認証システム及び認証方法
【課題】ユーザが何ら特別な操作をせずとも、プライバシーやセキュリティを確保しつつ、乗員の携帯機器と車載情報機器との間で認証を行なうこと。
【解決手段】車載情報機器１０及び携帯機器２０の各々のセンサ部１１，２１によって検出された検出値（位置情報や加速度情報など）の時系列データを、認証の可否を決定するための認証キーとして利用する。このようなセンサ部１１，２１の検出値の時系列データは、自動車外において取得しようとしても、取得することが非常に困難なデータである。従って、このような検出値の時系列データを認証キーとして用いることにより、乗員が携帯している携帯機器２０のみを対象として、車載情報機器１０との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、車載情報機器１０と携帯機器２０とを認証してネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、プライバシーの保護を図ることができる。
【解決手段】車載情報機器１０及び携帯機器２０の各々のセンサ部１１，２１によって検出された検出値（位置情報や加速度情報など）の時系列データを、認証の可否を決定するための認証キーとして利用する。このようなセンサ部１１，２１の検出値の時系列データは、自動車外において取得しようとしても、取得することが非常に困難なデータである。従って、このような検出値の時系列データを認証キーとして用いることにより、乗員が携帯している携帯機器２０のみを対象として、車載情報機器１０との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、車載情報機器１０と携帯機器２０とを認証してネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、プライバシーの保護を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証システム及び認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において、Bluetooth（登録商標；以下、同様）や無線ＬＡＮなどの無線通信を用いて、携帯電話と車載情報機器とを接続することにより、携帯電話を操作することなく通話を可能にするハンズフリーシステムが知られている。
【０００３】
また、車室内外の接続対象機器との通信を可能とした車載用通信装置が、特許文献１に記載されている。この車載用通信装置では、車室外に向けて指向性を有するアンテナと、車室内に向けて指向性を有するアンテナとを選択的に使用して、車室内外の接続対象機器との認証を行なう。この認証を行なった機器と、認証時に使用したアンテナとの関係を示す対応アンテナ情報を登録しておき、いずれかの接続対象機器とデータ通信を行なう際、対応アンテナ情報を基に、使用するアンテナを切替えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、近年、自動車等の乗り物に携帯機器が持ち込まれるようになり、持ち込まれた携帯機器と自動車に設置された情報機器とを無線を介して接続し、連携して利用したいという要求が高まっている。その一方で、セキュリティを確保し、プライバシーを保護するためには、情報機器において、自動車の車室内に持ち込まれた携帯機器を確実に判別して、その携帯機器のみに対して接続許可を与える認証手続が必要となる。
【０００６】
そのため、例えば、上述したハンズフリーシステムでは、車載情報機器に接続する携帯電話を予め車載情報機器に登録することで、車載情報機器に接続する携帯電話を限定し、プライバシーの保護等を図っている。
【０００７】
しかしながら、通常、携帯電話の登録手続は複雑であり、一般のユーザにとって敷が高いものとなる。また、自動車あるいは携帯電話を変更した際に、再度、登録する必要があるなど、利便性の点で問題がある。さらに、レンタカーなどの一時的に利用する自動車の場合には、事前登録ができないため、即座に携帯電話と情報機器とを接続することができない。しかも、通信用の信号が到達する範囲は車室外に及ぶこともあるので、車室外の携帯電話とも理論的には接続可能である。すなわち、車室内の携帯電話のみが接続されるように認証することはできないため、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。
【０００８】
また、特許文献１の車載用通信装置では、属している無線ネットワークを識別するためのＳＳＩＤ（Service Set ID）を含む制御信号をアンテナから送信し、この制御信号に応答する信号を受信できたか否かにより、送信エリア内に接続対象機器が存在するかを検知するようにしている。
【０００９】
しかしながら、車室内に向けて指向性を有するアンテナを用いたとしても、無線ＬＡＮが利用する周波数帯では、車室外へ漏れ出す電波信号を無くすことはできない。このため、上述したハンズフリーシステムと同様に、アンテナの指向方向に存在する車両周辺の携帯機器が接続されてしまう可能性があり、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。一方、漏れ出す電波信号を小さくすべく送信出力を調整すると、車室内でも受信状態が悪くなり、通信効率が非常に悪くなってしまう場合がある。
【００１０】
上述した従来技術の欠点を解消するべく、自動車の車室内などに携帯電話などの携帯機器を持ち込んだとき、ユーザが特別な操作を行なわずとも、携帯機器と車載情報機器とが互いに認証することが望まれる。但し、プライバシーやセキュリティを確保するためには、車室内にはない第三者の携帯機器が認証手続のセキュリティーホールを突いて、容易に情報機器と接続されないようにする必要がある。
【００１１】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、ユーザが何ら特別な操作をせずとも、プライバシーやセキュリティを確保しつつ、乗り物の乗員によって持ち込まれた携帯機器と乗り物の情報機器との間で、ネットワーク接続を確立するための認証を行なうことが可能な認証システム及び認証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、請求項１の認証システムでは、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された乗り物に関する物理量の時系列データを、認証の可否を決定するためのデータ、すなわち認証キーとして利用する。乗り物に関する物理量の時系列データは、その乗り物外において取得しようとしても、取得することが非常に困難なデータである。また、仮に認証に利用された物理量の時系列データが盗まれたとしても、物理量の時系列データは変化するものであるため、盗んだ物理量の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
【００１４】
従って、このような物理量の時系列データを認証キーとして用いることにより、乗り物の乗員が携帯している携帯機器のみを対象として、その乗り物の情報機器と乗員の携帯機器との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、情報機器と携帯機器とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。
【００１５】
そして、上述した物理量の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器に関して、事前に携帯機器を特定するための何らかデータを乗り物の情報機器に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
【００１６】
請求項２に記載したように、認証手段は、情報機器と携帯機器との一方に設けられ、情報機器と携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、情報機器と携帯機器間の通信を介して取得して、情報機器と携帯機器との一方の検出手段によって検出された物理量の時系列データと比較することが好ましい。このように、認証手段が情報機器と携帯機器との一方に設けられていると、認証のために必要な物理量の時系列データを容易に情報機器及び携帯機器の両方から取得することができる。
【００１７】
請求項３に記載したように、認証手段によって認証が許可されて、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続された際に、ネットワーク接続の有効期間を設定する設定手段を備え、設定手段は、設定した有効期間内に、認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することが好ましい。このように、ネットワーク接続の有効期間を定めることにより、携帯機器を携帯する乗員が乗り物内に留まっているときにのみ、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続され、乗員が乗り物外に出た後には、情報機器と携帯機器とのネットワーク接続を切断することができる。その結果、一旦、携帯機器が情報機器とネットワーク接続されても、その携帯機器が乗り物外に持ち出された後は、ネットワーク接続が切断されるので、プライバシーの一層の保護を図ることができる。
【００１８】
請求項４に記載したように、情報機器と携帯機器とは、検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタ手段を有し、認証手段では、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することが好ましい。検出手段によって検出される物理量データには、ノイズなどが含まれている場合もあり、そのような物理量データを単純に比較するだけでは、類似度を正しく判定できないこともある。そのため、類似度を判定するため、ノイズ等の成分を除去するためのフィルタリング処理を行なった後の物理量の時系列データを比較することが望ましい。
【００１９】
請求項５に記載したように、認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、時系列データを形成することが好ましい。さらに、請求項６に記載したように、認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から時系列データを形成することが好ましい。
【００２０】
情報機器の検出手段と携帯機器の検出手段とが同種の物理量を検出するものであっても、各々の検出手段の検出周期や検出感度は異なる場合がある。このような場合には、同じ検出周期の物理量のみを抽出したり、物理量の変化の大きさが一致するように正規化したりすることにより、検出手段における差異を相殺できるので、類似度の判定精度を向上することができる。
【００２１】
請求項７に記載したように、物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段を備え、判別手段により、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことが好ましい。すなわち、熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、検出手段から出力される検出信号のＳ／Ｎ比が非常に低くなった場合、時系列データは、乗り物内においてのみ観測されるものとは言えず、認証キーとしての有効性が低下する。従って、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判断される場合には、その物理量の時系列データを用いて認証を行なわないことが望ましい。
【００２２】
請求項８に記載したように、検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることが好ましい。これらのセンサは、乗り物の位置や運動、乗り物が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その乗り物に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その乗り物においてのみ得られるものであり、認証キーとして用いることができるものである。
【００２３】
なお、請求項９に記載したように、情報機器及び携帯機器は、検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定しても良い。単独のセンサによって検出される物理量の時系列データのみを認証キーとした場合、同様の時系列データが、乗り物外において取得できる可能性を否定できない。例えば、乗り物の位置を検出するＧＰＳセンサを検出手段とした場合、その乗り物の近傍に、同じ方向に、同じ速度で移動する他の乗り物がある場合、ＧＰＳセンサによって検出される乗り物の位置の時系列データは、他の乗り物において観測される位置の時系列データと類似することが起こりえる。それに対して、種類の異なる複数のセンサによって検出される物理量の時系列データを用いれば、それらの時系列データを、乗り物外で取得できる可能性は著しく低下する。
【００２４】
請求項１０に記載したように、情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することが好ましい。
【００２５】
ここで、乗り物に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を携帯している場合には、これらの携帯機器間でも、認証によりお互いをネットワーク接続し、連携して利用したいとの要請も起こりえる。この場合、ネットワーク接続のための認証を携帯機器同士間で行なうとすると、携帯機器の数の増加に対して、必要な認証手続の数は加速度的に増加し、認証手続のための負荷が増大することになる。
【００２６】
それに対して、請求項１０では、複数の携帯機器が存在する場合に、各携帯機器は情報機器とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止することができる。そして、情報機器は、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、その受信データをネットワーク接続されている他の携帯機器に対して送信する。従って、各携帯機器は、情報機器を介して相互に接続された状態となるので、各携帯機器を連携した利用も可能となる。
【００２７】
なお、請求項１１〜請求項２０に記載した認証方法は、上述した請求項１〜１０の認証システムと同様の作用効果を奏するものであるため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態による認証システムを含む機器連携システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】本機器連携システムにおけるネットワーク接続に関するライフサイクルを示すフローチャートである。
【図３】携帯機器の車載情報機器との接続状態に関する状態遷移の一例を示す状態遷移図である。
【図４】携帯機器の車載情報機器との接続状態に関する状態遷移の他の例を示す状態遷移図である。
【図５】認証処理手続の詳細を示すシーケンス図である。
【図６】セッションリース更新処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図７】車室内に複数の携帯機器が存在する場合に、車載情報機器と複数の携帯機器間で、連携を行なう方式を示すシーケンス図である。
【図８】加速度センサの観測データの例を示すものであり、（ａ）は、車載情報機器及び携帯機器において認証用データとしての加速度を観測する際の実際の自動車の垂直方向の加速度を示すグラフ、（ｂ）は、車載情報機器の加速度センサ部によって観測された離散データとしての観測データを示すグラフ、（ｃ）は、携帯機器の加速度センサ部によって観測された離散データとしての観測データを示すグラフ、及び（ｄ）は、車外の機器の加速度センサ部が観測した別の加速度時系列データを示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｄ）に示すか速度の時系列データに関して、平均値がゼロ、標準偏差が１となるように正規化し、かつ、観測周期が長い方に合うように、規格化したデータを示すグラフである。
【図１０】車載情報機器と同じ車内に携帯機器が有る場合と、車外に携帯機器がある場合とにおける、観測タイミングのずれを補正するための変数ｊを横軸としたときの、相互相関関数の自乗値の変化の様子を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態による認証システムについて、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による認証システムを含む機器連携システムの概略構成を示す構成図である。
【００３０】
なお、本実施形態では、乗り物としての自動車に情報機器が搭載された例について説明する。しかしながら、本発明の適用対象は自動車のみに限定されるものではなく、船舶、飛行機、鉄道車両など、乗り物一般に適用可能なものである。さらに、本実施形態では、情報機器と携帯機器との連携に関してのみでなく、自動車に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を車室内に持ち込んだときの、各携帯機器同士の連携についても説明する。
【００３１】
図１において、車載情報機器１０と携帯機器２０は、相互に無線通信を行なうための通信部１７，２７を備えている。本実施形態では、通信部１７，２７は、無線ＬＡＮによって相互に無線通信を行なうが、通信方式はこの方式に限定されるものではなく、Bluethoothなど他の通信方式を採用しても良い。
【００３２】
通信部１７，２７は、無線ＬＡＮ方式に従い、公知のＴＣＰ／ＩＰを利用して通信を行なう。このＴＣＰ／ＩＰは、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、及びアプリケーション層の４層構造となっている。なお、データリンク層のプロトコルでは、ブロードキャストによるメッセージが交換できるものとする。また、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各処理部（特に、認証部１３，２３）は、通信部１７，２７を介して、このデータリンク層で交換されるメッセージを取得することができるものとする。
【００３３】
ブロードキャストによるメッセージ交換は、まず、携帯機器２０の認証部２３が、通信相手を特定しない認証要求信号を通信部２７を介して送信することにより開始される（ブロードキャスト送信）。その認証要求信号には、認証要求コマンドと携帯機器２０の公開鍵の情報が含まれている。車載情報機器１０の認証部１３が、通信部１７を介して、その認証要求信号を受信すると、携帯機器２０の公開鍵とともに車載情報機器１０の公開鍵の情報を含む信号を、携帯機器２０に返送する。これにより、車載情報機器１０と携帯機器２０間で公開鍵の交換が行なわれ、データリンク層における接続（データリンク接続）が確立される。なお、携帯機器２０ではなく、車載情報機器１０が認証要求信号を送信し、携帯機器２０は、その認証要求信号に対して公開鍵の情報を含む信号を返送するように構成しても良い。この場合、以下に説明する認証処理は、携帯機器２０にて行なっても良い。
【００３４】
図２に、本機器連携システムにおけるネットワーク接続に関するライフサイクルを示す。車載情報機器１０及び携帯機器２０は、上述したように、まずDiffie-Hellmanアルゴリズムなどによる公開鍵を交換する。そして、交換した公開鍵から、お互いに共通化された共通鍵を生成する。暗号化を行なう方式に基づき、共通鍵を用いて暗号化されたお互いの情報（データ）を交換する。この際、それぞれの公開鍵は、暗号鍵情報格納部１５，２５に予め格納されており、交換した公開鍵及び生成した共通鍵は、暗号鍵情報格納部１５，２５に新たに格納される。また、メッセージの暗号化や復号化は、それぞれの符号化部１４，２４において行なわれる。
【００３５】
車載情報機器１０側では、この公開鍵を個々の携帯機器２０を識別するための識別子（ＩＤ）として利用する。同様に、携帯機器２０側も、車載情報機器１０から来るメッセージを、この公開鍵をＩＤとして識別する。すなわち、データリンク層で交換されるメッセージには、この公開鍵がかならず、送信者のＩＤとして付加されている。そして、車載情報機器１０と携帯機器２０との間のメッセージ交換において、コマンド名、相手を識別するためのＩＤ（公開鍵）以外のデータ内容は、共通鍵によって暗号化される。従って、他の機器がこの携帯機器２０に成りすまして、車載情報機器１０と認証を行なうようなことはできない。
【００３６】
認証処理の詳細については、後述するが、車載情報機器１０での認証処理において、認証要求を行った携帯機器２０が、同じ車内にないと判断された場合には、認証失敗（認証否認）となり、そこで処理は完了する。この場合、車載情報機器１０は、認証要求を行ってきた携帯機器２０のＩＤ（公開鍵）及び生成した共通鍵を一旦クリアする。携帯機器２０は、再度、認証を試行する場合には、公開鍵の交換からやり直す。
【００３７】
携帯機器２０が同じ車内にあると判断されると、認証成功（認証許可）となり、車載情報機器１０と携帯機器２０は情報交換を開始する。この状態を簡単のために、携帯機器２０と車載情報機器１０とがネットワーク接続されていると呼ぶことにする。また、車載情報機器１０と携帯機器２０とは、認証後は、ネットワーク層及びトランスポート層におけるＴＣＰ／ＩＰプロトコルによって情報交換を行なう。
【００３８】
ここで、通常、データリンク層のプロトコルでは、メッセージの受理が上手く行ったことを通知するようにはなっていないので、データリンク層におけるメッセージ交換では、一方の機器が送信したメッセージを他方の機器が受信したか否かを確認することはできない。それに対して、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルでは、ＩＰアドレスなどにより相手を特定してメッセージを送信するとともに、応答メッセージにより送信したメッセージの受理を確認することができるので、メッセージの交換をより確実に行なうことができる。
【００３９】
情報交換の内容は、それぞれの車載情報機器１０及び携帯機器２０に対するユーザの操作情報、操作履歴情報、アプリケーションの起動情報、車両情報などである。このため、車載情報機器１０や携帯機器２０は、図１に示すように、ユーザが行なった操作を検出し、その操作に応じた情報を生成したり、他の機器から取得したユーザ操作情報を処理したりするユーザ操作情報処理部１２，２２を備えている。
【００４０】
情報交換や連携動作の具体例としては、例えば、携帯機器２０がインターネットへの接続機能を備えており、携帯機器２０において、所望のレストランの検索が行なわれた場合に、その検索結果を車載情報機器１０に送信する。このとき、車載情報機器１０がナビゲーション装置であって、地図の表示機能及び経路案内機能を備えていれば、受信したレストランの周辺地図を表示したり、そのレストランを目的地として経路案内を行なったりすることが可能となる。その他にも、例えば携帯機器２０が電話機能を備えている場合には、電話の送受話を行なうために必要な情報を携帯機器２０から車載情報機器１０に送信する。これにより、車載情報機器１０を用いて、ハンズフリーにて通話することが可能になる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、車載情報機器１０と接続されている携帯機器２０同士は、車載情報機器１０の情報中継部１６が仲介することで、お互いに他の携帯機器２０のユーザ操作情報などを取得できる。すなわち、各携帯機器２０が車載情報機器１０へ送信している情報は、暗号化されており、車載情報機器１０でのみ正しく復元することができる。車載情報機器１０の情報中継部１６は、認証が成功して、現在もネットワーク接続されている携帯機器２０のみに対して、復元した情報を送信する。従って、各携帯機器２０は、車載情報機器１０を介して相互にネットワーク接続された状態となるので、各携帯機器２０を連携した利用形態も可能となる。さらに、本実施形態では、車室内に複数の携帯機器２０が存在する場合であっても、携帯機器２０同士はお互いに相手を認証する必要はなく、各携帯機器２０は車載情報機器１０とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止できる。
【００４２】
必要な情報交換が終了した場合、車載情報機器１０と携帯機器２０とのネットワーク接続は切断される。また、車載情報機器１０は、認証成功時に、セッション管理部１８がセッション情報を生成し、携帯機器２０へ送信する。生成したセッション情報は、セッション情報格納部１９に格納される。セッション情報には、セッションＩＤとセッションリース期間が含まれている。セッションＩＤは、セッション、すなわちネットワーク接続された携帯機器２０を識別するためのもので、例えば、ネットワーク接続された順番に従って生成されたシリアルナンバーが用いられる。また、セッションリース期間は、セッションの有効期間を規定するもので、この有効期間内に、セッションリース更新が行なわれない場合、そのセッションは無効となる。
【００４３】
携帯機器２０は、受け取ったセッション情報から、自身のセッションＩＤを認識するとともに、セッションの有効期間の情報を取得する。これらのセッション情報は、セッション情報格納部２９に格納される。そして、携帯機器２０は、有効期間内の所定期間が経過した時点（例えば、有効期間の３分の２が経過した時点）で、セッション更新部２８によりセッションのリース更新手続を実施する。具体的には、認証時と同じ処理を再度実施する。これにより、車載情報機器１０において、認証が成功すれば、セッションリース期間が延長され、その延長されたセッションリース期間を含むセッション情報が、携帯機器２０に送信される。一方、車載情報機器１０において、認証が失敗した場合には、セッションの有効期限が過ぎた時点で、接続が切断される。なお、無効となったセッションと関連付けられていた情報(共通鍵やユーザ操作情報など)は消去される。
【００４４】
このようにすることで、一度、認証された携帯機器２０であっても、ユーザがその携帯機器２０を車外へ持ち出した場合には、ネットワーク接続を切断することができる。換言すれば、車内にある携帯機器２０は、携帯機器２０側あるいは車載情報機器１０側から明示的に、ネットワーク接続を切断する要求を出さない限り、ネットワーク接続が維持される。
【００４５】
以上が、本実施形態の機器連携システムにおける、ネットワーク接続に関する一連のライフサイクルである。
【００４６】
次に、無線ＬＡＮ方式を利用した通信部１７，２７同士の通信に関して説明する。図３は、携帯機器２０の車載情報機器１０との接続状態に関する状態遷移の一例を示している。図３に示すように、本実施形態では、無線ＬＡＮのデータリンク層での公開鍵の交換が行なわれ、データリンク接続が確立される。この時点では、まだＴＣＰ／ＩＰは非接続状態にあり、認証処理のための情報の送受信はデータリンク層で実施される。データリンク層における通信により認証処理手続が行なわれ、認証成功した場合に、車両情報機器１０の通信部１７と携帯機器２０の通信部２７はＴＣＰ／ＩＰ接続される。なお、携帯機器２０のＩＰアドレスは、ＤＨＣＰによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。もし、通信障害、リース更新手続における認証の失敗などにより、ＴＣＰ／ＩＰ接続が切断されてしまったら、認証状態はクリアされるため、認証手続をはじめからやり直す。
【００４７】
一方、図４に、携帯機器２０の車載情報機器１０との接続状態に関する別の状態遷移の例を示す。この方式では、公開鍵を交換した時点で、車載情報機器１０の通信部１７と携帯機器２０の通信部２７とをＴＣＰ／ＩＰ接続し、このＴＣＰ／ＩＰ接続を利用して、認証処理手続を実施する。この場合も、携帯機器２０のＩＰアドレスは、ＤＨＣＰによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。この方式は、図３の方式にくらべて、認証データを確実に交換することができるとのメリットがある。また、認証後、何らかの原因でＴＣＰ／ＩＰ接続が切れても、リース期間内にＴＣＰ／ＩＰ接続が戻れば、認証状態が維持される。
【００４８】
図５に、認証処理手続の詳細を示す。この図に示したように、携帯機器２０はデータリンクレベルで、車載情報機器１０へ認証要求コマンドとともに、自分の公開鍵を含む認証要求信号をブロードキャストする。車載情報機器１０が、認証要求信号を受信すると、携帯機器２０の公開鍵とともに、自分の公開鍵をブロードキャストする。このメッセージを携帯機器２０が受信することで、携帯機器２０側では、自分の認証要求が車載情報機器１０へ伝わったことを認識することができる。なお、携帯機器２０は、一定時間内に、車載情報機器１０からのメッセージを受け取ることができない場合には、上述した認証要求信号を再送する。
【００４９】
以下は、公開鍵の交換後に、ＴＣＰ／ＩＰ接続を確立し、そのＴＣＰ／ＩＰ接続を利用して、認証手続を実行する例について説明する。但し、認証手続は、上述したように、データリンク層で実施することも可能である。
【００５０】
公開鍵を交換し、通信部１７，２７同士をＴＣＰ／ＩＰ接続した後、車載情報機器１０及び携帯機器２０は、お互いの認証用データ（認証キー）を観測し、記録する。ここで、車載情報機器１０及び携帯機器２０は、図１に示すように、認証用データを観測するためのセンサ部１１、２１を備えている。具体的には、センサ部１１，２１は、それぞれＧＰＳ衛星からの電波を利用して位置を測定するＧＰＳ部１１ａ、２１ａ、及び作用する加速度を検出する加速度センサ部１１ｂ、２１ｂを有している。
【００５１】
携帯機器２０を携帯しているユーザが自動車に乗車している場合、車載情報機器のＧＰＳ部１１ａ、及び携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａで取得した位置情報は、同じ移動軌跡を示すことになる。従って、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａによって取得された位置情報の時系列データを車載情報機器１０に送信し、車載情報機器１０の認証部１３において、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａによって取得された位置情報の時系列データと比較することにより、認証の可否を決定することができる。なお、観測されたＧＰＳ部１１ａ，２１ａによる位置情報の時系列データを直接比較しても良いが、フィルタリングやスムージングを行ったデータ、例えば、それぞれの位置情報をマップマッチングした結果で比較することにより、誤差やノイズの影響を低減することができるため好ましい。携帯機器２０が道路地図情報を有していない場合には、ＧＰＳ部２１ａにより取得された位置情報を道路地図データを備える外部サーバに送信し、その外部サーバにおいてマップマッチング処理を行なっても良い。
【００５２】
また、携帯機器２０が車両内において固定されている場合、自動車の振動や走行状態に応じて、車載情報機器１０と携帯機器２０とには同様の加速度（振動）が作用する。従って、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂと、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂとで観測された加速度の時系列データを用いて、同じ加速度（振動）を共有しているか否かに基づいて、認証の可否を決定することができる。
【００５３】
なお、加速度の時系列データに関しても、フィルタリングやスムージングを行い、ノイズ成分を除去した上で、比較されることが望ましい。また、加速度センサの場合には、携帯機器２０の姿勢に応じて、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂと携帯機器の加速度センサ部２１ｂの検知軸が相違している場合がある。そのため、例えば、加速度の時系列データの観測を複数回行い、それらの時系列データに対して、主成分分析を行い、各観測された時系列データから主要な主成分を抽出して検知軸を推定し、検知軸の相違を相殺するように座標変換することが好ましい。また、加速度そのものではなく、加速度の時系列データを周波数へスペクトル分解し、そのスペクトル特性を用いて、比較を行なっても良い。
【００５４】
携帯機器２０は、上述したように、観測した時系列データを車載情報機器１０へ送信する。この際、携帯機器２０の符号化部２４は、車載情報機器１０との共通暗号鍵を利用して、送信する時系列データを暗号化する。このようにすることで、認証用データは、第三者には読み取られないようにすることができる。なお、時系列データとともに、観測周期、観測時刻などのメタデータも一緒に暗号化されて送信される。
【００５５】
車載情報機器１０は、認証用データを受信後、符号化部１４において、対応する携帯機器２０との共通暗号鍵を用いて、受信した認証用データの復号を行なう。車載情報機器１０の認証部１３は、この復号された認証用データと自身のセンサ部１１にて観測した認証用データとを比較照合し、その照合結果に基づいて認証の可否を決定する。この際の照合処理に関する詳細な内容は、後述する。
【００５６】
認証が成功した場合には、車載情報機器１０はセッション情報を生成し、携帯機器２０側へ通知する。一方、認証が失敗した場合には、ｎｕｌｌのセッション情報（セッションが無効であることを示すセッション情報）を通知する。この場合、携帯機器２０は認証手続を最初からやり直す。但し、ＴＣＰ／ＩＰ接続は維持したまま、認証用データの観測から再実行するようにしてもよい。
【００５７】
図６に、セッションリース更新処理の詳細を示す。車載情報機器１０により認証が許可された後、携帯機器２０は、セッション更新部２８によりセッション情報格納部２９に格納されているセッション情報のリース期間内の所定時間経過後に、リース情報更新手続を行なう。具体的には、携帯機器２０は、車載情報機器１０へリース更新要求を送る。このメッセージの送信（及びそのメッセージを受領した旨の応答メッセージの受信）後、車載情報機器１０と携帯機器２０とは、お互いの認証用データを観測し、記録する。以下、リース期間更新のための認証処理は、初期の認証処理と同様に行なわれる。認証が成功した場合には、車載情報機器１０はリース更新要求を行った携帯機器２０に対するセッション情報のリース期間を延長する。延長されるリース期間は、セッション情報として携帯機器２０へ通知される。一方、認証が失敗した場合には、延長リース時間０（ゼロ）を示すセッション情報が通知される。以降、携帯機器２０は、随時リース期間延長処理の実行を繰り返し、セッションを維持する。
【００５８】
図７に、車室内に複数の携帯機器２０が存在する場合に、車載情報機器１０と複数の携帯機器２０間で、連携を行なう方式を示す。ここでは、機器連携機能として、各機器の状態変化やユーザによる操作情報を共有する仕組みについて説明する。また、複数の携帯機器２０は、車載情報機器１０により認証済みであると仮定する。なお、図７及び以後の説明において、複数の携帯機器２０を区別するために、ｎ個の携帯機器２０があるものとして、携帯機器２０にさらに１〜ｎの番号を添える。
【００５９】
携帯機器２０−１に対してユーザによる操作が行われたとすると、その情報は、携帯機器２０−１と車載情報機器１０との共通暗号鍵によって暗号化されて、セッション情報とともに車載情報機器１０へ送信される。車載情報機器１０では、そのメッセージを送信してきた携帯機器２０−１が認証された携帯機器であるかをセッション情報によって確認する。有効なセッション情報であると判定した場合には、メッセージに含まれる暗号化された情報を復号化する。
【００６０】
車載情報機器１０は、情報中継部１６により、有効なセッションを有するデータを送信してきた携帯機器２０−１以外の携帯機器２０−２〜２０−ｎへ復号化した情報をルーティングする。この際、車載情報機器１０では、送信先の携帯機器２０−２〜２０−ｎとの共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。このようにすることで、有効なセッションを持たない携帯機器は、操作情報を理解する（復号化する）ことができないようにする。つまり、この操作情報は、車内にあり、車載情報機器１０により認証された携帯機器２０のみにルーティングされる。
【００６１】
また、車載情報機器１０に対してユーザ操作が行なわれた場合などに、車載情報機器１０が各携帯機器２０−１〜２０−ｎに情報（車載機器操作情報や車両情報）を送信する際には、そのときに有効なセッションを有する携帯機器２０−１〜２０−ｎへと送信する。この場合、上述した例と同様に、車載情報機器１０は、送信先の携帯機器２０との共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。
【００６２】
このように、車室内に複数の携帯機器２０がある場合、車載情報機器１０と複数の携帯機器２０とを連携させることができる。また、この連携は車内にある機器のみで行なわれ、その際、携帯機器２０間は、お互いを認証するような手続は不要である。
【００６３】
次に、車載情報機器１０のセンサ部１１と携帯機器２０のセンサ部２１とによって観測された、認証用データとしての位置情報や加速度などの時系列データの照合処理について、詳細に説明する。なお、以下に説明する処理は、車載情報機器１０の認証部１３において実行される。
【００６４】
車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式１のように表すことができる。
【００６５】
【数１】
なお、位置情報は緯度と経度、あるいは緯度、経度、標高などのベクトル値としている。
【００６６】
また、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式２のように表すことができる。
【００６７】
【数２】
【００６８】
ここで、車載情報機器１０では、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａの観測周期に関する情報も取得し、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａと携帯機器のＧＰＳ部２１ａとの観測周期が異なっている場合、観測周期の最小公倍数の周期での観測値を抜き出して時系列データを再構築することにより、観測周期を合わせる。これにより、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａと携帯機器のＧＰＳ部２１ａとによって観測された位置情報の時系列データを照合する際に、両者の類似度をより精度良く判定することができる。両者の類似度は、以下の数式３により定義することができる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
携帯機器２０が車載情報機器１０が搭載されている自動車の車内にあるのであれば、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａにより観測される位置情報Ｒと、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａにより観測される位置情報ｒの値は常に類似している。但し、実際は、観測誤差のために小さい差分がある。従って、ある所定の値Ｌ０を設定し、類似度Ｌの値がその所定値Ｌ０以下であれば、両者は同一の車内にあるものと判定し、携帯機器２０の認証を許可する。所定値Ｌ０の値は、実際の観測誤差の揺らぎの大きさに応じて設定することが好ましい。例えば、場所（エリア）によって観測誤差の大きさが異なる場合には、場所ごとに所定値Ｌ０の値を定めても良い。
【００７１】
上述したように、本実施形態では、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各々のＧＰＳ部１１ａ、２１ａによって検出された位置情報の時系列データを、認証の可否を決定するための認証用データ、すなわち認証キーとして利用する。この自動車に関する位置情報の時系列データは、その自動車外において取得しようとしても、取得することが困難なデータといえる。また、仮に認証に利用された位置情報の時系列データが第三者により盗まれたとしても、位置情報の時系列データは変化するものであるため、盗んだ位置情報の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
【００７２】
従って、このような位置情報の時系列データを認証キーとして用いることにより、自動車の乗員が携帯している携帯機器２０のみを対象として、その自動車の車載情報機器１０と乗員の携帯機器２０との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、車載情報機器１０と携帯機器２０とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。
【００７３】
さらに、上述した位置情報の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器２０に関して、事前に携帯機器２０を特定するための何らかデータを車載情報機器１０に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器２０を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
【００７４】
ここで、上述した位置情報に基づく認証では、隣り合って移動する自動車（前後左右にある自動車）の車室内にある携帯機器を誤って認証してしまう可能性も完全には否定することができない。そこで、本実施形態では、位置情報に基づく認証に加え、加速度センサによる車両の振動情報に基づいて認証を行なう。すなわち、以下では、位置情報による認証をパスした後に、さらに車両振動情報による認証を行なう例について説明する。
【００７５】
図８は、加速度センサの観測データの例を示す。まず、図８（ａ）は、車載情報機器１０及び携帯機器２０において認証用データとしての加速度を観測する際の実際の車両の垂直方向の加速度を示している。つまり、実際の車両の上下振動であって、連続したデータである。
【００７６】
この時、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂでは、所定の観測周期で加速度を観測するので、図８（ａ）のデータの一部分を観測することになる。図８（ｂ）は、加速度センサ部１１ｂによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、観測データは、フィルタリング処理後のものであり、観測データ間は補完されている。
【００７７】
また、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂも図８（ａ）のデータの一部分を観測する。図８（ｃ）は、加速度センサ部２１ｂによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、図８（ｃ）に示される観測データは、検知軸の差異を補償するための座標変換を行い、かつフィルタリング処理後のものである。
【００７８】
ここで、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂによる観測データは、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂが観測するデータと、時間的な差があり、かつ観測する周期が異なる。観測周期に関して、図８（ｂ），（ｃ）に示す例では、ほぼ倍周期になっている。また、図８（ｄ）は、車外の機器の加速度センサ部が観測した別の加速度時系列データを示している。
【００７９】
これらの観測される時系列データを次の数式４のように表記する。
【００８０】
【数４】
【００８１】
図９（ａ）〜（ｄ）は、実際の振動データ、及び上記の観測された時系列データを平均値がゼロ、標準偏差が１となるように正規化し、かつ、観測周期が長い方に合うように、規格化したものである。つまり、図９（ａ）〜（ｄ）の正規化データは、以下の数式５によって表される。
【００８２】
【数５】
【００８３】
なお、ｍは平均値を表し、ｓは標準偏差を表す。また、ｉは、各時系列データの観測周期が一致するように取り直しているものとする。
【００８４】
この正規化された時系列データに対して、相互相関関数を以下の数式６のように定義する。
【００８５】
【数６】
【００８６】
図１０に、このように計算された相互相関関数の値を自乗したものを示す。図１０に示すように、同じ車内にある車載情報機器１０と携帯機器２０で観測された時系列データの相互相関関数Ｇの自乗値は、観測タイミングのずれを補正するための変数ｊの変化に応じて極めて高い数値を示す。それに対し、車載情報機器１０と車外の携帯機器で観測された時系列データの相互相関関数Ｇの自乗値は、変数ｊが変化しても低いレベルの値のままとなっている。
【００８７】
従って、所定の閾値を設定し、相互相関関数Ｇ（の自乗）の値が、その閾値以上になる場合に、類似した時系列データであると判定し、同じ車内にあるとみなすことができる。なお、上述した例では、相互相関関数Ｇの振幅が所定の値以上になる場合に、時系列データが類似していると判定したが、相互相関関数Ｇの自乗値のグラフが水平軸と囲む面積が所定の値以上であるか否かに基づいて、類似度を判定しても良い。または、ロバスト性を高めるために、振幅が閾値を上回る回数を計測し、その計測回数が所定の回数以上になる場合に類似していると判定するようにしても良い。
【００８８】
車載情報機器１０と携帯機器２０との時刻は同期が取れているとは限らず、また、観測される加速度の区間にもズレがある。しかし、上述した相互相関関数を利用することで、このような違いに大きな影響を受けないで、両者の時系列データの類似性を判定することができる。但し、観測周期は合わせる必要がある。
【００８９】
上述した例では、位置情報による認証と加速度センサ情報による認証とを別々に実行したが、両者を一度に実行することも可能である。そのためには、例えば、以下の数式７に示す関数を設定し、この関数が所定値Ｈ０以下になる場合に、同じ車内にあると判定するようにしても良い。但し、ここではｚ方向（垂直方向）以外に、ｘ、ｙ方向（前後方向及び左右方向）の加速度も考慮するように拡張されている。
【００９０】
【数７】
【００９１】
ただし、数式７の例では、車載情報機器１０と携帯機器２０との加速度センサ部１１ｂ、２１ｂによって観測される加速度情報は、座標変換によって、地平面がｘｙ平面、垂直方向がｚ方向となる座標系における加速度に変換済みであることを前提とした。しかし、このような変換はかならずしも自明ではない。
【００９２】
もし、携帯機器２０が、車載情報機器１０と同じ車内にあるのであれば、必要な座標変換は座標系の回転である。車載情報機器１０の座標系を基準にすると、携帯機器２０の座標系における加速度は次の数式８のように表記することができる。
【００９３】
【数８】
従って、相互相関関数は、以下の数式９のようになる。
【００９４】
【数９】
【００９５】
すなわち、相互相関関数の内積は、車載情報機器１０に関する自己相関関数の内積と一致する。携帯機器２０が車室外部にある場合には、一般に、この関係が成り立たない。上記数式９の左辺は、回転についての情報を陽に利用せずに、評価することができる。すなわち、車載情報機器１０と携帯機器２０の加速度情報の類似度は、以下の数式１０により評価することができる。
【００９６】
【数１０】
【００９７】
ゆえに、相互相関関数の内積が車載情報機器１０の自己相関関数の内積と一致することを条件に、携帯機器２０が車内にあるか否かを判定することが可能である。
【００９８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。
【００９９】
例えば、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報を用いて、認証を行なう方法を示した。しかしながら、認証用データとして採用できる情報は、これらの情報に限られるものではない。車載情報機器１０及び携帯機器２０が同じデータをセンシング可能であれば、それらを認証用データとして利用可能である。この際、車載情報機器１０と携帯機器２０において、センサ自体の種別は同じである必要はない。例えば、車内の音楽や特定の音源から発生される音声、温度、気圧、日照度、特定の光源から発せられる光量などを各種センサによって検出して認証に利用することは可能である。これらのセンサは、自動車が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その自動車に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その自動車においてのみ得られるものであり、認証用データとして用いることができる。
【０１００】
また、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報とを用いて認証を行なったが、上述した各種のセンサによって検出される検出情報を含め、１種類の検出情報に基づいて認証を行なっても良い。
【０１０１】
上述した実施形態では、認証処理は車載情報機器１０で行なうものとしたが、このような方法に限定されるものではない。例えば、車載情報機器１０も携帯機器２０も外部のサーバへ携帯通信網を利用して接続することが可能である場合には、認証手続を外部サーバで実行するようにしても良い。但し、この時、各機器は外部サーバとの間で、公開暗号鍵を交換済みであるとする。
【０１０２】
また、認証用データとして、センサによって検出した検出値の時系列データが、白色雑音（白色ノイズ）に近いか否かを判別する判別部を少なくとも車載情報機器１０と携帯機器２０との一方に設け、この判別部において検出値の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、その時系列データを認証用データとして利用しないことが好ましい。熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、センサから出力される検出信号のＳ／Ｎ比が非常に低くなった場合、時系列データは、自動車内においてのみ観測されるものとは言えず、認証用データとしての有効性が低下するためである。
【０１０３】
また、上述した実施形態において、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各機能を実現するために、専用の電子回路を用いても良いし、CPU上で実行されるプログラムにより実現するものであっても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 車載情報機器、１１ 車両情報センサ部、１１ａ ＧＰＳ部、１１ｂ 加速度センサ部、１２ ユーザ操作情報処理部、１３ 認証部、１４ 符号化部、１５ 暗号鍵情報格納部、１６ 情報中継部、１７ 通信部、１８ セッション管理部、１９ セッション情報格納部、２０ 携帯機器、２１ センサ部、２１ａ ＧＰＳ部、２１ｂ 加速度センサ部、２２ ユーザ操作情報処理部、２３ 認証部、２４ 符号化部、２５ 暗号鍵情報格納部、２７ 通信部、２８ セッション更新部、２９ セッション情報格納部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証システム及び認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において、Bluetooth（登録商標；以下、同様）や無線ＬＡＮなどの無線通信を用いて、携帯電話と車載情報機器とを接続することにより、携帯電話を操作することなく通話を可能にするハンズフリーシステムが知られている。
【０００３】
また、車室内外の接続対象機器との通信を可能とした車載用通信装置が、特許文献１に記載されている。この車載用通信装置では、車室外に向けて指向性を有するアンテナと、車室内に向けて指向性を有するアンテナとを選択的に使用して、車室内外の接続対象機器との認証を行なう。この認証を行なった機器と、認証時に使用したアンテナとの関係を示す対応アンテナ情報を登録しておき、いずれかの接続対象機器とデータ通信を行なう際、対応アンテナ情報を基に、使用するアンテナを切替えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、近年、自動車等の乗り物に携帯機器が持ち込まれるようになり、持ち込まれた携帯機器と自動車に設置された情報機器とを無線を介して接続し、連携して利用したいという要求が高まっている。その一方で、セキュリティを確保し、プライバシーを保護するためには、情報機器において、自動車の車室内に持ち込まれた携帯機器を確実に判別して、その携帯機器のみに対して接続許可を与える認証手続が必要となる。
【０００６】
そのため、例えば、上述したハンズフリーシステムでは、車載情報機器に接続する携帯電話を予め車載情報機器に登録することで、車載情報機器に接続する携帯電話を限定し、プライバシーの保護等を図っている。
【０００７】
しかしながら、通常、携帯電話の登録手続は複雑であり、一般のユーザにとって敷が高いものとなる。また、自動車あるいは携帯電話を変更した際に、再度、登録する必要があるなど、利便性の点で問題がある。さらに、レンタカーなどの一時的に利用する自動車の場合には、事前登録ができないため、即座に携帯電話と情報機器とを接続することができない。しかも、通信用の信号が到達する範囲は車室外に及ぶこともあるので、車室外の携帯電話とも理論的には接続可能である。すなわち、車室内の携帯電話のみが接続されるように認証することはできないため、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。
【０００８】
また、特許文献１の車載用通信装置では、属している無線ネットワークを識別するためのＳＳＩＤ（Service Set ID）を含む制御信号をアンテナから送信し、この制御信号に応答する信号を受信できたか否かにより、送信エリア内に接続対象機器が存在するかを検知するようにしている。
【０００９】
しかしながら、車室内に向けて指向性を有するアンテナを用いたとしても、無線ＬＡＮが利用する周波数帯では、車室外へ漏れ出す電波信号を無くすことはできない。このため、上述したハンズフリーシステムと同様に、アンテナの指向方向に存在する車両周辺の携帯機器が接続されてしまう可能性があり、プライバシー上の問題が生じる可能性がある。一方、漏れ出す電波信号を小さくすべく送信出力を調整すると、車室内でも受信状態が悪くなり、通信効率が非常に悪くなってしまう場合がある。
【００１０】
上述した従来技術の欠点を解消するべく、自動車の車室内などに携帯電話などの携帯機器を持ち込んだとき、ユーザが特別な操作を行なわずとも、携帯機器と車載情報機器とが互いに認証することが望まれる。但し、プライバシーやセキュリティを確保するためには、車室内にはない第三者の携帯機器が認証手続のセキュリティーホールを突いて、容易に情報機器と接続されないようにする必要がある。
【００１１】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、ユーザが何ら特別な操作をせずとも、プライバシーやセキュリティを確保しつつ、乗り物の乗員によって持ち込まれた携帯機器と乗り物の情報機器との間で、ネットワーク接続を確立するための認証を行なうことが可能な認証システム及び認証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の認証システムでは、乗り物に設置された情報機器と乗員によって携帯される携帯機器とが、情報機器と携帯機器との両方に観測される、乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、請求項１の認証システムでは、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された乗り物に関する物理量の時系列データを、認証の可否を決定するためのデータ、すなわち認証キーとして利用する。乗り物に関する物理量の時系列データは、その乗り物外において取得しようとしても、取得することが非常に困難なデータである。また、仮に認証に利用された物理量の時系列データが盗まれたとしても、物理量の時系列データは変化するものであるため、盗んだ物理量の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
【００１４】
従って、このような物理量の時系列データを認証キーとして用いることにより、乗り物の乗員が携帯している携帯機器のみを対象として、その乗り物の情報機器と乗員の携帯機器との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、情報機器と携帯機器とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。
【００１５】
そして、上述した物理量の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器に関して、事前に携帯機器を特定するための何らかデータを乗り物の情報機器に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
【００１６】
請求項２に記載したように、認証手段は、情報機器と携帯機器との一方に設けられ、情報機器と携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、情報機器と携帯機器間の通信を介して取得して、情報機器と携帯機器との一方の検出手段によって検出された物理量の時系列データと比較することが好ましい。このように、認証手段が情報機器と携帯機器との一方に設けられていると、認証のために必要な物理量の時系列データを容易に情報機器及び携帯機器の両方から取得することができる。
【００１７】
請求項３に記載したように、認証手段によって認証が許可されて、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続された際に、ネットワーク接続の有効期間を設定する設定手段を備え、設定手段は、設定した有効期間内に、認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することが好ましい。このように、ネットワーク接続の有効期間を定めることにより、携帯機器を携帯する乗員が乗り物内に留まっているときにのみ、情報機器と携帯機器とがネットワーク接続され、乗員が乗り物外に出た後には、情報機器と携帯機器とのネットワーク接続を切断することができる。その結果、一旦、携帯機器が情報機器とネットワーク接続されても、その携帯機器が乗り物外に持ち出された後は、ネットワーク接続が切断されるので、プライバシーの一層の保護を図ることができる。
【００１８】
請求項４に記載したように、情報機器と携帯機器とは、検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタ手段を有し、認証手段では、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することが好ましい。検出手段によって検出される物理量データには、ノイズなどが含まれている場合もあり、そのような物理量データを単純に比較するだけでは、類似度を正しく判定できないこともある。そのため、類似度を判定するため、ノイズ等の成分を除去するためのフィルタリング処理を行なった後の物理量の時系列データを比較することが望ましい。
【００１９】
請求項５に記載したように、認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、時系列データを形成することが好ましい。さらに、請求項６に記載したように、認証手段は、情報機器及び携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から時系列データを形成することが好ましい。
【００２０】
情報機器の検出手段と携帯機器の検出手段とが同種の物理量を検出するものであっても、各々の検出手段の検出周期や検出感度は異なる場合がある。このような場合には、同じ検出周期の物理量のみを抽出したり、物理量の変化の大きさが一致するように正規化したりすることにより、検出手段における差異を相殺できるので、類似度の判定精度を向上することができる。
【００２１】
請求項７に記載したように、物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段を備え、判別手段により、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことが好ましい。すなわち、熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、検出手段から出力される検出信号のＳ／Ｎ比が非常に低くなった場合、時系列データは、乗り物内においてのみ観測されるものとは言えず、認証キーとしての有効性が低下する。従って、物理量の時系列データが白色雑音に近いと判断される場合には、その物理量の時系列データを用いて認証を行なわないことが望ましい。
【００２２】
請求項８に記載したように、検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることが好ましい。これらのセンサは、乗り物の位置や運動、乗り物が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その乗り物に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その乗り物においてのみ得られるものであり、認証キーとして用いることができるものである。
【００２３】
なお、請求項９に記載したように、情報機器及び携帯機器は、検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定しても良い。単独のセンサによって検出される物理量の時系列データのみを認証キーとした場合、同様の時系列データが、乗り物外において取得できる可能性を否定できない。例えば、乗り物の位置を検出するＧＰＳセンサを検出手段とした場合、その乗り物の近傍に、同じ方向に、同じ速度で移動する他の乗り物がある場合、ＧＰＳセンサによって検出される乗り物の位置の時系列データは、他の乗り物において観測される位置の時系列データと類似することが起こりえる。それに対して、種類の異なる複数のセンサによって検出される物理量の時系列データを用いれば、それらの時系列データを、乗り物外で取得できる可能性は著しく低下する。
【００２４】
請求項１０に記載したように、情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することが好ましい。
【００２５】
ここで、乗り物に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を携帯している場合には、これらの携帯機器間でも、認証によりお互いをネットワーク接続し、連携して利用したいとの要請も起こりえる。この場合、ネットワーク接続のための認証を携帯機器同士間で行なうとすると、携帯機器の数の増加に対して、必要な認証手続の数は加速度的に増加し、認証手続のための負荷が増大することになる。
【００２６】
それに対して、請求項１０では、複数の携帯機器が存在する場合に、各携帯機器は情報機器とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止することができる。そして、情報機器は、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、その受信データをネットワーク接続されている他の携帯機器に対して送信する。従って、各携帯機器は、情報機器を介して相互に接続された状態となるので、各携帯機器を連携した利用も可能となる。
【００２７】
なお、請求項１１〜請求項２０に記載した認証方法は、上述した請求項１〜１０の認証システムと同様の作用効果を奏するものであるため、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態による認証システムを含む機器連携システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】本機器連携システムにおけるネットワーク接続に関するライフサイクルを示すフローチャートである。
【図３】携帯機器の車載情報機器との接続状態に関する状態遷移の一例を示す状態遷移図である。
【図４】携帯機器の車載情報機器との接続状態に関する状態遷移の他の例を示す状態遷移図である。
【図５】認証処理手続の詳細を示すシーケンス図である。
【図６】セッションリース更新処理の詳細を示すシーケンス図である。
【図７】車室内に複数の携帯機器が存在する場合に、車載情報機器と複数の携帯機器間で、連携を行なう方式を示すシーケンス図である。
【図８】加速度センサの観測データの例を示すものであり、（ａ）は、車載情報機器及び携帯機器において認証用データとしての加速度を観測する際の実際の自動車の垂直方向の加速度を示すグラフ、（ｂ）は、車載情報機器の加速度センサ部によって観測された離散データとしての観測データを示すグラフ、（ｃ）は、携帯機器の加速度センサ部によって観測された離散データとしての観測データを示すグラフ、及び（ｄ）は、車外の機器の加速度センサ部が観測した別の加速度時系列データを示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｄ）に示すか速度の時系列データに関して、平均値がゼロ、標準偏差が１となるように正規化し、かつ、観測周期が長い方に合うように、規格化したデータを示すグラフである。
【図１０】車載情報機器と同じ車内に携帯機器が有る場合と、車外に携帯機器がある場合とにおける、観測タイミングのずれを補正するための変数ｊを横軸としたときの、相互相関関数の自乗値の変化の様子を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態による認証システムについて、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による認証システムを含む機器連携システムの概略構成を示す構成図である。
【００３０】
なお、本実施形態では、乗り物としての自動車に情報機器が搭載された例について説明する。しかしながら、本発明の適用対象は自動車のみに限定されるものではなく、船舶、飛行機、鉄道車両など、乗り物一般に適用可能なものである。さらに、本実施形態では、情報機器と携帯機器との連携に関してのみでなく、自動車に複数の乗員がおり、それら複数の乗員がそれぞれ携帯機器を車室内に持ち込んだときの、各携帯機器同士の連携についても説明する。
【００３１】
図１において、車載情報機器１０と携帯機器２０は、相互に無線通信を行なうための通信部１７，２７を備えている。本実施形態では、通信部１７，２７は、無線ＬＡＮによって相互に無線通信を行なうが、通信方式はこの方式に限定されるものではなく、Bluethoothなど他の通信方式を採用しても良い。
【００３２】
通信部１７，２７は、無線ＬＡＮ方式に従い、公知のＴＣＰ／ＩＰを利用して通信を行なう。このＴＣＰ／ＩＰは、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、及びアプリケーション層の４層構造となっている。なお、データリンク層のプロトコルでは、ブロードキャストによるメッセージが交換できるものとする。また、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各処理部（特に、認証部１３，２３）は、通信部１７，２７を介して、このデータリンク層で交換されるメッセージを取得することができるものとする。
【００３３】
ブロードキャストによるメッセージ交換は、まず、携帯機器２０の認証部２３が、通信相手を特定しない認証要求信号を通信部２７を介して送信することにより開始される（ブロードキャスト送信）。その認証要求信号には、認証要求コマンドと携帯機器２０の公開鍵の情報が含まれている。車載情報機器１０の認証部１３が、通信部１７を介して、その認証要求信号を受信すると、携帯機器２０の公開鍵とともに車載情報機器１０の公開鍵の情報を含む信号を、携帯機器２０に返送する。これにより、車載情報機器１０と携帯機器２０間で公開鍵の交換が行なわれ、データリンク層における接続（データリンク接続）が確立される。なお、携帯機器２０ではなく、車載情報機器１０が認証要求信号を送信し、携帯機器２０は、その認証要求信号に対して公開鍵の情報を含む信号を返送するように構成しても良い。この場合、以下に説明する認証処理は、携帯機器２０にて行なっても良い。
【００３４】
図２に、本機器連携システムにおけるネットワーク接続に関するライフサイクルを示す。車載情報機器１０及び携帯機器２０は、上述したように、まずDiffie-Hellmanアルゴリズムなどによる公開鍵を交換する。そして、交換した公開鍵から、お互いに共通化された共通鍵を生成する。暗号化を行なう方式に基づき、共通鍵を用いて暗号化されたお互いの情報（データ）を交換する。この際、それぞれの公開鍵は、暗号鍵情報格納部１５，２５に予め格納されており、交換した公開鍵及び生成した共通鍵は、暗号鍵情報格納部１５，２５に新たに格納される。また、メッセージの暗号化や復号化は、それぞれの符号化部１４，２４において行なわれる。
【００３５】
車載情報機器１０側では、この公開鍵を個々の携帯機器２０を識別するための識別子（ＩＤ）として利用する。同様に、携帯機器２０側も、車載情報機器１０から来るメッセージを、この公開鍵をＩＤとして識別する。すなわち、データリンク層で交換されるメッセージには、この公開鍵がかならず、送信者のＩＤとして付加されている。そして、車載情報機器１０と携帯機器２０との間のメッセージ交換において、コマンド名、相手を識別するためのＩＤ（公開鍵）以外のデータ内容は、共通鍵によって暗号化される。従って、他の機器がこの携帯機器２０に成りすまして、車載情報機器１０と認証を行なうようなことはできない。
【００３６】
認証処理の詳細については、後述するが、車載情報機器１０での認証処理において、認証要求を行った携帯機器２０が、同じ車内にないと判断された場合には、認証失敗（認証否認）となり、そこで処理は完了する。この場合、車載情報機器１０は、認証要求を行ってきた携帯機器２０のＩＤ（公開鍵）及び生成した共通鍵を一旦クリアする。携帯機器２０は、再度、認証を試行する場合には、公開鍵の交換からやり直す。
【００３７】
携帯機器２０が同じ車内にあると判断されると、認証成功（認証許可）となり、車載情報機器１０と携帯機器２０は情報交換を開始する。この状態を簡単のために、携帯機器２０と車載情報機器１０とがネットワーク接続されていると呼ぶことにする。また、車載情報機器１０と携帯機器２０とは、認証後は、ネットワーク層及びトランスポート層におけるＴＣＰ／ＩＰプロトコルによって情報交換を行なう。
【００３８】
ここで、通常、データリンク層のプロトコルでは、メッセージの受理が上手く行ったことを通知するようにはなっていないので、データリンク層におけるメッセージ交換では、一方の機器が送信したメッセージを他方の機器が受信したか否かを確認することはできない。それに対して、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルでは、ＩＰアドレスなどにより相手を特定してメッセージを送信するとともに、応答メッセージにより送信したメッセージの受理を確認することができるので、メッセージの交換をより確実に行なうことができる。
【００３９】
情報交換の内容は、それぞれの車載情報機器１０及び携帯機器２０に対するユーザの操作情報、操作履歴情報、アプリケーションの起動情報、車両情報などである。このため、車載情報機器１０や携帯機器２０は、図１に示すように、ユーザが行なった操作を検出し、その操作に応じた情報を生成したり、他の機器から取得したユーザ操作情報を処理したりするユーザ操作情報処理部１２，２２を備えている。
【００４０】
情報交換や連携動作の具体例としては、例えば、携帯機器２０がインターネットへの接続機能を備えており、携帯機器２０において、所望のレストランの検索が行なわれた場合に、その検索結果を車載情報機器１０に送信する。このとき、車載情報機器１０がナビゲーション装置であって、地図の表示機能及び経路案内機能を備えていれば、受信したレストランの周辺地図を表示したり、そのレストランを目的地として経路案内を行なったりすることが可能となる。その他にも、例えば携帯機器２０が電話機能を備えている場合には、電話の送受話を行なうために必要な情報を携帯機器２０から車載情報機器１０に送信する。これにより、車載情報機器１０を用いて、ハンズフリーにて通話することが可能になる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、車載情報機器１０と接続されている携帯機器２０同士は、車載情報機器１０の情報中継部１６が仲介することで、お互いに他の携帯機器２０のユーザ操作情報などを取得できる。すなわち、各携帯機器２０が車載情報機器１０へ送信している情報は、暗号化されており、車載情報機器１０でのみ正しく復元することができる。車載情報機器１０の情報中継部１６は、認証が成功して、現在もネットワーク接続されている携帯機器２０のみに対して、復元した情報を送信する。従って、各携帯機器２０は、車載情報機器１０を介して相互にネットワーク接続された状態となるので、各携帯機器２０を連携した利用形態も可能となる。さらに、本実施形態では、車室内に複数の携帯機器２０が存在する場合であっても、携帯機器２０同士はお互いに相手を認証する必要はなく、各携帯機器２０は車載情報機器１０とのみ認証を行なえば良いので、認証手続のための負荷が増大することを防止できる。
【００４２】
必要な情報交換が終了した場合、車載情報機器１０と携帯機器２０とのネットワーク接続は切断される。また、車載情報機器１０は、認証成功時に、セッション管理部１８がセッション情報を生成し、携帯機器２０へ送信する。生成したセッション情報は、セッション情報格納部１９に格納される。セッション情報には、セッションＩＤとセッションリース期間が含まれている。セッションＩＤは、セッション、すなわちネットワーク接続された携帯機器２０を識別するためのもので、例えば、ネットワーク接続された順番に従って生成されたシリアルナンバーが用いられる。また、セッションリース期間は、セッションの有効期間を規定するもので、この有効期間内に、セッションリース更新が行なわれない場合、そのセッションは無効となる。
【００４３】
携帯機器２０は、受け取ったセッション情報から、自身のセッションＩＤを認識するとともに、セッションの有効期間の情報を取得する。これらのセッション情報は、セッション情報格納部２９に格納される。そして、携帯機器２０は、有効期間内の所定期間が経過した時点（例えば、有効期間の３分の２が経過した時点）で、セッション更新部２８によりセッションのリース更新手続を実施する。具体的には、認証時と同じ処理を再度実施する。これにより、車載情報機器１０において、認証が成功すれば、セッションリース期間が延長され、その延長されたセッションリース期間を含むセッション情報が、携帯機器２０に送信される。一方、車載情報機器１０において、認証が失敗した場合には、セッションの有効期限が過ぎた時点で、接続が切断される。なお、無効となったセッションと関連付けられていた情報(共通鍵やユーザ操作情報など)は消去される。
【００４４】
このようにすることで、一度、認証された携帯機器２０であっても、ユーザがその携帯機器２０を車外へ持ち出した場合には、ネットワーク接続を切断することができる。換言すれば、車内にある携帯機器２０は、携帯機器２０側あるいは車載情報機器１０側から明示的に、ネットワーク接続を切断する要求を出さない限り、ネットワーク接続が維持される。
【００４５】
以上が、本実施形態の機器連携システムにおける、ネットワーク接続に関する一連のライフサイクルである。
【００４６】
次に、無線ＬＡＮ方式を利用した通信部１７，２７同士の通信に関して説明する。図３は、携帯機器２０の車載情報機器１０との接続状態に関する状態遷移の一例を示している。図３に示すように、本実施形態では、無線ＬＡＮのデータリンク層での公開鍵の交換が行なわれ、データリンク接続が確立される。この時点では、まだＴＣＰ／ＩＰは非接続状態にあり、認証処理のための情報の送受信はデータリンク層で実施される。データリンク層における通信により認証処理手続が行なわれ、認証成功した場合に、車両情報機器１０の通信部１７と携帯機器２０の通信部２７はＴＣＰ／ＩＰ接続される。なお、携帯機器２０のＩＰアドレスは、ＤＨＣＰによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。もし、通信障害、リース更新手続における認証の失敗などにより、ＴＣＰ／ＩＰ接続が切断されてしまったら、認証状態はクリアされるため、認証手続をはじめからやり直す。
【００４７】
一方、図４に、携帯機器２０の車載情報機器１０との接続状態に関する別の状態遷移の例を示す。この方式では、公開鍵を交換した時点で、車載情報機器１０の通信部１７と携帯機器２０の通信部２７とをＴＣＰ／ＩＰ接続し、このＴＣＰ／ＩＰ接続を利用して、認証処理手続を実施する。この場合も、携帯機器２０のＩＰアドレスは、ＤＨＣＰによって動的に割り当てても、マニュアルで設定しても良い。この方式は、図３の方式にくらべて、認証データを確実に交換することができるとのメリットがある。また、認証後、何らかの原因でＴＣＰ／ＩＰ接続が切れても、リース期間内にＴＣＰ／ＩＰ接続が戻れば、認証状態が維持される。
【００４８】
図５に、認証処理手続の詳細を示す。この図に示したように、携帯機器２０はデータリンクレベルで、車載情報機器１０へ認証要求コマンドとともに、自分の公開鍵を含む認証要求信号をブロードキャストする。車載情報機器１０が、認証要求信号を受信すると、携帯機器２０の公開鍵とともに、自分の公開鍵をブロードキャストする。このメッセージを携帯機器２０が受信することで、携帯機器２０側では、自分の認証要求が車載情報機器１０へ伝わったことを認識することができる。なお、携帯機器２０は、一定時間内に、車載情報機器１０からのメッセージを受け取ることができない場合には、上述した認証要求信号を再送する。
【００４９】
以下は、公開鍵の交換後に、ＴＣＰ／ＩＰ接続を確立し、そのＴＣＰ／ＩＰ接続を利用して、認証手続を実行する例について説明する。但し、認証手続は、上述したように、データリンク層で実施することも可能である。
【００５０】
公開鍵を交換し、通信部１７，２７同士をＴＣＰ／ＩＰ接続した後、車載情報機器１０及び携帯機器２０は、お互いの認証用データ（認証キー）を観測し、記録する。ここで、車載情報機器１０及び携帯機器２０は、図１に示すように、認証用データを観測するためのセンサ部１１、２１を備えている。具体的には、センサ部１１，２１は、それぞれＧＰＳ衛星からの電波を利用して位置を測定するＧＰＳ部１１ａ、２１ａ、及び作用する加速度を検出する加速度センサ部１１ｂ、２１ｂを有している。
【００５１】
携帯機器２０を携帯しているユーザが自動車に乗車している場合、車載情報機器のＧＰＳ部１１ａ、及び携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａで取得した位置情報は、同じ移動軌跡を示すことになる。従って、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａによって取得された位置情報の時系列データを車載情報機器１０に送信し、車載情報機器１０の認証部１３において、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａによって取得された位置情報の時系列データと比較することにより、認証の可否を決定することができる。なお、観測されたＧＰＳ部１１ａ，２１ａによる位置情報の時系列データを直接比較しても良いが、フィルタリングやスムージングを行ったデータ、例えば、それぞれの位置情報をマップマッチングした結果で比較することにより、誤差やノイズの影響を低減することができるため好ましい。携帯機器２０が道路地図情報を有していない場合には、ＧＰＳ部２１ａにより取得された位置情報を道路地図データを備える外部サーバに送信し、その外部サーバにおいてマップマッチング処理を行なっても良い。
【００５２】
また、携帯機器２０が車両内において固定されている場合、自動車の振動や走行状態に応じて、車載情報機器１０と携帯機器２０とには同様の加速度（振動）が作用する。従って、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂと、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂとで観測された加速度の時系列データを用いて、同じ加速度（振動）を共有しているか否かに基づいて、認証の可否を決定することができる。
【００５３】
なお、加速度の時系列データに関しても、フィルタリングやスムージングを行い、ノイズ成分を除去した上で、比較されることが望ましい。また、加速度センサの場合には、携帯機器２０の姿勢に応じて、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂと携帯機器の加速度センサ部２１ｂの検知軸が相違している場合がある。そのため、例えば、加速度の時系列データの観測を複数回行い、それらの時系列データに対して、主成分分析を行い、各観測された時系列データから主要な主成分を抽出して検知軸を推定し、検知軸の相違を相殺するように座標変換することが好ましい。また、加速度そのものではなく、加速度の時系列データを周波数へスペクトル分解し、そのスペクトル特性を用いて、比較を行なっても良い。
【００５４】
携帯機器２０は、上述したように、観測した時系列データを車載情報機器１０へ送信する。この際、携帯機器２０の符号化部２４は、車載情報機器１０との共通暗号鍵を利用して、送信する時系列データを暗号化する。このようにすることで、認証用データは、第三者には読み取られないようにすることができる。なお、時系列データとともに、観測周期、観測時刻などのメタデータも一緒に暗号化されて送信される。
【００５５】
車載情報機器１０は、認証用データを受信後、符号化部１４において、対応する携帯機器２０との共通暗号鍵を用いて、受信した認証用データの復号を行なう。車載情報機器１０の認証部１３は、この復号された認証用データと自身のセンサ部１１にて観測した認証用データとを比較照合し、その照合結果に基づいて認証の可否を決定する。この際の照合処理に関する詳細な内容は、後述する。
【００５６】
認証が成功した場合には、車載情報機器１０はセッション情報を生成し、携帯機器２０側へ通知する。一方、認証が失敗した場合には、ｎｕｌｌのセッション情報（セッションが無効であることを示すセッション情報）を通知する。この場合、携帯機器２０は認証手続を最初からやり直す。但し、ＴＣＰ／ＩＰ接続は維持したまま、認証用データの観測から再実行するようにしてもよい。
【００５７】
図６に、セッションリース更新処理の詳細を示す。車載情報機器１０により認証が許可された後、携帯機器２０は、セッション更新部２８によりセッション情報格納部２９に格納されているセッション情報のリース期間内の所定時間経過後に、リース情報更新手続を行なう。具体的には、携帯機器２０は、車載情報機器１０へリース更新要求を送る。このメッセージの送信（及びそのメッセージを受領した旨の応答メッセージの受信）後、車載情報機器１０と携帯機器２０とは、お互いの認証用データを観測し、記録する。以下、リース期間更新のための認証処理は、初期の認証処理と同様に行なわれる。認証が成功した場合には、車載情報機器１０はリース更新要求を行った携帯機器２０に対するセッション情報のリース期間を延長する。延長されるリース期間は、セッション情報として携帯機器２０へ通知される。一方、認証が失敗した場合には、延長リース時間０（ゼロ）を示すセッション情報が通知される。以降、携帯機器２０は、随時リース期間延長処理の実行を繰り返し、セッションを維持する。
【００５８】
図７に、車室内に複数の携帯機器２０が存在する場合に、車載情報機器１０と複数の携帯機器２０間で、連携を行なう方式を示す。ここでは、機器連携機能として、各機器の状態変化やユーザによる操作情報を共有する仕組みについて説明する。また、複数の携帯機器２０は、車載情報機器１０により認証済みであると仮定する。なお、図７及び以後の説明において、複数の携帯機器２０を区別するために、ｎ個の携帯機器２０があるものとして、携帯機器２０にさらに１〜ｎの番号を添える。
【００５９】
携帯機器２０−１に対してユーザによる操作が行われたとすると、その情報は、携帯機器２０−１と車載情報機器１０との共通暗号鍵によって暗号化されて、セッション情報とともに車載情報機器１０へ送信される。車載情報機器１０では、そのメッセージを送信してきた携帯機器２０−１が認証された携帯機器であるかをセッション情報によって確認する。有効なセッション情報であると判定した場合には、メッセージに含まれる暗号化された情報を復号化する。
【００６０】
車載情報機器１０は、情報中継部１６により、有効なセッションを有するデータを送信してきた携帯機器２０−１以外の携帯機器２０−２〜２０−ｎへ復号化した情報をルーティングする。この際、車載情報機器１０では、送信先の携帯機器２０−２〜２０−ｎとの共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。このようにすることで、有効なセッションを持たない携帯機器は、操作情報を理解する（復号化する）ことができないようにする。つまり、この操作情報は、車内にあり、車載情報機器１０により認証された携帯機器２０のみにルーティングされる。
【００６１】
また、車載情報機器１０に対してユーザ操作が行なわれた場合などに、車載情報機器１０が各携帯機器２０−１〜２０−ｎに情報（車載機器操作情報や車両情報）を送信する際には、そのときに有効なセッションを有する携帯機器２０−１〜２０−ｎへと送信する。この場合、上述した例と同様に、車載情報機器１０は、送信先の携帯機器２０との共通暗号化鍵を用いて、データを暗号化して送信する。
【００６２】
このように、車室内に複数の携帯機器２０がある場合、車載情報機器１０と複数の携帯機器２０とを連携させることができる。また、この連携は車内にある機器のみで行なわれ、その際、携帯機器２０間は、お互いを認証するような手続は不要である。
【００６３】
次に、車載情報機器１０のセンサ部１１と携帯機器２０のセンサ部２１とによって観測された、認証用データとしての位置情報や加速度などの時系列データの照合処理について、詳細に説明する。なお、以下に説明する処理は、車載情報機器１０の認証部１３において実行される。
【００６４】
車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式１のように表すことができる。
【００６５】
【数１】
なお、位置情報は緯度と経度、あるいは緯度、経度、標高などのベクトル値としている。
【００６６】
また、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａにより観測される位置情報の時系列データは、以下の数式２のように表すことができる。
【００６７】
【数２】
【００６８】
ここで、車載情報機器１０では、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａの観測周期に関する情報も取得し、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａと携帯機器のＧＰＳ部２１ａとの観測周期が異なっている場合、観測周期の最小公倍数の周期での観測値を抜き出して時系列データを再構築することにより、観測周期を合わせる。これにより、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａと携帯機器のＧＰＳ部２１ａとによって観測された位置情報の時系列データを照合する際に、両者の類似度をより精度良く判定することができる。両者の類似度は、以下の数式３により定義することができる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
携帯機器２０が車載情報機器１０が搭載されている自動車の車内にあるのであれば、車載情報機器１０のＧＰＳ部１１ａにより観測される位置情報Ｒと、携帯機器２０のＧＰＳ部２１ａにより観測される位置情報ｒの値は常に類似している。但し、実際は、観測誤差のために小さい差分がある。従って、ある所定の値Ｌ０を設定し、類似度Ｌの値がその所定値Ｌ０以下であれば、両者は同一の車内にあるものと判定し、携帯機器２０の認証を許可する。所定値Ｌ０の値は、実際の観測誤差の揺らぎの大きさに応じて設定することが好ましい。例えば、場所（エリア）によって観測誤差の大きさが異なる場合には、場所ごとに所定値Ｌ０の値を定めても良い。
【００７１】
上述したように、本実施形態では、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各々のＧＰＳ部１１ａ、２１ａによって検出された位置情報の時系列データを、認証の可否を決定するための認証用データ、すなわち認証キーとして利用する。この自動車に関する位置情報の時系列データは、その自動車外において取得しようとしても、取得することが困難なデータといえる。また、仮に認証に利用された位置情報の時系列データが第三者により盗まれたとしても、位置情報の時系列データは変化するものであるため、盗んだ位置情報の時系列データを用いて認証を行なうことはできない。
【００７２】
従って、このような位置情報の時系列データを認証キーとして用いることにより、自動車の乗員が携帯している携帯機器２０のみを対象として、その自動車の車載情報機器１０と乗員の携帯機器２０との間で認証を行なうことが可能になる。その結果、車載情報機器１０と携帯機器２０とをネットワーク接続するに際して、十分なセキュリティを確保し、またプライバシーの保護を図ることができる。
【００７３】
さらに、上述した位置情報の時系列データを認証キーとして利用して認証を行なうことにより、乗員は、携帯機器２０に関して、事前に携帯機器２０を特定するための何らかデータを車載情報機器１０に登録しておく等の特別な操作は一切不要となり、携帯機器２０を携帯する乗員の利便性を向上することができる。
【００７４】
ここで、上述した位置情報に基づく認証では、隣り合って移動する自動車（前後左右にある自動車）の車室内にある携帯機器を誤って認証してしまう可能性も完全には否定することができない。そこで、本実施形態では、位置情報に基づく認証に加え、加速度センサによる車両の振動情報に基づいて認証を行なう。すなわち、以下では、位置情報による認証をパスした後に、さらに車両振動情報による認証を行なう例について説明する。
【００７５】
図８は、加速度センサの観測データの例を示す。まず、図８（ａ）は、車載情報機器１０及び携帯機器２０において認証用データとしての加速度を観測する際の実際の車両の垂直方向の加速度を示している。つまり、実際の車両の上下振動であって、連続したデータである。
【００７６】
この時、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂでは、所定の観測周期で加速度を観測するので、図８（ａ）のデータの一部分を観測することになる。図８（ｂ）は、加速度センサ部１１ｂによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、観測データは、フィルタリング処理後のものであり、観測データ間は補完されている。
【００７７】
また、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂも図８（ａ）のデータの一部分を観測する。図８（ｃ）は、加速度センサ部２１ｂによって観測された離散データとしての観測データを示している。なお、図８（ｃ）に示される観測データは、検知軸の差異を補償するための座標変換を行い、かつフィルタリング処理後のものである。
【００７８】
ここで、携帯機器２０の加速度センサ部２１ｂによる観測データは、車載情報機器１０の加速度センサ部１１ｂが観測するデータと、時間的な差があり、かつ観測する周期が異なる。観測周期に関して、図８（ｂ），（ｃ）に示す例では、ほぼ倍周期になっている。また、図８（ｄ）は、車外の機器の加速度センサ部が観測した別の加速度時系列データを示している。
【００７９】
これらの観測される時系列データを次の数式４のように表記する。
【００８０】
【数４】
【００８１】
図９（ａ）〜（ｄ）は、実際の振動データ、及び上記の観測された時系列データを平均値がゼロ、標準偏差が１となるように正規化し、かつ、観測周期が長い方に合うように、規格化したものである。つまり、図９（ａ）〜（ｄ）の正規化データは、以下の数式５によって表される。
【００８２】
【数５】
【００８３】
なお、ｍは平均値を表し、ｓは標準偏差を表す。また、ｉは、各時系列データの観測周期が一致するように取り直しているものとする。
【００８４】
この正規化された時系列データに対して、相互相関関数を以下の数式６のように定義する。
【００８５】
【数６】
【００８６】
図１０に、このように計算された相互相関関数の値を自乗したものを示す。図１０に示すように、同じ車内にある車載情報機器１０と携帯機器２０で観測された時系列データの相互相関関数Ｇの自乗値は、観測タイミングのずれを補正するための変数ｊの変化に応じて極めて高い数値を示す。それに対し、車載情報機器１０と車外の携帯機器で観測された時系列データの相互相関関数Ｇの自乗値は、変数ｊが変化しても低いレベルの値のままとなっている。
【００８７】
従って、所定の閾値を設定し、相互相関関数Ｇ（の自乗）の値が、その閾値以上になる場合に、類似した時系列データであると判定し、同じ車内にあるとみなすことができる。なお、上述した例では、相互相関関数Ｇの振幅が所定の値以上になる場合に、時系列データが類似していると判定したが、相互相関関数Ｇの自乗値のグラフが水平軸と囲む面積が所定の値以上であるか否かに基づいて、類似度を判定しても良い。または、ロバスト性を高めるために、振幅が閾値を上回る回数を計測し、その計測回数が所定の回数以上になる場合に類似していると判定するようにしても良い。
【００８８】
車載情報機器１０と携帯機器２０との時刻は同期が取れているとは限らず、また、観測される加速度の区間にもズレがある。しかし、上述した相互相関関数を利用することで、このような違いに大きな影響を受けないで、両者の時系列データの類似性を判定することができる。但し、観測周期は合わせる必要がある。
【００８９】
上述した例では、位置情報による認証と加速度センサ情報による認証とを別々に実行したが、両者を一度に実行することも可能である。そのためには、例えば、以下の数式７に示す関数を設定し、この関数が所定値Ｈ０以下になる場合に、同じ車内にあると判定するようにしても良い。但し、ここではｚ方向（垂直方向）以外に、ｘ、ｙ方向（前後方向及び左右方向）の加速度も考慮するように拡張されている。
【００９０】
【数７】
【００９１】
ただし、数式７の例では、車載情報機器１０と携帯機器２０との加速度センサ部１１ｂ、２１ｂによって観測される加速度情報は、座標変換によって、地平面がｘｙ平面、垂直方向がｚ方向となる座標系における加速度に変換済みであることを前提とした。しかし、このような変換はかならずしも自明ではない。
【００９２】
もし、携帯機器２０が、車載情報機器１０と同じ車内にあるのであれば、必要な座標変換は座標系の回転である。車載情報機器１０の座標系を基準にすると、携帯機器２０の座標系における加速度は次の数式８のように表記することができる。
【００９３】
【数８】
従って、相互相関関数は、以下の数式９のようになる。
【００９４】
【数９】
【００９５】
すなわち、相互相関関数の内積は、車載情報機器１０に関する自己相関関数の内積と一致する。携帯機器２０が車室外部にある場合には、一般に、この関係が成り立たない。上記数式９の左辺は、回転についての情報を陽に利用せずに、評価することができる。すなわち、車載情報機器１０と携帯機器２０の加速度情報の類似度は、以下の数式１０により評価することができる。
【００９６】
【数１０】
【００９７】
ゆえに、相互相関関数の内積が車載情報機器１０の自己相関関数の内積と一致することを条件に、携帯機器２０が車内にあるか否かを判定することが可能である。
【００９８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。
【００９９】
例えば、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報を用いて、認証を行なう方法を示した。しかしながら、認証用データとして採用できる情報は、これらの情報に限られるものではない。車載情報機器１０及び携帯機器２０が同じデータをセンシング可能であれば、それらを認証用データとして利用可能である。この際、車載情報機器１０と携帯機器２０において、センサ自体の種別は同じである必要はない。例えば、車内の音楽や特定の音源から発生される音声、温度、気圧、日照度、特定の光源から発せられる光量などを各種センサによって検出して認証に利用することは可能である。これらのセンサは、自動車が置かれた環境、室内の状況などに応じて、その自動車に特有の物理量を検出できるものである。従って、これらのセンサによって検出される物理量の時系列データは、その自動車においてのみ得られるものであり、認証用データとして用いることができる。
【０１００】
また、上述した実施形態では、位置情報と加速度情報とを用いて認証を行なったが、上述した各種のセンサによって検出される検出情報を含め、１種類の検出情報に基づいて認証を行なっても良い。
【０１０１】
上述した実施形態では、認証処理は車載情報機器１０で行なうものとしたが、このような方法に限定されるものではない。例えば、車載情報機器１０も携帯機器２０も外部のサーバへ携帯通信網を利用して接続することが可能である場合には、認証手続を外部サーバで実行するようにしても良い。但し、この時、各機器は外部サーバとの間で、公開暗号鍵を交換済みであるとする。
【０１０２】
また、認証用データとして、センサによって検出した検出値の時系列データが、白色雑音（白色ノイズ）に近いか否かを判別する判別部を少なくとも車載情報機器１０と携帯機器２０との一方に設け、この判別部において検出値の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、その時系列データを認証用データとして利用しないことが好ましい。熱ノイズなどの影響によってノイズ成分が高まり、センサから出力される検出信号のＳ／Ｎ比が非常に低くなった場合、時系列データは、自動車内においてのみ観測されるものとは言えず、認証用データとしての有効性が低下するためである。
【０１０３】
また、上述した実施形態において、車載情報機器１０及び携帯機器２０の各機能を実現するために、専用の電子回路を用いても良いし、CPU上で実行されるプログラムにより実現するものであっても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 車載情報機器、１１ 車両情報センサ部、１１ａ ＧＰＳ部、１１ｂ 加速度センサ部、１２ ユーザ操作情報処理部、１３ 認証部、１４ 符号化部、１５ 暗号鍵情報格納部、１６ 情報中継部、１７ 通信部、１８ セッション管理部、１９ セッション情報格納部、２０ 携帯機器、２１ センサ部、２１ａ ＧＰＳ部、２１ｂ 加速度センサ部、２２ ユーザ操作情報処理部、２３ 認証部、２４ 符号化部、２５ 暗号鍵情報格納部、２７ 通信部、２８ セッション更新部、２９ セッション情報格納部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証システムであって、
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記認証手段は、前記情報機器と前記携帯機器との一方に設けられ、前記情報機器と前記携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、前記情報機器と前記携帯機器間の通信を介して取得して、前記情報機器と前記携帯機器との一方の検出手段によって検出された物理量の時系列データと比較することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記認証手段によって認証が許可されて、前記情報機器と前記携帯機器とがネットワーク接続された際に、ネットワーク接続の有効期間を設定する設定手段を備え、
前記設定手段は、設定した有効期間内に、前記認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
【請求項４】
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタ手段を有し、前記認証手段では、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の認証システム。
【請求項５】
前記認証手段は、前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の認証システム。
【請求項６】
前記認証手段は、前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から前記時系列データを形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の認証システム。
【請求項７】
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段を備え、
前記判別手段により、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の認証システム。
【請求項８】
前記検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることを特徴とするであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の認証システム。
【請求項９】
前記情報機器及び前記携帯機器は、前記検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、
前記認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の認証システム。
【請求項１０】
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の認証システム。
【請求項１１】
乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証方法であって、
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップとを備えることを特徴とする認証方法。
【請求項１２】
前記認証ステップを行なう手段は、前記情報機器と前記携帯機器の一方に設けられ、
前記取得ステップでは、前記情報機器と前記携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、前記情報機器と前記携帯機器間の通信を介して取得することを特徴とする請求項１１に記載の認証方法。
【請求項１３】
前記認証ステップにおいて認証が許可されて、前記情報機器と前記携帯機器とがネットワーク接続された際に、そのネットワーク接続の有効期間を設定する設定ステップを備え、
前記設定ステップにより設定された有効期間内に、前記認証ステップによって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間が延長される一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続が切断されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の認証方法。
【請求項１４】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の前記検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタステップを備え、前記認証ステップでは、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１５】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成するステップを備えることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１６】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から前記時系列データを形成するステップを備えることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１７】
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別ステップを備え、
前記判別ステップにおいて、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１８】
前記検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることを特徴とするであることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１９】
前記情報機器及び前記携帯機器は、前記検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、
前記認証ステップでは、前記複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の認証方法。
【請求項２０】
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１】
乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証システムであって、
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データと、前記携帯機器の検出手段によって検出された物理量の時系列データとを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証手段を備えることを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記認証手段は、前記情報機器と前記携帯機器との一方に設けられ、前記情報機器と前記携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、前記情報機器と前記携帯機器間の通信を介して取得して、前記情報機器と前記携帯機器との一方の検出手段によって検出された物理量の時系列データと比較することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記認証手段によって認証が許可されて、前記情報機器と前記携帯機器とがネットワーク接続された際に、ネットワーク接続の有効期間を設定する設定手段を備え、
前記設定手段は、設定した有効期間内に、前記認証手段によって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間を延長する一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続を切断することを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
【請求項４】
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタ手段を有し、前記認証手段では、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の認証システム。
【請求項５】
前記認証手段は、前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の認証システム。
【請求項６】
前記認証手段は、前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から前記時系列データを形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の認証システム。
【請求項７】
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別手段を備え、
前記判別手段により、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の認証システム。
【請求項８】
前記検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることを特徴とするであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の認証システム。
【請求項９】
前記情報機器及び前記携帯機器は、前記検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、
前記認証手段は、それら複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の認証システム。
【請求項１０】
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の認証システム。
【請求項１１】
乗り物に設置された通信機能を備える情報機器と、その乗り物の乗員によって携帯された通信機能を備える携帯機器との間でネットワーク接続を確立するための認証を行なう認証方法であって、
前記情報機器と前記携帯機器とは、前記情報機器と前記携帯機器との両方に観測される、前記乗り物に関する同種の物理量を検出する検出手段を有し、
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを取得する取得ステップと、
前記情報機器及び携帯機器の各々の検出手段によって検出された物理量の時系列データを比較して類似度を判定し、その判定結果に基づいて認証の可否を決定する認証ステップとを備えることを特徴とする認証方法。
【請求項１２】
前記認証ステップを行なう手段は、前記情報機器と前記携帯機器の一方に設けられ、
前記取得ステップでは、前記情報機器と前記携帯機器との他方の検出手段によって検出された物理量の時系列データを、前記情報機器と前記携帯機器間の通信を介して取得することを特徴とする請求項１１に記載の認証方法。
【請求項１３】
前記認証ステップにおいて認証が許可されて、前記情報機器と前記携帯機器とがネットワーク接続された際に、そのネットワーク接続の有効期間を設定する設定ステップを備え、
前記設定ステップにより設定された有効期間内に、前記認証ステップによって再度の認証が許可された場合、ネットワーク接続の有効期間が延長される一方、再度の認証が許可されなかった場合、ネットワーク接続が切断されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の認証方法。
【請求項１４】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の前記検出手段によって検出された物理量をフィルタリングするフィルタステップを備え、前記認証ステップでは、フィルタリングされた物理量の時系列データを比較して、類似度を判定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１５】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出周期が異なる場合、互いの検出周期の最小公倍数に相当する検出周期による物理量を抽出して、前記時系列データを形成するステップを備えることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１６】
前記情報機器及び前記携帯機器の各々の検出手段の検出感度が異なる場合、それぞれの検出手段によって検出された物理量の変化の大きさが一致するように正規化して、正規化後の物理量から前記時系列データを形成するステップを備えることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１７】
前記物理量の時系列データが、白色雑音に近いか否かを判別する判別ステップを備え、
前記判別ステップにおいて、前記物理量の時系列データが白色雑音に近いと判別されたときには、当該物理量の時系列データを認証に利用しないことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１８】
前記検出手段は、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの少なくとも１つであることを特徴とするであることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１９】
前記情報機器及び前記携帯機器は、前記検出手段として、位置情報を取得するＧＰＳセンサ、加速度を検出する加速度センサ、周囲音を検出する音センサ、環境温度を検出する温度センサ、気圧を検出する気圧センサ、日照度を検出する日照センサの中で、種類の異なる複数のセンサを有し、
前記認証ステップでは、前記複数のセンサによって検出された物理量の時系列データを用いて、認証の可否を決定することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の認証方法。
【請求項２０】
前記情報機器は、複数の携帯機器と認証を行なって、同時に複数の携帯機器とネットワーク接続することが可能であり、ネットワーク接続された１台の携帯機器からデータを受信した場合に、ネットワーク接続されている他の携帯機器に、受信したデータを送信することを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載の認証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０１１１８（Ｐ２０１１−１０１１１８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３４４３（Ｐ２００９−２５３４４３）
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（５０２３２４０６６）株式会社デンソーアイティーラボラトリ (332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（５０２３２４０６６）株式会社デンソーアイティーラボラトリ (332)
【Ｆターム（参考）】
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