特許ウォッチ

公開番号2025101197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023217858
出願日2023-12-25
発明の名称測位装置及びその方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類G01S 19/23 20100101AFI20250630BHJP(測定;試験)
要約【課題】スプーフィング耐性のある測位信号(例えば、Quasi-Zenith Satellite System(QZSS)信号)の数がそれらのみから測位計算を行うために十分でない状況であってもスプーフィング耐性のない測位信号(例えば、Global Positioning System(GPS)信号)のスプーフィング疑いを検出するための代替手法を提供する。
【解決手段】測位装置は、第1のNavigation Satellite System(NSS)の複数の第1の測位信号から得られる複数の第1の擬似距離観測値と第2のNSSの1又はそれ以上の第2の測位信号から得られる1又はそれ以上の第2の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算する。測位装置は、1又はそれ以上の第2の測位信号がスプーフィングされていない真正な信号であるとみなして、複数の第1の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１のnavigation satellite system (NSS) の複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算する手段と、
前記１又はそれ以上の第２の測位信号がスプーフィングされていない真正な（authentic or genuine）信号であるとみなして、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出する手段と、
と備える測位装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記検出する手段は、前記複数の第１の擬似距離観測値の少なくとも１つに関係する第１の残差メトリックと前記１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値の少なくとも１つに関係する第２の残差メトリックとの間の比較に基づいて、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出するよう構成される、
請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の残差メトリックは、前記計算する手段による前記受信機位置の計算において得られ、
前記検出する手段は、前記受信機位置の計算において得られる前記第１及び第２の残差メトリックを用いて、前記複数の第１の測位信号のスプーフィングの疑いを検出するよう構成される、
請求項２に記載の測位装置。
【請求項４】
前記計算する手段は、前記複数の第１の擬似距離観測値及び前記１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値に関する観測方程式の過剰決定系から、前記受信機位置及び受信機時計誤差を推定するよう構成され、
前記第１の残差メトリックは、前記複数の第１の擬似距離観測値の少なくとも１つと受信機位置推定値又は擬似距離推定値との誤差を表し、
前記第２の残差メトリックは、前記１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値の少なくとも１つと受信機位置推定値又は擬似距離推定値との誤差を表す、
請求項２又は３に記載の測位装置。
【請求項５】
前記計算する手段は、前記受信機位置及び前記受信機時計誤差を、最小二乗法を用いて推定するよう構成される、
請求項４に記載の測位装置。
【請求項６】
前記検出する手段は、前記第２の残差メトリックと前記第１の残差メトリックとの差が閾値を超える場合に、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあると検出するよう構成される、
請求項２又は３に記載の測位装置。
【請求項７】
前記検出する手段は、測位信号の第１のセットに関して計算された第１の計算値と測位信号の第２のセットに関して計算された第２の計算値との間の比較に基づいて、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出するよう構成され、
前記第１のセットは、前記複数の第１の測位信号に含まれる少なくとも１つの第１の測位信号と前記１又はそれ以上の第２の測位信号に含まれる少なくとも１つの第２の測位信号とを含む４つ以上の測位信号のセットであり、
前記第２のセットは、前記複数の第１の測位信号に含まれる２つ以上の第１の測位信号と前記１又はそれ以上の第２の測位信号に含まれる０以上の第２の測位信号とを含む４つ以上の測位信号のセットであり、
前記第２のセットに含まれる前記第２の測位信号の数は、前記第１のセットに含まれる前記第２の測位信号の数より少ない、
請求項１に記載の測位装置。
【請求項８】
前記計算する手段は、観測方程式の第１の系の解を求める第１の数値計算と、観測方程式の第２の系の解を求める第２の数値計算を行うよう構成され、
観測方程式の前記第１の系は、前記第１のセットに含まれる４つ以上の測位信号のそれぞれ１つから各々測定された４つ以上の擬似距離観測値に基づく４つ以上の観測方程式であり、
観測方程式の前記第２の系は、前記第２のセットに含まれる４つ以上の測位信号のそれぞれ１つからから各々測定された４つ以上の擬似距離観測値に基づく４つ以上の観測方程式である、
請求項７に記載の測位装置。
【請求項９】
第１のnavigation satellite system (NSS) の複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算すること、及び
前記１又はそれ以上の第２の測位信号がスプーフィングされていない真正な（authentic or genuine）信号であるとみなして、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出すること、
を備える、測位装置により行われる方法。
【請求項１０】
第１のnavigation satellite system (NSS) の複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算すること、及び
前記１又はそれ以上の第２の測位信号がスプーフィングされていない真正な（authentic or genuine）信号であるとみなして、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出すること、
を備える方法をコンピュータに行わせるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、測位装置及びその方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、測位装置が、スプーフィング耐性のない測位信号から計算された（受信アンテナの）受信機位置とスプーフィング耐性のある測位信号のみから計算された受信機位置とを比較することで、スプーフィング耐性のない測位信号にスプーフィングの疑いがあるかを検出することを開示している。スプーフィング耐性のない測位信号は、Global Navigation Satellite System (GNSS) 衛星、例えばGlobal Positioning System (GPS) 衛星から配信される民生信号（civil signals）である。一方、スプーフィング耐性のある測位信号は、例えば、それらのPseudorandom Noise Codes (PRNs) が公開されていない公共信号（public signals）、又はそれらのPRNsが公開されているが信号認証によりスプーフィング耐性を持つ民生信号である。
【０００３】
スプーフィング耐性のある測位信号は、Quasi-Zenith Satellite (QZS) から配信される民生信号又は公共信号であり得る。なお、QZS又はQZSS衛星は、日本の衛星測位システムであるQuasi-Zenith Satellite System (QZSS) に属する人工衛星である。Quasi-Zenith Satellite (QZS) という用語及びQZSS衛星という用語は、quasi-zenith orbits (QZO) にある衛星とgeostationary orbits (GEO) にある衛星の両方を指すことがある。
【０００４】
QZSSの民生信号、例えばL1周波数（中心周波数 1575.42 MHz）において送信されるL1 coarse/acquisition (C/A) 信号は、その信号自体によって配信される航法メッセージの認証データ（i.e., 電子署名データ）をその信号自体に含む。測位ユーザ（e.g., navigation satellite system (NSS) 受信機）は、予め入手された公開鍵、受信した電子署名データ、及び航法メッセージ（ハッシュ値）を用いた演算処理により、航法メッセージの改竄の有無を検証でき、これによって当該測位信号が真正であるかを確認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１７９９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたスプーフィング検出方法は、受信されたスプーフィング耐性のない測位信号（e.g., GPS民生信号）のスプーフィング疑いを検出するために、スプーフィング耐性のある測位信号（e.g., QZSS民生信号）のみから計算された受信機位置を使用する。しかしながら、十分な数（i.e., ４つ以上）のQZSS衛星が同時に見えない、言い換えると、それら信号のみから受信機位置を推定するために必要な十分な数のQZSS測位信号をNSS受信機が受信できない状況が生じ得る。この場合、NSS受信機はQZSS測位信号のみから正確な測位を行うことができず、これによりGPS測位信号のスプーフィングの疑いを検出することが難しくなることがあり得る。したがって、スプーフィング耐性のある測位信号（e.g., QZSS民生信号）の数がそれらのみから測位計算を行うために十分でない状況であってもスプーフィング耐性のない測位信号（e.g., GPS民生信号）のスプーフィング疑いを検出するための代替手法が必要とされるかもしれない。
【０００７】
本明細書に開示される実施形態が達成しようとする目的の１つは、上述された課題を含む複数の課題のうち少なくとも１つを解決することに寄与する装置、方法、及びプログラムを提供することである。なお、この目的は、本明細書に開示される複数の実施形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様では、測位装置は、第１のNSSの複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算するよう構成される。前記測位装置は、前記１又はそれ以上の第２の測位信号がスプーフィングされていない真正な（authentic or genuine）信号であるとみなして、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出するよう構成される。
【０００９】
第２の態様では、測位装置により行われる方法は、（ａ）第１のNSSの複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算すること、及び（ｂ）前記１又はそれ以上の第２の測位信号がスプーフィングされていない真正な（authentic or genuine）信号であるとみなして、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出することを含む。
【００１０】
第３の態様では、測位装置は、第１のNSSの複数の第１の測位信号から得られる複数の第１の擬似距離観測値と第２のNSSの１又はそれ以上の第２の測位信号から得られる１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値との両方を用いて受信機位置を計算するよう構成される。前記測位装置は、前記複数の第１の擬似距離観測値の少なくとも１つに関係する第１の残差メトリックと前記１又はそれ以上の第２の擬似距離観測値の少なくとも１つに関係する第２の残差メトリックとの間の比較に基づいて、前記複数の第１の測位信号がスプーフィングされた疑いがあるかを検出するよう構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許