特許 7224647 ＰＶＴ解推定を用いたＧＮＳＳなりすまし信号の検出と除去

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-10

(45)【発行日】2023-02-20

(54)【発明の名称】ＰＶＴ解推定を用いたＧＮＳＳなりすまし信号の検出と除去

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/21 20100101AFI20230213BHJP

   G01S 19/26 20100101ALI20230213BHJP

【ＦＩ】

G01S19/21

G01S19/26

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019532919

(86)(22)【出願日】2017-12-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-23

(86)【国際出願番号】 IB2017058091

(87)【国際公開番号】W WO2018116141

(87)【国際公開日】2018-06-28

【審査請求日】2020-12-10

(31)【優先権主張番号】62/436,323

(32)【優先日】2016-12-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501141253

【氏名又は名称】マゼランシステムズジャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】リュ―シン，セルゲイ

【審査官】佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】特表２００５－５１４５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９０９４３９２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１６／０６７２７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第７７６４２２４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／５５

Ｈ０４Ｌ ９／００－ ９／４０

Ｇ０９Ｃ １／００－ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＶＴ解を用いてＧＮＳＳなりすまし信号を検出し除去するための方法であって、前記方法は、
選択されたＧＮＳＳ衛星からの複数のターゲットＧＮＳＳ信号を捕捉し追尾することであって、前記複数のターゲットＧＮＳＳ信号を捕捉し追尾することは、
対応するＧＮＳＳ衛星に関する支援情報に基づいて、各ターゲットＧＮＳＳ信号についての探索領域を決定することと、
前記対応するＧＮＳＳ衛星からのターゲットＧＮＳＳ信号について、前記探索領域を探索することと、
前記ターゲットＧＮＳＳ信号に対応する最初の候補ＧＮＳＳ信号を捕捉した後、前記探索領域の全体が探索されるまで前記探索領域を探索することを継続し、それによって前記ターゲットＧＮＳＳ信号に対応する追加の候補ＧＮＳＳ信号を捕捉することと、
前記選択されたＧＮＳＳ衛星からの複数のターゲットＧＮＳＳ信号の各々について、捕捉された１つ以上の候補ＧＮＳＳ信号を追尾することと、
を含むことと、
複数の捕捉された候補ＧＮＳＳ信号についての利用可能な認証情報に基づいて、前記複数の捕捉された候補ＧＮＳＳ信号の各々を、真正、未検証、あるいは偽造として識別することと、
真正あるいは未検証として識別された候補ＧＮＳＳ信号を追尾してさらに処理することを続行しつつ、偽造として識別された候補ＧＮＳＳ信号を追尾及びさらなる処理から取り除くことと、
真正と識別された候補ＧＮＳＳ信号（真正ＧＮＳＳ信号）の第１のリストと、未検証と識別された候補ＧＮＳＳ信号（未検証ＧＮＳＳ信号）の第２のリストとを生成し記憶することと、
各セットについて前記第１のリスト及び前記第２のリストの中から少なくとも４つのＧＮＳＳ信号を選択することによって、複数のＧＮＳＳ信号のセットを生成することであって、各セットは、前記第１のリスト上の真正ＧＮＳＳ信号のすべてと、前記第２のリストからの少なくとも１つの未検証ＧＮＳＳ信号とを含んでいることと、
前記複数のＧＮＳＳ信号のセットの各々について、そのセット中のＧＮＳＳ信号に基づいて、位置、速度、及び時刻（ＰＶＴ）解及びポストフィット残差を計算し、それにより前記複数のＧＮＳＳ信号のセットに対応する複数の推定ＰＶＴ解を得ることと、
各未検証ＧＮＳＳ信号について、対応する未検証ＧＮＳＳ信号を含む各々のセットから得られた複数の推定ＰＶＴ解を分析することによって、各セットに含まれる未検証ＧＮＳＳ信号の各々の真正性を推定することと、
そこから前記ＰＶＴ解及びポストフィット残差が計算される対応するセット内の少なくとも１つの未検証ＧＮＳＳ信号の推定された真正性に基づいて、前記複数の推定ＰＶＴ解のそれぞれの真正性及び正確性を推定することと、
そのそれぞれの真正性を伴う捕捉されたＧＮＳＳ信号のすべてのリストと、そのそれぞれの真正性及び正確性を伴うすべての可能なＰＶＴ解のリストとを生成して出力することと、
を備える、方法。

【請求項2】

前記探索領域は、遅延時間探索範囲及び周波数探索範囲を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記選択されたＧＮＳＳ衛星は、異なるＧＮＳＳのものからの衛星を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ＧＮＳＳ信号は、異なる周波数帯域にあるＧＮＳＳ信号を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記認証情報は、
前記捕捉された候補ＧＮＳＳ信号に含まれるセキュリティコードと、
ターゲットＧＮＳＳ信号に対応する候補ＧＮＳＳ信号の真正性を検証するための情報と、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ＰＶＴ解を計算することは、
少なくとも１つのセンサから位置情報を得ること
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つのセンサは、光学センサ及び慣性センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記位置情報は、ＧＮＳＳ受信機の軌道を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

最も高い真正性及び正確性を有するＰＶＴ解をＧＮＳＳ受信機出力として出力すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記捕捉された候補ＧＮＳＳ信号は、前記捕捉された候補ＧＮＳＳ信号についていかなる認証情報も利用可能でない場合に、未検証として識別される、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

実行可能なプログラムがその上に格納されている非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法を実行するようにマイクロプロセッサに命令する、非一時的コンピュータ可読記録媒体。

【請求項12】

請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法を実行するように構成されたＧＮＳＳ受信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は２０１６年１２月１９日に出願された米国仮特許出願番号６２／４３６，３２３について優先権を主張し、その開示が参照により本出願に組み込まれる。

【0002】

本発明はＧＮＳＳ受信機及びＧＮＳＳ信号処理に関する。より具体的には、本発明は、ＧＮＳＳ受信機におけるＧＮＳＳなりすまし信号の検出及び除去、ならびにＰＶＴ（位置、速度、及び時刻）解の推定に関する。

【背景技術】

【0003】

今日利用可能な全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）として、米国全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシア全地球軌道航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、欧州連合のガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）、中国の地域ベイドゥー（ＢｅｉＤｏｕ）衛星航法システム（ＢＤＳ、以前はコンパス（Ｃｏｍｐａｓｓ）として知られていた）、及び日本の準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）がある。

【0004】

ＧＮＳＳなりすまし信号とは、疑いを持たないＧＮＳＳ受信機にとって本物の信号に見えるほど十分にＧＮＳＳ仕様に近い、一種の構造的な干渉・妨害信号である。意図的ななりすまし者は、そのターゲットとなるＧＮＳＳ受信機のＰＶＴ（位置、速度、及び時刻）の読み出し情報を意図的に操作しようとする。例えば、ＧＮＳＳなりすまし攻撃は、通常のＧＮＳＳ信号に似るように構成された不正なＧＮＳＳ信号のセットを発信するか、あるいは他の場所又は異なる時点で獲得された真正なＧＮＳＳ信号を再発信することによってＧＮＳＳ受信機を欺こうとする。これらの偽装された信号は、ＧＮＳＳ受信機がその位置を推定する場合にＧＮＳＳ受信機が実際に存在している場所ではなく攻撃者が決定した位置を推定するように、あるいは実際の位置において、正しい時刻ではなく攻撃者が決定した異なる時刻を推定するように、改変されている。一般にキャリーオフ攻撃と呼ばれるＧＮＳＳなりすまし攻撃の一般的な形態としては、まず始めにターゲットのＧＮＳＳ受信機によって観測される本物のＧＮＳＳ信号と同期した信号を発信し、そして、偽造ＧＮＳＳ信号の強度を徐々に増幅させることにより、本物のＧＮＳＳ信号から引き離すのが一例である。

【0005】

低コストの既製ソフトウェア無線機、低コストのＧＮＳＳ信号シミュレータ、及び記録再生装置などが利用可能となり、有能なプログラマが本物そっくりの民間ＧＮＳＳ信号を生成できるようになるにつれ、なりすましがより一般的な関心事となってきた。交通機関、位置情報サービス、通信、金融、配電、その他の用途における、民間ＧＮＳＳへの経済的及び実際的な依存が高まるにつれて、ＧＮＳＳなりすましにより引き起こされる結果はさらに深刻なものとなる。従って、ＧＮＳＳ受信機における効果的ななりすまし対策を見つけることは緊急の課題の１つである。

【発明の概要】

【0006】

本発明の実施形態は、ＰＶＴ解を用いてＧＮＳＳなりすまし信号を検出し除去するための方法を提供する。この方法は、（ａ）選択されたＧＮＳＳ衛星からの複数のＧＮＳＳ信号を捕捉し追尾することと、（ｂ）捕捉されたＧＮＳＳ信号についての利用可能な認証情報に基づいて、捕捉されたＧＮＳＳ信号の各々を認証し、それによって捕捉されたＧＮＳＳ信号の各々が真正、未検証、あるいは偽造であると識別することと、（ｃ）真正であると識別されたＧＮＳＳ信号の第１のリストと、未検証であるとして識別されたＧＮＳＳ信号の第２のリストとを生成して記憶することと、（ｄ）真正信号及び未検証信号の追尾及びさらなる処理を続行するとともに、偽造であるとして識別されたＧＮＳＳ信号を追尾及びさらなる処理から削除することと、（ｅ）第１のリスト及び第２のリストの中から少なくとも４つのＧＮＳＳ信号を選択することによって複数のＧＮＳＳ信号セットを生成することであって、各セットは、第１のリスト上のすべての真正信号と、第２のリストからの少なくとも１つの未検証信号とを含んでいることと、（ｆ）複数のＧＮＳＳ信号セットの各々において、そのセット中のＧＮＳＳ信号に基づいて、位置、速度、及び時刻（ＰＶＴ）解及びポストフィット残差を計算することと、（ｇ）各未検証信号について、対応する未検証信号を含むセットから得られたＰＶＴ解及びポストフィット残差を分析することによって、その未検証信号の真正性を推定することと、（ｈ）未検証信号の推定された真正性に基づいて、各ＰＶＴ解の真正性及び正確性を推定することと、（ｉ）すべての捕捉されたＧＮＳＳ信号及びその真正性のリストと、すべての可能なＰＶＴ解とその真正性及び正確性のリストとを生成して出力することと、を含む。

【0007】

前記複数のＧＮＳＳ信号を捕捉し追尾することは、（ａ１）各ＧＮＳＳ信号について、対応するＧＮＳＳ衛星に関する支援情報に基づいて、ＧＮＳＳ信号の探索領域を決定すること、（ａ２）対応するＧＮＳＳ衛星からのターゲットＧＮＳＳ信号について、その探索領域を探索すること、（ａ３）ターゲットＧＮＳＳ信号を捕捉した後、探索領域の全体が探索されるまで探索領域の探索を継続し、それによってターゲットＧＮＳＳ信号に対応する追加のＧＮＳＳ信号（追加ＧＮＳＳ信号）があれば、それを捕捉すること、（ａ４）選択されたＧＮＳＳ衛星の各々について、ターゲットＧＮＳＳ信号及び追加ＧＮＳＳ信号を追尾すること、を含んでもよい。

【0008】

前記探索領域は、遅延時間探索範囲及び周波数探索範囲を含むことができる。

【0009】

本発明の一実施形態によれば、選択されたＧＮＳＳ衛星は、異なるＧＮＳＳシステムの衛星を含むことができる。また前記ＧＮＳＳ信号は、異なる周波数帯域のＧＮＳＳ信号を含み得る。

【0010】

前記認証情報は、捕捉したＧＮＳＳ信号に含まれるセキュリティコードと、ＧＮＳＳ信号とは別に取得された、ＧＮＳＳ信号の真正性を検証するための情報と、を含んでいてもよい。

【0011】

前記ＰＶＴ解の計算は、少なくとも１つのセンサから位置情報を取得することを含み得る。前記少なくとも１つのセンサは、光学センサ及び慣性センサのうちの少なくとも１つを含み得、前記位置情報は、ＧＮＳＳ受信機の軌道を含み得る。

【0012】

ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ受信機出力として、最も高い真正性及び正確性を有するＰＶＴ解を出力することができる。

【0013】

本発明の一実施形態によれば、本発明は、実行可能なプログラムが格納された、コンピュータにより読み取り可能な非遷移的な記録媒体として実施することができ、そのプログラムは上述のＰＶＴ解を用いてＧＮＳＳなりすまし信号を検出し除去する方法をマイクロプロセッサに実行させることができる。

【0014】

本発明は、添付の図面において、限定としてではなく例として示されており、同様の参照番号は同様の構成要素を指している。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による、ＧＮＳＳなりすまし信号を検出及び除去し、ＰＶＴ解を得る方法を概略的に示すブロック図である。

【図2】異なるＧＮＳＳシステム（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ、及びＱＺＳＳ）からの、現在利用可能なＧＮＳＳ信号とその周波数範囲の例を示す表である。

【図3】本発明の一実施形態による、捕捉及び追尾処理の詳細を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態による、信号認証及び／又は削除（放棄）処理と、リスト及び捕捉されたＧＮＳＳ信号の複数のセットの作成の詳細を概略的に示す図である。

【図5】ＧＮＳＳ受信機のＭ個の推定位置をプロットする例を概略的かつ概念的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、ＧＮＳＳ受信機におけるＧＮＳＳなりすまし信号の検出及び除去を、推定されたＰＶＴ解と共に提供する。この発明は、このようなＧＮＳＳ受信機をなりすまし攻撃から保護する。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態によるＧＮＳＳなりすまし信号の検出及び除去と、ＰＶＴ解の取得を行う方法を概略的に示すブロック図である。この方法は、ナビゲーション装置等のためのＧＮＳＳ受信機１００において実施することができる。図１における機能ブロックは、ＧＮＳＳ受信機１００の概略的な構造に対応する。本発明を実施するＧＮＳＳ受信機１００は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）等を含むコンピュータとして、記載された機能ブロックを有するように構成されてもよい。これらの機能ブロックは、各々の機能を実現するソフトウェア／コンピュータプログラムによって実現されてもよいが、その一部又は全部はハードウェアによって実現されてもよい。

【0018】

ＧＮＳＳ受信機１００は、そのアンテナ１０２で、複数のＧＮＳＳ衛星２０（２０ａ、２０ｂ…）からのＧＮＳＳ信号１０（１０ａ、１０ｂ…）を受信する。ＧＮＳＳ受信機１００は、なりすまし装置４０から偽造信号（ＧＮＳＳなりすまし信号）３０をも受信する。

【0019】

図２は、異なるＧＮＳＳシステム（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ、及びＱＺＳＳ）からの、現在利用可能なＧＮＳＳ信号及びそれらの周波数帯域の例を示している。各ＧＮＳＳシステムは３つ以上の周波数帯域を有する。ＧＮＳＳ受信機１００は、現在利用可能なＧＮＳＳ衛星、例えば、ＧＮＳＳ受信機の近似的な位置及び時刻刻における視野内に存在するＧＮＳＳ衛星に関する支援情報５０を取得することができる。そのような支援情報は、ＧＮＳＳ受信機１００のメモリに格納され、あるいはインターネット又は無線通信などの接続リンクを介して取得することができる。支援情報５０は、基地局（サーバ）からＧＮＳＳ受信機１００（クライアント受信機）に送信することができる。支援情報５０は、ＧＮＳＳ信号の周波数及びタイミング情報、各ＧＮＳＳ衛星からの航法データビットのシーケンス、ＧＮＳＳ衛星の位置を決定するためのエフェメリス情報などを含み得る。

【0020】

利用可能な支援情報５０に基づいて、捕捉及び追尾すべき複数のＧＮＳＳ衛星が選択される（１０４）。例えば、ＧＮＳＳ受信機１００から見える全てのＧＮＳＳ衛星を選択することができる。

【0021】

選択されたＧＮＳＳ衛星２０からの利用可能なＧＮＳＳ信号１０のうち、ＧＮＳＳ受信機１００が受信可能である全ての信号を捕捉及び追尾用として受信することができる（１０６）。選択されたＧＮＳＳ衛星２０は、例えばＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＱＺＳＳなどを含む異なるＧＮＳＳシステムからの複数の衛星を含むことができる。また、選択されたＧＮＳＳ衛星２０は、同じＧＮＳＳシステム、例えばＧＰＳの複数の衛星とすることもできる。複数のＧＮＳＳ信号１０は、ＧＮＳＳ受信機１００の受信帯域幅に応じて、異なる周波数帯域のＧＮＳＳ信号を含んでいてもよく、あるいは全て同じ周波数帯域であってもよい。追尾に使用されるＧＮＳＳ信号１０は、処理の複雑さを軽減するために、異なる帯域幅のフィルタを用いて前処理することができる。

【0022】

図３は、捕捉及び追尾処理１０６の詳細を示している。図３に示すように、各ＧＮＳＳ信号１０のための探索領域は、例えば支援情報５０から得られた、対応するＧＮＳＳ衛星及びそのＧＮＳＳ信号に関する情報に基づいて決定される（３０２）。探索領域は、周波数遅延領域において定義されることができる。信号捕捉のために探索される周波数の範囲は、ＧＮＳＳ信号１０の周波数情報の正確さ、ＧＮＳＳ受信機１００の局部発振器における周波数の不確定性、ならびに他の周波数に関連した誤差及び不確定性等に基づいて決定することができる。信号捕捉のために探索されるべき遅延時間の範囲は、ＧＮＳＳ信号１０のタイミング情報の正確さ、ＧＮＳＳ受信機１００側の遅延時間の不確定性、及び他の時刻に関連した誤差及び不確定性等に基づいて決定することができる。周波数の探索範囲及び遅延時間の探索範囲は、ＧＮＳＳ衛星（ターゲットＧＮＳＳ衛星）からの各ＧＮＳＳ信号１０（ターゲットＧＮＳＳ信号）の各々について、その探索領域として定義することができる。

【0023】

各探索領域は、対応するターゲットＧＮＳＳ信号を捕捉するために探索される（３０４）。この探索は、ターゲットＧＮＳＳ信号が捕捉された後も、その全領域が探索されるまで続けられるので、もしターゲットＧＮＳＳ信号に対応する追加のＧＮＳＳ信号が存在すれば、その追加のＧＮＳＳ信号も捕捉することができる（任意の追加ＧＮＳＳ信号）。これは、上述のように、なりすまし装置４０が偽装したＧＮＳＳ信号をＧＮＳＳ受信機１００に送信することがあるからである。そして、選択されたＧＮＳＳ衛星の各々について、捕捉されたＧＮＳＳ信号を追尾する（３０６）。ここで、捕捉されたＧＮＳＳ信号は、ターゲットＧＮＳＳ信号及び任意の追加ＧＮＳＳ信号を含んでいる。これらのターゲット信号に対応するＧＮＳＳ信号は、捕捉された時点ではその真偽が判定されていないので、候補ＧＮＳＳ信号と呼ぶことができる。また、所定の閾値以上のエネルギーを有するＧＮＳＳ信号のみを、さらなる追尾のために選択することができる。

【0024】

図１に戻って、捕捉されたＧＮＳＳ信号２０２の各々を、その捕捉されたＧＮＳＳ信号について利用可能な認証情報６０に基づいて認証することにより（１０８）、捕捉されたＧＮＳＳ信号の各々が、真正（検証済）、未検証（疑わしい）、あるいは偽造／なりすましであるとして判定される。例えば、捕捉されたＧＮＳＳ信号２０２のうちの１つ又は以上は、セキュリティコードをその中に含むセキュリティ強化ＧＮＳＳ信号であり得る。そのようなセキュリティコードは、そのシンボルの一部又は全部がなりすましをしようとする者にとって予測不可能であるように完全に暗号化されているか、又は定期的な認証コードを含んでいるかもしれない。そのようなセキュリティコードは認証情報６０として他のリンクから取得することができ、そのセキュリティコードシーケンスと相関処理することにより、捕捉したＧＮＳＳ信号２０２を検証することができる。このようなセキュリティコードは、デジタルキーとして事前に取得されてもよく、又は通信リンクなどによってリアルタイムで送信されてもよい。その他の任意の認証情報も認証処理１０８に使用することができる。

【0025】

図４は、図１における信号認証及び／又は削除処理（１０８）、信号セットの作成処理（１１０）、及び各信号セットのＰＶＴ計算処理（１１２）の詳細を示している。図４に示されるように、捕捉されたＧＮＳＳ信号２０２には認証／検証処理４０２が施される。検証されたＧＮＳＳ信号は「真正」信号として識別されてラベル付け（フラグ付け）され（４０４）、そのような検証／認証に失敗したＧＮＳＳ信号は「偽造」又は「なりすまし」としてラベル付け（フラグ付け）される（４０６）。例えば、ターゲットＧＮＳＳ信号について真正信号が探索領域内で見つかった場合、同じ探索領域内で捕捉された他のＧＮＳＳ信号はターゲットＧＮＳＳ信号の偽造信号とみなせるであろう。もし、捕捉されたＧＮＳＳ信号が対応する検証又は認証プロセスに失敗した場合も、そのようなＧＮＳＳ信号は偽造であると判断される。捕捉されたＧＮＳＳ信号について、認証情報が利用可能でないか、又は認証プロセスが実行されていない場合は、捕捉されたＧＮＳＳ信号は「未検証」としてラベル付け（フラグ付け）される（４０８）。偽造又はなりすまし信号として判定されたＧＮＳＳ信号は、例えばその偽造信号の追尾を停止することによって、廃棄されるか、又はさらなる処理から除去される。

【0026】

認証及び／又は削除処理の結果として、フラグ付きＧＮＳＳ信号４０４及び４０８から２つのリストが生成される。すなわち、真正ＧＮＳＳ信号Ａｉの第１のリスト４１０及び未検証ＧＮＳＳ信号Ｕｊの第２のリスト４２０が生成される。生成されたリスト４１０及び４２０は、ＧＮＳＳ受信機１００のメモリ（図示せず）に格納することができ、さらなる処理は、これらのリスト上にある真正及び未検証ＧＮＳＳ信号に対して実行される。

【0027】

図１に戻って、第１及び第２のリスト上のＧＮＳＳ信号２０４（４０４、４０８）のから少なくとも４つのＧＮＳＳ信号を選択することにより、複数のＧＮＳＳ信号セットを作成する（１１０）。ここで、少なくとも４つのＧＮＳＳ信号は、各信号セットが、第１のリスト４１０上の全てのＧＮＳＳ信号（すなわち、すべての真正信号Ａｉ）と、第２のリスト４２０からの少なくとも１つのＧＮＳＳ信号（すなわち、少なくとも１つの未検証信号Ｕｊ）とを含むように選択される。

【0028】

例えば、４つ以上の真正ＧＮＳＳ信号Ａｉがある場合、真正信号のみを含む第１セットを作成することにより、位置、速度、及び時刻（ＰＶＴ）についての真正なナビゲーション解を計算することが可能である。そのような場合、第１セットの真正信号Ａｉは最も信頼性の高いＰＶＴ解を生成することができるので、他の信号セットを生成することはＰＶＴ解を得るためには必要ではないかもしれない。しかし、なりすましの可能性があるために、そのようななりすまし信号を検出する目的で他のＧＮＳＳ信号セット作成し、以下に記載するような方法でＰＶＴ解を計算することができる。

【0029】

真正信号Ａｉの数が３以下であり、残りの信号がすべて未検証（疑わしい）信号Ｕｊである場合、複数（Ｍ個）の信号セット４３０が作成され（図１の１１２）、各信号セットについて、ＰＶＴ解及びポストフィット残差４４０が計算される（図１の１１４）。

【0030】

例えば、３つの真正ＧＮＳＳ信号Ａ１、Ａ２、Ａ３とｍ個の未検証ＧＮＳＳ信号Ｕ１、Ｕ２…Ｕｍが捕捉され追尾されている場合、各セットが３つの真正信号Ａ１、Ａ２、Ａ３、及び１つの未検証信号Ｕｊ（ｊ＝１、２、…ｍ）を含むようにすることで、ｍ個の捕捉されたＧＮＳＳ信号のセット（すなわちＭ＝ｍ）を作成することができる。ＰＶＴ解及びポストフィット残差は、ｍセットのＧＮＳＳ信号の各々について計算される。例えば、計算されたＰＶＴ解及びポストフィット残差からＧＮＳＳ受信機１００のｍ個の推定位置を得ることができる。このｍ個の推定位置を、例えば、座標平面又は東距―北距平面上にプロットして分析することにより、１つ又は以上の位置が統計的に予想される値より大きくずれていることがわかるかもしれない。その場合、大きくずれた位置に対応する信号セットにはなりすましＧＮＳＳ信号が含まれていることが示唆される。

【0031】

２つの真正ＧＮＳＳ信号Ａ１及びＡ２があり、ｍ個の未検証ＧＮＳＳ信号Ｕ１、Ｕ２…Ｕｍとが捕捉され追尾されている場合、各信号セットに２つの真正信号Ａ１及びＡ２、ならびに２つの未検証信号Ｕｊ及びＵｋ（ｊ＝１、２、…ｍ、ｋ＝１、２、…ｍ、ｊ＜ｋ）を含むようにすることにより、捕捉されたＧＮＳＳ信号からｍＣ２＝ｍ（ｍ－１）／２個の信号セットを作成することが可能である。完全な分析のために、ｍ（ｍ－１）／２個のＧＮＳＳ信号セットの各々についてＰＶＴ解及びポストフィット残差が計算され、例えばｍ（ｍ－１）／２個のＧＮＳＳ受信機１００の推定位置及びポストフィット残差が生成される。

【0032】

信号セットの数Ｍは必ずしもｍ（ｍ－１）／２である必要はなく、数ｍが大きい場合、及び／又はなりすまし信号の数が１であると仮定することができる場合には、信号セットの数Ｍを減らすことができる。例えば、単にｍ個のＧＮＳＳ信号セットを生成し、各信号セットが真正ＧＮＳＳ信号Ａ１及びＡ２、ならびに未検証ＧＮＳＳ信号Ｕｊ及びＵｋ（ｊ＝１、２、…ｍ、ｋ＝１、２、…ｍ、ここでｊ＜ｍの場合はｋ＝ｊ＋１、ｊ＝ｍの場合はｋ＝１）を含むようにしてもよい。未検証のＧＮＳＳ信号Ｕｓがなりすまし信号であった場合、Ｕｓを含む２つの信号セット（ｊ＝ｓ及びｊ＋１＝ｓの場合）から生成されたＰＶＴ解は、他のＰＶＴ解と比較して大きく離れることになる。なりすまし信号の決定においては、任意の統計的閾値を使用することができる。また、計算されたＰＶＴ解から未検証のＧＮＳＳ信号の真正性を推定し評価するために、他の任意の統計的方法を使用することができる。

【0033】

ただ１つの真正ＧＮＳＳ信号Ａ１及びｍ個の未検証ＧＮＳＳ信号Ｕ１、Ｕ２…Ｕｍが捕捉され追尾されている場合、各信号セットが真正信号Ａ１及び３つの未検証信号Ｕｊ、Ｕｋ、及びＵｌ（ｊ＝１，２，．．．ｍ、ｋ＝１，２，．．．ｍ、ｌ＝１，２，．．．，ｍ，ただしｊ＜ｋ＜ｌ）を含むようにすることで、ｍＣ３＝ｍ（ｍ－１）（ｍ－２）／６個の捕捉されたＧＮＳＳ信号セットを作成することが可能である。完全な分析のために、ｍ（ｍ－１）（ｍ－２）／６個のＧＮＳＳ信号セットの各々についてＰＶＴ解及びポストフィット残差が計算すると、例えばＭ＝ｍ（ｍ－１）（ｍ－２）／６個のＧＮＳＳ受信機１００の推定位置及びポストフィット残差が生成される。しかしながら、信号セットの数Ｍ、すなわち推定ＰＶＴ解の数は、上記と同様の方法により、又は任意の統計的方法又は方式を使用することにより、減らすことができる。さらに、信号セット内の捕捉されたＧＮＳＳ信号の数は４つに限定されず、各信号セットが５つ以上の捕捉されたＧＮＳＳ信号を含む場合にも同様の統計的手法を用いることができる。

【0034】

図５は、ＧＮＳＳ受信機のＭ個の推定位置のプロットを概略的かつ概念的に示している。統計的偏差と比較した偏差の程度に基づいて、各未検証ＧＮＳＳ信号Ｕｊの真正性を推定することができる。他のＰＶＴ解、すなわち速度及び時刻も計算することができ、各未検証ＧＮＳＳ信号Ｕｊの真正性を位置、速度、及び／又は時刻の任意の組み合わせに基づいて推定することができる。

【0035】

さらに、図１に示されるように、少なくとも１つのセンサ７０から得られる他の情報又はデータも、ＰＶＴ解の計算及びポストフィット残差の計算に使用することができる。例えば、ＧＮＳＳ受信機の位置（座標）が計算されるとき、ＧＮＳＳ受信機の軌道を取得するために光学センサ及び／又は慣性センサが使用されてもよい。本発明の一実施形態によれば、座標及びポストフィット残差は、カルマンフィルタを使用して時間的に連続して計算することができる。

【0036】

最後に、各ＰＶＴ解の真正性及び正確性が、ＧＮＳＳ信号の推定された真正性に基づいて推定される（１１４）。例えば、以下の情報が出力される：受信した全ＧＮＳＳ信号のリスト、受信されたＧＮＳＳ信号の各々について検証又は推定された真正性（低い真正性はなりすまし攻撃の可能性を示す）、全ての可能なＰＶＴ解のリスト、そして各ＰＶＴ解について推定された真正性及び正確性。

【0037】

さらに、最も高い真正性及び正確性を有するＰＶＴ解は、ＧＮＳＳ受信機出力２１０として出力されてもよい。

【0038】

本発明の一実施形態によれば、上述の方法は、実行可能なプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読記憶媒体として実施することができ、このプログラムがマイクロプロセッサに上述の方法を実行するように命令する。

【0039】

本発明をいくつかの好ましい実施形態によって説明してきたが、代替物、置換物、修正物、及び様々な代用物があり、それらは本発明の範囲内である。また、本発明の方法及び装置を実施する多くの代替な方法があることにも留意すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の主旨及び範囲内に含まれるものとして、そのようなすべての代替形態、置換形態、及び様々な代替均等物を含むと解釈されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】