Brevet FR2962226A1 — publié le 20120106

Ce document décrit une méthode de traitement de données que consiste à détecter et stocker dans un dispositif le flux de données en provenance des systèmes de navigation par satellite et sa comparaison avec les données originales transmises par les système de navigation par satellite par rapport à une référence de temps unique et commune pour tous les signaux. Ceci permet de generer une signature qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service (Terre ou autre planète ou corps céleste). Le résultat du traitement de ces signaux dans un point particulier de la zone de service sert à valider la position du récepteur. Les informations ainsi obtenues peuvent être retransmises vers une station de référence pour sa validation ou stockés sur place pour un traitement à posteriori. La méthode a pour objectif résoudre le problème de l'authentification de la position d'un récepteur. Cette méthode prévient et dissuade aux utilisateurs de procéder à l'envoie d'informations manipulés, modifiés ou fausses. Le problème de l'authentification est traité par différents brevets. La méthode proposée dans cette description se base sur les messages de navigation. Les messages de navigation sont transportés et multiplexés avec le pseudo codes de navigation. Ce flux de données contient les informations pour aider à la navigation telles que ephemerides, paramètres propres de chaque satellite, etc, envoyés par chaque satellite d'une constellation dans chaque instant de temps. Ce flux peut être géneré et transmis depuis une station terrestre ou géneré directement dans le satellite. Ce flux contienent des informations qui sont communes à tous les satellites du système de navigation et des informations qui sont propres pour chaque satellite du système de navigation Le concept est décrit dans la Figure 1. La méthode consiste à recevoir simultanément dans un terminal le message de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc. Ce flux de données en provenance des satellites sont stockés avec une référence de temps unique, ce que crée une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La position et la signature son stockés à chaque instant avec une résolution de temps suffisant pour établir l'authentification de la position. Cette résolution sera fonction de la vitesse de déplacement du récepteur et les besoins d'authentification du système. La résolution sera configurable pour chaque utilisateur du système. Les messages de navigation sont générés par l'operateur du système de satellites et envoyés à chaque satellite par des stations terrestres (ou alternativement génères à bord). Ces messages sont stockés par un système de traitement de données centralisé qu'emmagasinera tous les signaux qui transportent les messages de navigation et ses transitions avec une référence de temps unique. Un système de recherche et sélection de données fera possible comparer les données déclarées comme reçues par un dispositif récepteur de navigation avec les données envoyés à chaque instant de temps par l'operateur du système de navigation par satellite. L'authentification des données enregistrées dans le récepteur se fera par une corrélation espace-temps des données effectivement envoyées par l'operateur du système de satellites et les données enregistrées dans le récepteur pour les signaux qui transportent les messages de navigation et la position du récepteur extrait du pseudo code du système de navigation. Les données utilisées seront : - la position enregistrée par le récepteur pour l'instant Tref, les messages de navigation envoyés par l'operateur du système de satellites de navigation dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant Tref. - les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans 25 l'instant Tref. Comme décrit dans la Figure 2, la signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation. C'est cette signature que le système en charge de l'authentification de la position utilisera pour la 30 validation de l'information enregistrée par le récepteur de l'utilisateur du système. La résolution de temps doit être suffisant pour établir l'authentification de la position. L'échantillonnage du signal qui contient les messages de navigation doit être suffisant pour l'application de la méthode et la detection des epochs de transition dans les signaux. 35 La signature est basée sur les instants de transition dans les signaux qui transportent les messages de navigation. Ceci permet d'avoir une résolution spatial du système d'authentification de l'ordre de quelques mètres seulement, ce qui permet d'utiliser l'authentification pour flottes de véhicules de tout type : voitures, camions, bateau, avions, 2 etc. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en envoyant en temps réel l'information traitée vers un centre de control d'authentification. Cette technique est indépendante de l'operateur du système de navigation et peut être géré exclusivement par l'agent d'authentification. La fiabilité de l'authentification augmente avec le nombre de signaux qui sont enregistrées de faisons simultanée dans le récepteur. Au minimum il est nécessaire d'enregistrer le flux de données provenant de deux satellites différents. II n'y a pas de nombre maximum de signaux à être traités. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant la sélection du flux de signaux à être utilisée dans une période déterminée. Cette sélection sera faite par l'agent d'authentification. Cette méthode est indépendante de l'operateur du système de navigation mais il est nécessaire de communiquer aux récepteurs dans la zone de service la sélection des signaux à utiliser. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant l'information transmise dans le flux des messages de navigation. Cette méthode est dépendent de l'operateur du système de navigation et sera faite par l'operateur en collaboration avec l'agent de authentification. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant la période de renouvellement de l'information transmise dans le flux des messages de navigation. Cette méthode est dépendent de l'operateur du système de navigation et sera faite par l'operateur en collaboration avec l'agent de authentification. 330 Références [1] Galileo Open Service, Signal ln Space, Interface Control Document, OS SIS ICD, Draft 1 [2] GPS, SIS-ICD. 4 REVENDICATIONS1) Procédé pour le traitement de données dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation et dans un centre de contrôle pour l'authentification d'une signature generée à partir du signal que contient les messages de navigation et qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : Détection dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation des messages de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs 10 constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc. Enregistrement dans le dit dispositif de ce flux de données en provenance des satellites qui sont stockés avec une référence de temps unique. 15 Création d'une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant de temps et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation. 20 - Pour la création de la signature, les données utilisées dans le récepteur seront : a) la position enregistrée par le récepteur pour l'instant Tref, b) les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant Tref. 25 Enregistrement de la position et la signature à chaque instant avec une résolution de temps suffisant pour établir l'authentification de la position et de la référence de temps generée à partir du signal de navigation recu à chaque instant. Adaptation de la résolution de temps en fonction de la vitesse de déplacement du récepteur et les besoins d'authentification du système. Réception dans le centre de contrôle d'authentification du fichier enregistré par le dispositif récepteur. Récupération depuis la base de données du centre de contrôle des messages de 30 351 navigation envoyés par tous les satellites visibles sur la zone de couverture où se trouvait le récepteur dans l'instant Tref. Calcule à partir de la position des satellites et de la position du dispositif récepteur dans l'instant Tref des messages de navigation (et ses transitions) qui sont effectivement arrivés sur la position du récepteur à chaque instant depuis tous les satellites avec visibilité sur le récepteur. Comparaison des informations calculés par le centre de contrôle avec les données 10 déclarés comme reçues par le dispositif récepteur. Les données utilisées dans le centre de contrôle seront : a) la position enregistrée par le récepteur pour l'instant, Tref, b) les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans 15 l'instant,Tref. c) les messages de navigation envoyés par l'operateur du système de satellites de navigation dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant, Tref. 20 - Certification par le centre de contrôle de la validité ou non validité des données fournis par le dispositif récepteur de navigation. En utilisant cette certification, la position et réference de temps comuniqué par le dispositif récepteur sera authentifiée ou déclaré comme non authentifié. 2) Procédé pour l'authentification des informations dans le centre de contrôle et de traitement de données selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: Recevoir et noter les flux des signaux des messages de navigation de tous les satellites générés par l'opérateur du système dans une base-de données. - Identifier le flux de signaux des messages de navigation reçu sur la surface du planète pour tous les satellites à partir des informations générées par l'opérateur du système et des données d'évolution orbital. - Stocker l'évolution des flux des signaux des messages de navigation de tous les 25 30 351 satellites générées par l'opérateur du système dans une base de données avec une référence de temps unique. - Recevoir et décoder les informations reçues de chaque dispositif récepteur 5 utilisateur du service. Calcule à partir de la position des satellites et de la position du récepteur dans l'instant Tref des messages de navigation (et ses transitions) qui sont effectivement arrivés sur la position du récepteur à chaque instant depuis tous les 10 satellites avec visibilité sur le récepteur. Corrélation espace-temps des données effectivement envoyées par l'operateur du système de satellites et les données enregistrées dans le récepteur pour les signaux qui transportent les messages de navigation et la position du récepteur 15 extrait du pseudo code du système de navigation. - Certification par le centre de contrôle de la validité ou non validité des données fournis par le dispositif récepteur de navigation. 20 - En utilisant cette certification, la position et et réference de temps comuniqué par le dispositif récepteur sera authentifiée ou déclaré comme non authentifié. 3) Procédé pour l'augmentation de la fiabilité de la méthode d'authentification décrite 25 dans les revendications 1 et 2, caractérisé par l'application d'une ou plusieurs des techniques suivantes : - Variations de certains portions de l'information transmise dans le flux des messages de navigation. - Variation à discrétion de la période de renouvellement de l'information transmise dans le flux des messages de navigation. - Variation du nombre de signaux qui sont enregistrées de faisons simultanée dans le dispositif equipé avec le récepteur. Au minimum il est nécessaire d'enregistrer le flux de données provenant de deux satellites différents. II n'y a pas de nombre maximum de signaux à être traités. 30 351 - Variation de la sélection du flux de signaux à être utilisée dans une période déterminée pour génerer la signature que servira à l'authentication. Envoi en temps réel de l'information traitée vers un centre de control d'authentification et/ou stocakge sur place pour un traitement à posteriori. 4) Procédé pour le traitement de données dans un dispositif équipé d'un recepteur de navigation à partir du signal que contient les messages de navigation recu à chaque instant selon les principes de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: Détection dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation des messages de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc. - Enregistrement dans le dit dispositif de ce flux de données en provenance des satellites qui sont stockés avec une référence de temps unique. - Création d'une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant de temps et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation. Sélection des flux de signaux de messages de navigation à être utilisés dans une periode déterminée et que sont enregistrées dans le dispositif récepteur. Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigations recu dans un instant determiné avec les informations que sont communes à tous les autres satellites du système de navigation. - Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigations recu dans un instant determiné avec les informations que sont propres pour chaque satellite du système de navigation (telles que les ephemerides). 5) Procédé pour la retransmision vers une station de réference des informations obtenues à partir des messages de navigation pour sa validation et selon 20 25 30 35les principes de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : Retransmision vers une station de réference de la signature obtenue à partir des messages de navigation. Validation ou non des messages de navigation recus par comparaison avec la signature qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service. 6) Dispositif de reception de signaux de navigation et de traitement de données pour l'authentification de la position du dit dispositif à partir des messages de navigation reçus pour realiser les procédés des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend : Une unité pour la réception et validation des signaux de navigation avec un échantillonnage du signal qui contient les messages de navigation suffisant pour l'application de la méthode et la detection des epochs de transition dans les signaux. - Une unité de stockage et de gestion de données avec un programme de selection de signaux à stocker. - Une unité pour la réception et envoi de données depuis / vers le centre de contrôle. 7) Centre de contrôle et de récupération de données de messages de navigation et des stations de communication avec les utilisateurs pour la réalisation des procédées des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend les fonctionnalités suivantes: - Réception dans les stations d'écoute de tous les messages de navigation de tous les satellites visibles depuis chaque station d'écoute - Réception, classification, stockage et indexation dans le centre de contrôle des données et du flux des messages de navigation par rapport à la référence de temps Tref, le satellite ou station source et sa position. - Établissement des liaisons de communication entre le centre de contrôle et lesutilisateurs pour l'échange de données. 8) Utilisation des procédés et des elements décrits dans les revendications 1 à 7 dans les domaines d'activité suivants (liste non-exhaustive) : voitures, camions, bateaux, avions, stations de réference, stations terrestres de géneration de flux de données, etc