Smartphone key for Silvia

完成 2021.11.14 公開（2022.01.02 更新） © CC BY 4+ visibility1923

完成 © CC BY 4+

2021.11.14 公開（2022.01.02 更新） visibility1923

古い車に最先端の機能を搭載したい！
テスラで搭載されているスマートフォンキー機能、20年前の車でもスマートフォンを使ってドアのロック、アンロックをできるようにしました！

link http://www.rino-make-fun.com/2022/01/02/smartphone-key-for-silvia/

sell arduino, BLE, VUI, Swift, 自動車

トライアルアンドエラー賞 by加川澄廣ヒーローズ・リーグ 2021

動画

開発素材: デバイス

Arduino

ツール

KiCad

API

SiriKit

システム構成

基本システム

このシステムはBLEを使っており、iPhoneの専用アプリから送られた命令をBLE moduleのBGX13 とマイコンのatmega328pを使って処理、車に対してドアロック/アンロック命令を出したり、ウインカー点滅を制御します。またこの時代の車には音によるアンサーバック機能がありませんでした。車両の整備書を見ても配線が良いされていなかったので、今回は開発したsmartphone key 基板から社外のアンサーバックシステムを動かすことができるようにしています。

そして車両から

ドアのロック、アンロック状態
ドアが開いている/閉まっているの状態
鍵がキーシリンダーに挿入されているかどうか
アクセサリーポジションまたはエンジンONの状態にあるかどうか

の信号を取得することができるので、これらの信号を使い走行中は反応しないとか、ドアが開いていたらエラーを返すなどの処理も行うことができます。

このSmartphone key for Silviaの特徴は、先述の基本動作を十分活用できるようハンズフリーや,VUI,ウェアラブルデバイス連携といった様々なインターフェースに対応し、どんな場面でも使える機能にすることを目指したところにあります。

対応するインターフェース

Smartphone key for SilviaはiPhoneを使って開発しており、iPhoneで対応できるインターフェースをモリモリ搭載。今回は以下のインターフェースに対応しています

専用Appによるハンズフリー操作

一番メインとなるのが専用アプリによる操作。専用アプリを起動すればボタン操作でロック/アンロック、車の位置をお知らせする機能が使えますが、ハンズフリー機能を搭載しています。このハンズフリー機能はBLE通信のRSSIを活用し、車両に搭載されているsmartphone key基板とスマートフォンの距離を電波強度から推測。ロックされた状態で車に近づけば自動的にアンロック。逆にアンロックされた状態で車から離れれば自動的にロックがされます。この時アプリはバックグラウンドにいても問題ありません。

iPhoneでは一定期間経つとRSSIの取得を止めてしまうのですが、定期的にコマンドを送ることで取得を維持。車と接続していれば確実にハンズフリー機能が使えるように工夫しています。

もちろん設定画面を用意しており、ハンズフリー機能が使いたくない場面では使わなくてもいいように設定が変更できるようになっています

2.Siri Intents

Appleが提供しているIntentの"Car command"に対応しました。 Car commandではロック状態や、ロック/アンロック命令、ホーンやアンサーバックを鳴らすというコマンドが用意されています。Siri Intentsでは車の呼び名を登録することもできるので「Hey,Siri. "シルビア"をロックして」のように車の名前を呼んで命令を出すことができます。この機能はiPhoneの画面がロックされていない状態でしか利用できませんが、Appleが色々な言い方に対応するようにシステムを構築してくれています

3. Siri ショートカット

Siriショートカットはユーザーが自分で発話する言葉を設定、その言葉を認識すると動作するという機能です。もちろんショートカットアプリで画面をタップしたり、オートメーション機能と組み合わせて、夜12時になったら自動的にロックをして確実にロックされている状態を作るといった機能も作れます。またSiriショートカットは Home Podにも対応。HomePodからドアのアンロックやロックができます。ちなみにショートカットはiPhoneがロックされていても使えます。便利です。

4. Apple watch

Watch Connectivity frameworkを使いiPhoneとApple watchのセットで使えるWatch アプリを作りました。ボタン操作になりますが、ロック/アンロック/ウィンカー点滅機能を実装しました。

ストーリー: 背景

最近の車のキーレスエントリーはドアノブについているボタンをしたり、ドアノブに触れるだけでロック/アンロックができるようになっています。車のキーはずっとカバンに入れておいても問題なく、わざわざカバンから出すこともなくなったかと思います。すごく便利ですよね。

それに対し90年代後半から2000年代の車は、車の鍵の根元についているボタンを押さなければロック/アンロックができませんでした。(下記写真参照)

両手で何かを持っている、雨が降っている、だけどカバンの中に鍵は入っている。こんな状況でもわざわざ鍵を出さなくてはならなかった。鍵穴に鍵を挿さないといけない時代と比べたら少しは便利だが、まだ改善の余地はありそう。そんな時代の機能です。

今私が乗っているシルビア(S15)は2002年式。まさにこの時代に作られた車です。やはり不便さを感じます。私の場合シルビアの前の車が2014年式の車で、ドアノブのボタンを押せばロック/アンロックができたので、乗り換えた時にとても不便を感じました。

そんな時にテスラ model3を見る機会がありました。このmodel3にはスマートフォンキーという機能があり、スマホを持って車に近づくだけでドアがアンロックされたり、離れたらロックされるといった機能が搭載されていました。

これを見た時に”自分のシルビアにも欲しい！！”と。ハンズフリーでドアのロック、アンロックができるようにしたいと思い、開発する事にしました。

こだわり,苦労したところ

既存のキーレスシステムを置き換えて、スマートフォンで操作できるようにする、所謂ハックするみたいなものづくりは初めてでした。そのため車から入手できる信号を調べる必要があったり、いざ作ってみてもうまく動作しないなど、想定と実際のシステムに違いを発見しては潰すを繰り返しました。基板で言えば４回設計変更しました。そして、こだわりポイントは車に無加工で取り付けができるようにしたこと。整備書を読み込んでシステムを理解し、インターネット上にある車用のコネクタを売っているお店でシルビアに使われているコネクタを探して購入。自分でハーネスを作り、無加工で取り付けができるようにしました。

またアプリも新しい事に多くチャレンジしました。初めて使うSiri KitやSiriショートカット機能はあまり情報が多くなく、WWDCのセッションや公式サンプルを見ながら開発を行い、なんとか音声認識ができるようになりました。特にBluetoothデバイスとの開発も、普段から使うことを想定して開発をしていたのでペアリングが切れても確実に自動的に再接続されるようにしました。電波強度が弱い少し離れた場所だと今まで見たこともない挙動をしていたため、この場合でも再接続できるようにリトライをかけるなど、見えないところでいくつかの工夫がありました。

使ってみた感想

既にシルビアに搭載し普段から使っています。ハンズフリー機能は秀逸で今まで降りた後にわざわざ鍵のロックボタンを押していた煩わしさから解放されました。ドアを閉めて離れていけば勝手にロックされる。そしてアンサーバックで

今後について

動画では紹介しきれていませんが、セットアッププロセスを作ったり、セキュリティも考えてBLEのプロトコルを設計するといったことをも行なっています。正直、販売して同じような不満を持っている人にも使ってもらえるよう、量産を意識して開発しました。しかし・・・まだ満足していません。もともと実装されているキーレスエントリーと併用して完璧に使えるようにしたり、すごく薄らでほとんど気にはならないもののドア警告灯が点灯するなど改善すべきポイントがまだあります。もうすこしブラッシュアップしたら、販売に向けてアクションを起こしていきます。