CN104603637B - 卫星导航信号的验证 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于提供关于由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的信息的方法和设备。获取所发送的加密信号的数据序列，从数据序列中提取信号样本，所述信号采样包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分，并且将信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息作为加密信号信息发送至接收机以供卫星导航系统使用。还公开了一种用于基于加密信号信息来验证未加密信号的方法和设备。具体地，基于未加密信号来获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差，接收加密信号信息，基于获取的时间偏差来标识接收到的加密信号中期望对应于信号样本的部分，将所标识的部分与信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则判定接收到的未加密信号是真实的。

Description

卫星导航信号的验证

技术领域

本发明涉及卫星导航系统。具体地，本发明涉及提供由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的样本、在接收机处接收样本和将样本与接收到的加密信号相关以验证从卫星接收到的未加密信号。

背景技术

诸如全球定位系统(GPS)之类的全球导航卫星系统(GNSS)在广泛的应用范围内用来为位于地球表面上或接近地球表面的接收机提供精确的定位数据。接收机从多个卫星接收导航信号并且执行三边测量以确定其位置坐标。特别地，每个接收到的信号包括关于发送信号的时间的信息。通过测定接收到信号的时间，能够计算出信号被传送的距离。

卫星导航系统通常包括供不同用户组使用的多种服务。例如，可以提供高精度服务供已授权用户组使用，诸如紧急服务和军事，同时可以利用低精度服务供拥有兼容接收机的任何人公用。高精度服务利用信号加密来阻止未授权用户获取高精度定位，而低精度服务通过可以由任何商业可用的接收机接收和处理的未加密定位信号来提供。然而，因为低精度服务未被加密，所以接收机无法证实所接收到的信号是否来自可信源。由此，低精度服务的使用者特别易受诸如电子欺骗和虚造干扰的恶意活动的攻击，在所述电子欺骗中攻击者传播具有假的定时信息的高功率的类似GNSS的信号以欺骗接收机计算不正确的位置，在所述虚造干扰中攻击者转播真实的GNSS信号以获取类似效果。因此，需要有一种允许接收机验证所接收到的未加密信号以判定信号是否可信的方法。

在此背景下做出了本发明。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于提供关于由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的加密信号信息的方法，所述方法包括：获取所发送的加密信号的数据序列；从数据序列中提取信号样本，所述信号样本包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本的连续子样本之间是不连续的；并且将信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息作为加密信号信息发送给接收机以供在卫星导航系统中使用。

所述加密信号信息可以包括多个信号样本，每个信号样本都是从多个加密信号中的不同的一个加密信号中提取的，每一个加密信号由卫星导航系统中的不同的卫星发送。

每个加密信号可以作为码片序列发送，加密信号信息可以包括关于由卫星导航系统中的M个卫星发送的加密信号码片的信息，并且包括在信号样本中的数据序列的一部分中的码片数量N可以由N≤M-1给出。

所述码片序列可以为通过数据位所调制的伪随机数PRN序列，并且如果其中一个子样本包括数据位转换，则码片中的所述子样本的长度N可以由N≤2(M-1)给出。

所述方法可以进一步包括：通过检测所发送的加密信号、标识检测到的加密信号中对应于信号样本的部分、将检测到的加密信号的标识的部分与信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则确认信号样本，以在发送每个信号样本至接收机之前确认每个信号样本。

可以通过直接检测由卫星发送的加密信号来获取加密信号的数据序列。在此，数据序列意指所发送的加密码片的序列，其例如在伽利略GNSS中是通过利用卫星发送的数据位调制伪随机数(PRN)编码码片来获取的。例如，可以使用高增益定向天线来检测所述加密信号。

可以基于关于伪随机数PRN编码和由卫星所用来生成加密信号的数据的信息来获取加密信号的数据序列。

根据本发明，还提供一种用于在被布置成从卫星导航系统中的卫星接收未加密信号和加密信号的接收机处验证未加密信号的方法，所述方法包括：基于未加密信号来获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差；接收关于加密信号的加密信号信息，所述加密信号信息包括信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；基于所获取的时间偏差来标识接收到的加密信号中期望对应于信号样本的部分；将所标识的部分与信号样本相关；以及如果获得预定的阈值相关性则判定接收到的未加密信号是真实的。

加密信号和未加密信号可以相同频率被接收且可以被锁相。

可以根据二进制偏移载波BOC调制方案来调制接收到的加密信号，且所述方法可以进一步包括：将BOC调制应用于信号样本，其中将所标识的部分与信号样本相关包括将所标识的部分与BOC调制后的信号样本相关。

计算机可读存储介质可以布置成存储计算机程序，当被执行时，所述计算机程序实现所述方法。

根据本发明，进一步提供用于提供关于由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的加密信号信息的设备，所述设备包括：用于获取所发送的加密信号的数据序列的装置；用于从数据序列中提取信号样本的装置，所述信号样本包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分，所述信号样本包括多个子样本构成，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；以及用于将信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息作为加密信号信息发送给接收机以供在卫星导航系统中使用的装置。

用于从数据序列中提取信号样本的装置可以被布置提取信号样本，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列。

用于从数据序列中提取信号样本的装置可以被布置成提取多个信号样本，每个信号样本都从多个加密信号中的不同的一个加密信号中提取，每一个加密信号由卫星导航系统中的不同卫星发送，并且用于发送的装置可以被布置成将多个信号样本作为加密信号信息发送。

每个加密信号可以作为码片序列发送，加密信号信息可以包括关于由卫星导航系统中的M个卫星发送的加密信号码片的信息，并且用于提取信号样本的装置可以被布置成对于每个信号样本提取长度N码片的数据序列的一部分，其中N由N≤M-1给出。

所述码片序列可以为通过数据位所调制的伪随机数PRN序列，并且如果一个子样本包括数据位转换，则码片中所述子样本的长度N可以由N≤2(M-1)给出。

用于获取加密信号的数据序列的装置可以被布置成通过直接检测由卫星发送的加密信号来获取所述数据序列。

用于获取加密信号的数据序列的装置可以被布置成基于关于伪随机数PRN编码和由卫星所用来生成所述加密信号的数据的信息来获取数据序列。

根据本发明，进一步提供了一种被布置成从卫星导航系统中的卫星接收未加密信号和加密信号的接收机，所述接收机包括：用于基于未加密信号来获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差的装置；用于接收关于加密信号的加密信号信息的装置，所述加密信号信息包括信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；以及用于判定接收到的未加密信号是否真实的装置，所述用于判定的装置被布置成基于所获取的时间偏差来标识接收到的加密信号中期望对应于信号样本的部分，将所标识的部分与信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则判定接收到的未加密信号是真实的。

所述接收机被布置成以相同频率接收作为锁相信号的加密信号和未加密信号。

可以根据二进制偏移载波BOC调制方案来调制接收到的加密信号，并且用于判定接收到的未加密信号是否真实的装置可以被布置成将BOC调制应用于所述信号样本且将所标识的部分与BOC调制后的信号样本相关。

可以提供包括设备和接收机的系统。

所述系统可以进一步包括用于在发送信号样本至接收机之前确认每个信号样本的确认装置，所述确认装置被布置成检测所发送的加密信号、标识检测到的加密信号中对应于信号样本的部分、将检测到的加密信号的所标识的部分与信号样本相关、以及如果获得预定的阈值相关性则确认信号样本。

所述卫星导航系统可以为伽利略导航系统，未加密信号可以是开放服务信号而加密信号可以是公共调控服务信号。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的卫星导航系统；

图2示出了根据本发明的实施例的从加密信号中提取的信号样本；

图3A和图3B示出了根据本发明的实施例的从多个加密信号中提取的信号样本；

图4示出了根据本发明的实施例的用于在GNSS接收机处验证未加密信号的方法；

图5示出了根据本发明的实施例的用于给GNSS接收机提供关于加密信号的加密信号信息的设备；

图6示出了根据本发明的实施例的用于生成和确认加密信号信息且给GNSS接收机提供确认后的信息的系统；

图7示出了根据本发明的实施例的用于给GNSS接收机提供关于加密信号的加密信号信息的方法；以及

图8示出了根据本发明的实施例的用于生成和确认加密信号信息且给GNSS接收机提供确认后的信息的方法。

具体实施方式

参照图1，示出了根据本发明的实施例的卫星导航系统。在本实施例中，卫星导航系统是伽利略导航系统，其中高精度公共调控服务(PRS)通过从卫星发送的加密定位信号来提供，同时低精度开放服务(OS)通过从卫星发送的未加密定位信号来提供。在下文中，将描述与由接收机接收PRS和OS信号以供在伽利略GNSS中使用有关的本发明的实施例。然而，本发明的实施例通常可以应用于其中卫星发送加密定位信号和未加密定位信号的任意卫星导航系统中。

系统包括接收机100和被布置成发送能够由接收机100接收的定位信号的多个卫星110、120、130。每个卫星110、120、130被布置成发送如图1中实线箭头所示的未加密OS信号111、121、131和由图1中虚线箭头所示的加密PRS信号112、122、132。接收机100能够接收未加密信号111、121、131和加密信号112、122、132。然而，接收机100未被授权访问加密信号112、122、132中的高精度PRS定位数据，因而无法获得解密所接收到的加密信号112、122、132所需的安全密钥。因此，接收机100仅能理解未加密OS信号111、121、131，而不能访问加密PRS信号112、122、132中的定位信息，例如伪距测量、星历数据或定时信息。

尽管如此，在本发明的实施例中，即使接收机无法理解加密信号，接收机也能够使用加密信号来验证从相同的卫星接收到的未加密信号。在伽利略系统中，每个卫星被布置成在相同频带发送未加密OS信号和加密PRS信号，并且OS和PRS信号被锁相。如此，第三方能够电子欺骗OS信号但无需发送与电子欺骗OS信号锁相的其自身的PRS信号。然而，PRS信号在对被用于加密信号的系统密钥无访问权的情况下不会被电子欺骗。因此，在本发明的实施例中，接收机被布置成如果来自相同卫星的加密信号被视为真实的则验证接收到的未加密信号。具体地，本发明的实施例使得接收机在不需要解密信号的情况下就能够判定加密信号是否是真实的，由此接收机不需要访问系统加密密钥。

应该注意的是，尽管在本实施例中未加密信号和加密信号是以相同的载波频率被锁相发送的，但本发明并不限于这种配置。加密信号和未加密信号通常被如此发送以简化由卫星对信号的放大和发送。例如，GPS也以相同的载波频率发送加密信号和未加密信号。然而，在其他实施例中，加密信号和未加密信号可能以不同的载波频率或者在不同频带中被发送。

更详细地，为了判定接收到的加密信号是否真实，接收机100被布置成获取关于来自可信安全提供方的加密信号的加密信号信息。加密信号信息包括来自所发送的加密信号的信号样本以及关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息。假设加密PRS信号是真实的且从未加密信号获取的时间偏差是正确的，接收机100可以利用该信息来标识接收到的加密信号中将被期望对应于信号样本中的数据的部分。高度相关表明PRS信号是真实的。如果判定加密PRS信号是真实的，则接收机100判定从该卫星接收到的未加密OS信号也是真实的且时间偏差是正确的。

现在将参照图2更详细地描述加密信号信息，图2示出了根据本发明的实施例从加密信号中提取的信号样本。在本实施例中，加密信号是由图1的接收机100接收到的伽利略PRS信号112其中之一。在伽利略GNSS中，采用码分多址(CDMA)方法，特别地为二进制偏移载波(BOC)调制，来发送PRS信号。然而，在其他GNSS中，在发送加密信号时可以使用不同的调制方案，即本发明并不仅仅限于BOC调制。通常，在任何一个基于CDMA的系统中都可以使用本发明的实施例。

如图2所示，在本实施例中，加密信号112被接收作为码片序列，即幅值为+1或-1的矩形脉冲。接收机100存储接收到的加密信号112以供与加密信号信息进行相关。加密信号信息包括作为在加密信号112中发送的数据序列中的提取物的信号样本212。信号样本212包括所发送的PRS码片的序列的部分。由卫星通过利用数据位调制独属于卫星的伪随机数(PRN)来获取待发送的PRS码片。特别地，PRN数据用作PRS码片，但每当有数据位转换时就反转。所提供给接收机的加密信号信息仅包括PRS码片且不包括PRN或数据位。优选地，如本实施例中所示选择每个信号样本以跨越数据转换，但这并不是必需的。由此，保持了原始加密信号的安全性，因为信号样本212不能被分解以给出任何一个GNSS卫星的组成PRN序列或数据位。由于仅提供加密信号112的数据序列的一部分给接收机所以提供了进一步的安全性，信号样本212仅在卫星已经发送加密信号212之后才被供给接收机，从而防止GNSS信号被电子欺骗。

另外，加密信号信息包括关于在信号样本212中所包括的数据由卫星发送的时间的信息。信号样本212具有N个码片的长度，并且能够通过接收机与接收到的加密信号112的对应部分相关以判定接收到的加密信号是否真实以及判定基于接收到的未加密信号所获取的时间偏差是否正确。

更详细地，接收机首先获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差。在GNSS中，卫星内部时钟与GNSS系统时间同步，而接收机仅包括相对不精确的时钟以将成本和复杂性保持为最低。由此，当计算定位时，GNSS接收机还必须获取其自身的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差。为了将接收到的加密信号112与信号样本212相关，如果PRS信号是真实的且时间偏差是正确的，则接收机必须标识接收到的加密信号112中将被期望对应于信号样本的部分。接收机能够利用所获取的时间偏差、关于何时接收到加密信号的每一部分，以及关于何时发送信号样本212中的数据来标识接收到的加密信号的所述部分的信息。

如果获取的时间偏差正确，以及如果加密信号112真实，则接收到的加密信号112的标识部分与信号样本212之间存在强的相关性。由此，高度相关表明时间偏差正确，且因此未加密OS信号一定是真实的，否则获取的时间偏差将不允许与信号样本有强的PRS相关性。这里，如果获得预定的阈值相关值，则接收机100可以验证未加密信号。

在本实施例中，阐明了包括单一部分的加密信号数据序列的信号样本212。然而，在其他实施例中，加密信号信息可以包括任何数量的子样本，每个子样本包括单独部分的所发送的数据序列。包括在加密信号信息中的码片总数，即在包括有任何子样本的信号样本中的码片总数，可以基于加密信号的最小信噪比(SNR)、要求的验证速率和假警报概率来进行来选择。例如，合适的值可以为如下：

最小接收到的C/N_o(C/N_omin)：44分贝赫兹(dBHz)

验证速率：每秒1次

假警报概率：0.1％

C/N_o为信号载波与单位噪声之比。因此，如果在整个一秒时间段上进行相关，则SNR将与C/N_o相同，即1Hz集成带宽。

在本实施例中，每秒2.557百万个码片(Mchips)的码片速率用于加密PRS信号。如果例如1023个码片被集成，则SNR将为：

SNR＝C/Nomin+10log(所集成的码片的No/每秒码片的No)

SNR＝44+10log(1023/2.557*10^6)＝10dB

如上所述，可以预设相关阈值，使得如果超过阈值则加密信号和未加密信号被视为真实的。实际上，接收到的加密信号中的噪声可能导致即使真实信号存在也不超过阈值(即漏报)的可能性。类似地，存在当没有信号存在时由于噪声超过相关阈值而使得噪声能够产生假警报(即误报)的有限概率。由于在接收机前端处的主要噪声源为热噪声，所以可以假设噪声为高斯型的。此外，假设高斯型噪声分布是对称的，如果信号级被标准化并且所期望的误报概率与漏报概率相同，则信号为1且相关阈值为0.5。然而，在其他实施例中，如果需要，可以选择不同的相关阈值，以提供出现漏报/误报的不同的相对概率。

利用本示例的参数，假设每一秒进行一次验证，对于长度为1023个码片、SNR为10dB的信号样本获得每20秒1次的假警报率。类似地，长度为2046个码片及SNR为13dB的信号样本给出每1.5分钟1次的假警报率，且长度为4092个码片及SNR为16dB的信号样本给出每20分钟1次的假警报率。在任何给定的实施例中，可以选择信号样本的总长度来给出可接受的假警报率。

现在参照图3A和3B，示出了根据本发明的实施例从多个加密信号中提取的信号样本。除了加密信号信息包括多个信号样本，每个信号样本从图1中所示的不同的一个加密信号中提取，加密信号112、122、132中每一个由卫星110、120、130中的不同的一个卫星发送以外，所述实施例类似于图2的实施例。此外，对于每个加密信号的信号样本包括多个子样本。特别地，加密信号信息包括从第一加密信号112提取的包括四个子样本S_1，1、S_1，2、S_1，3和S_1，4的第一信号样本。加密信号信息还包括从第二加密信号122提取的包括四个子样本S_2，1、S_2，2、S_2，3和S_2，4的第二信号样本以及从第三加密信号132提取的包括四个子样本S_3，1、S_3，2、S_3，3和S_3，4的第三信号样本。为了将针对多个不同加密信号的信号样本作为加密信号信息300来发送，对来自不同加密信号112、122、132的信号样本、或者子样本(如果存在)求和，如图3B所示。例如，在本实施例中，如果第一子样本S_1，1、S_2，1和S_3，1中的第一码片分别具有值+1、+1和-1，则求和后的子采样S₁的第一码片将具有值+1。

对样本或子样本求和，采用这种方法减少了作为加密信号信息300被发送至接收机的总数据量。接收机然后可以通过将求和后的信号样本300与接收到的加密信号的对应部分直接相关来执行相关。来自其他卫星(即除了发送由接收机来接收的加密信号的卫星以外的其他卫星)的信号样本的贡献将达到平均数为零并且如果加密信号与包括在加密信号信息300中的其中一个信号样本相匹配，则仍将获得相关峰值。

如图3A所示，子样本包括按时间分离的数据序列的部分，使得数据序列在连续的子样本之间是不连续的。使用子样本允许相对大量的码片作为整体包括在信号样本中，同时由于仅发送序列的小的离散部分而保持安全性。由此，第三方不能从子样本中重构整个加密信号，这可能使得能够通过猜测可能的PRN经由简单匹配算法(brute-force)来获得安全密钥。

此外，在使用子样本的本发明的实施例中，在子样本长度上设置上限以保证信号样本是安全的且无法建立加密信号的PRN序列或者数据。特别地，如果加密信号信息包括针对数量为M个卫星的信号样本，则码片中最大子样本长度N可以由下式给出：

N(码片中)＝M-1

因此，一般地，为了最高安全性，子样本长度可以被选择为小于或等于比为其提供有信号样本的卫星数小的数。相应地，如果提供了关于更多卫星的信息，则可以使用更长的子样本。然而，如上参照伽利略GNSS中的PRS信号所述，在加密信号包括由数据位调制的PRN位的实施例中，如果子样本包括数据转换则子样本的最大长度可以加倍。在这种情况下，当包括数据转换时最大子样本长度N由下式给出：

N(码片中)＝2(M-1)

因此，一般地，如果包括数据转换，则子样本长度可以被选择为小于或等于2(M-1)。这些限制确保即使知道PRN和数据中一个或另一个也均无法从信号样本中得到PRN和数据。因此，可以使关于加密信号的信息公用以供接收机使用，而不损害加密信号的安全性。在最高安全性非优先考虑或由例如安全加密通信通道的其他方式提供的实施例中，仍然可以逾越上述限制。

现在参照图4，示出了根据本发明的实施例用于在GNSS接收机处验证未加密信号的方法。已经在上面描述了所述方法的方案，则因此不将在这里详细讨论。所述方法能够被用于任何能够接收未加密GNSS信号和加密GNSS信号的GNSS接收机中，并且能够由专用硬件或者在处理器上执行的软件程序来执行。首先，在步骤S401中，接收机接收未加密定位信号并且基于这些未加密信号来获取时间偏差。然后，在步骤S402中，接收机接收加密信号信息。在其他实施例中，加密信号信息能够在接收未加密信号之前和/或在获取时间偏差之前被接收。

接下来，在步骤S403中，接收机标识加密信号中已经被接收和记录的部分，该部分被期望与包括在加密信号信息中的信号样本中的数据相对应。如上所述，可以基于所获取的时间偏差和包括在关于信号样本中的数据何时被发送的加密信号信息中的信息来标识所述部分。然后，在步骤S404中，接收机将所标识的部分与信号样本相关。如果得到超过预定阈值的相关值，则确定加密信号，以及由此从相同卫星接收的未加密信号(例如对于伽利略或GPS在相同频带中)也是真实的。

在优选实施例中，在无需根据加密信号的调制方案来调制的情况下提供信号样本。例如，在伽利略中利用BOC调制来发送加密PRS信号，但是无需BOC调制仍然能够提供信号样本。在这种实施例中，在步骤S404中，接收机应当被布置成在将所记录的加密信号的部分与信号样本相关之前应用适当的调制。假如无需调制的信号样本减少了必须发送至接收机的数据量，并由此减小了传送加密信号信息所需的带宽。然而，在其他实施例中，可能提供通过调制的信号样本，在这一情况中，接收机可能仅仅将接收到的信号样本与接收到的加密信号的标识部分直接相关。

现在参照图5，示出了根据本发明的实施例的用于给GNSS接收机提供关于加密信号的加密信号信息的设备。提供加密信号信息以供在接收机处验证未加密信号使用。设备540包括加密信号数据模块541，其被布置成获取所发送的加密信号的数据序列。加密信号数据模块541可以包括任何用于获取数据序列的装置。在本实施例中，加密信号数据模块541拥有对原始加密PRN码和由卫星使用以生成加密信号码片的数据的访问权。然而，在其他实施例中，其他途径是可能的，例如加密信号数据模块可能包括被布置成直接检测由卫星发送的加密信号的大天线。

设备540进一步包括被布置成从数据序列提取信号样本的样本提取模块542，所述信号样本包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分。各种配置都是可能的。例如，样本提取模块542能够如图2所示提取单一信号样本，或者能够提取作为信号样本中的子样本而被提供的数据序列的不同部分。另外，样本提取模块542能够从一个加密信号中提取信号样本，或者能够从给不同卫星提供加密信号信息的多个不同的加密信号中提取信号样本。样本提取模块542还被布置成基于从加密信号数据模块541接收到的数据序列来获取关于发送每个信号样本中的数据的时间的信息。

另外，设备540包括被布置成发送信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星作为加密信号信息发送至GNSS接收机500的信息的样本发送模块543。例如，样本发送模块543可以被布置成通过移动通信网络和/或经由因特网与接收机500通信，并且能够以预定时间间隔自动发送加密信号信息或者当接收机500需要执行验证时响应于来自接收机500的请求来发送加密信号信息。

现在参照图6，示出了根据本发明的实施例的用于生成和确认加密信号信息和给GNSS接收机提供确认后的信息的系统。除了在本实施例中样本生成器640被布置成通过直接检测由GNSS中的卫星发送的加密信号612、622、632来获取加密信号数据序列以外，所述系统包括类似于设备540和接收机500的样本生成器640和接收机600。

在本实施例中，在已经通过样本生成器640获取加密信号信息之后，加密信号信息被发送给样本分发器650，样本分发器650依次将加密信号信息转发给样本确认器660。样本确认器660被布置成通过检测所发送的加密信号、标识检测到的加密信号中对应于信号样本的部分、将检测到的加密信号的所标识部分与信号样本相关以及如果获得预定的阈值相关则确认加密信号信息来确认接收到的加密信号信息。也就是说，除了样本确认器660还能够解密加密信号以核实用于相关的加密信号其本身是真实的以外，样本确认器660执行类似于在接收机600处所使用的方法。样本确认器660将确认结果通知样本分发器650，并且如果成功地确认了加密信号信息，则样本分发器继续提供确认后的加密信号信息给接收机600。在另一方面，如果加密信号信息未被确认，则其不被提供给接收机600。以这种方式进行的确认能够确保验证机制的完整性。

现在参照图7，示出了根据本发明的实施例的用于给GNSS接收机提供关于加密信号的加密信号信息的方法。已经关于图5在上面描述了所述方法的方案，则因此不将在这里详细讨论。所述方法可以由专用硬件或者在处理器上执行的软件程序来执行。

首先，在步骤S701中，获取在加密信号中所发送的数据序列。接下来在步骤S702中，从数据序列中提取信号样本。如上所述，信号样本可以包括或不包括多个子样本，并且可以提取针对不同卫星的一个或多个信号样本。然后，在步骤S703中，信号样本与关于包括在信号样本中的数据何时由卫星作为加密信号信息发送的信息一起被发送给GNSS接收机。

现在参照图8，示出了根据本发明的实施例的用于生成和确认加密信号信息和给GNSS接收机提供确认后的信息的方法。已经在上面关于图6描述了所述方法的方案，则因此不将在这里详细讨论。所述方法可以由专用硬件或者在处理器上执行的软件程序来执行。

步骤S801和S802分别与图7的步骤S701和S702相同。然而，在本实施例中，在提取信号样本之后，在步骤S803中基于关于包括在信号样本中的数据被发送的时间的信息，通过与检测到的加密信号相关来确认信号样本。以上已经参照图6的样本确认器660描述了确认过程。然后，在步骤S804中，检查是否获得高度相关的结果。如果相关结果为低，即低于预定阈值，则判定信号样本不适合用于验证未加密信号，然后所述方法返回至开始。另一方面，如果获得阈值相关，即满足或超过预定阈值，则判定已经成功确认了信号样本并且在步骤S805中包括信号样本的加密信号信息被发送给接收机。

尽管以上描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将理解在不偏离所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下许多变形例和修改例都是可能的。

Claims (11)

1.一种用于提供关于由卫星导航系统中的多个卫星发送的多个加密信号的加密信号信息的方法，所述方法包括：

获取所发送的所述加密信号中的每一个的码片序列，所述加密信号中的每一个通过所述卫星导航系统中的不同卫星来发送；

从获取的码片序列中的每一个中提取信号样本，每个提取的信号样本包括相应的序列中长度小于该序列的总长度的一部分；

将从获取的码片序列中提取的多个信号样本求和得到求和后的信号样本；以及

将所述求和后的信号样本和关于包括在所述求和后的信号样本中的所述码片何时由所述多个卫星发送的信息作为所述加密信号信息发送给接收机以供在所述卫星导航系统中使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加密信号信息包括关于由所述卫星导航系统中的M个卫星发送的加密信号码片的信息，并且

其中包括在所述信号样本之一中的码片数量N由N≤M-1给出。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述码片序列为通过数据位所调制的伪随机数PRN序列，并且

其中如果一个所述信号样本包括数据位转换，则码片中所述信号样本的长度N由N≤2(M-1)给出。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：

通过检测所述发送的加密信号、标识所检测到的加密信号中对应于所述信号样本的部分、将所检测到的加密信号的所标识的部分与所述信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则确认所述信号样本，以在发送每个信号样本至所述接收机之前确认每个信号样本，

其中，只有确认成功才发送所述信号样本。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过直接检测由所述卫星发送的所述加密信号来获取所述加密信号的所述码片序列。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中基于关于伪随机数PRN编码和由所述卫星用来生成所述加密信号的数据的信息来获取所述加密信号的所述码片序列。

7.一种用于在被布置为从卫星导航系统中的多个卫星接收多个未加密信号和多个加密信号的接收机处验证所述未加密信号的方法，所述方法包括：

基于从所述多个卫星中的一个接收的所述未加密信号来获取所述接收机的内部时钟和所述多个卫星中的所述一个的内部时钟之间的时间偏差；

接收关于所述多个加密信号的加密信号信息，所述加密信号信息包括求和后的信号样本和关于包括在所述求和后的信号样本中的码片何时由所述多个卫星中的所述一个发送的信息，所述求和后的信号样本包括多个求和后的信号样本，每个求和后的信号样本都从发送的所述多个加密信号之一的码片序列中提取，每个信号样本包括相应的序列中长度小于该序列的总长度的一部分；

基于所获取的时间偏差来标识从所述多个卫星中的所述一个接收到的加密信号中期望对应于所述求和后的信号样本的部分；

通过执行集成来将所标识的部分与所述求和后的信号样本相关以获得用于所述求和后的信号样本的相关结果；以及

如果所获得的单一相关结果超过预定的阈值相关，则判定所接收到的未加密信号是真实的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述加密信号和未加密信号以相同频率被接收且被锁相。

9.一种用于提供关于由卫星导航系统中的多个卫星发送的多个加密信号的加密信号信息的设备，所述设备包括：

用于获取所发送的所述加密信号中的每一个的码片序列的装置，所述加密信号中的每一个通过所述卫星导航系统中的不同卫星来发送；

用于从获取的码片序列中的每一个中提取信号样本的装置，每个提取的信号样本包括相应的序列中长度小于该序列的总长度的一部分，以及该装置还用于将从获取的码片序列中提取的所述多个信号样本求和得到求和后的信号样本；以及

用于将所述求和后的信号样本和关于包括在所述求和后的信号样本中的所述码片何时由所述多个卫星发送的信息作为所述加密信号信息发送给接收机以供在所述卫星导航系统中使用的装置。

10.一种被布置成从卫星导航系统中的多个卫星接收多个未加密信号和多个加密信号的接收机，所述接收机包括：

用于基于从所述多个卫星中的一个接收的所述未加密信号来获取所述接收机的内部时钟和所述多个卫星中的所述一个的内部时钟之间的时间偏差的装置；

用于接收关于所述多个加密信号的加密信号信息的装置，所述加密信号信息包括求和后的信号样本和关于包括在所述求和后的信号样本中的码片何时由所述多个卫星中的所述一个发送的信息，所述求和后的信号样本包括多个求和后的信号样本，每个求和后的信号样本都从发送的所述多个加密信号之一的码片序列中提取，每个信号样本包括相应的序列中长度小于该序列的总长度的一部分；以及

用于判定所接收到的未加密信号是否真实的装置，用于判定的所述装置被布置成基于所获取的时间偏差来标识从所述多个卫星中的所述一个接收到的加密信号中期望对应于所述求和后的信号样本的部分，通过执行集成来将所标识的部分与所述求和后的信号样本相关以获得用于所述求和后的信号样本的相关结果，以及如果所获得的相关结果超过预定的阈值相关则判定所接收到的未加密信号是真实的。

11.一种包括权利要求9所述的设备和权利要求10所述的接收机的系统。