コネクテッドカーのセキュリティを確保する超広帯域技術

アンカーと呼ばれる複数の参照ポイントが車両、部屋、または会場に配置され、時間同期されます。次に、モバイルUWBデバイスは高周波バーストを送信し、アンカーが信号を受信すると、タイムスタンプが付けられます。その後、さまざまなアンカーからのタイムスタンプは、TDoAに基づくマルチラテレーション アルゴリズムを使用してUWBゲートウェイによって計算され、接近するデバイスの位置が計算されます。

UWBは暗号化キーとセキュリティ キー以外の追加情報を伝送するように設計されていないため、基本的なUWBデバイスは小さなボタン電池で数年間動作できます。

最近、AppleやSamsungなどのスマートフォンメーカーは、ハイエンドモデルにUWBチップセットと機能を追加しています。UWBアライアンスによると、「2019年以降、UWBはスマートフォン、ウェアラブル、自動車、産業向けの主流の消費者向けテクノロジーへと拡大しており、2025年までに年間10億台を超えるデバイスの販売を促進すると予測されています。」^[1]

UWBを使用した車両アクセスのセキュリティ確保

現在、車両のリモートキーレスシステムで最も広く使用されているシステムは、通常Megamosチップセットをベースにしたトランスポンダーキーです。

これらの技術を搭載したデバイスは、今日のほとんどの車種のキーフォブや車両イモビライザーに使用されています。セキュリティのレベルはモデルやソフトウェアアップデートの可用性によって異なりますが、多くの場合、トランスポンダーキーはハッキング可能であることが実証されています。 ^[2] 車両へのアクセスを許可し、場合によってはエンジンを始動することもできます。

これらのシステムにおける最大のセキュリティ上の問題は、正確な位置測定ができないことです。信号の発生元に関係なく、暗号化キーとペアになった正しい認証信号を受信すれば、車はドアを開けます。ここで超広帯域が役に立ちます。

UWBシステムは、車両のさまざまな部分に戦略的に設置された複数の「アンカー」を使用して、接近するUWBデバイス、キーフォブ、またはUWB搭載スマートフォンのToFと角度を測定できます。

これにより、車のサブシステムは、ユーザーと車両間の距離を判断できるだけでなく、人が車に近づいている方向や、運転席ドアか助手席ドアか、トランクを開けるかなど、車にアクセスしたい場所も「認識」できるようになります。この方法では、システムはユーザーに最も近いドアを開けることができ、他の人が車にアクセスするのが難しくなります。

昨年、NXPとフォルクスワーゲン^[3] は、いくつかの超広帯域アプリケーションを搭載したUWB対応のコンセプトカーを発表しました。NXPによれば、「UWBにより、トレーラーヒッチの自動起動、車内乗客検出、自動バレーパーキング、ハンズフリー駐車、駐車場アクセス、ドライブスルー決済など、興味深い新しい使用例が可能になります。」もう1つの興味深いアプリケーションは、VWコンセプト カーで実証された、車へのアクセスのための歩行パターン認識です。フォルクスワーゲンのUWB車のキーは、高精度のセンシング技術と人工知能を使用して、ユーザーの個別のジェスチャーを学習します。」

キーフォブのボタンを押したりスマートフォンを使用したりする必要のないハンズフリーアクセスは、ドライバーがキーを探すのに時間を無駄にしたくない危険な状況では命を救うことになるかもしれない。

「我々が目にする最初のUWBの応用は盗難防止だ。今年から量産されるフォルクスワーゲンの車種に搭載されることになる、セキュリティ上の新たな画期的な技術だ」とフォルクスワーゲンのボディエレクトロニクスおよび車両アクセス部門の責任者マイク・ローデ氏は語った。「しかし、これはまだ始まりに過ぎません。UWBは、特に高精度センサーや人工知能と組み合わせると、さらなるメリットをもたらします。これらのいくつかは、当社のコンセプトカーで体験することができます。」^[4]

FiRaコンソーシアムとUWBアライアンス

2019年7月、NXPはサムスンおよびHID Globalと共同でFiRaコンソーシアムを設立しました。^[5] FiRaはFine Rangingの略です。2020年10月現在、コンソーシアムには45社を超えるメンバーが参加しており、エコシステムとテクノロジーの利点に対する業界の関心の高さがうかがえます。

創設企業以外にも、FiRaコンソーシアムの現在のメンバーには、ボッシュ、ソニー、STマイクロエレクトロニクス (ST)、SGS、Qorvo、タレスなどの業界名だたる企業が含まれています。さらに、会員にはイェール大学とドレスデン応用科学大学の2つの学術機関も含まれています。^[6]

もう一つの超広帯域業界団体はUWBアライアンス^[7] であり、この技術の規制と標準化の側面に取り組んでいます。会員には、KiaやHyundaiなどの自動車メーカーのほか、Analog Devices、Spark Micro、Oppo、Xiaomi、東海理化、iRobotなどの業界リーダーが含まれています。

UWBの他の用途

自動車業界に加えて、特にセキュリティ業界では、他の多くのアプリケーションでもUWBに大きな関心が寄せられています。独自の低消費電力と高い位置精度を誇るテクノロジーにより、UWBはスマート ホーム、施設へのアクセス、近接検出など、さまざまなアプリケーションに適しています。

最近の技術論文^[8] で、アナログ・デバイセズは、GPS測位が利用できない場所での緊急対応者の正確な位置特定に超広帯域が役立つことを実証しました。目的は、数メートル以内の精度で位置を正確に特定することです。このシステムは、UWBとMEMS慣性センサーの高精度な位置およびマッピング システムを組み合わせて、建物内に入った最初の対応者の位置を正確に把握します。

フランスの航空宇宙防衛グループであるタレスは、欧州宇宙機関と共同でGeonav IoTを開発しました。^[9] この高精度測位アルゴリズムは、衛星測位と超広帯域無線ネットワークを組み合わせたものです。この技術は、ラグビー、フットボール、サッカーなどの団体スポーツにおける選手の動きを監視するために使用できます。選手のシャツの肩甲骨の間にチップを装着することで、選手の動きをリアルタイムで正確に追跡することができます。

最近、NXPは同社の新しいコンセプトのUWBチップセットブランドであるTrimension^[10] を発表しました。同ブランドでは、車載用チップセットに加え、スマートフォンやIoTデバイス向けの新製品も展開しています。Trimension OL23D0はユーザーによるプログラムが可能で、基本的なIoTアプリケーションをデバイス上で直接実行できます。

結論

超広帯域の採用は業界では比較的新しいものですが、ほとんどの人はそれが車載アクセス アプリケーションの将来の標準になると考えています。さらに、UWBは、オフィス、病院、教育機関、家庭でのアクセス制御とユーザー エクスペリエンスを大幅に改善する可能性があります。