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QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der am 27. Februar 2014 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-37047 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung, die eine Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten empfängt, der für ein Satellitenortungssystem verwendet wird.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist eine Technologie bekannt, die einen Empfänger zum Empfangen einer Navigationsnachricht zur Ortung, die von einen künstlichen Satelliten übertragen wird, der für ein Satellitenortungssystem verwendet wird, verwendet.
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Seit kurzem haben sich jedoch Fälschungen oder Imitationen von Positionsinformationen durch eine böswillige Person als Reaktion auf die Entwicklung eines Repeaters zum Duplizieren von Signalen von dem Satelliten oder eines Simulators, der in der Lage ist, Signale von dem Satelliten zu imitieren, vermehrt.
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Die Patentliteratur 1 beschreibt eine Technologie zum Authentifizieren, ob ein Empfänger eine authentische Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten empfängt, der für das Satellitenortungssystem verwendet wird. Gemäß der Technologie, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, greift der Empfänger auf eine Datenbank in einem Authentifizierungszentrum zu und erlangt Daten, die verwendet werden, um einen Zielsatelliten anhand einer Satellitennummer und der Satellitenzeit, die in einer Navigationsnachricht enthalten sind, die von dem Satelliten empfangen wird, zu authentifizieren. Der Empfänger verwendet die Daten, die von dem Authentifizierungszentrum erlangt werden, um zu authentifizieren, ob die empfangene Navigationsnachricht mit einer authentifizierten Navigationsnachricht von dem Satelliten, der für das Satellitenortungssystem verwendet wird, übereinstimmt.
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LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 2013-130395 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben das Folgende hinsichtlich der Technologie, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, herausgefunden.
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Gemäß der Technologie, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, muss der Empfänger mit dem Authentifizierungszentrum kommunizieren und sämtliche Navigationsnachrichten von mehreren Satelliten, die zur Ortung verwendet werden, jedes Mal authentifizieren, wenn die Ortung durchgeführt wird. Jeder Empfänger muss häufig mit dem Authentifizierungszentrum kommunizieren und bewirkt eine übermäßige Kommunikationsverarbeitungslast bei dem Authentifizierungszentrum.
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Die vorliegende Erfindung entstand unter Berücksichtigung des Obigen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, zu bestimmen, ob eine Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten authentisch ist, während eine Kommunikationsverarbeitungslast bei einem Authentifizierungszentrum verringert wird, das verwendet wird, um eine Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten, der für ein Satellitenortungssystem verwendet wird, zu authentifizieren.
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Eine Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Satellitenempfänger zum Empfangen einer Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten, der für ein Satellitenortungssystem verwendet wird; einen Authentifizierungsinformationsempfänger zum Empfangen von Authentifizierungsinformationen, die der Navigationsnachricht entsprechen, die von dem künstlichen Satelliten empfangen wird, von einem Authentifizierungszentrum; und einen Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt zum Authentifizieren unter Verwendung der Authentifizierungsinformationen, die durch den Authentifizierungsinformationsempfänger entsprechend der Navigationsnachricht empfangen werden, ob die Navigationsnachricht, die durch den Satellitenempfänger empfangen wird, authentisch ist. Die Navigationsnachricht enthält Konsistenzinformationen, die eine Konsistenz zwischen mehreren künstlichen Satelliten gewährleisten. Die Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung weist außerdem auf: einen Konsistenzbestimmungsabschnitt zum Bestimmen, ob Informationen, die eine Konsistenz mit den Konsistenzinformationen gewährleisten, die in der Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde, in einer Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Satellitenempfänger von einem nicht authentifizierten Satelliten empfangen wird, wobei der nicht authentifizierte Satellit ein künstlicher Satellit ist, der nicht eine Quelle der Navigationsnachricht ist, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde; und einen Vereinfachungsbestimmungsabschnitt (vereinfachten Bestimmungsabschnitt) zum Bestimmen, dass die Navigationsnachricht, die durch den Satellitenempfänger empfangen wird, authentisch ist, wenn der Konsistenzbestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Informationen, die die Konsistenz gewährleisten, in der Navigationsnachricht enthalten sind, und zum Nichtbestimmen, dass die Navigationsnachricht, die durch den Satellitenempfänger empfangen wird, authentisch ist, wenn der Konsistenzbestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Informationen, die die Konsistenz gewährleisten, nicht in der Navigationsnachricht enthalten sind.
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In der obigen Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung wird, wenn bestimmt wird, dass Informationen, die eine Konsistenz mit den Konsistenzinformationen gewährleisten, die in der Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde, in einer Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Satellitenempfänger von einem nicht authentifizierten Satelliten empfangen wird, der ein künstlicher Satellit ist, der nicht eine Quelle der Navigationsnachricht ist, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde, bestimmt, dass die Navigationsnachricht, die durch den Satellitenempfänger von dem nicht authentifizierten Satelliten empfangen wird, authentisch ist. Insbesondere bestimmt die Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung auf der Grundlage dessen, ob die Informationen, die die Konsistenz mit den Konsistenzinformationen gewährleisten, die in der Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde, enthalten sind, ohne Kommunikation mit dem Authentifizierungszentrum, ob eine Navigationsnachricht authentisch ist.
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Da die Konsistenzinformationen zum Gewährleisten der Konsistenz zwischen mehreren künstlichen Satelliten bereitgestellt werden, ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Navigationsnachricht, die Informationen enthält, die eine Konsistenz mit den Konsistenzinformationen gewährleisten, die in der Navigationsnachricht enthalten sind, die durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert wurde, authentisch ist. Daher wird gemäß der obigen Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung eine Navigationsnachricht durch den Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt erfolgreich authentifiziert, so dass es möglich ist, ohne Kommunikation mit dem Authentifizierungszentrum zu bestimmen, dass andere Navigationsnachrichten, die sehr wahrscheinlich authentisch sind, ebenfalls authentisch sind. Da die Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung die Authentifizierungsinformationen von dem Authentifizierungsserver nicht empfangen muss, kann eine Kommunikationsverarbeitungslast bei dem Kommunikationszentrum verringert werden.
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Als Ergebnis ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten authentisch ist, während eine Kommunikationsverarbeitungslast bei dem Authentifizierungszentrum verringert wird, das verwendet wird, um eine Navigationsnachricht von einem künstlichen Satelliten, der für ein Satellitenortungssystem verwendet wird, zu authentifizieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines vereinfachten Authentifizierungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
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2 ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Authentifizierungszentrums darstellt;
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3 ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer eigenen Vorrichtung darstellt;
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4 ein Flussdiagramm, das einen Fluss eines eine Authentifizierung betreffenden Prozesses in der eigenen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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5 ein Flussdiagramm, das einen Fluss eines Vereinfachungsbestimmungsprozesses in der eigenen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
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6 ein schematisches Diagramm, das einen Prozess in S32 darstellt; und
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7 ein Flussdiagramm, das einen Fluss eines Vereinfachungsbestimmungsprozesses in der eigenen Vorrichtung gemäß einer ersten Modifikation darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie es in 1 dargestellt ist, enthält ein vereinfachtes Authentifizierungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Überwachungsstation 110, ein Authentifizierungszentrum 120, eine Hauptsteuerstation 130 und eine eigene Vorrichtung 200. Ein Fahrzeug, das die eigene Vorrichtung 200 verwendet, ist als ein Fahrzeug A definiert. Die eigene Vorrichtung 200 entspricht der Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung.
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<Schematische Konfiguration des vereinfachten Authentifizierungssystems 1>
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Die Überwachungsstation 110 empfängt GPS-Radiowellen, die von GPS-Satelliten 2a bis 2c übertragen werden, die in einem GPS als einem Satellitenortungssystem enthalten sind. Die GPS-Satelliten 2a bis 2c entsprechen künstlichen Satelliten. Die GPS-Satelliten 2a bis 2c werden im Folgenden als GPS-Satellit 2 bezeichnet, wenn zwischen den GPS-Satelliten nicht unterschieden werden muss. Es ist bekannt, dass die GPS-Radiowelle eine Navigationsnachricht enthält. Die Überwachungsstation 110 demoduliert die empfangene GPS-Radiowelle, extrahiert eine Navigationsnachricht und überträgt diese an das Authentifizierungszentrum 120. Die Überwachungsstation 110 kann GPS-Radiowellen von mehreren GPS-Satelliten 2 empfangen. In diesem Fall extrahiert die Überwachungsstation 110 Navigationsnachrichten aus jeweiligen GPS-Radiowellen und überträgt die Navigationsnachrichten an das Authentifizierungszentrum 120.
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Das Authentifizierungszentrum 120 erzeugt Paritätsdaten aus der Navigationsnachricht und einer H-Matrix, die als ein Verschlüsselungsschlüssel dient. Das Authentifizierungszentrum 120 überträgt ein Signal, das die Paritätsdaten enthält, an die Hauptsteuerstation 130. Das Authentifizierungszentrum 120 kommuniziert ebenfalls mit der eigenen Vorrichtung 200. Das Authentifizierungszentrum 120 wird später genauer mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Die Hauptsteuerstation 130 überträgt die Paritätsdaten, die von dem Authentifizierungszentrum 120 empfangen werden, an einen Quasi-Zenith-Satelliten (im Folgenden als QZS-Satellit bezeichnet) 3. Der QZS-Satellit 3 sendet die Navigationsnachricht, die die Paritätsdaten enthält, zur Erde (mittels Rundsendung).
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Die eigene Vorrichtung 200 repräsentiert eine eigene Navigationsnachrichtenauthentifizierungsvorrichtung (NMA-Vorrichtung). Die eigene Vorrichtung 200 kommuniziert mit dem Authentifizierungszentrum 120, um zu authentifizieren, dass die Navigationsnachricht, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen wird, authentisch ist. Die Authentifizierung wird später genauer mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Die eigene Vorrichtung 200 bestimmt eine derzeitige Position der eigenen Vorrichtung 200 unter Verwendung der Navigationsnachrichten, die von mehreren GPS-Satelliten 2 empfangen werden. Die Bestimmung der derzeitigen Position verwendet Navigationsnachrichten, die von mindestens drei GPS-Satelliten 2 empfangen werden.
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Die eigene Vorrichtung 200 führt einen Vereinfachungsbestimmungsprozess (vereinfachten Bestimmungsprozess) durch, um unter Verwendung einer Navigationsnachricht, die in der eigenen Vorrichtung 200 selbst erfolgreich authentifiziert wurde, zu bestimmen, ob eine Navigationsnachricht, die von einem anderen GPS-Satelliten 2 zu nahezu demselben Zeitpunkt wie die erfolgreich authentifizierte empfangen wurde, authentisch ist, ohne auf das Authentifizierungszentrum 120 zuzugreifen. Die eigene Vorrichtung 200 wird später genauer mit Bezug auf 3 beschrieben.
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<Detaillierte Konfiguration des Authentifizierungszentrums 120>
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Wie es in 2 dargestellt ist, enthält das Authentifizierungszentrum 120 eine Steuerung 122, einen Datenspeicher 124 und einen Kommunikator 126.
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Die Steuerung 122 ist als ein Computer vorhanden, der eine CPU, einen ROM und einen RAM enthält. Die Steuerung 122 steuert den Datenspeicher 124 und den Kommunikator 126. Die CPU führt ein Programm, das in dem ROM gespeichert ist, aus, während sie eine zeitweilige Speicherfunktion des RAM verwendet, wodurch sie als ein RAND-Nachrichtengenerator 1221, ein SEED-Wertgenerator 1222, ein H-Matrix-Rechner 1223, ein Paritätsrechner 1224 und ein Signalprozessor 1225 dient. Die Funktionen der Abschnitte 1221 bis 1225 können Funktionen enthalten, die in der Patentliteratur 1 beschrieben sind.
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Der RAND-Nachrichtengenerator 1221 erzeugt eine RAND-Nachricht aus einer Navigationsnachricht, die von der Überwachungsstation 110 erlangt wird. Die RAND-Nachricht enthält TOW, TOC, AF0 und AF1 in dieser Reihenfolge. TOW (Wochenzeit) ist eine Bitdatenkette, die in Bitketten der Navigationsnachricht enthalten ist. TOC, AF0 und AF1 sind Taktkorrekturparameter in Ephemeridendaten. TOW, TOC, AF0 und AF1 werden als Daten bereitgestellt, um eine Signalübertragungszeit zu spezifizieren, und entsprechen einer Übertragungszeit. Den Daten folgen ein AS-Flag, das als ein Antimanipulationsflag dient, und eine PRN-ID (Pseudozufallsrausch-ID), die als eine Satellitennummer dient.
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RAND, das TOW und PRN-ID enthält, kann als Daten bereitgestellt werden, um anzugeben, welcher GPS-Satellit zu welchem Zeitpunkt als Quelle verwendet wird. TOW variiert alle sechs Sekunden. RAND enthält PRN-ID. Daher wird RAND alle sechs Sekunden für jeden GPS-Satelliten 2 erzeugt, von dem die Überwachungsstation 110 eine GPS-Radiowelle empfängt.
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Der SEED-Wertgenerator 1222 erzeugt eine Zufallszahl unter Verwendung eines PC-Taktes als Eingang, um einen SEED-Wert zu erzeugen.
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Der H-Matrix-Rechner 1223 verwendet den SEED-Wert, der von dem SEED-Wertgenerator 1222 erzeugt wird, um eine H-Matrix zu berechnen, die eine Eins-zu-eins-Entsprechung zu dem SEED-Wert aufrechterhält. Es kann eine bekannte Hash-Funktion für die H-Matrix verwendet werden. Die H-Matrix kann beispielsweise als eine Paritätsüberprüfungsmatrix für eine LDPC-Kodierung (LPDC: Paritätsüberprüfung geringer Dichte) verfügbar sein. Die H-Matrix kann auch als eine Generatormatrix verfügbar sein, die aus der Paritätsüberprüfungsmatrix resultiert.
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Der Paritätsrechner 1224 berechnet Paritätsdaten auf der Grundlage der RAND-Nachricht, die von dem RAND-Nachrichtengenerator 1221 erzeugt wird, und der H-Matrix, die von dem H-Matrix-Rechner 1223 berechnet wird.
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Der Signalprozessor 1225 fügt die Paritätsdaten und die RAND-Nachricht in eine Navigationsnachricht ein, die von dem QZS-Satelliten 3 herrührt. Die Paritätsdaten werden von dem Paritätsrechner 1224 berechnet. Die RAND-Nachricht wird für diese Berechnung verwendet. Der Signalprozessor 1225 überträgt die Navigationsnachricht nach der Einfügung an die Hauptsteuerstation 130.
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Zusätzlich zu der Signaleinfügung bewirkt die Steuerung 1225, dass der Datenspeicher 124 die Paritätsdaten, die von der Steuerung 1224 berechnet werden, die RAND-Nachricht, die für die Paritätsdatenberechnung verwendet wird, die H-Matrix und den SEED-Wert, der für die H-Matrix-Berechnung verwendet wird, speichert, so dass diese einander zugeordnet sind.
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Die Steuerung 1225 fügt die RAND-Nachricht und die Paritätsdaten in eine Navigationsnachricht, die von dem QZS-Satelliten 3 übertragen wird, jedes Mal ein, wenn die Steuerung 1221 eine RAND-Nachricht erzeugt. Daher führen der RAND-Nachrichtengenerator 1221, der SEED-Wertgenerator 1222, der H-Matrix-Rechner 1223 und der Paritätsrechner 1224 ebenfalls die Prozesse jedes Mal durch, wenn die Steuerung 1221 eine RAND-Nachricht erzeugt.
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Es wird nun angenommen, dass der Kommunikator 126 PRN-ID, TOW und einen öffentlichen Schlüssel, die von der eigenen Vorrichtung 200 übertragen werden, empfängt. In diesem Fall wählt ein H-Matrix-Auswähler 1226 eine H-Matrix, die den empfangenen PRN-ID und TOW entspricht, aus H-Matrizen aus, die in dem Datenspeicher 124 gespeichert sind. Der H-Matrix-Auswähler 1226 verschlüsselt die ausgewählte H-Matrix unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels und gibt die verschlüsselte H-Matrix an die eigene Vorrichtung 200 zurück.
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<Detaillierte Konfiguration der eigenen Vorrichtung 200>
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Die eigene Vorrichtung 200 enthält einen Kommunikator 210, der einen Empfänger 211 enthält. Der Empfänger 211 empfängt eine Navigationsnachricht, die von dem QZS-Satelliten 3 gesendet wird (mittels Rundsendung). Wie es in 3 dargestellt ist, enthält die eigene Vorrichtung 200 den Kommunikator 210, eine Steuerung 220 und einen Satellitenempfänger 230.
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Der Kommunikator 210 enthält den Empfänger 211 und einen Sender 212. Der Kommunikator 210 enthält eine Weitbereichskommunikationsfunktion. Die Weitbereichskommunikationsfunktion unterstützt eine Kommunikationsstrecke von mehreren Kilometern und führt eine Kommunikation mit einer Basisstation in dem öffentlichen Netzwerk durch, um eine Kommunikation mit anderen Kommunikationsvorrichtungen zu ermöglichen, die innerhalb eines Kommunikationsbereiches des öffentlichen Netzwerkes verfügbar sind. Die Weitbereichskommunikationsfunktion ermöglicht es dem Kommunikator 210, mit dem Kommunikator 126 des Authentifizierungszentrums 120 zu kommunizieren.
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Der Satellitenempfänger 230 empfängt Radiowellen, die von dem GPS-Satelliten 2 und dem QZS-Satelliten 3 herrühren, in festen Zyklen. Für jeden festen Zyklus gibt der Satellitenempfänger 230 an die Steuerung 220 die Navigationsnachricht aus, die von dem GPS-Satelliten innerhalb des festen Zyklus empfangen wird. Wenn Navigationsnachrichten von mehreren GPS-Satelliten innerhalb eines Zyklus empfangen werden, werden die Navigationsnachrichten von diesen GPS-Satelliten ausgegeben. Die Navigationsnachrichten, die innerhalb des einen Zyklus empfangen werden, können als Navigationsnachrichten betrachtet werden, die zu demselben Zeitpunkt empfangen werden.
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Die Steuerung 220 ist als ein Computer vorhanden, der eine CPU, einen ROM und einen RAM enthält. Die Steuerung 220 steuert den Kommunikator 210 und den Satellitenempfänger 230. Die CPU führt ein Programm, das in dem ROM gespeichert ist, aus, während sie eine zeitweilige Speicherfunktion des RAM verwendet, wodurch ein eine Authentifizierung betreffender Prozess in 4 und ein Vereinfachungsbestimmungsprozess (vereinfachter Bestimmungsprozess) in 5 ausgeführt werden.
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<Ein eine Authentifizierung betreffender Prozess>
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Die Steuerung 220 der eigenen Vorrichtung 200 führt den eine Authentifizierung betreffenden Prozess durch, der mit Bezug auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben wird. Der eine Authentifizierung betreffende Prozess betrifft die Authentifizierung, die beweist, dass ein Signal, das durch den Satellitenempfänger 230 empfangen wird, mit einer authentischen Navigationsnachricht übereinstimmt, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen wurde. Das Flussdiagramm in 4 kann jedes Mal, wenn der Satellitenempfänger 230 GPS-Radiowellen von drei oder mehr GPS-Satelliten 2 innerhalb des oben genannten einen Zyklus empfängt, durchgeführt werden.
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Es wird nun angenommen, dass der Satellitenempfänger 230 ein Signal von einem Repeater oder einem Simulator empfangen kann und irrtümlicherweise annimmt, dass das Signal eine Navigationsnachricht ist, die in der GPS-Radiowelle enthalten ist. Hier ist der Repeater einer, der ein Signal von dem GPS-Satelliten 2 dupliziert. Der Simulator ist einer, der ein Signal von dem GPS-Satelliten 2 imitieren kann.
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In S1 wird die derzeitige Position der Vorrichtung auf der Grundlage von Navigationsnachrichten, die in den GPS-Radiowellen enthalten sind, die von drei oder mehr GPS-Satelliten 2 empfangen werden, bestimmt.
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In S2 wird eine Navigationsnachricht, die von dem QZS-Satelliten 3 empfangen wird, von dem Empfänger 211 erlangt. In S3 werden PRN-ID und TOW aus der Navigationsnachricht, die in S1 erlangt wurde, extrahiert.
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In S4 werden die in S3 extrahierten PRN-ID und TOW zusammen mit einem öffentlichen Schlüssel von dem Sender 212 an das Authentifizierungszentrum 120 übertragen. Die H-Matrix wird aus PRN-ID und TOW bestimmt. Das Authentifizierungszentrum 120 verschlüsselt die H-Matrix unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels und überträgt die H-Matrix an die eigene Vorrichtung 200. Die H-Matrix, die aus PRN-ID und TOW bestimmt wird, die von der eigenen Vorrichtung 200 an das Authentifizierungszentrum 120 übertragen werden, entspricht Authentifizierungsinformationen.
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In S5 wird die H-Matrix, die von dem Authentifizierungszentrum 120 übertragen wird, von dem Empfänger 211 erlangt. Das heißt, die H-Matrix, die der Navigationsnachricht entspricht, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen wurde, wird von dem Authentifizierungszentrum 120 empfangen. S5 entspricht einem Authentifizierungsinformationsempfänger. In S6 wird die verschlüsselte H-Matrix, die in S5 erlangt wurde, unter Verwendung eines privaten Schlüssels entschlüsselt.
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In S7 wird eine RAND-Nachricht aus einer Navigationsnachricht, die dieselbe PRN-ID wie diejenige, die in S4 übertragen wurde, enthält, unter den Navigationsnachrichten, die in den GPS-Radiowellen enthalten sind, die von den GPS-Satelliten 2 empfangen werden, erzeugt.
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In S8 werden Vergleichsparitätsdaten auf der Grundlage der RAND-Nachricht, die in S7 erzeugt wurde, und der H-Matrix, die in S6 entschlüsselt wurde, erzeugt. In S9 wird bestimmt, ob die Vergleichsparitätsdaten, die in S8 erzeugt wurden, mit den Paritätsdaten übereinstimmen, die in S3 extrahiert wurden.
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Die H-Matrix, die in S6 entschlüsselt wurde, gleicht der H-Matrix, die das Authentifizierungszentrum 120 verwendet, um die Paritätsdaten zu erzeugen. Der Paritätsrechner 1224 des Authentifizierungszentrums 120 berechnet Paritätsdaten auf der Grundlage dieser H-Matrix und der RAND-Nachricht.
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Wenn die Vergleichsparitätsdaten, die in S8 erzeugt wurden, mit den Paritätsdaten übereinstimmen, die in S3 extrahiert wurden, kann dementsprechend die RAND-Nachricht, die in S7 erzeugt wurde, als gleich der RAND-Nachricht angenommen werden, die von dem Authentifizierungszentrum 120 erzeugt wurde.
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Der Prozess schreitet zu S10 und bestimmt, dass die Authentifizierung erfolgreich ist, wenn die Vergleichsparitätsdaten, die in S8 erzeugt wurden, mit den Paritätsdaten übereinstimmen, die in S3 extrahiert wurden (S9: Ja). Wenn die Authentifizierung erfolgreich ist, wird der Prozess in 4 beendet. Der Prozess schreitet zu S11 und bestimmt, dass die Authentifizierung nicht erfolgreich ist, wenn sich die Vergleichsparitätsdaten, die in S8 erzeugt wurden, von den Paritätsdaten unterscheiden, die in S3 extrahiert wurden (S9: Nein). Wenn die Authentifizierung nicht erfolgreich ist, kehrt der Prozess zu S2 zurück, und der Prozess wird wiederholt, bis die Authentifizierung von mindestens einer der Navigationsnachrichten, die für die Ortung in S1 verwendet werden, erfolgreich ist. Auf diese Weise führt der eine Authentifizierung betreffende Prozess eine Authentifizierung entsprechend einer Navigationsnachricht, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen wird, unter Verwendung der H-Matrix (das heißt Authentifizierungsinformationen), die von dem Authentifizierungszentrum 120 empfangen wird, durch. S9 bis S11 entsprechen einem Zentrumsnutzungsauthentifizierungsabschnitt.
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<Vereinfachungsbestimmungsprozess>
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Der Vereinfachungsbestimmungsprozess, der von der Steuerung 320 der eigenen Vorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 5 beschrieben. Das Flussdiagramm in 5 kann starten, wenn der eine Authentifizierung betreffende Prozess mindestens eine der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, erfolgreich authentifiziert hat. Das Flussdiagramm der 5 kann für jede der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden und die von dem eine Authentifizierung betreffenden Prozess nicht authentifiziert sind, durchgeführt werden.
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In S21 wird aus den Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, eine nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die sich von einer Navigationsnachricht (authentifizierte Navigationsnachricht) unterscheidet, die von dem eine Authentifizierung betreffenden Prozess erfolgreich authentifiziert wurde, erlangt.
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In S22 wird bestimmt, ob es eine Übereinstimmung zwischen der Übertragungszeit, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, die in S21 erlangt wurde, und der Übertragungszeit gibt, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist. Die Übereinstimmung bezeichnet hier nicht nur eine vollständige Übereinstimmung, sondern auch eine näherungsweise Übereinstimmung innerhalb eines Fehlerbereiches. Die Übertragungszeit, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, entspricht Konsistenzinformationen. S22 entspricht einem Konsistenzbestimmungsabschnitt.
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Ein Beispiel des Prozesses in S22 wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Gemäß dem Beispiel der 6 werden GPS-Satelliten zur Ortung verwendet. Die eigene Vorrichtung 200 verwendet das Authentifizierungszentrum 120, um eine Navigationsnachricht, die von dem GPS-Satelliten 2a herrührt, erfolgreich zu authentifizieren. Eine Navigationsnachricht, die von dem GPS-Satelliten 2b herrührt, ist noch nicht authentifiziert.
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Der GPS-Satellit 2a überträgt die Navigationsnachricht (das heißt authentifizierte Navigationsnachricht) ursprünglich zu der Übertragungszeit Ti1. Der GPS-Satellit 2b überträgt die Navigationsnachricht (das heißt nicht authentifizierte Navigationsnachricht) ursprünglich zu der Übertragungszeit Ti2. Der Prozess in S22 bestimmt, ob es eine Übereinstimmung zwischen der Übertragungszeit (Ti1) der authentifizierten Navigationsnachricht und der Übertragungszeit (Ti2) der nicht authentifizierten Navigationsnachricht gibt.
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Mehrere Navigationsnachrichten, die durch den Satellitenempfänger 230 innerhalb eines Zyklus empfangen werden, garantieren, dass ihre Übertragungszeiten übereinstimmen, wenn kein Repeater, der ein Signal von dem GPS-Satelliten 2 dupliziert, oder Simulator, der in der Lage ist, ein Signal von dem GPS-Satelliten 2 zu imitieren, verwendet wird.
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Wenn in S23 bestimmt wird, dass die Übertragungszeiten übereinstimmen (S23: Ja), wird bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht die Übertragungszeit enthält, die konsistent mit der Übertragungszeit ist, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, und dann schreitet der Prozess zu S24. In S24 wird bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S21 erlangt wurde, authentisch ist, und dann wird der Prozess beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Übertragungszeiten nicht übereinstimmen (S23: Nein), wird der Prozess beendet. In diesem Fall wird nicht bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S21 erlangt wurde, authentisch ist. S23 und S24 entsprechen ebenfalls dem Vereinfachungsbestimmungsabschnitt.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S23 Nein lautet, kann bestimmt werden, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S21 erlangt wurde, nicht authentisch ist.
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<Zusammenfassung der ersten Ausführungsform>
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Gemäß der ersten Ausführungsform können, wenn die eigene Vorrichtung 200 eine der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, unter Verwendung des Authentifizierungszentrums 120 erfolgreich authentifiziert hat, die anderen Navigationsnachricht, die zur Ortung verwendet werden, auf der Grundlage der Übertragungszeiten als authentisch oder nicht authentisch bestimmt werden. Daher muss die eigene Vorrichtung 200 die H-Matrix von dem Authentifizierungszentrum 120 für die anderen Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, nicht empfangen, was eine Kommunikationsverarbeitungslast bei dem Authentifizierungszentrum 120 verringert.
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Die Übertragungszeiten der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, stimmen überein, wenn kein Repeater oder Simulator verwendet wird. Die erste Ausführungsform bestimmt eine Navigationsnachricht auf der Grundlage dessen, ob die Übertragungszeit mit derjenigen der erfolgreich authentifizierten Navigationsnachricht übereinstimmt, als authentisch oder nicht authentisch. Daher kann die erste Ausführungsform verhindern, dass eine Navigationsnachricht als authentisch bestimmt wird, wenn ein Repeater oder ein Simulator verwendet wird. Die erste Ausführungsform kann die Genauigkeit der Bestimmung einer Authentizität einer Navigationsnachricht verbessern.
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<Erste Modifikation>
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Oben wurde die erste Ausführungsform beschrieben, die eine nicht authentifizierte Navigationsnachricht auf der Grundlage dessen als authentisch oder nicht authentisch bestimmt, ob unter den Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, die Übertragungszeit, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, mit der Übertragungszeit übereinstimmt, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist. Dieses ist jedoch nicht beschränkend.
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Es kann beispielsweise eine Konfiguration (erste Modifikation) geben, die eine nicht authentifizierte Navigationsnachricht auf der Grundlage dessen als authentisch oder nicht authentisch bestimmt, ob es eine Übereinstimmung zwischen Satellitenpositionen gibt. Von den Satellitenpositionen wird eine Satellitenposition aus Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, und der Übertragungszeit, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, bestimmt. Eine andere Satellitenposition wird aus Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, und der Übertragungszeit, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, bestimmt. Die erste Modifikation gleicht der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme eines teilweisen Unterschieds in dem Prozess in der Steuerung 220 der eigenen Vorrichtung 200. Im Detail unterscheidet sich die erste Modifikation von der ersten Ausführungsform in einem Teil des Vereinfachungsbestimmungsprozesses der Steuerung 220.
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Es ist bekannt, dass eine Navigationsnachricht Ephemeridendaten und Almanachdaten enthält. Die Almanachdaten enthalten Orbitinformationen über nicht nur den GPS-Satelliten 2, der eine Quelle der Navigationsnachricht ist, sondern über sämtliche GPS-Satelliten 2 in einem Orbit. Satellitenpositionen sämtlicher GPS-Satelliten 2 können aus den Orbitinformationen und der Übertragungszeit der Navigationsnachricht berechnet werden. Die Ephemeridendaten enthalten Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2, der eine Quelle der Navigationsnachricht ist. Eine Satellitenposition des GPS-Satelliten 2, der eine Quelle dieser Navigationsnachricht ist, kann noch genauer aus den Orbitinformationen und der Übertragungszeit der Navigationsnachricht berechnet werden.
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Die erste Modifikation verwendet aus den Orbitinformationen, die in den Almanachdaten und den Ephemeridendaten enthalten sind, die Orbitinformationen, die in den Almanachdaten enthalten sind. Die Orbitinformationen, die in den Almanachdaten enthalten sind, werden im Folgenden einfach als Orbitinformationen bezeichnet.
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<Vereinfachungsbestimmungsprozess gemäß der ersten Modifikation>
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Die Steuerung 220 der eigenen Vorrichtung 200 gemäß der ersten Modifikation führt den Vereinfachungsbestimmungsprozess durch, der mit Bezug auf das Flussdiagramm der 7 beschrieben wird. Das Flussdiagramm der 7 kann ebenfalls starten, wenn der eine Authentifizierung betreffende Prozess mindestens eine der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, erfolgreich authentifiziert hat. Das Flussdiagramm der 7 kann ebenfalls für jede der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden und die von dem eine Authentifizierung betreffenden Prozess nicht authentifiziert wurden, durchgeführt werden.
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Gemäß dem Beispiel in 7 repräsentiert der GPS-Satellit 2a den GPS-Satelliten 2, der eine Quelle einer authentifizierten Navigationsnachricht ist.
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In S31 wird ähnlich wie im obigen S21 eine nicht authentifizierte Navigationsnachricht mit der Ausnahme der authentifizierten Navigationsnachricht aus den Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, erlangt.
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In S32 wird eine Position des GPS-Satelliten 2a unter Verwendung der Übertragungszeit, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, die zur Ortung verwendet wird, und der Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2a, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, berechnet. Die Übertragungszeit und die Orbitinformationen entsprechen Satellitenpositionsberechnungsinformationen.
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In S33 wird eine Position des GPS-Satelliten 2a unter Verwendung der Übertragungszeit, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten ist, die zur Ortung verwendet wird, und der Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2a, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, berechnet. Die folgende Beschreibung erläutert, warum eine Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a aus den Orbitinformationen, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen wird, der nicht der GPS-Satellit 2a ist, der eine Quelle der authentifizierten Navigationsnachricht ist, berechnet werden kann. Der GPS-Satellit 2, der nicht der GPS-Satellit 2a ist, der eine Quelle der authentifizierten Navigationsnachricht ist, entspricht einem nicht authentifizierten Satelliten.
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Die Orbitinformationen, die in den Almanachdaten enthalten sind, enthalten ebenfalls die Orbitinformationen über den GPS-Satelliten 2a, der nicht der GPS-Satellit 2 ist, der eine Quelle der nicht authentifizierten Navigationsnachricht ist. Wie oben angegeben, garantieren mehrere Navigationsnachrichten, die durch den Satellitenempfänger 230 innerhalb eines Zyklus empfangen werden, dass ihre Übertragungszeiten übereinstimmen, wenn kein Repeater oder Simulator verwendet wird. Daher kann eine Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a auch aus der Übertragungszeit und den Orbitinformationen, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, berechnet werden.
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In S34 wird bestimmt, ob es eine Übereinstimmung zwischen der Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a, die in S32 berechnet wurde, und der Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a gibt, die in S33 berechnet wurde. Die Übereinstimmung bezeichnet hier nicht nur eine vollständige Übereinstimmung, sondern auch eine näherungsweise Übereinstimmung innerhalb eines Fehlerbereiches. S34 entspricht dem Konsistenzbestimmungsabschnitt.
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Die Übertragungszeiten der nicht authentifizierten Navigationsnachricht und der authentifizierten Navigationsnachricht, die zur Ortung verwendet werden, werden als übereinstimmend angenommen, wenn kein Repeater oder Simulator verwendet wird. Die Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a wird aus der Übertragungszeit und den Orbitinformationen, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, berechnet. Daher kann dieselbe Satellitenposition wie die Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a aus der Übertragungszeit und den Orbitinformationen, die in der nicht authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, berechnet werden, wenn kein Repeater oder Simulator verwendet wird. Daher stimmt die Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a, die in S32 berechnet wurde, mit der Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a überein, die in S33 berechnet wurde, wenn kein Repeater oder Simulator verwendet wird.
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Wenn in S35 bestimmt wird, das die Satellitenpositionen übereinstimmen (S35: Ja), wird bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht die Orbitinformationen und die Übertragungszeit enthalten, die mit den Orbitinformationen und der Übertragungszeit konsistent sind, die in der authentifizierten Navigationsnachricht enthalten sind, und dann schreitet der Prozess zu S36. In S36 wird bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S31 erlangt wurde, authentisch ist, und dann wird der Prozess beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Satellitenpositionen nicht übereinstimmen (S35: Nein), wird bestimmt, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S31 erlangt wurde, nicht authentisch ist, und dann wird der Prozess beendet. S35 und S36 entsprechen ebenfalls dem Vereinfachungsbestimmungsabschnitt.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S35 Nein lautet, kann bestimmt werden, dass die nicht authentifizierte Navigationsnachricht, die in S31 erlangt wurde, nicht authentisch ist.
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<Zusammenfassung der ersten Modifikation>
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Gemäß der ersten Modifikation können ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, wenn die eigene Vorrichtung 200 eine der Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, unter Verwendung des Authentifizierungszentrums 120 erfolgreich authentifiziert hat, die anderen Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, auf der Grundlage einer Satellitenposition, die aus den Orbitinformationen und der Übertragungszeit berechnet wird, als authentisch oder nicht authentisch bestimmt werden. Daher muss die eigene Vorrichtung 200 die H-Matrix von dem Authentifizierungszentrum 120 für die anderen Navigationsnachrichten, die zur Ortung verwendet werden, nicht empfangen, was eine Kommunikationsverarbeitungslast bei dem Authentifizierungszentrum 120 verringert.
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Die Verwendung eines Repeaters oder eines Simulators bewirkt eine Differenz zwischen Übertragungszeiten, die in den Navigationsnachrichten enthalten sind, die zur Ortung verwendet werden, und demzufolge eine Differenz zwischen Satellitenpositionen desselben GPS-Satelliten 2, die aus der Übertragungszeit und den Orbitinformationen berechnet werden. Die erste Ausführungsform bestimmt eine Navigationsnachricht als authentisch oder nicht authentisch auf der Grundlage dessen, ob die Satellitenposition mit derjenigen der erfolgreich authentifizierten Navigationsnachricht übereinstimmt. Daher kann die erste Ausführungsform verhindern, dass eine Navigationsnachricht als authentisch bestimmt wird, wenn ein Repeater oder ein Simulator verwendet wird, und dementsprechend kann die erste Ausführungsform die Genauigkeit der Bestimmung der Authentizität einer Navigationsnachricht verbessern.
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Die erste Ausführungsform hat ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Satellitenposition des GPS-Satelliten 2a, der eine Quelle einer authentifizierten Navigationsnachricht ist, für die Übereinstimmung zwischen Satellitenpositionen verwendet wird. Alternativ kann eine Satellitenposition des GPS-Satelliten 2, der nicht der GPS-Satellit 2a ist, verwendet werden, solange wie der GPS-Satellit 2 eine Quelle der Navigationsnachricht ist, die zur Ortung verwendet wird.
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<Zweite Modifikation>
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Es wurde die Ausführungsform beschrieben, die nur Navigationsnachrichten, die von dem GPS-Satelliten 2 empfangen werden, zur Ortung verwendet. Es kann jedoch eine Navigationsnachricht, die von dem QZS-Satelliten 3 empfangen wird, zur Ortung verwendet werden. In diesem Fall kann die Navigationsnachricht, die von dem QZS-Satelliten 3 empfangen wird, auch auf ähnliche Weise wie in dem Fall des GPS-Satelliten 2 authentifiziert werden.
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Ein Beispiel der zweiten Modifikation besteht darin, eine RAND-Nachricht aus der Navigationsnachricht zu erzeugen, die die Überwachungsstation 110 von dem QZS-Satelliten 3 empfängt. Das Authentifizierungszentrum 120 erzeugt Paritätsdaten auf der Grundlage der RAND-Nachricht. Die erzeugten Paritätsdaten werden an die Hauptsteuerstation 130 übertragen. Die Hauptsteuerstation 130 überträgt die Paritätsdaten an den QZS-Satelliten 3. Der QZS-Satellit 3 sendet eine Navigationsnachricht, die die Paritätsdaten enthält, zur Erde (mittels Rundsendung).
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Die eigene Vorrichtung 200 kann eine RAND-Nachricht aus der Navigationsnachricht erzeugen, die von dem QZS-Satelliten 3 empfangen wird. Die eigene Vorrichtung 200 kann Vergleichsparitätsdaten aus der RAND-Nachricht und der H-Matrix, die von dem Authentifizierungszentrum 120 erlangt wird, erzeugen. Die eigene Vorrichtung 200 kann Navigationsnachrichten durch Vergleichen der erzeugten Vergleichsparitätsdaten mit den Paritätsdaten, die von dem QZS-Satelliten 3 empfangen werden, authentifizieren.
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<Dritte Modifikation>
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Auch wenn das Authentifizierungsverfahren in der obigen Ausführungsform eines ist, das eine Navigationsnachricht authentifiziert, ist dieses nur ein Beispiel. Solange wie ein Authentifizierungsverfahren eines ist, das einen Zugriff auf eine Authentifizierungsorganisation benötigt, können andere Konfigurationen in dem Authentifizierungsverfahren verwendet werden (dritte Modifikation).
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<Vierte Modifikation>
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Auch wenn die obige Ausführungsform darstellt, dass die eigene Vorrichtung 200 für Fahrzeuge verwendet wird, ist dieses nicht beschränkend. Es kann beispielsweise eine Navigationsnachrichtenempfangsvorrichtung, die mit der eigenen Vorrichtung 200 vergleichbar ist, für ein mobiles Endgerät (Terminal) verwendet werden, das von einem Nutzer befördert wird.
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Auch wenn Ausführungsformen und Konfigurationen dargestellt wurden, sind die Ausführungsformen und Konfigurationen der vorliegenden Erfindung nicht auf die dargestellten beschränkt. Der Bereich der Ausführungsformen und Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält beispielsweise ebenfalls eine Ausführungsform und eine Konfiguration, die aus einer beliebigen Kombination von technischen Elementen, die in unterschiedlichen Ausführungsformen und Konfigurationen beschrieben sind, resultieren.
