離、および角度を定めるために用いられる。
コイルアンテナA0は、
【００４０】
【数６】
0006609557.tif 000007
【００４１】
を生成する。
コイルアンテナA1は、
【００４２】
【数７】
0006609557.tif 000008
【００４３】
を生成する。
コイルアンテナA2は、
【００４４】
【数８】
0006609557.tif 000009
【００４５】
を生成する。
R0=A1からA2までの距離
R1=A0からA2までの距離
R2=A0からA1までの距離
r0=FからA0までの距離
r1=FからA1までの距離
r2=FからA2までの距離
φ0=r0とアンテナA0の間の角度
φ1=r0とアンテナA1の間の角度
φ2=r0とアンテナA2の間の角度
ΔFA0A2において、∠FA0A2=α0、∠FA2A0=αlとする
ΔFA1A2において、∠FA2A1=α2、∠FA1A2=α3とする
ΔFA0Alにおいて、∠FA1A0=α4、∠FA0Al=α5とする
ΔA0A1A2において、∠A1A0A2=A、∠A0A2A1=Bとし、∠A0A1A2=Cとする
【００４６】
【数９】
0006609557.tif 000010
【００４７】
m0、m1、m2は駆動電流であり、R0、R1、R2はアンテナの間の距離であって、k、1、nは事前設定の座標系におけるアンテナ間の角度である。
【００４８】
上記の定数および式を用いて、コイルアンテナ22、24、および25からの磁気ベクトルは、
【００４９】
【数１０】
0006609557.tif 000011
【００５０】
【数１１】
0006609557.tif 000012
【００５１】
および
【００５２】
【数１２】
0006609557.tif 000013
【００５３】
として計算され得る。
このデータは、アンテナに対する配向(ロール、ピッチ、ヨー)を計算するために、フォブ14において、3Dコイルアンテナ38によって収集されたデータと組み合わされ得る。定数(m0、m1、m2、R0、R1、R2、k、1、n)のうちのいずれかが欠けているかまたは不正確であると、
【００５４】
【数１３】
0006609557.tif 000014
【００５５】
【数１４】
0006609557.tif 000015
【００５６】
および
【００５７】
【数１５】
0006609557.tif 000016
【００５８】
を識別する式を正確に解くことができない。これらの条件下では、磁界がデバイスの記憶装置に記憶された事前設定の条件と一致せず、磁気完全性が存在しない。したがって、磁気完全性の計算は、アンテナ間の通信が車両12に対応するフォブ14を用いているのか、それともリレーステーションアタック(RSA)が起こっているのか、評価するのに用いられ得る。
【００５９】
次に図4および図5を参照して、本発明の別の態様では、アンテナ22、24、および25に与えられる駆動電流は、窃盗犯人によって操作されたリレーとは対照的に、車両12を区別するために変化され得る。それぞれアンテナ22、24、および25として使用され得る2つのアンテナ構成64および66が示されている。最初に図4を参照して、アンテナ64は、第1の誘電率μ1の中央部54と、連結部56および58によって中央部54から分離されている第2の誘電率μ2の左右の直線要素50および52とを備える。終端部60および62は誘電率μ2を有する材料で構成されている。次に図5を参照して、アンテナ66は類似の構成である。ここでは、右側要素50と左側要素52は互いに約90度の角を成す。他の角度も可能である。
【００６０】
次に図1、図4、図5、図6および図10を参照すると、車両12の第1の実施形態、対応するキーフォブ14(図1および図6)、およびRSAを防ぐためのプロセス70が示されている。(たとえばドアの取手を持ち上げて)車両デバイスを作動させるための要求が始動されたとき、プロセス70が始動される。要求を受信すると、ステップ72において、車両12のアンテナ22が、前述のようにキーフォブ14のアンテナ38に信号を送信してキーフォブ14を起こす。ステップ74において、キーフォブ14のコントローラ32は、アンテナ22および24によって生成された磁気強度ベクトルに対応する、キーフォブ14の3Dコイルによって生成されたベクトルV1とV2の間の角度β0を計算する。コントローラ32は、この角度を記憶データと比較し、アンテナが予期された位置にあるかどうか判断することができる。
【００６１】
追加のセキュリティステップのステップ78において、車両12は、暗号化された信号をキーフォブ14に送信することができ、アンテナ素子50および52における駆動電流(L1/L2)の変化を識別する。ステップ80において、アンテナ22の駆動電流の変化がアンテナ22の磁界の変化をもたらし、このことが、フォブ14において、ベクトルV1'の対応する変化をもたらす。ステップ82において、キーフォブ14のコントローラ32は、ベクトルV1'とV2の間の角度β0を計算する。次いで、コントローラ32は角度β0とβ0'を比較する。β0=β0'であれば、キーフォブ14に信号を送信する送信元からの駆動電流に変化がなかったわけであり、RSAが起こっている可能性が高い。これらの環境下では、ドアロック、イグニッション、および他の機能は、ロック位置に固定されるかまたは保持され得、車両に対するアクセスを防止する(ステップ86)。あるいはβ0≠β0'であれば、要求は、車両にアクセスする権限を与えられたキーフォブ14からのものであり、アクセスが可能にされる。β0'の予期された値の追加の数学的確認も、車両のアクセス機能に対する権限を確実なものにするために計算され得る。
【００６２】
次に図7および図11を参照すると、車両12、キーフォブ14、およびRSAが起こっているかどうか評価するための対応するプロセス90の代替実施形態が示されている。ここで、プロセス90は、図3を参照しながら上記で論じられた磁気完全性の計算に依存する。ステップ92において、前述のようにフォブ14が起こされる。ステップ94において、フォブ14のコントローラ32は、フォブ14に基づいて説明された磁気完全性の計算を遂行し、車両12上のアンテナ22、24、および25によって生成された磁気強度ベクトルHを計算する。ステップ96において、コントローラ32は、説明されたように、磁気ベクトルの式を解くことができるかどうか判断する。磁界完全性が存在する場合には(ステップ96)、コントローラ32は車両機能に対するアクセスを可能にすることができる。次に図8を参照して、追加のセキュリティステップとして、アンテナ22の駆動電流も、図10を参照しながら上記で説明されたように調節され得、前述のように比較用のベクトルV1'を生成する。磁気完全性と角度の調節の両方が確認されたときに限り、車両機能に対するアクセスが可能にされ得る。あるいは、ステップ96において磁界完全性が見いだされなければ、RSAが起こっている可能性が高く、ドアおよび他の機能は固定されるかまたはロックされ得る(ステップ100)。
【００６３】
次に図9を参照すると、車両12の代替実施形態が示されている。ここで、アンテナ25は、後部の乗客ドアに隣接して配置されている。キーフォブ14における計算は、前述のようにアンテナ22、24、および25の位置に基づいて行われる。これらの計算は、システムのアンテナ間の関係の磁気完全性を識別するためにのみ用いられ得るか、または、前述のようにアンテナの駆動電流の調節と組み合わされ得る。
【００６４】
次に図12を参照すると、車両12のもう一つの代替実施形態が示されている。ここでは、中心コンソールなどの車両内または車両上の中央の位置に配置されたアンテナ22と、運転席側ドアに隣接して配置された別のアンテナ24との、2つのアンテナが使用されている。次に図13を参照すると、図12の車両に対するアクセスを可能にすべきかどうか判断するための一連のステップが示されている。最初に、ステップ110において、フォブ14は、アンテナ22またはアンテナ24のうちの1つから起こされる。ステップ112において、フォブ14のコントローラ32は、アンテナ22および24から送信された信号からの、初期ベクトルV1およびV2によって示される磁界の強さを評価し、ベクトル間の初期角度β0を計算する。車両12とフォブ14の間の通信の喚起シーケンスの一部分として、乱数R0/R1が暗号化されてフォブ14に送信され(ステップ114)、フォブ14には、データを解読するためのキーが記憶されている。アンテナ22および24に駆動電流R0が同時に与えられ、第1の合成ベクトルV3をもたらす(ステップ116)。次いで、コントローラ32は、ベクトルV1とV3の間の第1の確認角度β1を計算する(ステップ118)。次に、第2の駆動電流R1(IA1/IA2)がアンテナ22と24に同時に与えられ、合成ベクトルV3'をもたらす(ステップ120)。次いで、コントローラ32は、ベクトルV1とV3'の間の第2の確認角度β2を計算する(ステップ122)。
【００６５】
次いで、RSAが起こっているかどうか判断するために、コントローラ32は、以下の計算のうちの1つを遂行する。
(cosβ0-cosβ1)/(cosβ0-cosβ2)=k*R0/R1
または、
【００６６】
【数１６】
0006609557.tif 000017
【００６７】
kは、フォブ14または車両12のいずれの記憶装置に記憶され得る定数である。式が満たされると、車両にアクセスする要求が有効であると判断され(ステップ124)、ドアを開くことまたはイグニッションを始動することなどの機能を遂行するためのアクセスが許可される。式が満たされなければリレーステーションアタックが起こっており(ステップ126)、車両が固定される。したがって、ドアおよびイグニッションに対するアクセスが防止される。
【００６８】
システムが、フォブ14のコントローラ32によって遂行される計算に対して説明されているが、計算は車両12のコントローラ18によって遂行され得る。定数R0/R1およびkは、車両12またはフォブ14のいずれかの記憶装置に記憶され得る。この確認は、上記で説明された他の確認手順と併せて用いることもできる。
【００６９】
上記では特定の実施形態が説明されているが、本開示の範囲内で複数の変形形態が作製され得ることが当業者には明らかであろう。たとえば、磁気完全性の計算は、キーフォブ14のコントローラ32、車両12のコントローラ18、またはその両方で行われ得る。車両12およびフォブ14に関連したアンテナの数は変化することができ、それに応じて磁気完全性の式が調節される。いくつかの実施形態では、アンテナの駆動電流を調節するステップは、プロセス90を参照しながら上記で論じたように、磁気完全性の計算の前に遂行され得る。上記では特定の実施形態が説明されているが、前述のように、2つまたは3つの別々のアンテナの間の角度を測定するステップと、アンテナに対するキーフォブの位置を求めるステップと、アンテナの電流を調節するステップとを含む様々なアルゴリズムが、リレーアタックが起こっていないことの様々な確実性のレベルを提供するために様々な順序で実施され得ることが明らかであろう。さらに、車両およびキーフォブのシステムによって用いられるリレーアタック回避の方法は、車両を盗む試みをさらに阻止するために間欠的に変化され得る。フォブは、本明細書ではキーフォブと説明されているが、前述のように、プロセッサおよび無線周波数通信デバイスを含む様々なタイプの電子機器が本出願において使用され得る。たとえば、キーフォブを参照しながら説明された機能は、セル式電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、および他のタイプのデバイスなどのパーソナル通信デバイスに与えることができる。
【００７０】
したがって、上記で説明された方法および装置は例示でしかなく、本発明の範囲を限定するものではないこと、また、本発明の範囲内に入るはずの様々な修正形態が当業者によって作製され得ることを理解されたい。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を公に知らせるために作成されたものである。
【符号の説明】
【００７１】
10  自走車両12の内部制御システム
12  自走車両
14  キーフォブ
16  低周波数送信器
18  マイクロコントローラ
20  高周波数受信器
22  アンテナ
24  アンテナ
25  アンテナ
28  エンジンシリンダ
30  ドアシステム
32  マイクロコントローラ
34  低周波数受信器
36  無線周波数送信器
37  バッテリー
38  3Dコイルアンテナ
40  アンテナ
42  第1の窃盗犯人
44  第2の窃盗犯人
46  質問信号
50  直線要素
52  直線要素
54  中央部
56  連結部
58  連結部
60  終端部
62  終端部
64  アンテナ
66  アンテナ
μ1  第1の誘電率
μ2  第2の誘電率
V1  ベクトル
V1'  ベクトル
V2  ベクトル
V3  ベクトル
V4  ベクトル
【図１】
0006609557.tif 000018
【図２】
0006609557.tif 000019
【図３ａ】
0006609557.tif 000020
【図３ｂ】
0006609557.tif 000021
【図４】
0006609557.tif 000022
【図５】
0006609557.tif 000023
【図６】
0006609557.tif 000024
【図７】
0006609557.tif 000025
【図８】
0006609557.tif 000026
【図９】
0006609557.tif 000027
【図１０】
0006609557.tif 000028
【図１１】
0006609557.tif 000029
【図１２】
0006609557.tif 000030
【図１３】
0006609557.tif 000031