CN105980884B - 定位终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位终端，其中车载机(In‑vehicle Apparatus)(200)对优先使用了认证完毕的GPS卫星(2)的定位结果(认证优先定位结果)和使用了不管是否认证完毕都从信号质量较好的GPS卫星接收的信号的定位结果(信号质量优先定位结果)进行比较。而且，在信号质量优先定位结果所表示的地点存在于距离认证优先定位结果所表示的地点一定距离(例如100m)以内的情况下，采用信号质量优先定位结果所指示的位置数据作为当前位置。

Description

定位终端

本公开基于在2014年2月6日提出的日本申请号2014-21630号的申请，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及基于从卫星定位系统中所使用的人造卫星接收到的信号对本终端的位置进行定位的定位终端。

背景技术

以往，公知有接收来自卫星定位系统中所使用的人造卫星的信号，对本终端的位置进行定位的定位终端。

然而，近年来，由于能够人工生成来自人造卫星的信号的模拟器等的开发，产生了恶意者使用该模拟器，使定位终端计算出错误的位置的可能性。

对此，在专利文献1中提出了进行本终端所接收到的信号是否是来自卫星定位系统中所使用的人造卫星的正规的信号的认证的技术。在专利文献1所公开的技术中，定位终端对认证中心的数据库进行访问，基于本终端从人造卫星接收到的信号所包含的卫星编号和卫星时刻，获取作为对象的人造卫星的认证所使用的数据。然后，定位终端使用从认证中心获取到的数据，进行本终端所接收到的信号是否是来自卫星定位系统中所使用的人造卫星的正规的信号的认证。其中，此处的认证处理中伴随着复杂的运算处理。

专利文献1：JP 2013-130395A

在专利文献1所公开的技术中，每当本终端接收信号，就实施该信号是否是来自卫星定位系统中所使用的人造卫星的正规的信号的认证处理。

在此，若应用专利文献1的技术，则也能够考虑定位终端对本终端正在接收的信号的发送源的每个判定该发送源是否是卫星定位系统中所使用的人造卫星的结构(作为应用例)。例如，在本终端所接收到的信号是来自卫星定位系统中所使用的人造卫星的正规的信号的情况下，判定为该信号的发送源是卫星定位系统中所使用的人造卫星。

在该应用例中，来自该判定为是人造卫星的发送源，即，来自认证完毕的发送源的信号被视为不是由模拟器生成的信号，而是来自人造卫星的信号并用于定位。而且，可以说使用了来自认证完毕的发送源的信号的定位结果与使用了来自未完成认证的发送源的信号的定位结果相比，在该定位结果所表示的位置未被恶意者篡改的观点上可靠性较高。

然而，由于认证处理伴随着访问认证中心来获取数据的麻烦、复杂的运算处理，所以在认证一个发送源时也产生等待时间。应用例中的定位终端需要对作为本终端正在接收的信号的发送源的多个人造卫星分别进行认证，而对本终端正在接收的信号的全部的发送源进行该认证处理则需要更多的时间。因此，可能存在即使是正规的人造卫星，也未被认证的状态。

而且，在未对全部的发送源完成该认证处理的情况下，优先使用来自已经完成认证的发送源的信号来进行定位，由此如上所述，能够减少被篡改的可能性。

然而，来自成为认证完毕的发送源的信号的质量未必好。例如在来自认证完毕的发送源的信号由于多路径、电离层等包含有相对较大的误差的情况下，使用了该信号的定位结果的精度变差。

另外，有认证未完成的发送源中包含有卫星定位系统中所使用的人造卫星的可能性，有来自该认证未完成的人造卫星的信号与来自认证完毕的发送源的信号相比，不受多路径、电离层等的影响的可能性。即，将来自认证未完成的人造卫星的信号用于定位可能有定位精度本身提高的情况。

在假定利用定位终端的位置数据，进行停车费、收费道路通行费等的计费的系统的情况下，从该位置数据是否是使用了由正规的人造卫星发送出的信号的定位结果这样的观点考虑的可靠性(作为正规性可靠性)必须高，与此同时，优选其定位精度也更高。即，有想要确保针对定位结果的正规性可靠性并且以更高精度进行定位的需求。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够确保针对定位结果的正规性可靠性并且以更高精度进行定位的定位终端。

根据用于实现该目的本公开的一个例子，提供一种定位终端，其包含如下的结构要素。卫星接收器，其接收来自卫星定位系统所使用的多个人造卫星的信号。认证用数据获取部，其从认证中心获取进行卫星接收器正在接收的信号的发送源是否是人造卫星的认证所需要的认证用数据。发送源认证部，其使用由认证用数据获取部获取到的认证用数据，进行由卫星接收器接收到的信号的发送源是否是人造卫星的认证。认证优先定位部，其优先使用卫星接收器从多个发送源接收到的信号中的、从被发送源认证部认证的发送源接收到的信号对定位本终端的位置进行定位。信号质量评价部，其对每个发送源，评价表示在使用该发送源发送的信号进行了定位的情况下给定位结果带来误差的可能性的小的程度的信号质量。信号质量优先定位部，其优先使用卫星接收器从多个发送源接收到的信号中的、从信号质量较好的发送源接收到的信号对定位本终端的位置进行定位。定位结果选择部，其采用信号质量优先定位部定位出的结果亦即信号质量优先定位结果和认证优先定位部定位出的结果亦即认证优先定位结果中的任意一方所表示的位置作为当前位置。并且，在信号质量优先定位结果满足用于推断为信号质量优先定位部进行定位所使用的信号的发送源是人造卫星的允许条件的情况下，定位结果选择部采用信号质量优先定位结果所表示的位置作为当前位置；另一方面，在信号质量优先定位结果不满足允许条件的情况下，定位结果选择部采用认证优先定位结果所表示的位置作为当前位置。

在以上的结构中，在信号质量优先定位结果相对于认证优先定位结果满足规定的允许条件的情况下，采用信号质量优先定位结果所指示的位置数据作为当前位置。在此，允许条件用于判定是否能够推断为信号质量优先定位所使用的信号的发送源是人造卫星。

即，在信号质量优先定位结果满足允许条件的情况下，可以说该信号质量优先定位结果是使用了被推断为是人造卫星的发送源发送出的信号的定位结果。

根据这样的结构，即使使用来自尚未被认证为是卫星定位系统中所使用的人造卫星的发送源的信号，也能够减少该定位结果所表示的位置数据被篡改的可能性。

另外，是信号质量优先定位部是提供使用来自卫星接收器正在接收的信号的发送源中的、信号质量较好的发送源的信号定位出的结果的部分。因此，可以说满足允许条件的信号质量优先定位结果比认证优先定位结果以高精度表示该定位终端的当前位置。

即，满足允许条件的信号质量优先定位结果能够确保针对定位结果的正规性可靠性并且进一步提高精度。

附图说明

通过参照随附的附图进行下述详细的描述，有关本公开的上述目的以及其它目的、特征、优点变得更加明确。

图1是表示实施方式中的认证型定位系统的简要的结构的一个例子的图。

图2是表示认证中心的简要的结构的一个例子的框图。

图3是表示车载机的简要的结构的一个例子的框图。

图4是表示对正在捕捉的每颗GPS卫星2的认证状态以及信号质量数据进行管理的数据的一个例子的图。

图5是表示由车载机进行的认证相关处理的流程的一个例子的流程图。

图6是表示由车载机进行的定位相关处理的流程的一个例子的流程图。

图7是表示由车载机进行的位置数据发送处理的流程的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，使用附图对本公开的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式中的认证型定位系统1的简要的结构的一个例子的图。如图1所示，认证型定位系统1具备监控站110、认证中心120、主控站130、车载机(In-Vehicle Apparatus)200、以及服务中心300。车载机200也被称为定位终端。此外，作为其它实施方式，也可以代替车载机200，使用被带入车辆的便携式的定位终端。

＜认证型定位系统1的简要结构＞

监控站110接收作为卫星定位系统之一的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)所具备的GPS卫星2a～2f发送的GPS电波(也称为信号)。即，GPS卫星2a～2f是GPS所具备的多个GPS卫星中的、监控站正在捕捉的GPS卫星。以下，在不对GPS卫星2a～2f的每一个进行区分的情况下，表示为GPS卫星2。

如公知的那样，GPS卫星2发送的GPS电波中包含有导航消息M。各GPS卫星2发送的导航消息M包含有卫星时钟的修正参数、该GPS卫星2的详细轨道数据(即星历数据)、电离层修正参数、所有GPS卫星的简要轨道数据(即年鉴数据)等。另外，GPS电波包含有表示GPS卫星2的发送时刻的数据(作为GPS时刻)。由于各GPS卫星2的星历数据等不同，所以GPS卫星2a～2f的每一颗卫星发送的导航消息M所包含的各数据当然不同。

监控站110对接收到的GPS电波进行解调提取导航消息M。然后，监控站110将该提取出的导航消息M依次传送至认证中心120。

认证中心120根据导航消息M生成RAND(参考认证导航数据：ReferenceAuthentication Navigation Data)消息。然后，根据创建出的RAND消息和作为加密密钥(encryption key)的H矩阵，创建与该导航消息M以及RAND消息对应的奇偶校验数据。

认证中心120为能够与监控站110、主控站130、车载机200等相互通信的结构。例如认证中心120将包含创建出的奇偶校验数据的信号传送至主控站130。有关该认证中心120的详细的说明，在下面使用图2进行。

主控站130将从认证中心120接收到的奇偶校验数据发送至准天顶卫星(以下，QZS卫星)3。QZS卫星3向地面播放包含奇偶校验数据的导航消息N。

车载机200是导航消息认证(NMA：Navigation Message Authentication)型的车载机。车载机200与认证中心120进行通信，进行从GPS卫星2接收到的导航消息M是正规的导航消息的认证处理。然后，成为被判定为是正规的导航消息的导航消息M的发送源的GPS卫星2判定为是正规的GPS卫星2。以下，将被判定为是正规的GPS卫星2的GPS卫星2还表示为认证完毕的GPS卫星2。此外，将认证没有完成的状态表示为认证NG、认证未完成等。

对正在接收的全部的导航消息M的发送源依次进行认证处理，但由于认证处理花费时间，所以产生到定位所使用的全部的GPS卫星2的认证完成为止期间内只有一部分GPS卫星2进行了认证的状况。另外，即使是正在发送正规的导航消息M的GPS卫星2，也在认证处理的结果被判定为认证OK之前，持续被判定为认证NG的状态。有关认证处理的详细的说明，在下面使用图5进行。

另外，车载机200使用从多个GPS卫星2接收到的GPS电波对本设备的当前位置进行定位。在本实施方式中，车载机200为在当前位置的定位中使用至少从4个GPS卫星2接收到的GPS电波的结构。以下，将定位所需要的GPS卫星2的个数称为定位所需卫星个数。在本实施方式中，定位所需卫星个数为4个，但并不限于此。例如，定位所需卫星个数也可以是3个。

并且，车载机200计算定位所使用的GPS卫星2中的、认证完毕的GPS卫星2的比例(以下为认证等级)。然后，对表示定位出的当前位置的位置数据(也被称为位置信息)赋予计算出的认证等级并无线发送至外部。有关车载机200的详细的说明，在下面使用图3进行。

服务中心300被设置于车辆外部，是由提供利用了从车载机200发送的位置数据的服务的服务提供者管理的中心。例如，作为利用了位置数据的服务，可以假定在判定为搭载有车载机200的车辆停在了收费停车区域的情况或判定为该车辆在收费道路上行驶的情况下，对该车辆的使用者自动进行计费的服务等。

另外，服务中心300根据从车载机200发送的位置数据被赋予的认证等级，判断是否将该位置数据用于利用位置数据的处理。例如，在认证等级为规定的阈值以上的情况下，利用该位置数据来提供服务；另一方面，在认证等级小于规定的阈值的情况下，不利用该位置数据，并且也不提供该服务。

若举出针对向路侧收费停车区域的停车、收费道路的行驶进行计费的计费处理为例来进行说明，则如下所示。对于认证等级小于规定的阈值而判断为不作为计费对象的位置数据，即使在符合成为计费对象的区域的情况下，也不作为自动的计费对象。另一方面，对于认证等级是一定的阈值以上而判断为作为计费对象的位置数据，在与成为计费对象的区域相当的情况下，作为计费对象，自动地进行计费。所谓的自动的计费是指从预先注册的银行账户、信用卡上划走停车费、收费道路的通行费等的处理。

＜认证中心120的详细结构＞

如图2所示，认证中心120具备控制电路122、数据存储部124、以及通信部126。

控制电路122是具备CPU、ROM、RAM等的计算机，并对数据存储部124、通信部126进行控制。另外，CPU利用RAM的临时存储功能并且执行存储于ROM的程序，由此实现各种功能。更具体而言，控制电路122作为功能模块，具备RAND消息生成部1221、SEED值生成部1222、H矩阵生成部1223、奇偶校验生成部1224、信号加工部1225。其中，这些各部1221～1225的功能也可以与专利文献1所公开的功能相同。

RAND消息生成部1221根据从监控站110获取的导航消息M来创建RAND消息。RAND消息依次排列有从导航消息M的位串中提取出的、表示在一周内的经过时间的TOW(Time OfWeek，星期时间)、作为时钟修正参数的TOC、AF0、AF1。

并且，RAND消息在AF1的后面，追加有反欺骗标志即AS Flag、卫星编号即PRN(Pseudo Random Noise：伪随机噪声)ID。以下，作为一个例子，将GPS卫星2a、2b、2c、2d、2e、2f的PRN ID依次设为12、13、14、15、16、17来进行说明。

在此，由于RAND消息包含有TOW和PRN ID，所以可以说是表示哪个GPS卫星2什么时候进行了发送的数据。此外，TOW每隔6秒发生变化。因此，RAND消息生成部1221对监控站110接收导航消息M的全部的GPS卫星2的每一颗卫星，每隔6秒生成RAND消息。

SEED值生成部1222以PC时钟作为输入产生随机数，由此生成SEED值。

H矩阵生成部1223使用SEED值生成部1222生成的SEED值，生成用于生成根据输入数据唯一确定的奇偶校验位的H矩阵。H矩阵是矩阵，其行数以及列数为与输入数据的位数和奇偶校验位的位数对应的值。作为H矩阵，可以使用公知的哈希函数，例如使用用于进行LDPC(Low Density Parity Check：低密度奇偶校验)编码的奇偶校验检查矩阵即可。

奇偶校验生成部1224基于RAND消息创建部1221创建出的RAND消息以及H矩阵生成部1223计算出的H矩阵来计算奇偶校验数据。即，对RAND消息乘以该H矩阵，由此计算奇偶校验数据。

信号加工部1225对奇偶校验生成部1224生成的奇偶校验数据以及该计算所使用的RAND消息建立对应关系，并插入从QZS卫星3发送的导航消息N。然后，将插入完毕的导航消息N传送至主控站130。

此外，在本实施方式中，作为一个例子，QZS卫星3发送的导航消息N为具备与各GPS卫星2对应的奇偶校验数据以及RAND消息的结构。即，信号加工部1225将与各GPS卫星2对应的奇偶校验数据以及RAND消息插入导航消息N。

并且，信号加工部1225与信号的插入相配合地，对奇偶校验生成部1224计算出的奇偶校验数据、奇偶校验数据的计算所使用的RAND消息、H矩阵、H矩阵的计算所使用的SEED值建立对应关系，并存储至数据存储部124。

每当RAND消息生成部1221生成RAND消息时，该信号加工部1225将RAND消息和奇偶校验数据插入使QZS卫星3发送的导航消息N。因此，每当RAND消息生成部1221生成RAND消息时，RAND消息生成部1221、SEED值生成部1222、H矩阵生成部1223、奇偶校验生成部1224也执行处理。

H矩阵选择部1226在由通信部126接收到从车载机200发送过来的PRN ID、TOW的情况下，从存储于数据存储部124的H矩阵中，选择与接收到的PRN ID、TOW对应的H矩阵。然后，将选择出的H矩阵返回给车载机200。

认证中心120-车载机200间的H矩阵的收发通过被加密的安全的通信来实施。例如，使用公钥加密方式即可，认证中心120利用从车载机200发布的公钥将加密的H矩阵发送至车载机200即可。当然，该情况下，车载机200使用与认证中心120所使用的公钥对应的密钥对被加密的H矩阵进行解码。

＜车载机200的详细结构＞

在此，使用图3对车载机200的结构进行说明。如图3所示，该车载机200具备通信部210、控制电路220、以及卫星接收器230。

通信部210具备接收部211和发送部212。通信部210具备短距离通信功能和广域通信功能。对于短距离通信功能，通信距离例如为数百米。对于广域通信功能，通信距离例如为数千米，通过与公用通信线路网的基站进行通信，能够与处于公用通信线路网的通信范围内的其它通信设备通信。通过广域通信功能，与认证中心120、服务中心300进行通信。另外，在经由未图示的路侧机，与认证中心120、服务中心300通信的情况下，使用短距离通信功能。

卫星接收器230以一定周期接收GPS卫星2、QZS卫星3发送的电波。对接收到的电波进行解调，并输出至控制电路220。即，卫星接收器230依次接收GPS卫星2发送出的导航消息M、QZS卫星3发送出的导航消息N并输出至控制电路220。

控制电路220是具备CPU、ROM、RAM等的计算机，对通信部210、卫星接收器230进行控制。另外，CPU利用RAM的临时存储功能并且执行存储于ROM的程序，由此执行图5所示的认证相关处理、图6所示的定位相关处理、图7所示的位置数据发送处理等。

存储器221是能够改写的存储介质，例如由控制电路220所具备的EEPROM、RAM等来实现。存储器221对表示当前位置的位置数据、正在接收电波的GPS卫星2的数据(也被称为信息、接收卫星数据、接收卫星信息)进行存储。

当前位置例如为由公知的大地坐标系、ECEF坐标系等来表示的构成。大地坐标系用(纬度、经度、高度)来表示当前位置。另外，ECEF坐标系是将地球的重心作为原点、将地球的自转轴的北极方向作为Z轴、将与Z轴相垂直的格林威治子午线的方向作为X轴、以与这些轴正交的方式以右手系具备Y轴的坐标系，例如使用WGS84坐标系等即可。ECEF坐标系中的任意的地点P用(X，Y，Z)来表示。在本实施方式中，根据需要将在ECEF坐标系中计算出的当前位置转换成大地坐标系来使用。

接收卫星数据按每个正在捕捉的GPS卫星2，存储有表示该GPS卫星2是否认证完毕的认证状态数据(也被称为认证状态信息)、以及表示从该GPS卫星2接收的信号的质量的信号质量数据(也被称为信号质量信息)(参照图4)。信号质量越好，意味着使用该发送源发送的信号进行了定位的情况下的给定位结果带来误差的可能性越小。在本实施方式中，作为表示从GPS卫星2接收的信号的质量的指标，采用S/N、仰角、以及伪距残差Δd。即，作为信号质量数据，存储有上述指标的值。

如公知的那样，S/N是用对数来表示信号与噪声之比的值，值越大表示信号质量越好。另外，仰角是将GPS卫星2与当前位置相连的直线与以当前位置为基准的地平面所成的角度，已知有仰角越小，测定距离的误差(即，后述的伪距残差Δd)越大。换言之，存在仰角越大伪距残差Δd越小的趋势。此外，由于伪距残差Δd受多路径等的各种影响，所以即使仰角较大，与仰角较小的GPS卫星2相比也有产生距离误差的情况。另外，GPS卫星2的位置能够根据导航消息M所包含的数据来确定，另外，当前位置也可以使用在后述的定位相关处理中计算出的值。

所谓的伪距残差Δd表示从当前位置到该GPS卫星2的直线距离D与基于从GPS电波被发送到被接收的时间差和电波的传播速度计算出的距离(即伪距d)的差的大小。即，利用伪距残差Δd＝|D-d|来计算。直线距离D例如将ECEF坐标系中的当前位置设为P0(X0，Y0，Z0)，将GPS卫星2的位置PG设为(XG，YG，ZG)来计算2点间的距离即可。

此外，认证状态数据从其发送源是否是正规的GPS卫星2这一观点上，表示发送源本身的可靠性(作为发送源可靠性)。发送源可靠性对从最终定位结果所表示的位置数据是否未被篡改这一观点来考虑的针对定位结果的可靠性(正规性可靠性)有贡献。信号质量数据表示从使用了该信号的定位结果的精度能否信赖这一观点来考虑的可靠性(作为定位精度可靠性)。

存储器221将表示以上说明的认证状态数据和信号质量数据的数据，例如像图4所示，与该发送源的GPS卫星2的PRN ID建立对应关系地进行存储。

在图4所示的例子中，GPS卫星2a(PRN ID＝12)认证完毕，S/N是20dB、仰角是60度、伪距残差Δd是300m。另外，与GPS卫星2a相同地成为认证完毕的GPS卫星2d(PRN ID＝15)的信号质量数据为S/N是39dB、仰角是55度、伪距残差Δd是8m。若对GPS卫星2a和GPS卫星2d的信号质量进行比较，则在S/N以及伪距残差Δd上，GPS卫星2d远超过GPS卫星2a，综合来讲，可以说GPS卫星2d比GPS卫星2a信号质量好。

另外，虽然GPS卫星2b(PRN ID＝13)认证未完成，但S/N为40dB、仰角为60度、伪距残差Δd为5m，还是可以说比GPS卫星2a信号质量好。但是，由于为认证未完成，所以在发送源可靠性上，劣于GPS卫星2a。

存储器221所存储的、每个捕捉中的GPS卫星2的认证状态数据、信号质量数据在后述的定位相关处理中，依次被更新。

以下，使用图5、图6、图7所示的各流程图对车载机200的控制电路220所实施的各处理进行说明。此外，分别独立地进行用图5、图6、图7所示的流程图来表示的处理。

＜认证相关处理＞

首先，使用图5所示的流程图，对由车载机200的控制电路220进行的、与由卫星接收器230接收到的信号是从GPS卫星2接收到的正规的导航消息的认证相关的处理(以下，认证相关处理)进行说明。每当从卫星接收器230输入GPS卫星2发送出的导航消息M时，执行图5的流程图即可。

此外，车载机200除了接收正规的GPS卫星2发送的信号以外，还有接收人工生成GPS卫星2所发送的信号的模拟器发送电波的可能性。而且，车载机200若使用冒充GPS卫星2的发送源(作为非正规发送源)发送出的电波来实施定位，则有该定位结果所表示的位置与实际的位置大有不同的可能性。像这样在定位中使用非正规发送源发送出的电波的情况下，在服务中心300等提供使用了位置数据的服务后，产生不能够适当的计费等不良情况。认证相关处理基于这样的背景，目的在于判定车载机200正在接收的信号的发送源是否是正规的GPS卫星2。其中，为了方便，作为GPS卫星2包含该非正规发送源的情况，继续进行以下说明。

在此，该申请所记载的流程图或流程图的处理包含多个部分(或者称为步骤)，各部分例如表示为S1。并且，各部分能够被分割为多个子部分，另一方面，也能够将多个部分合在一起作为一个部分。并且，各部分能够被称为设备、模块、方法。另外，上述多个部分的每一个或组合而成的部分不仅作为(i)与硬件单元(例如，计算机)组合而成的软件的部分，还作为(ii)硬件(例如，集成电路、布线逻辑电路)的部分，能够以包含或不包含的方式来实现相关的装置的功能。并且，硬件的部分也能够包含于微型计算机的内部。

首先，在S1中，卫星接收器230获取从QZS卫星3接收到的导航消息N。在S2中，从在S1中获取到的导航消息N中，提取RAND消息和与该RAND消息对应的奇偶校验数据，并对这两种数据建立对应关系并保存。其中，无需保存RAND消息的全部的位，至少对RAND消息所包含的PRN ID以及TOW与奇偶校验数据建立有对应关系即可。

另外，如上所述，本实施方式中的导航消息N具备每个GPS卫星2的RAND消息以及与该RAND消息对应的奇偶校验数据。因此，通过该S2，获取各GPS卫星2的奇偶校验数据。为了与后述的比较奇偶校验数据相区分，将这些在导航消息N中接收到的奇偶校验数据称为接收奇偶校验数据。

在S3中，卫星接收器230获取从GPS卫星2中接收到的导航消息M。在S4中，判定在S3中接收到的导航消息M的发送源是否为认证完毕。对于是否为认证完毕，访问存储器221，并参照与导航消息M的PRN ID对应的认证状态数据即可。在没有认证完毕的情况下，S4为“否”而移至S5。另一方面，在S3中接收到的导航消息M的发送源为认证完毕的情况下，S4为“是”而移至S13。

在S5中，将在S3中接收到的导航消息M所包含的PRN ID以及TOW，与保密通信所使用的公钥一起从发送部212发送至认证中心120。如上所述，认证中心120通过公钥将由该PRN ID和TOW确定的H矩阵加密并发送至车载机200。

在S6中，从接收部211获取从认证中心120发送出的H矩阵。在S7中，通过密钥对在S6中获取到的被加密的H矩阵进行解码。该S5～7也被称为认证用数据获取部。

在S8中，根据在S3中获取到的导航消息M，创建RAND消息。在S9中，根据在S8中创建的RAND消息以及在S7中解码的H矩阵，通过与奇偶校验生成部1224实施的处理相同的处理，创建奇偶校验数据(将其称为比较奇偶校验数据)。

在S10中，判断在S9中创建的比较奇偶校验数据与在S2中获取到的接收奇偶校验数据中的、与在S3中接收到的导航消息M所包含的PRN ID对应的接收奇偶校验数据是否一致。

在S6中解码出的H矩阵与认证中心120创建奇偶校验数据所使用的H矩阵相同。而且，认证中心120的奇偶校验生成部1224根据该H矩阵和RAND消息计算奇偶校验数据。

因此，当在S9中创建的比较奇偶校验数据与在S2中保存的接收奇偶校验数据一致的情况下，能够认为在S8中创建的RAND消息与认证中心120创建的RAND消息相同。而且，各RAND消息一致意味着成为在S8中创建的RAND消息的基础的导航消息M与成为由认证中心120的RAND消息生成部1221生成的RAND消息的基础的导航消息M一致。

即，当在S9中创建出的比较奇偶校验数据与在S2中保存的接收奇偶校验数据一致的情况下，意味着在S3中获取到的导航消息M是认证中心120也正在获取的正规的导航消息M。

当在S9中创建出的比较奇偶校验数据与在S2中保存的接收奇偶校验数据一致的情况下(在S10中为“是”)，进入S11，并作为认证成立。若在S11中判定为认证成立，则将存储器221中的该GPS卫星2的认证状态数据设定为认证完毕，并移至S13。该S10～11也被称为发送源认证部。

另一方面，在两个奇偶校验数据不一致的情况下(在S10中为“否”)，进入S12，并作为认证不成立。在认证不成立的情况下，将该GPS卫星2的认证状态数据保持为未认证的状态，移至S13。

在S13中，判定正在捕捉的全部的GPS卫星2是否认证完毕。在正在捕捉的全部的GPS卫星2认证完毕的情况下(在S13中为“是”)，结束图5所示的处理。另一方面，在正在捕捉的全部的GPS卫星2中，只要存在一个未认证的GPS卫星2的情况下(在S13中为“否”)，也返回到S2重复进行处理。

通过实施以上说明的认证相关处理，能够判定卫星接收器230正在接收的信号的发送源是否是正规的GPS卫星2。此外，图5所示的认证相关处理的流程是一个例子，当然并不局限于此，也可以适当地变更来实施。

＜定位相关处理＞

首先，使用图6所示的流程图对由车载机200的控制电路220进行的、基于由卫星接收器230接收到的导航消息M来进行定位的一系列的处理(以下，定位相关处理)进行说明。在卫星接收器230从定位所需卫星个数(此处是4个)以上的GPS卫星2接收到信号的情况下，依次(例如每隔100ms)执行图6的流程图即可。

在S21中，实施认证优先定位用卫星选择处理并移至S22。在该S21的认证优先定位用卫星选择处理中，作为定位所使用的信号的发送源，优先选择认证完毕的GPS卫星2。在此将被选择的GPS卫星2称为认证优先定位用卫星。

更具体而言，基于储存于存储器221的每个GPS卫星2的认证状态数据，选择认证完毕的GPS卫星2。在有4颗以上认证完毕的GPS卫星2的情况下，选择这些认证完毕GPS卫星2并移至S22即可。例如，在图4所示的例子中，选择GPS卫星2a(PRN ID＝12)、GPS卫星2d(PRN ID＝15)、GPS卫星2e(PRN ID＝16)以及GPS卫星2f(PRN ID＝17)。

此外，在即使除去认证完毕GPS卫星2中的、被判断为信号质量未达到规定的等级的GPS卫星2，认证完毕的GPS卫星2的总数还剩4颗以上的情况下，也可以将这些被判断为信号质量未达到规定的等级的GPS卫星2从认证优先定位用卫星中除去。判断是否将信号质量较低的GPS卫星2从认证优先定位用卫星中除去所使用的阈值按照每个表示信号质量的指标适当地设计即可。例如在伪距残差Δd为一定值(例如200m)以上的情况下，判定为信号质量未达到规定的等级即可。

另外，在认证完毕的GPS卫星2的个数小于4颗的情况下，将认证完毕的GPS卫星2全部选择。然后，从未认证的GPS卫星2中选择对于定位所需卫星个数不足的量。例如，在认证完毕的GPS卫星2只存在3颗的情况下，从未认证的GPS卫星2中选择1颗。被作为对于定位所需卫星个数的不足的量选择的未认证的GPS卫星2，优先选择未认证的GPS卫星2中的、信号质量较好的卫星即可。

在S22中，使用在S21中选择出的GPS卫星2发送出的信号，通过公知的方法来运算当前位置。将在该S22中实施的、使用了认证优先定位用卫星发送的信号的定位运算称为认证优先定位运算。其中，为了与后述的S24中的运算结果相区分，将该S22中的运算结果称为认证优先定位结果。对计算出的认证优先定位结果赋予表示定位的时间的时间戳并储存至存储器221。该S22也被称为认证优先定位部。

在S23中，实施信号质量优先定位用卫星选择处理并移至S24。在该S23的信号质量优先定位用卫星选择处理中，作为定位所使用的GPS卫星2，不管是否认证完毕，都参照储存于存储器221的每个GPS卫星2的信号质量数据，优先选择信号质量较好的GPS卫星2。

对于信号质量的优劣的比较而言，在本实施方式中，作为一个例子，优先进行伪距残差Δd的项。即，将伪距残差Δd的项按照从小到大的顺序排列为排序键，从伪距残差Δd较小的项中选择即可。在伪距残差Δd相同的情况下，利用S/N对它们进行比较，判定为S/N较大的GPS卫星2的信号质量较好。另外，在存在多个伪距残差Δd和S/N都相等的GPS卫星2的情况下，判定为仰角较大的GPS卫星2的信号质量较好。

例如在图4所示的例子中，选择GPS卫星2b(PRN ID＝13)、GPS卫星2c(PRN ID＝14)、GPS卫星2d(PRN ID＝15)以及GPS卫星2e(PRN ID＝16)。此外，对于GPS卫星2a(PRN ID＝12)以及GPS卫星2f(PRN ID＝17)，判定为信号质量未达到一定的等级，不选择。

以上，为最优先伪距残差Δd的构成，但并不限于此。也可以最优先S/N。另外，也可以使用分别对伪距残差Δd、S/N、仰角这样的表示信号质量的各指标施加权重，根据各参数综合地对信号质量进行评价的函数等。即，也可以设计将伪距残差Δd、S/N、仰角作为变量，伪距残差Δd越小、S/N越大、仰角越大，输出值越大的函数，优先选择该函数的输出值较大的GPS卫星2。

在S24中，使用在S23中选择出的GPS卫星2发送出的信号，通过公知的方法定位运算当前位置。将在该S24中实施的、使用了信号质量优先用卫星发送的信号的定位运算称为信号质量优先定位运算。另外，与上述认证优先定位结果相区分，将基于该信号质量优先定位运算的定位结果称为信号质量优先定位结果。将计算出的信号质量优先定位结果与时间戳相关联地、并且与认证优先定位结果相区分地储存至存储器221。该S24也被称为信号质量优先定位部。

在S25中，对在S22中计算出的认证优先定位结果和在S25中计算出的信号质量优先定位结果进行比较，在相对于认证优先定位结果，信号质量优先定位结果满足规定的允许条件的情况下，作为当前位置，采用信号质量优先定位结果。该S25也被称为定位结果选择部。

此处的允许条件是指允许使用信号质量优先定位结果作为当前位置的条件，且是用于推断信号质量优先定位运算处理所使用的信号的发送源是否是正规的GPS卫星2的条件。即，是对于使用了优先信号质量的GPS卫星2的定位结果，保证一定的正规性可靠性的条件。对于设定该允许条件的背景，在下面进行描述。

首先，在信号质量优先定位用卫星选择处理中选择出的发送源中，包含有认证未完成的发送源，作为认证未完成的发送源，考虑正规的GPS卫星2和非正规发送源这两种。

一般地，可以预料到使用了为了冒充当前位置而使用的非正规发送源正在发送的信号的定位结果会指示从实际的当前位置偏离较多的位置。与此相对，使用了正规的GPS卫星2发送出的信号的定位结果是包含由电离层、多路径等的影响引起的误差的程度，表示相对地接近实际的位置的位置。

另外，也可以考虑在认证未完成的正规的GPS卫星2中包含定位精度可靠性比认证完毕的GPS卫星2高的卫星的情况。该定位精度可靠性较高的正规的GPS卫星2在认证完成以后，会在认证优先定位用卫星选择处理中被选择，但在认证结束之前的期间，不会在认证优先定位用卫星选择处理中被选择。

在作为认证未完成的发送源，存在多个比那样的认证完毕的GPS卫星2定位精度可靠性高的正规的GPS卫星2，并且在信号质量优先定位用卫星选择处理中选择出的发送源不包含非正规发送源的情况下，信号质量优先定位结果比认证优先定位结果指示接近实际的位置的地点的可能性高。另外，可以预料到该情况下，信号质量优先定位结果所指示的地点为相对接近认证优先定位结果所指示的地点的地点。

对于允许条件而言，是假定了以上描述的状况的条件，在信号质量优先定位结果所指示的地点处于认证优先定位结果所指示的地点的附近的情况下，以反论推断为在信号质量优先定位用卫星选择处理中选择的发送源均为正规的GPS卫星2。因此，是用来即使对于该定位结果(即，信号质量优先定位结果)，也会在某一程度上保证正规性的可靠度的。

例如对于允许条件，在信号质量优先定位结果所表示的地点存在于距离认证优先定位结果所表示的地点一定距离(例如100m)以内的情况下，满足该允许条件即可。另外，不仅是各定位结果所表示的地点的距离，也可以将在S23的信号质量优先定位用卫星选择处理中选择出的GPS卫星2的卫星时刻(例如TOW)相同等追加到允许条件中。

在S26中，将认证优先定位结果和信号质量优先定位结果中的在S25中采用的定位结果作为当前位置保存至存储器221，并移至S27。将计算出的当前位置与定位出当前位置的时刻的数据(即，时间戳)相关联地储存至存储器221。

在S27中，对正在捕捉的各GPS卫星2的信号质量数据进行更新，并结束本流程。更具体而言，使用在S26中保存的当前位置，计算并更新各GPS卫星2的伪距残差Δd、仰角。另外，每当接收来自各发送源的信号时，对S/N进行更新即可。该S27也被称为信号质量评价部。

此外，如图6所示的定位相关处理的流程是一个例子，当然并不局限于此，也可以适当地变更来实施。

＜位置数据发送处理＞

接着，使用图7所示的流程图，对由车载机200的控制电路220进行的、与朝向服务中心300的位置数据的发送相关的处理(以下，位置数据发送处理)进行说明。在位置数据发送处理中，除了表示在上述定位相关处理中计算出的当前位置的位置数据以外，还赋予定位所使用的GPS卫星2中的认证完毕的GPS卫星2的个数或比例亦即认证等级来进行发送。图7的流程图可以为在从服务中心300接收到位置数据的请求信号的情况下开始的构成，也可以为以一定的周期开始的构成。

首先，在S31中，从存储器221读出在图6的流程图的S26中选择出的本设备的当前位置，并移至S32。

在S32中，计算在S31中获取到的当前位置的定位所使用的GPS卫星2中的、认证完毕的GPS卫星2的比例即认证等级。例如，在定位所使用的GPS卫星2是4个，认证完成的GPS卫星2是1个的情况下，认证等级为25％。该S32也被称为认证等级计算部。此外，认证等级也可以为当前位置的定位所使用的GPS卫星2中的、认证完毕的GPS卫星2的个数。认证等级越高，意味着该定位结果所表示的位置被篡改的可能性越低，即，正规性可靠性越高。

在S33中，生成包含表示读出的当前位置的位置数据及时间戳、以及在S32中计算出的认证等级的发送用数据。对于发送用数据的格式，适当地设计即可。此外，也可以为发送用数据中还包含搭载车载机200的车辆的行进方向、车速的构成。关于车速，可以为使用由车轮速度传感器检测出的结果的构成，也可以为通过根据排列成时间序列的多个点的位置数据，计算车辆每单位时间的移动距离来确定的构成。另外，关于车辆的行进方向，可以为使用根据陀螺仪的检测结果确定出的方向的构成，也可以为将根据排列成时间序列的多个点的位置数据利用最小平方法求出的近似线延伸的方位确定为车辆的行进方向的结构。

在S34中，经由发送部212发送在S33中生成的发送用数据，并结束流程。该S34也被称为定位结果发送处理部。此外，图7所示的位置数据发送处理部的流程是一个例子，当然并不局限于此，也可以适当地变更来实施。

(实施方式的总结)

根据实施方式，在信号质量优先定位结果所表示的地点存在于距离认证优先定位结果所表示的地点一定距离以内的情况下，采用信号质量优先定位结果所指示的位置数据作为当前位置(S25)。允许条件用于判定能否推断信号质量优先定位所使用的信号的发送源是人造卫星。

即，在信号质量优先定位结果满足允许条件的情况下，可以说该信号质量优先定位结果是使用了被推断为是人造卫星的发送源发送出的信号的定位结果。

根据这样的结构，即使使用来自尚未被认证为是卫星定位系统中所使用的人造卫星的发送源的信号，也能够减少该定位结果所表示的位置数据被篡改的可能性。

另外，信号质量优先定位部是提供使用来自卫星接收器正在接收的信号的发送源中的、信号质量较好的发送源的信号定位出的结果的部分。因此，可以说满足允许条件的信号质量优先定位结果比认证优先定位结果高精度地表示该定位终端的当前位置。

即，满足允许条件的信号质量优先定位结果能够确保针对定位结果的正规性可靠性并且进一步提高精度。

另外，在进行利用了从车载机200发送的位置数据的处理的服务中心300中，根据对位置数据赋予的认证等级的高低，能够判断是否执行利用位置数据的处理。例如，对于所要求的位置数据的可靠性较高的计费处理等而言，若认证等级不高则不执行，相对于此，对于所要求的位置数据的可靠性较低的游戏、路径引导等而言，即使认证等级较低也可以执行。

结果，在利用基于来自卫星定位系统中所使用的GPS卫星2的信号定位出的定位结果的应用程序、系统中，能够基于该应用程序、系统所需要的定位结果的可靠性灵活地运用定位结果。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，下面的实施方式也包含于本公开的技术范围，并且除了下述内容以外，也可以在不脱离主旨的范围内实施各种变更。

＜变形例1＞

此外，在本实施方式中，示出了将定位所使用的GPS卫星2中的完成了认证的GPS卫星2的比例作为认证等级的例子，但未必限于此。例如，也可以以如下的方式来决定作为当前位置发送信号质量优先定位结果的情况下的认证等级。

首先，求出在S25中与信号质量优先定位结果相比较的认证优先定位结果的认证等级。认证优先定位结果的认证等级如上所述，为认证优先定位运算处理所使用的GPS卫星2中的、认证完毕的GPS卫星2的比例即可。而且，信号质量优先定位结果为认证优先定位结果的认证等级乘以规定的认证等级系数α所得的值即可。认证等级系数α为0以上且为1以下的值即可，例如为0.5等。例如，在认证优先定位结果的认证等级是100％的情况下，质量优先定位结果为该100％乘以α(＝0.5)所得的50％。

另外，信号质量优先定位结果的认证等级也可以为信号质量优先定位运算处理所使用的GPS卫星2中的认证完毕的GPS卫星2的比例与认证优先定位运算处理所使用的GPS卫星2中的认证完毕的GPS卫星2的比例的平均值。

＜变形例2＞

在上述实施方式中，为将当前位置，即在S25中选择出的定位结果发送至服务中心300的结构，但并不限于此。假定根据服务中心300所提供的服务的种类，而优先认证等级和定位精度的哪一个会有不同。即，在作为位置数据的接收侧的服务中心300中，优选能够选择利用认证优先定位结果和信号质量优先定位结果的哪一个的方式。因此，车载机200也可以与认证等级一起发送认证优先定位结果和信号质量优先定位结果双方。

虽然依据实施例对本公开进行了描述，但能理解为本公开并不限定于该实施例、构造。本公开也包含各种变形例、等同范围内的变形。此外，将各种组合、方式以及它们仅包含一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也纳入本公开的范围、思想范围内。

Claims (5)

1.一种定位终端，其特征在于，

具备：

卫星接收器(230)，接收来自卫星定位系统中所使用的多个人造卫星的信号；

认证用数据获取部(S5、S6、S7)，从认证中心(120)获取进行所述卫星接收器正在接收的信号的发送源是否是所述人造卫星的认证所需要的认证用数据；

发送源认证部(S10、S11)，使用由所述认证用数据获取部获取到的认证用数据，进行由所述卫星接收器接收到的所述信号的所述发送源是否是所述人造卫星的认证；

认证优先定位部(S22)，优先使用所述卫星接收器从多个发送源接收到的信号中的从获得所述发送源认证部认证的所述发送源接收到的所述信号对本终端的位置进行定位；

信号质量评价部(S27)，按每个所述发送源评价信号质量，该信号质量表示在使用该发送源发送的信号进行了定位的情况下给定位结果带来误差的可能性的小的程度；

信号质量优先定位部(S24)，优先使用所述卫星接收器从多个发送源接收到的信号中的从所述信号质量较好的发送源接收到的所述信号对本终端的位置进行定位；以及

定位结果选择部(S25)，采用所述信号质量优先定位部定位出的结果亦即信号质量优先定位结果和所述认证优先定位部定位出的结果亦即认证优先定位结果中的任意一方所表示的位置作为当前位置，

在所述信号质量优先定位结果满足用于推断为所述信号质量优先定位部进行定位所使用的所述信号的所述发送源是所述人造卫星的允许条件的情况下，所述定位结果选择部采用所述信号质量优先定位结果所表示的位置作为当前位置；而在所述信号质量优先定位结果不满足所述允许条件的情况下，所述定位结果选择部采用所述认证优先定位结果所表示的位置作为当前位置。

2.根据权利要求1所述的定位终端，其特征在于，

所述信号质量评价部使用表示从当前位置到评价所述信号质量的所述发送源的直线距离与伪距的差的大小的伪距残差、以及表示所述信号与噪声之比的S/N的至少任意一方作为表示所述信号质量的指标，该伪距根据由该发送源发送所述信号到被接收的时间差和电波的传播速度计算。

3.根据权利要求1或2所述的定位终端，其特征在于，

具备：

认证等级计算部(S32)，将表示针对定位结果的可靠性的高度的认证等级根据其定位所使用的所述信号的所述发送源的个数和其定位所使用的所述信号的所述发送源中的获得所述发送源认证部认证的发送源的个数来计算；以及

定位结果发送处理部(S34)，将至少由所述定位结果选择部选择出的定位结果与对该定位结果由所述认证等级计算部计算出的认证等级一起发送至外部。

4.根据权利要求1或2所述的定位终端，其特征在于，

将所述允许条件设为所述信号质量优先定位结果所表示的位置存在于距离所述认证优先定位结果所表示的位置一定距离以内。

5.根据权利要求1或2所述的定位终端，其特征在于，

将所述允许条件设为所述信号质量优先定位部进行定位所使用的所述发送源的卫星时刻距离所述认证优先定位部进行定位所使用的所述发送源的卫星时刻为一定时间以内。