(57)【要約】  ＧＮＳＳ受信機は、第１アンテナと基準アンテナとを有する。第１アンテナにおけるＧＮＳＳ信号の搬送波位相  【数１】2021515246.tif 000162と基準アンテナにおける基準搬送波位相  【数２】2021515246.tif 000163の測定から、一重差  【数３】2021515246.tif 000164が得られ、これにより、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星と基準衛星（ｋ＝０）との間の二重差  【数４】2021515246.tif 000165が計算される。また、二重差  【数５】2021515246.tif 000166は、既知の衛星位置情報を使用することにより、ｋ番目の衛星の視線方向の単位ベクトルｅｋ及び基準衛星の視線方向の単位ベクトルｅ０の間の差分ベクトルｅｋ０と、基準線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス  【数６】2021515246.tif 000167と共に予測される。 予測された  【数７】2021515246.tif 000168の値と、計算された  【数８】2021515246.tif 000169の値とに基づいて、アンビギュイティ決定と共にリアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位解が算出される。ＲＴＫ測位解からΔ=0が得られた場合、スプーフィングが検出される。
2021515246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）測位においてスプーフィングを検出することが可能なＧＮＳＳ受信機であって、
各々が前記ＧＮＳＳ受信機から見える複数のＧＮＳＳ衛星に対応する複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成されている、第１アンテナ位置に配置された第１アンテナ及び基準アンテナ位置に配置された基準アンテナと、
信号処理装置と、を含み、
前記信号処理装置が、
前記ＧＮＳＳ衛星のうちの１つを基準衛星として設定するステップと、
前記第１アンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号の第１の搬送波位相
【数１】
2021515246.tif 000111
と、前記基準アンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号の基準搬送波位相
【数２】
2021515246.tif 000112
とを取得するように測定処理を実行するステップと、
前記複数のＧＮＳＳ信号について、前記第１の搬送波位相
【数３】
2021515246.tif 000113
と前記基準搬送波位相
【数４】
2021515246.tif 000114
との間の第１の一重差
【数５】
2021515246.tif 000115
を取得するステップと、
前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数６】
2021515246.tif 000116
と、残りの複数のＧＮＳＳ信号の第１の一重差
【数７】
2021515246.tif 000117
との間の第２の一重差である二重差
【数８】
2021515246.tif 000118
を算出するステップと、
利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを取得し、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトル ｅ０とする、ステップと、
前記第２の一重差
【数９】
2021515246.tif 000119
を、前記単位方向ベクトルｅｋと前記基準単位ベクトルｅ０の間の差分ベクトルｅｋ０と、前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の基線ベクトルΔとの関数として、整数バイアス
【数１０】
2021515246.tif 000120
と共に予測する、ステップと、
前記測定処理から得られる計算された二重差
【数１１】
2021515246.tif 000121
と、二重差
【数１２】
2021515246.tif 000122
を予測するために用いられる関係式とに基づいて、前記整数バイアス
【数１３】
2021515246.tif 000123
に対するアンビギュイティ決定と共に、ＲＴＫ測位解を計算するステップと、
前記アンビギュイティ決定によって、前記基線ベクトルΔがゼロである解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するステップと、
を実行するように構成されている、
ＧＮＳＳ受信機。
【請求項２】
前記二重差
【数１４】
2021515246.tif 000124
を予測するために用いられる関係式は、λを搬送波の波長として、
【数１５】
2021515246.tif 000125
と表される、請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項３】
前記整数バイアス
【数１６】
2021515246.tif 000126
が、λを搬送波の波長として、
【数１７】
2021515246.tif 000127
と表される、請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項４】
前記信号処理装置が、更に、スプーフィングが発生したことを通知するように構成されている、請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項５】
前記ＧＮＳＳ信号の数が５以上である、請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項６】
第１アンテナ位置にある第１アンテナと、基準アンテナ位置にある基準アンテナとを有するＧＮＳＳ受信機のリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）測位におけるスプーフィング検出方法であって、
前記第１アンテナおよび前記基準アンテナで複数のＧＮＳＳ信号を受信するステップであって、前記複数のＧＮＳＳ信号は、前記ＧＮＳＳ受信機から見える複数のＧＮＳＳ衛星に対応している、ステップと、
前記ＧＮＳＳ衛星のうちの１つを基準衛星に設定するステップと、
実測により、前記第１アンテナで受信された前記複数のＧＮＳＳ信号に対して第１の搬送波位相
【数１８】
2021515246.tif 000128
を取得し、前記基準アンテナで受信された前記複数のＧＮＳＳ信号に対して基準搬送波位相
【数１９】
2021515246.tif 000129
を取得する、測定ステップと、
前記複数のＧＮＳＳ信号に対して、前記第１の搬送波位相
【数２０】
2021515246.tif 000130
と前記基準搬送波位相
【数２１】
2021515246.tif 000131
との間の第１の一重差
【数２２】
2021515246.tif 000132
を求めるステップと、
前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数２３】
2021515246.tif 000133
と、残りの複数のＧＮＳＳ信号の第１の一重差
【数２４】
2021515246.tif 000134
との間の第２の一重差である二重差
【数２５】
2021515246.tif 000135
を計算するステップと、
利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを求め、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトルｅ０とする、ステップと、
前記二重差
【数２６】
2021515246.tif 000136
を、前記単位方向ベクトルｅｋ及び前記基準単位ベクトルｅ０の間の差分ベクトルｅｋ０と、前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の基準線ベクトルΔとの関数として、整数バイアス
【数２７】
2021515246.tif 000137
と共に予測するステップと、
前記測定ステップから得られる計算された二重差
【数２８】
2021515246.tif 000138
と二重差
【数２９】
2021515246.tif 000139
を予測するために用いられる関係式とに基づいて、前記整数バイアス
【数３０】
2021515246.tif 000140
に対するアンビギュイティ決定と共にＲＴＫ測位解を計算するステップと、
前記アンビギュイティ決定により前記基線ベクトルΔが０の解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するステップと、
を含む、スプーフィング検出方法。
【請求項７】
前記二重差
【数３１】
2021515246.tif 000141
を予測するために用いられる関係式は、λを搬送波の波長として、
【数３２】
2021515246.tif 000142
と表される、請求項６に記載のスプーフィング検出方法。
【請求項８】
前記整数バイアス
【数３３】
2021515246.tif 000143
が、λを搬送波の波長として、
【数３４】
2021515246.tif 000144
と表される、請求項６に記載のスプーフィング検出方法。
【請求項９】
更に、スプーフィングが発生したことを通知するステップを含む、請求項６に記載のスプーフィング検出方法。
【請求項１０】
前記ＧＮＳＳ信号の数が５以上である、請求項６に記載のスプーフィング検出方法。
【請求項１１】
アルタイムキネマティック（ＲＴＫ）測位においてスプーフィングを検出することが可能なＧＮＳＳ受信機であって、
各々が前記ＧＮＳＳ受信機から見える複数のＧＮＳＳ衛星に対応する複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成された、第１アンテナ位置に配置された第１アンテナ及び基準アンテナ位置に配置された基準アンテナと、
前記第１アンテナ及び前記基準アンテナで受信された前記ＧＮＳＳ信号のダウンコンバージョン、フィルタリング、増幅、及びデジタル化を行うように構成されたフロントエンドと、
前記フロントエンドから受信した前記ＧＮＳＳ信号を捕捉して追跡し、測定値とナビゲーションデータを生成するように構成された信号処理ブロックであって、前記測定値が、前記第１アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号の第１搬送波位相
【数３５】
2021515246.tif 000145
と、前記基準アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号の基準搬送波位相
【数３６】
2021515246.tif 000146
とを含む、信号処理ブロックと、
測定二重差算出部、二重差予測部、ＲＴＫ測位部、及びスプーフィング検出部を備えたアプリケーション処理ブロックと、
を含み、
前記測定二重差算出部は、前記複数のＧＮＳＳ信号について、前記フロントエンドから受信した前記第１の搬送波位相
【数３７】
2021515246.tif 000147
と前記基準搬送波位相
【数３８】
2021515246.tif 000148
との間の第１の一重差
【数３９】
2021515246.tif 000149
を計算し、それによって前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数４０】
2021515246.tif 000150
と残りの複数のＧＮＳＳ信号の各第１の一重差
【数４１】
2021515246.tif 000151
との間の第２の一重差である二重差
【数４２】
2021515246.tif 000152
を計算するように構成され、
前記二重差予測部は、利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを算出し、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトルｅ０とし、
前記二重差
【数４３】
2021515246.tif 000153
を、前記単位方向ベクトルｅｋと前記基準単位ベクトルｅ０との間の差分ベクトルｅｋ０と、前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の基線ベクトルΔとの関数として、整数バイアス
【数４４】
2021515246.tif 000154
と共に予測するように構成されており、
前記ＲＴＫ測位部は、前記測定によって得られる計算された二重差
【数４５】
2021515246.tif 000155
と二重差
【数４６】
2021515246.tif 000156
を予測するために用いられる関係式とに基づいて、前記整数バイアス
【数４７】
2021515246.tif 000157
に対するアンビギュイティ決定と共にＲＴＫ測位解を算出するように構成されており、
前記スプーフィング判定部は、前記アンビギュイティ決定により前記基準線ベクトルΔが０である解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するように構成されている、
ＧＮＳＳ受信機。
【請求項１２】
前記スプーフィング検出部は、更に、スプーフィングが発生したと判定された場合に警告信号を発行するように構成された、請求項１１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項１３】
前記警告信号を送信する信号送信部をさらに備えた、請求項１２に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項１４】
前記二重差
【数４８】
2021515246.tif 000158
を予測するために用いられる関係式は、λを搬送波の波長として、
【数４９】
2021515246.tif 000159
と表される、請求項１１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項１５】
スプーフィングされたＧＮＳＳ信号の前記整数バイアス
【数５０】
2021515246.tif 000160
は、λを搬送波の波長として、
【数５１】
2021515246.tif 000161
と表される、請求項１１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項１６】
前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の距離が数デシメートルから数メートルの範囲内にある、請求項１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【請求項１７】
前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の距離が数デシメートルから数メートルの範囲内にある、請求項６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１アンテナ及び前記基準アンテナの間の距離が数デシメートルから数メートルの範囲である、請求項１１に記載のＧＮＳＳ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、２０１８年２月２６日に出願された米国仮出願第６２／６３５２９２号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、ＧＮＳＳ受信機およびＧＮＳＳ信号処理に関する。より具体的には、本発明は、ＧＮＳＳ受信機でのリアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位におけるスプーフィングの検出に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
今日利用可能なグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）には、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシアの全地球航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、欧州連合のガリレオ、中国の地域的な北斗衛星測位システム（ＢＤＳ、旧コンパス）、および日本の準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）が含まれる。
【０００４】
ＧＮＳＳスプーフィング信号は、信号が偽物であるとは疑っていないＧＮＳＳ受信機に対して本物のように見えるようＧＮＳＳ仕様に十分に近く構造化された干渉信号の一種である。意図的なスプーファーは、標的となるＧＮＳＳ受信機から読み出されるＰＶＴ（位置、速度、時間）を意図的に操作しようとする。ＧＮＳＳスプーフィングによる攻撃として、例えば、正常なＧＮＳＳ信号に似せて構成された不正確なＧＮＳＳ信号をブロードキャストしたり、別の場所や別の時間に捕捉された本物のＧＮＳＳ信号を再ブロードキャスト（ミーコニング）することにより、ＧＮＳＳ受信機を欺こうとする。これらのスプーフィングされた信号は、ＧＮＳＳ受信機によって推定された位置が、ＧＮＳＳ受信機の実際の位置とは異なる、スプーフィング攻撃者が定めた位置になるように、或いは、実際の位置であっても、スプーフィング攻撃者によって定められた別の時間として推定されるように改変されている場合がある。ＧＮＳＳスプーフィング攻撃の一般的な形態の一つとしてキャリーオフ攻撃と呼ばれるものがあるが、これは、まず、標的となるＧＮＳＳ受信機が観測している真正ＧＮＳＳ信号に同期した信号をブロードキャストすることから始まる。その後、偽造ＧＮＳＳ信号の電力（パワー）を徐々に増加させて、真正ＧＮＳＳ信号から引き離す。
【０００５】
既製のソフトウェアによって定義できる無線ハードウェア、ＧＮＳＳ信号シミュレータや記録再生装置などが廉価に入手できるようになり、有能なコンピュータ・プログラマによるリアルな民用ＧＮＳＳ信号の生成が可能になるにつれて、スプーフィングはより一般的な関心事になってきている。交通機関、位置情報サービス、通信、金融、電力分配、自律走行車、農業・建設機械、ドローン、ロボット、その他のアプリケーションにおける民用ＧＮＳＳへの経済的・実用的な依存度が高まるにつれ、ＧＮＳＳスプーフィングの影響がより深刻になってきている。従って、ＧＮＳＳ受信機におけるスプーフィングの効果的な検出方法を見出すことが緊急な課題の一つとなっている。
【発明の概要】
【０００６】
発明の簡単な説明
本発明の実施形態により、リアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位においてスプーフィングを検出することが可能なＧＮＳＳ受信機が提供される。ＧＮＳＳ受信機は、第１のアンテナ位置に配置された第１のアンテナ、基準アンテナ位置に配置された基準アンテナ、及び信号処理装置（プロセッサ）を含み、各アンテナは、ＧＮＳＳ受信機から見える複数のＧＮＳＳ衛星に対応する複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成されている。前記信号処理装置は、（ａ）前記ＧＮＳＳ衛星のうちの１つを基準衛星として設定するステップと、（ｂ）前記第１のアンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号の第１の搬送波位相
【数１】
2021515246.tif 000003
と、前記基準アンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号の基準搬送波位相
【数２】
2021515246.tif 000004
とを取得するように測定処理を実行するステップと、（ｃ）前記複数のＧＮＳＳ信号について、前記第１の搬送波位相
【数３】
2021515246.tif 000005
と前記基準搬送波位相
【数４】
2021515246.tif 000006
との間の第１の一重差（ｓｉｎｇｌｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）
【数５】
2021515246.tif 000007
を取得するステップと、（ｄ）前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数６】
2021515246.tif 000008
と、残りの複数のＧＮＳＳ信号の第１の一重差
【数７】
2021515246.tif 000009
との間の第２の一重差である二重差
【数８】
2021515246.tif 000010
を算出するステップと、（ｅ）利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを取得するステップと、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトル  ｅ０とし、（ｆ）前記第１の一重差
【数９】
2021515246.tif 000011
を、前記単位方向ベクトルｅｋと、前記第１のアンテナと前記基準アンテナの間の基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数１０】
2021515246.tif 000012
と共に予測し、それにより、前記二重差
【数１１】
2021515246.tif 000013
を、前記単位方向ベクトルｅｋ及び前記基準単位ベクトルｅ０の間の差分ベクトルｅｋ０と、前記基線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数１２】
2021515246.tif 000014
と共に予測する、ステップと、（ｇ）前記測定処理から得られる計算された二重差
【数１３】
2021515246.tif 000015
と予測された二重差
【数１４】
2021515246.tif 000016
とに基づいて、前記第２の整数バイアス
【数１５】
2021515246.tif 000017
に対するアンビギュイティ決定と共に、ＲＴＫ測位解を計算するステップと、（ｈ）アンビギュイティ決定によって、前記基線ベクトルΔがゼロである解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するステップと、を実行するように構成されている。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、前記信号処理装置は、更に、スプーフィングが発生したことを通知するように構成されてもよい。
【０００８】
本発明の別の側面によれば、複数のＧＮＳＳ衛星から複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成されたＧＮＳＳ受信機のリアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位におけるスプーフィングを検出する方法と、この方法を実行することが可能なＧＮＳＳ受信機が提供される。  前記ＧＮＳＳ受信機は、第１のアンテナ位置にある第１のアンテナと、基準アンテナ位置にある基準アンテナとを有する。前記方法は、（ａ）前記第１のアンテナおよび前記基準アンテナで複数のＧＮＳＳ信号を受信するステップであって、前記複数のＧＮＳＳ信号が前記ＧＮＳＳ受信機から見える前記複数のＧＮＳＳ衛星に対応している、ステップと、（ｂ）前記ＧＮＳＳ衛星のうちの１つを基準衛星に設定するステップと、（ｃ）実測により、前記第１のアンテナで受信された前記複数のＧＮＳＳ信号に対して第１の搬送波位相
【数１６】
2021515246.tif 000018
を取得し、前記基準アンテナで受信された前記複数のＧＮＳＳ信号に対して基準搬送波位相
【数１７】
2021515246.tif 000019
を取得する、ステップと、（ｄ）前記複数のＧＮＳＳ信号に対して、前記第１の搬送波位相
【数１８】
2021515246.tif 000020
と前記基準搬送波位相
【数１９】
2021515246.tif 000021
との間の第１の一重差
【数２０】
2021515246.tif 000022
を求めるステップと、（ｅ）前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数２１】
2021515246.tif 000023
と、残りの複数のＧＮＳＳ信号の第１の一重差
【数２２】
2021515246.tif 000024
との間の第２の一重差である二重差
【数２３】
2021515246.tif 000025
を計算するステップと、（ｆ）利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを求めるステップと、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトルｅ０とし、（ｇ）前記第１の一重差
【数２４】
2021515246.tif 000026
を、前記単位方向ベクトルｅｋと、前記第１のアンテナと前記基準アンテナの間の基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数２５】
2021515246.tif 000027
と共に予測し、それにより、前記二重差
【数２６】
2021515246.tif 000028
を、前記単位方向ベクトルｅｋと前記基準単位ベクトルｅ０との間の差分ベクトルｅｋ０と、前記基準線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数２７】
2021515246.tif 000029
と共に予測するステップと、（ｈ）前記測定ステップから得られる計算された二重差
【数２８】
2021515246.tif 000030
と予測された二重差
【数２９】
2021515246.tif 000031
とに基づいて、前記第２の整数バイアス
【数３０】
2021515246.tif 000032
に対するアンビギュイティ決定と共にＲＴＫ測位解を計算するステップと、（ｉ）前記アンビギュイティ決定により前記基線ベクトルΔが０の解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するステップと、を含むスプーフィングの検出方法である。
【０００９】
前記予測された二重差
【数３１】
2021515246.tif 000033
は、λを搬送波の波長として、次のように表されてもよい。
【数３２】
2021515246.tif 000034
【００１０】
前記第２の整数バイアス
【数３３】
2021515246.tif 000035
は、λを搬送波の波長として、次のように表されてもよい。
【数３４】
2021515246.tif 000036
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、スプーフィングが発生したという通知が発行されてもよい。また、ＧＮＳＳ信号の数は５以上であってもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、前記方法は、更にスプーフィングが発生したことを通知することをさらに含んでもよい。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、リアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位においてスプーフィングを検出することが可能なＧＮＳＳ受信機が提供される。前記ＧＮＳＳ受信機は、第１のアンテナ位置に配置された第１のアンテナ、基準アンテナ位置に配置された基準アンテナ、フロントエンド、信号処理ブロック、およびアプリケーション処理ブロックを含み、各アンテナはＧＮＳＳ受信機から見える複数のＧＮＳＳ衛星に対応する複数のＧＮＳＳ信号を受信するように構成されている。前記フロントエンドは、前記第１アンテナおよび前記基準アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号のダウンコンバージョン、フィルタリング、増幅、デジタル化を行うように構成されている。  前記信号処理ブロックは、前記フロントエンドから受信した前記ＧＮＳＳ信号を捕捉して追跡し、測定値とナビゲーションデータを生成するように構成されており、前記測定値には、前記第１アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号の第１搬送波位相
【数３５】
2021515246.tif 000037
と、前記基準アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号の基準搬送波位相
【数３６】
2021515246.tif 000038
とが含まれている。
【００１４】
前記アプリケーション処理ブロックは、（ａ）測定二重差算出部であって、（ｉｉ）前記複数のＧＮＳＳ信号について、前記フロントエンドから受信した前記第１の搬送波位相
【数３７】
2021515246.tif 000039
と前記基準搬送波位相
【数３８】
2021515246.tif 000040
との間の第１の一重差
【数３９】
2021515246.tif 000041
を計算し、それによって（ｉｉ）前記基準ＧＮＳＳ信号の前記第１の一重差
【数４０】
2021515246.tif 000042
と残りの複数のＧＮＳＳ信号の各第１の一重差
【数４１】
2021515246.tif 000043
との間の第２の一重差である二重差
【数４２】
2021515246.tif 000044
を計算する、測定二重差計算部と、（ｂ）二重差予測部であって、（ｉ）利用可能な位置情報に基づいて、前記基準アンテナから前記複数のＧＮＳＳ衛星の各々への視線方向の単位方向ベクトルｅｋを算出し、ここで前記基準衛星の単位方向ベクトルを基準単位ベクトルｅ０とし、（ｉｉ）前記第１の一重差
【数４３】
2021515246.tif 000045
を、前記単位方向ベクトルｅｋと、前記第１のアンテナと前記基準アンテナの間の基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数４４】
2021515246.tif 000046
と共に予測し、それにより、（ｉｉｉ）前記二重差
【数４５】
2021515246.tif 000047
を、前記単位方向ベクトルｅｋと前記基準単位ベクトルｅ０との間の差分ベクトルｅｋ０と、前記基準線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数４６】
2021515246.tif 000048
と共に予測するように構成された二重差予測部と、（ｃ）ＲＴＫ測位部であって、前記測定によって得られる計算された二重差
【数４７】
2021515246.tif 000049
と予測された二重差
【数４８】
2021515246.tif 000050
とに基づいて、第２の整数バイアス
【数４９】
2021515246.tif 000051
に対するアンビギュイティ決定と共にＲＴＫ測位解を算出するように構成されたＲＴＫ測位部と、（ｄ）前記アンビギュイティ決定により前記基準線ベクトルΔが０の解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定するように構成されたスプーフィング判定部と、を備える。
【００１５】
前記スプーフィング検出部は、更に、スプーフィングが発生したと判定された場合に警告信号を発行するように構成されていてもよい。前記ＧＮＳＳ受信機は、前記警告信号を送信する信号送信部をさらに含んでもよい。
【００１６】
前記予測された二重差
【数５０】
2021515246.tif 000052
は、λを搬送波の波長として、次のように表されてもよい。
【数５１】
2021515246.tif 000053
【００１７】
スプーフィングされたＧＮＳＳ信号の前記第２の整数バイアス
【数５２】
2021515246.tif 000054
は、λを搬送波の波長として、次のように表されてもよい。
【数５３】
2021515246.tif 000055
【００１８】
前記ＧＮＳＳ信号の数は５以上であってもよい。
【００１９】
本発明は、限定的にではなく例示として添付の図面に示されており、類似の要素は類似の参照数字によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態が適用されるシステムを模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるＧＮＳＳ受信機を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３Ａおよび３Ｂは、本発明の一実施形態によるＲＴＫ測位に使用されるベクトルを説明する図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるアプリケーション処理ブロックの一例を模式的に示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるスプーフィング検出方法の処理ステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態の詳細な説明
本発明は、添付図面に示されているように、本発明のいくつかの好ましい実施形態を参照することにより詳細に説明される。以下の説明では、本発明が十分に理解されるように多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、これらの特定の詳細の一部または全部がなくても本発明が実施され得ることは当業者には明らかであろう。  また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセスステップおよび／または構造の詳細な記載が省略されている場合もある。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態が適用され得るシステムを模式的に示す。ＧＮＳＳ受信機１０は、複数のＧＮＳＳ衛星３０（３０−ｋ）から複数のＧＮＳＳ信号２０（２０−ｋ）を受信する。各衛星の位置は、例えば、ブロードキャストされるエフェメリス情報などのアシスト情報を用いて計算したり、あるいは正確な軌道から計算することにより、既知であると想定されている。このようなアシスト情報は、ＧＮＳＳ受信機１０のメモリに記憶されていてもよいし、インターネットや無線通信などの接続リンクを介して取得してもよい。
【００２３】
ＧＮＳＳ受信機１０は、第１のアンテナ位置ｘ１に位置する第１のアンテナ１２と、基準アンテナ位置ｘ０に位置する基準アンテナ１４とを備える。第１のアンテナ１２及び基準アンテナ１４は、ＧＮＳＳ衛星３０の個数（ｍ）に対応する複数（ｍ）のＧＮＳＳ信号２０を受信するように構成されており、ここで、ｍは５以上の整数である。  例えば、このような複数（ｍ）のＧＮＳＳ信号は、ＧＮＳＳ受信装置１０（第１アンテナ１２及び基準アンテナ１４）から見えるＧＮＳＳ衛星から来るＧＮＳＳ信号の一部又は全部である。  また、少なくとも５個のＧＮＳＳ衛星が捕捉され、追跡されていることが想定されている。ｋを整数とし、ｍ個のＧＮＳＳ信号のうち、ｋ番目のＧＮＳＳ信号２０−ｋがｋ番目のＧＮＳＳ衛星３０−ｋに対応している。ｍ個のＧＮＳＳ衛星３０のうち、例えば視野内で最高度にあるＧＮＳＳ衛星３０の１つを基準衛星（０番目のＧＮＳＳ衛星）とし、対応するＧＮＳＳ信号を基準信号（ｋ＝０）とする。
【００２４】
尚、ＧＮＳＳ衛星は、２つ以上の周波数帯域を使用して送信してもよい、すなわち、２つ以上のＧＮＳＳ信号を送信してもよいことに留意すべきである。このような場合、ＧＮＳＳ受信機１０は、１つのＧＮＳＳ衛星からの複数のＧＮＳＳ信号を受信してもよく、これらの信号は、別々のＧＮＳＳ信号として捕捉され、追跡され、処理される。
【００２５】
図１に示すように、ＧＮＳＳ受信機１０は、ドローンや移動車両などのローバー４０上に配置されていてもよい。このように、第１のアンテナ１２と基準アンテナ１４との間の距離は、数デシメータから数メートルの範囲であってもよい。本発明を実施するＧＮＳＳ受信機１０は、信号処理装置（プロセッサ）として構成されていてもよいし、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）等を含むコンピュータとして構成されていてもよい。また、後述するＧＮＳＳ受信機１０の機能や処理ブロックは、それぞれ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く、その一部または全部がハードウェアによって実現されてもよい。
【００２６】
図２は、第１アンテナ１２及び基準アンテナ１４を有するＧＮＳＳ受信機１０の例を模式的に示す。図２に示すように、ＧＮＳＳ受信機１０は、フロントエンド４０、信号処理ブロック４２、およびアプリケーション処理ブロック４４を含む。フロントエンド４０は、第１アンテナ１２及び基準アンテナ１４によって受信された受信ＧＮＳＳ信号をダウンコンバート、フィルタリング、増幅、およびデジタル化する。信号処理ブロック４２は、ＧＮＳＳ信号を捕捉して追跡し、測定値やナビゲーションデータ、その他の付加的な信号情報を生成する。例えば、信号処理ブロック４２は、ベースバンド処理を実行し、コード擬似距離や搬送波位相の測定値などの観測値やナビゲーションデータを提供する。また、ドップラー周波数、キャリア対ノイズ比、またはロックインジケータなどの付加的情報を提供してもよい。アプリケーション処理ブロック４４は、測定値（観測値）とナビゲーションデータを用いて様々な計算を実行し、位置・速度・タイミング（ＰＶＴ）情報などの情報を生成する。また、ＧＮＳＳ受信機１０は、信号送信機４６とメモリ（図示せず）とを含んでいてもよい。
【００２７】
図１に示すように、スプーフィング攻撃者は、スプーファアンテナ５２を有するスプーファ装置などのスプーファ５０を設置し、そこから偽装された（偽の）ＧＮＳＳ信号６０（６０−ｋ）をブロードキャストしてもよい。ここで、ＧＮＳＳ信号６０−ｋは、ｋを整数として、ｋ番目の真正なＧＮＳＳ信号に対応するｋ番目の偽装ＧＮＳＳ信号を表している。スプーファ４０「ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：５０」には、スプーフィングの標的であるＧＮＳＳ受信機１０から見える可能性のあるＧＮＳＳ衛星３０が既知であると想定される。典型的には、スプーファ５０は、そのような偽装ＧＮＳＳ信号６０−ｋをまず小さな出力で送信し始め、その後、次第に出力を増加することにより、はるかに強い偽装ＧＮＳＳ信号６０−ｋによってＧＮＳＳ衛星２０−ｋからの真正ＧＮＳＳ信号３０−ｋを乗っ取ってしまう。従って、一度スプーフィングが発生した場合、ＧＮＳＳ受信機１０によって受信され追跡されているＧＮＳＳ信号の全てが偽装ＧＮＳＳ信号６０−ｋであると想定される。また、スプーファ５０は、単一の送信アンテナ（スプーファアンテナ）５２を使用していると想定している。
【００２８】
本発明の一実施形態によるＧＮＳＳ受信機１０を使用することにより、そのようなスプーフィングをリアルタイムキネティック（ＲＴＫ）測位において検出することができる。スプーファ５０により、ＧＮＳＳ受信機１０から見えるｍ個のＧＮＳＳ衛星３０−ｋの一部または全部に対応する偽装ＧＮＳＳ信号６０−ｋが送信されるかもしれない。従って、このようなスプーフィング攻撃の危険性の下では、ＧＮＳＳ受信機１０によって受信され追跡されるＧＮＳＳ信号が正当なＧＮＳＳ信号３０−ｋである場合も有れば、そうでない場合もある。本発明の一実施形態によれば、ＧＮＳＳ受信機１０は、以下に説明するように、ＲＴＫ測位によってスプーフィング検出を実行する。
【００２９】
スプーフィングが発生していない場合、搬送波の位相（距離）に関連するＲＴＫ測位のための基本的な方程式は以下のように定義される。
【数５４】
2021515246.tif 000056
ここで、ｋはｋ番目のＧＮＳＳ衛星の衛星番号であり、変数やパラメータがｋ番目のＧＮＳＳ衛星のものであることを示している。Ｌは搬送波位相の観測値、ｘｋはｋ番目のＧＮＳＳ衛星の位置、τ０とτ１は基準アンテナ位置ｘ０と第１アンテナ位置ｘ１におけるクロックバイアス、τｋはｋ番目のＧＮＳＳ衛星のクロックバイアス、
【数５５】
2021515246.tif 000057
及び
【数５６】
2021515246.tif 000058
は、各々ｋ番目のＧＮＳＳ衛星の基準アンテナ位置ｘ０及び第１アンテナ位置ｘ１における整数値バイアス（搬送波位相のアンビギュイティ）、Ｃは光速、そしてλは搬送波の波長である。
【００３０】
第１のアンテナ位置ｘ１と基準アンテナ位置ｘ０との間の基準線ベクトルΔがｘ１＝ｘ０＋Δを満たすとすると、図２及び図３Ａに示すように、第１のアンテナ位置ｘ１と基準アンテナ位置ｘ０との間の搬送波位相の観測値Ｌの一重差は、次式で表される。
【数５７】
2021515246.tif 000059
ここで
【数５８】
2021515246.tif 000060
は、図３Ａに示すように、基準アンテナ１４からｋ番目の衛星までの視線方向の単位方向ベクトルであり、ｅｋに設定されている。
【００３１】
従って、上述したように、利用可能な各ＧＮＳＳ衛星の位置情報を用いて、第１の一重差
【数５９】
2021515246.tif 000061
を、基準アンテナ１４からｋ番目の衛星３０−ｋまでの視線方向の単位方向ベクトルｅｋと、第１のアンテナ位置ｘ１と基準アンテナ位置ｘ０との間の基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数６０】
2021515246.tif 000062
と共に予測する。
【００３２】
基準衛星の衛星番号ｋを０とし、衛星間で一重差
【数６１】
2021515246.tif 000063
の一重差をとる（すなわち、アンテナ位置間での差分を、さらに衛星位置間で差分する搬送波位相Ｌの二重差）を取ることにより、以下の式（１）が得られる。
【数６２】
2021515246.tif 000064
【００３３】
すなわち、二重差
【数６３】
2021515246.tif 000065
が、ｋ番目のＧＮＳＳ信号について予測された第１の一重差
【数６４】
2021515246.tif 000066
及び基準ＧＮＳＳ信号について予測された一重差
【数６５】
2021515246.tif 000067
に基づいて、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星の単位ベクトルｅｋと基準衛星の単位ベクトルｅ０との間の差分ベクトルｅｋ０と、基準線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数６６】
2021515246.tif 000068
と共に予測される。単位方向ベクトルｅｋと基準単位ベクトルｅ０との間の差分ベクトルｅｋ０は、図３Ｂに示されている。この関係式（１）を用いて、ＲＫＴ測位が行われる。
【００３４】
一方、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星に対応する偽物または偽装ＧＮＳＳ信号６０−ｋがスプーファ位置ｘｓにあるスプーファアンテナ５２から送信された場合、スプーファ信号６０−ｋに対する搬送波位相のＲＴＫ測位式は以下のようになる。
【数６７】
2021515246.tif 000069
ここで、Ｔｋは、ＧＮＳＳ受信機１０に誤った位置を計算させるために、スプーファ５０によって意図的に印加されたクロックバイアスである。
【００３５】
アンテナ位置間及び偽装された衛星位置間（すなわち、全てのＧＮＳＳ信号ｋ＝０，１，２，．．．，ｍに対して同じスプーファアンテナ位置ｘｓ）の搬送波位相Ｌの二重差を取ることにより、以下の式が得られる。
【数６８】
2021515246.tif 000070
【００３６】
すなわち、ＧＮＳＳ信号が対応するＧＮＳＳ衛星から来ていると仮定し、アプリケーションプロセッサ内のＲＴＫエンジンが（１）式を用いて基線ベクトル及び搬送波位相アンビギュイティの推定又は予測値＊Δ及び
【数６９】
2021515246.tif 000071
（＊は推定値であることを示す）を算出する場合、ＲＴＫエンジンは、次の式を解くことになる。
【数７０】
2021515246.tif 000072
【００３７】
アンビギュイティ決定（ＡＲ）が成功した場合、推定された搬送波位相アンビギュイティと観測値とが一致しなければならない。すなわち、
【数７１】
2021515246.tif 000073
となる。
【００３８】
すなわち、基線ベクトル０となるアンビギュイティのフィックス解が見い出された場合、スプーフィングが発生しているとみなすことができる。従って、この方法により、単一の送信アンテナを用いたスプーフィングや、単一のアンテナを用いたミーコニングを検出することができる。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、スプーフィング検出は、ＧＮＳＳ受信機１０のアプリケーション処理ブロック（プロセッサ）４４によって実行されてもよい。図４は、本発明の一実施形態に従ったアプリケーション処理ブロック４４の一例を模式的に示す。  アプリケーション処理ブロック４４は、二重差計算部６２、二重差予測部６４、ＲＴＫエンジン６６、及びスプーフィング検出部６８を含む。なお、二重差計算部６２、二重差予測部６４、及びスプーフィング検知部６８の一部または全部が、ＲＴＫエンジン６６の一部として実装されていてもよいことに留意すべきである。
【００４０】
二重差算出部６２は、ｋ番目のＧＮＳＳ信号の第１の一重差
【数７２】
2021515246.tif 000074
と基準信号の第１の一重差
【数７３】
2021515246.tif 000075
との間の二重差
【数７４】
2021515246.tif 000076
を求める。ここで、第１の一重差
【数７５】
2021515246.tif 000077
は、ＧＮＳＳ信号２０−ｋの、（第１のアンテナで受信された）第１の搬送波位相
【数７６】
2021515246.tif 000078
と、（基準アンテナで受信された）基準搬送波位相
【数７７】
2021515246.tif 000079
との差であり、第１の一重差
【数７８】
2021515246.tif 000080
は、基準信号（すなわち、ｋ＝０）の、（第１のアンテナで受信された）第１の搬送波位相
【数７９】
2021515246.tif 000081
と、（基準アンテナで受信された）基準搬送波位相
【数８０】
2021515246.tif 000082
との差である。このように、二重差算出部６０「６２」は、信号処理ブロック４２から得た測定値（第１の搬送波位相
【数８１】
2021515246.tif 000083
と基準搬送波位相
【数８２】
2021515246.tif 000084
）に基づいて、二重差
【数８３】
2021515246.tif 000085
を算出する。
【００４１】
一方、二重差算出部６２「二重差予測部６４」は、まず、第１の一重差
【数８４】
2021515246.tif 000086
を、第１のアンテナ１２と基準アンテナ１４との間の単位ベクトルｅｋと基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数８５】
2021515246.tif 000087
と共に取得（予測）する。ここで、単位ベクトルｅｋは、基準アンテナ１４（基準位置ｘ０）からｋ番目の衛星３０−ｋまでの視線方向の単位ベクトルである。そして更に、二重差算出部６２「二重差予測部６４」は、二重差
【数８６】
2021515246.tif 000088
を、単位方向ベクトルｅｋと基準単位ベクトルｅ０との差分ベクトルｅｋ０と、基準線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数８７】
2021515246.tif 000089
と共に、予測する。ここで、基準単位ベクトルｅ０は、基準アンテナ１４（基準位置ｘ０）から基準衛星３０−ｋまでの視線方向の単位ベクトルである。
【００４２】
ＲＴＫエンジン６６は、二重差算出部６２から得られた測定二重差
【数８８】
2021515246.tif 000090
と、二重差予測部６４から得られた予測二重差
【数８９】
2021515246.tif 000091
とに基づいて、ＲＴＫ測位を実行して、アンビギュイティ決定と共にＰＶＴ解を算出することにより、基線ベクトルΔと第１「＊２」の整数バイアス
【数９０】
2021515246.tif 000092
とを推定する。スプーフィング検出部６８は、アンビギュイティ決定により基線ベクトルΔ＝０である解が得られた場合、すなわち基線ベクトルΔ＝０である場合にアンビギュイティのフィックス解が得られた場合に、スプーフィングが発生したと判定する。スプーフィング発生が検出された場合には、警告信号を生成して送信機４６を介して送信したり、誤った情報が他のアプリケーションで使用されることを避けるために、ＲＴＫ測位処理を所定時間停止させてもよい。
【００４３】
図５は、本発明の一実施形態による、第１のアンテナ位置にある第１のアンテナと基準アンテナ位置にある基準アンテナとを有するＧＮＳＳ受信機におけるスプーフィング検出方法のプロセスステップを示す。図５に示すように、複数（ｍ個）のＧＮＳＳ衛星に対応する複数（ｍ個）のＧＮＳＳ信号が第１アンテナおよび基準アンテナで受信される（１００）。ｍ個のＧＮＳＳ衛星は、ＧＮＳＳ受信機から見えるＧＮＳＳ衛星の一部または全部である。アンテナ位置から見える可能性のあるＧＮＳＳ衛星は、エフェメリスデータなどの衛星位置情報を含む利用可能なアシスト情報から知ることができる。スプーフィングの可能性がある場合、受信中のＧＮＳＳ信号は、実際にＧＮＳＳ衛星から来ているかもしれないし、そうではないかもしれず、ＧＮＳＳ受信機に分からないようにスプーファーアンテナから送信されている可能性もある。このようなスプーフィングが発生した場合、受信しているＧＮＳＳ信号はすべて偽装ＧＮＳＳ信号であると仮定する。
【００４４】
ＧＮＳＳ衛星のうちの１つを基準衛星とし、対応するＧＮＳＳ信号を基準信号（ｋ＝０）とする（１０２）。搬送波位相測定処理を用いて、第１アンテナで受信された複数のＧＮＳＳ信号について第１搬送波位相
【数９１】
2021515246.tif 000093
を求め、基準アンテナで受信された複数のＧＮＳＳ信号について基準搬送波位相
【数９２】
2021515246.tif 000094
を求め、各々測定値として取得する（１０４）。そして、２つのアンテナ間で第１の一重差をとる。すなわち、ｋを１からｍまでの整数とし、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星に対応するＧＮＳＳ信号をｋ番目のＧＮＳＳ信号としたときに、この複数のＧＮＳＳ信号について、第１の搬送波位相
【数９３】
2021515246.tif 000095
と基準搬送波位相
【数９４】
2021515246.tif 000096
との間の第１の一重差
【数９５】
2021515246.tif 000097
を算出する（１０６）。
【００４５】
そして、ＧＮＳＳ衛星間で第２の一重差をとる。すなわち、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星の第１の一重差
【数９６】
2021515246.tif 000098
と基準衛星の第１の一重差
【数９７】
2021515246.tif 000099
との間の第２の一重差である二重差
【数９８】
2021515246.tif 000100
が算出される（１０８）。
【００４６】
一方、第１の一重差
【数９９】
2021515246.tif 000101
は、上述したような利用可能な位置情報を用いることにより、基準アンテナからｋ番目の衛星への視線方向の単位ベクトルｅｋと、第１のアンテナと基準アンテナとの間の基線ベクトルΔとの関数として、第１の整数バイアス
【数１００】
2021515246.tif 000102
と共に予測される。従って、二重差
【数１０１】
2021515246.tif 000103
もまた、予測された第１の一重差
【数１０２】
2021515246.tif 000104
と
【数１０３】
2021515246.tif 000105
に基づいて、ｋ番目のＧＮＳＳ衛星の単位ベクトルｅｋと基準衛星の単位ベクトルｅ０の差分ベクトルｅｋ０と、基線ベクトルΔとの関数として、第２の整数バイアス
【数１０４】
2021515246.tif 000106
と共に、予測される（１１０）。
【００４７】
ｍ個のＧＮＳＳ信号に対するＲＴＫ測位解は、予測二重差
【数１０５】
2021515246.tif 000107
と、測定工程（１１２）で得られた算出二重差
【数１０６】
2021515246.tif 000108
とに基づいて、アンビギュイティ決定（ＡＲ）を用いて算出される。アンビギュイティ決定が成功した場合、上述したように、推定された搬送波位相アンビギュイティ
【数１０７】
2021515246.tif 000109
と、観測値として得られた搬送波位相アンビギュイティ
【数１０８】
2021515246.tif 000110
とが一致し、基線ベクトルΔ＝０での解が得られる。従って、基線ベクトルΔ＝０でアンビギュイティが決定されたことが判明した場合には、スプーフィングが発生したと判断される（１１４）。これらの処理ステップは、上述したアプリケーション処理ブロック４４によって実行されてもよい。なお、スプーフィングが発生したと判定された場合には、処理装置１０から通知を行ってもよいし、測位処理を停止してもよい。例えば、信号送信機４６（図２に示す）を用いてこのような通知を行ってもよい。
【００４８】
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、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体として実施されてもよい。このプログラムがマイクロプロセッサに指示することにより、上述の方法が実行される。
【００４９】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態に関して記載されてきたが、本発明の範囲内に入る改変、変更、修正、および様々な代替等価物が存在する。また、本発明の方法および装置を実施するための多くの代替方法が存在することにも留意すべきである。したがって、以下の添付の請求項は、本発明の思想及びその範囲内であるすべての改変、変更、および様々な代替等価物を含むものとして解釈されることが意図される。
【図１】
2021515246.tif 000170
【図２】
2021515246.tif 000171
【図３】
2021515246.tif 000172
【図４】
2021515246.tif 000173
【図５】
2021515246.tif 000174
【国際調査報告】
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