ES2955781T3 - Detección de perturbador y suplantador de GPS - Google Patents

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Abstract

Se describe un método para determinar la presencia de interferencia en un receptor GPS. El método implica monitorear los datos del sistema de posicionamiento global recibidos por un receptor en condiciones conocidas que no interfieren, almacenar los datos para su análisis y, en un momento posterior, comparar los datos, durante un período de tiempo, con la salida de posición de un sistema de navegación inercial pura. sistema para determinar la presencia de características que indiquen interferencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Detección de perturbador y suplantador de GPS
Campo de la descripción
La presente descripción se refiere a sistemas de posicionamiento global (GPS) y, más particularmente, a un sistema y método para la detección de perturbación intencionada y decepción de GPS.
Antecedentes
La mayoría de los sistemas tácticos existentes dependen, directa o indirectamente, de la presencia de datos de GPS precisos para la navegación y el posicionamiento, al menos en parte. Una unidad móvil, por poner un ejemplo, integrará típicamente datos de GPS con los generados por un sistema de navegación inercial (INS) a bordo para producir una solución GPS/INS integrada. Una unidad estacionaria puede utilizar el GPS para establecer su posición fija.
Un sistema de navegación inercial, tal como el usado en las unidades móviles analizadas anteriormente, es una ayuda a la navegación que usa un ordenador, sensores de movimiento (p. ej., acelerómetros) y sensores de rotación (p. ej., giroscopios) para calcular de manera continua, a través de la navegación a estima, la posición, orientación y la velocidad (dirección y velocidad de movimiento) de un objeto móvil sin la necesidad de referencias externas, tales como datos de GPS. Un sistema de este tipo requiere que se conozca la información relativa a la posición inicial, la velocidad y la orientación para proporcionar datos utilizables. Tales INS también son susceptibles a la deriva, ya que los errores en las estimaciones se agravan y acumulan con el tiempo.
Los sistemas de posicionamiento global, al no ser susceptibles a errores de deriva, debido a su falta de dependencia de estimaciones previas en la actualización de los datos posicionales, se usan a menudo junto con los INS para proporcionar datos sólidos de posición y velocidad. El GPS, sin embargo, es susceptible de experimentar pérdidas de señal o corrupción debido al terreno y otras variables, lo que puede provocar que el GPS proporcione información inexacta o deje de funcionar por completo en algunas condiciones. Durante estos períodos, el INS puede usarse para mitigar esta pérdida de datos de GPS.
Sin embargo, una de las principales preocupaciones de todos los usuarios de la tecnología GPS es la relativa susceptibilidad de la señal de GPS a las interferencias intencionadas, como las que pueden producirse durante las operaciones en tiempos de guerra. Se ha demostrado que un hardware muy barato y sencillo puede usarse eficazmente para denegar a las plataformas el acceso a la señal de GPS (perturbación intencionada) y existe una amenaza cada vez más grave en el desarrollo de medios para interferir de forma que un receptor de g Ps produzca resultados erróneos (decepción).
Muchos de los métodos actuales para la detección y/o mitigación de interferencias intencionadas del GPS (interferencia intencionada y suplantación) se basan en las propiedades de la señal y la tecnología de antenas disponibles para mejorar los receptores de GPS. Por ejemplo, la anulación de antena, que consiste en ajustar una antena de modo que su zona muerta, o zona de sensibilidad reducida, abarque una fuente de interferencia, es una opción que se usa para minimizar los efectos de perturbación intencionada. La anulación de antenas debe ser realizada por la plataforma de transmisión y, dependiendo de la ubicación de la(s) fuente(s) de interferencia y su posición en relación con el receptor previsto, puede no ser capaz de atenuar lo suficiente la interferencia. Especialmente en los casos en que la fuente de interferencia está relativamente cerca del receptor previsto de la señal, la anulación de antenas puede provocar una pérdida grave de señal al receptor previsto.
Una segunda opción para la detección y/o mitigación de las interferencias intencionadas del GPS implica técnicas mejoradas de procesamiento de señales, que se usan para aumentar la capacidad antiperturbación de los receptores de GPS. Sin embargo, estas técnicas son costosas desde el punto de vista informático. El Gobierno de los Estados Unidos también ha introducido una tercera frecuencia GPS con el fin de permitir el uso de receptores de GPS mejorados que reducirían al mínimo su sensibilidad a las señales de interferencia; esta técnica, sin embargo, requiere que los receptores sean capaces de recibir y procesar la nueva frecuencia, por lo que la integración de esta tecnología lleva mucho tiempo y es cara.
Aunque los problemas descritos anteriormente se describieron principalmente en el contexto de situaciones militares y tácticas, la interferencia del GPS es un problema tanto para aplicaciones militares como comerciales. El documento US2013002477A1 divulga un sistema y método para detectar ataques de decepción de GPS que incluye la recopilación de lecturas de GPS junto con lecturas de INS como referentes empíricos, y la prueba secuencial de las lecturas de GPS y las lecturas de INS mediante el uso de un proceso de prueba de la razón de probabilidad secuencial (SPRT).
Lo que se necesita, por lo tanto, son técnicas para detectar y superar la perturbación intencionada y la decepción que no requieran la modificación del hardware subyacente y que no sean costosas desde el punto de vista informático.
Resumen
La invención propone un sistema según la reivindicación 1 independiente, con realizaciones preferidas del mismo definidas en las reivindicaciones 2-4 dependientes.
La invención también propone un método según la reivindicación 5 independiente, con la reivindicación 6 definiendo una realización preferida.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra una interfaz de GPS e INS con un terminal de Link-16, configurado de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La Figura 2 es un gráfico que muestra un error típico de posición de latitud de INS, de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La Figura 3A es un gráfico que muestra una función de autocorrelación del GPS sin interferencia, de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La Figura 3B es un gráfico que muestra una función de autocorrelación del GPS con interferencia, de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La Figura 4A es un gráfico que muestra la densidad espectral de potencia del GPS sin interferencia, de acuerdo con una realización de la presente divulgación; y
La Figura 4B es un gráfico que muestra la densidad espectral de potencia del GPS con interferencia, de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Descripción detallada
Como se ha expuesto anteriormente, el GPS y el INS, en sistemas críticos, normalmente se usan conjuntamente, ya que los errores del INS tienden a acumularse con el tiempo debido a su dependencia de estimaciones previas, mientras que los errores del GPS, debido a su no dependencia de estimaciones previas, tienden a producir resultados precisos dentro de un cierto umbral de error, aunque mantener una señal de GPS puede resultar difícil en determinados terrenos. Esta combinación permite obtener información precisa sobre la posición y la velocidad del INS, independientemente de la presencia de datos externos, con la acumulación de errores del INS limitada por las actualizaciones periódicas del sistema GPS, cuando están disponibles.
Sin embargo, los sistemas GPS, al depender de señales externas para su funcionamiento, pueden ser interferidos intencionadamente, ya sea para impedir la recepción de la señal (perturbación intencionada) o para alterarla con el afán de provocar que el receptor proporcione datos de localización inexactos (decepción). Cuando se produce una perturbación intencionada, el INS puede ser suficiente para seguir proporcionando datos de posición y velocidad razonablemente precisos durante algún tiempo, aunque sería deseable notificar dicha interferencia al usuario para permitir al usuario tomar medidas para evitar la interferencia. Sin embargo, cuando se produce una decepción, el INS puede actualizarse con la nueva información incorrecta, lo que puede dar lugar a que el usuario reciba información inexacta sobre la posición y la velocidad y confíe en ella.
El primer paso para proteger los receptores de GPS de interferencias suficientes como para causar una degradación de su funcionamiento es detectar la presencia de tales interferencias. Los modelos de error de alta fidelidad para los INS pueden usarse para definir cómo se comportan los sistemas de navegación en condiciones normales de funcionamiento, proporcionando así los medios para observar cuándo estos sistemas están funcionando de forma anormal. En concreto, la supervisión y el análisis de los datos de posición del GPS y la posterior comparación de esos datos con la salida de posición de un INS puro, es decir, uno que no haya sido corregido, algorítmicamente o de otro modo, puede usarse para detectar la presencia de tipos de interferencia de tipo perturbación intencionada o decepción de GPS.
Concretamente, se usa un software para calcular una función de autocorrelación muestreada con el tiempo para los errores de posición de un INS en función de la comparación de las posiciones del INS y las posiciones del GPS. En este caso, el término “ autocorrelación” , que también puede denominarse “ correlación en serie” , se usa para referirse a la correlación de una señal consigo misma en diferentes puntos del tiempo. También puede considerarse como la similitud entre observaciones en función del desfase temporal entre ellas.
De forma útil, el error de posición de un INS puro tiene propiedades deterministas, p. ej., errores de Schuler y bucle de tierra. Los errores de Schuler, que incluyen los errores de bucle de tierra, en los INS están causados por la curvatura de la tierra, que da lugar a una oscilación de aproximadamente 84,4 minutos en los datos del INS. Debido a estas propiedades deterministas y a sus errores periódicos asociados, que no dependen ni son causados por datos externos, el sistema INS se usa para detectar interferencias del GPS usando la función de autocorrelación de muestra descrita en el párrafo anterior. Un sistema de este tipo, al no depender de señales externas para su funcionamiento, también es inmune a los ataques de perturbación intencionada o decepción.
Cuando un error causado por interferencia está presente en una posición proporcionada por GPS, las diferencias de posición INS-GPS incluirán las características deterministas de error adicionales, que pueden detectarse observando la salida de la función de autocorrelación muestreada, p. ej., Figuras 3A y 3B.
Convenientemente, los datos de INS y GPS necesarios están fácilmente disponibles dentro de los sistemas tácticos de un combatiente móvil relativamente moderno. Las unidades estacionarias también pueden beneficiarse de la técnica, con la implementación en una plataforma de este tipo siendo a menudo más sencilla que en una unidad móvil, dado que el error de posición de una unidad estacionaria puede suponerse estático (una polarización). Una vez confirmada la detección, los sistemas tácticos del combatiente pueden evitar o mitigar la interferencia del GPS.
Una ventaja significativa del enfoque propuesto que aquí se presenta sobre el de la técnica anterior, como se ha analizado anteriormente, es que la detección de interferencia, de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, puede ser proporcionada en su totalidad por la implementación de software. Esto es posible porque las entradas requeridas ya están fácilmente disponibles en las implementaciones de sistemas de navegación GPS e INS existentes a bordo de aeronaves, barcos y unidades terrestres. La importancia de este enfoque es el uso de las propiedades de los errores de INS (características de Schuler) que son inmunes a la interferencia externa (decepción). Es decir, la función de autocorrelación muestreada o su transformada de Fourier, la densidad espectral de potencia implementada en software, puede utilizarse para determinar cuándo los errores de posición de GPS menos iNs están corruptos. Sin interferencia, el GPS-INS siempre aparecerá como errores de Schuler puros. Con interferencia, el GPS-INS incluirá características de error de interferencia.
En dicha implementación de software, un algoritmo o algoritmo puede almacenarse en un dispositivo de almacenamiento, como un disco duro, que está en comunicación con un dispositivo de memoria, como una memoria DDR3, que está en comunicación adicional con una unidad central de procesamiento (CPU) o procesador. El dispositivo de almacenamiento y la memoria también pueden usarse para almacenar datos de INS y GPS.
La capacidad descrita anteriormente permite a las unidades de combate, así como a las unidades con fines civiles, detectar errores de navegación introducidos por la perturbación intencionada o decepción de su equipo GPS a bordo. Las unidades civiles y de combate pueden usar la capacidad ofrecida por un sistema configurado de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación para tomar decisiones críticas sobre el sistema de navegación, evitar un rendimiento perjudicial de los sistemas de navegación y utilizar fuentes de navegación alternativas cuando el GPS está degradado.
Refiriéndonos ahora a la Figura 1, el sistema de detección de perturbación intencionada y decepción de GPS descrito en el presente documento se muestra implementado en una integración 102 del terminal de Link-16 típica (una red de intercambio de datos tácticos militares usada principalmente por los EE. UU. y la Organización del T ratado del Atlántico Norte, es decir, la OTAN) con el GPS/INS 100 integrado de una unidad de combate, usando un intercambio de datos, de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación. En esta figura, el acrónimo JTIDS se usa para referirse a un sistema de distribución de información táctica conjunta, un sistema de radio de red de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) en banda L usada por las fuerzas armadas de los Estados Unidos y sus aliados para apoyar las necesidades de comunicaciones de datos, principalmente en la comunidad de defensa aérea y antimisiles. El acrónimo MIDS se usa para referirse a un sistema multifuncional de distribución de información, siendo MIDS el término de la OTAN para el componente de comunicación de una red Link-16. El elemento marcado RNKF 106 es un filtro de Kalman RELNAV, donde RELNAV se usa para referirse a navegación relativa, temporización y datos. El elemento marcado RNS 108 es una función de selección de fuente RELNAV. Por último, PPLI se usa para referirse a los mensajes de localización e identificación precisa de participantes intercambiados en una red de Link-16, que comunica la localización e identidades precisas de todos los integrantes de la red de Link-16. Estos PPLI resultan en una fuente alternativa (relativa al GPS) de información de posición que permite a los participantes del Link-16 navegar con respecto a WGS-84.
En la integración del terminal 102 de Link-16 con el GPS/INS 100 integrado de una unidad de combate, usando un intercambio de datos, mostrado en la Figura 1, con referencia específicamente al terminal 102 de Link-16, los PPLI recibidos son recibidos y procesados por el módulo 106 de RNS. El módulo 106 de RNS está en comunicación bidireccional con el módulo 104 RNKF. El módulo 104 RNKF está en comunicación operativa adicional con el módulo 102 NAV, donde las correcciones de error se envían del módulo 104 RNKF al módulo 102 NAV. Las estimaciones de error pueden ser proporcionadas por el sistema después del procesamiento de los datos por el módulo 104 RNKF. El módulo NAV puede recibir y procesar adicionalmente datos inerciales puros de un módulo 112 de INS de un sistema 100 de GPS/INS incorporado. Los datos del módulo 112 de INS también pueden combinarse con los datos de PPLI de transmisión del terminal 102 de Link-16, que pueden proporcionarse a los datos del sistema 100 de GPS/INS incorporado y recombinarse con los datos del módulo 112 de INS. Los datos del módulo 112 de INS también pueden ser proporcionados, junto con los datos del módulo 114 de GPS y JTIDS/MIDS, a un filtro 110 de Kalman híbrido, dando como resultado la provisión de datos inerciales híbridos. Los datos del módulo 114 de GPS también pueden ser proporcionados, junto con los datos del módulo 104 de NAV, al módulo 108 de RNS para su procesamiento.
Existe una interfaz similar dentro del software de registro integrado de datos (IDR) que se usa a menudo en dichas unidades, que también podría usarse para proporcionar el medio para estos algoritmos de detección de interferencias de GPS. El IDR se describe en las solicitudes de patente de propiedad común 14/350.585 y PCT/US 13/54248, que se incorporan en el presente documento por referencia. Un experto en la materia, usando la información contenida en el presente documento, sería capaz de implementar una solución de este tipo en un IDR.
Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra un gráfico del error vs. tiempo para un INS puro (véase la parte sinusoidal del gráfico) y para un INS asistido por GPS (véase la línea relativamente plana del gráfico). De este gráfico se desprende que los errores de posición de un INS puro presentan características sinusoidales deterministas que no están sujetas a perturbaciones intencionales, como se ha analizado anteriormente. En concreto, todas las salidas de posición del INS contienen un error sinusoidal de Schuler (84,4 minutos) y un error sinusoidal de bucle de tierra (24 horas), como se muestra en la curva sinusoidal de la Figura 2. Como tal, estas características conocidas pueden usarse para identificar la presencia de otros errores cuando la posición del INS se compara con la posición de referencia del GPS. Es decir, cuando la posición del INS se diferencia con una referencia “verdadera” como el GPS, se espera que las diferencias sean acordes con la curva sinusoidal. Cuando el INS está asistido por un receptor de GPS preciso, los errores de posición de la solución híbrida GPS/INS deberían aproximarse a la posición “verdadera” . Si la salida GPS se degrada, la posición híbrido GPS/INS se desviará de la posición “verdadera” . Por lo tanto, se pueden usar estas propiedades para detectar la presencia de una posición de GPS degradada evaluando el contenido “ espectral” o, de forma equivalente, la función de autocorrelación para las diferencias de posición calculadas entre la posición de INS puro y la posición de GPS o la posición híbrida g Ps /INS.
A medida que se recopilan los datos de diferencia de posición de INS-GPS, la función de autocorrelación muestreada puede calcularse tanto para la latitud como para la longitud. Una representación equivalente en el dominio de la frecuencia utilizaría la función de densidad espectral de potencia muestreada para los errores de latitud y longitud. A continuación, una vez recopilada una cantidad suficiente de datos (ya que tanto el INS como el GPS estaban operativos), pueden evaluarse los resultados del algoritmo, usando las salidas de autocorrelación, para detectar la presencia de interferencia. En las realizaciones, el software está configurado para buscar intervalos de histograma en los que las funciones de autocorrelación o de espectro de potencia superan un umbral que, normalmente, no estaría presente sin interferencia.
Refiriéndose ahora a las Figuras 3A y 3B, se ilustran las correspondientes funciones de autocorrelación para los errores de posición sin y con interferencia del GPS, respectivamente.
Refiriéndose ahora las Figuras 4A y 4B, se ilustran los resultados correspondientes para la densidad espectral de potencia de los errores de posición sin y con interferencia del GPS, respectivamente.
La descripción anterior se ha presentado con fines de ilustración y descripción. No pretende ser exhaustiva ni limitar la divulgación a la forma precisa divulgada. Son posibles muchas modificaciones y variaciones a la luz de esta divulgación. Se pretende que el alcance de la divulgación esté limitado no por esta descripción detallada, sino más bien por las reivindicaciones adjuntas a la misma.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para detectar una interferencia de señal en un sistema de posicionamiento, comprendiendo el sistema:
una interfaz capaz de unir al menos dos sistemas de navegación distintos a un procesador; un sistema (112) de navegación inercial para proporcionar posiciones de sistema de navegación inercial y acoplarse a dicha interfaz;
un receptor (114) de sistema de posicionamiento global para proporcionar posiciones de posicionamiento global en comunicación operativa con al menos otro receptor de sistema de posicionamiento global y acoplado a dicha interfaz;
un procesador (102) acoplado a la interfaz;
un dispositivo de almacenamiento de memoria acoplado a dicho procesador, caracterizado porque dicho dispositivo de almacenamiento de memoria incluye instrucciones que hacen que el procesador calcule al menos una función de autocorrelación muestreada con el tiempo para los errores de posición de las posiciones proporcionadas por el sistema de navegación inercial en función de una comparación de las posiciones proporcionadas por el sistema de navegación inercial y de las posiciones proporcionadas por el sistema de posicionamiento global en diversos momentos, y analice la función de autocorrelación muestreada para determinar la presencia de interferencia, teniendo en cuenta el error determinista de Schuler y buscando los intervalos del histograma donde la función de autocorrelación supere un umbral.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde se muestra una alerta a un usuario tras la detección de interferencia del sistema de posicionamiento global.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde dicha interfaz comprende una red de datos tácticos de Link-16.
4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el software de registro integrado de datos se almacena en dicho dispositivo de almacenamiento de memoria y se usa para proporcionar el medio para las instrucciones.
5. Un método para determinar la presencia de interferencia en un receptor (100) de sistema de posicionamiento global (GPS), comprendiendo el método:
obtener posiciones de sistema de navegación inercial;
obtener posiciones de sistema de posicionamiento global;
caracterizado por:
calcular al menos una función de autocorrelación muestreada con el tiempo para los errores de posición de las posiciones de sistema de navegación inercial en función de una comparación de las posiciones de sistema de navegación inercial y de las posiciones de sistema de posicionamiento global en varios momentos, y
analizar la función de autocorrelación muestreada para determinar la presencia de interferencia, teniendo en cuenta el error determinista de Schuler y buscando los intervalos de histograma donde la función de autocorrelación supere un umbral.
6. El método de la reivindicación 5, en donde dicha al menos una función de autocorrelación muestreada se calcula tanto para la latitud como para la longitud.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017220551A1 (de) * 2017-11-17 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kraftfahrzeugs
US11313973B2 (en) * 2018-04-17 2022-04-26 The Mitre Corporation Systems and methods for satellite-based navigation
US10234538B1 (en) * 2018-09-24 2019-03-19 Science Applications International Corporation System and method for dismounted assured position, navigation and timing (DAPNT)
FR3100066B1 (fr) 2019-08-22 2021-07-23 Safran Electronics & Defense Detection d'une operation de leurrage d'un recepteur de signaux satellitaires
EP3805799A1 (en) * 2019-10-10 2021-04-14 HERE Global B.V. Detection of gnss data manipulation based on correctional gnss data
KR102088716B1 (ko) * 2019-11-19 2020-03-13 세종대학교산학협력단 Gps 위치 정보 무결성 검증 방법 및 시스템
US11442174B2 (en) 2020-04-24 2022-09-13 Honeywell International Inc. Systems and methods for inertial measurement unit aided detection and exclusion against spoofing attacks
US11337034B1 (en) 2020-08-13 2022-05-17 Rockwell Collins, Inc. Staggered examination of non-trusted receiver information
CN112782738A (zh) * 2020-12-30 2021-05-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于cors的可穿戴式定位终端、定位系统及其定位方法
FR3120133B1 (fr) * 2021-02-19 2023-03-17 Safran Electronics & Defense Navigation lors d'une opération de leurrage d'un récepteur de signaux satellitaires
FR3120132B1 (fr) * 2021-02-19 2023-02-10 Safran Electronics & Defense Navigation lors d'une opération de leurrage d'un recepteur de signaux satellitaires
CN113534199B (zh) * 2021-06-17 2022-08-26 长沙理工大学 一种自适应的广义累计和gps欺骗攻击检测方法
CN114550504B (zh) * 2022-01-10 2023-12-22 民航数据通信有限责任公司 基于ads-b数据的gps干扰区域识别排查方法及装置
WO2024118115A2 (en) * 2022-05-23 2024-06-06 A10 Systems Llc. Capacity enhancement in a wireless communications system using distributed asynchronous multi-user detection
CN117288181B (zh) * 2023-11-27 2024-02-02 中国电子科技集团公司第十研究所 一种导航源选择方法及装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6917644B2 (en) * 1996-04-25 2005-07-12 Sirf Technology, Inc. Spread spectrum receiver with multi-path correction
US7340283B1 (en) * 1999-10-12 2008-03-04 Lightwaves Systems, Inc. Globally referenced positioning in a shielded environment
US7181247B1 (en) * 1999-10-12 2007-02-20 Lightwaves Systems Inc. Globally referenced positioning in a shielded environment
JP4145451B2 (ja) * 1999-12-17 2008-09-03 古野電気株式会社 ハイブリッド航法およびその装置
JP4803862B2 (ja) * 2000-03-30 2011-10-26 日本無線株式会社 Ｇｎｓｓ・慣性航法装置
US6377892B1 (en) * 2000-05-02 2002-04-23 Rockwell Collins, Inc. Integrated navigation system
US6914931B2 (en) 2001-09-26 2005-07-05 The Aerospace Corporation Spread spectrum receiver kalman filter residual estimator method
JP2004069536A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd データ検定装置および方法
US7310062B1 (en) * 2005-07-28 2007-12-18 Rockwell Collins, Inc. Dual antenna diversity method to detect GPS signal tampering
US7400246B2 (en) * 2006-04-11 2008-07-15 Russell Mark Breeding Inertial Sensor Tracking System
EP2095148B8 (en) 2006-11-06 2012-12-12 TomTom Global Content B.V. Arrangement for and method of two dimensional and three dimensional precision location and orientation determination
GB2466584A (en) * 2007-08-31 2010-06-30 Allen Vanguard Technologies Inc Radio antenna assembly and apparatus for controlling transmission and reception of RF signals
US8600671B2 (en) 2008-04-04 2013-12-03 The Boeing Company Low authority GPS aiding of navigation system for anti-spoofing
US8446310B2 (en) * 2008-08-22 2013-05-21 Raytheon Company Method and system for locating signal jammers
US8560218B1 (en) * 2008-12-31 2013-10-15 Dp Technologies, Inc. Method and apparatus to correct for erroneous global positioning system data
US20110102259A1 (en) 2009-09-24 2011-05-05 Coherent Navigation, Inc. Augmenting GNSS User Equipment to Improve Resistance to Spoofing
JP2012208033A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Mitsubishi Electric Corp 航法計算システム
US8922427B2 (en) * 2011-06-29 2014-12-30 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Methods and systems for detecting GPS spoofing attacks
US9466881B1 (en) * 2011-11-16 2016-10-11 Exelis, Inc. Detection of wireless data jamming and spoofing
US20140022121A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Lockheed Martin Corporation Navigating in areas of uncertain positioning data
US9958549B2 (en) 2012-09-20 2018-05-01 Cornell University Methods and apparatus for detecting spoofing of global navigation satellite system signals using carrier phase measurements and known antenna motions
JP2015014473A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 三菱重工業株式会社 車載器、及びスプーフィング検知方法
US10054687B2 (en) * 2013-08-14 2018-08-21 Hemisphere Gnss Inc. System and method for detecting false global navigation satellite system satellite signals
US10234564B2 (en) * 2013-08-14 2019-03-19 Hemisphere Gnss Inc. System and method for determining the direction of a false GNSS satellite signal transmitter
US10495759B2 (en) * 2014-02-13 2019-12-03 The Mitre Corporation GPS spoofing detection techniques
US11435482B2 (en) * 2014-06-18 2022-09-06 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for verifying the plausibility of GNSS position signals
FR3030057B1 (fr) * 2014-12-12 2017-01-27 Thales Sa Procede et systeme de validation de geolocalisation par satellite
US10073179B2 (en) * 2015-03-24 2018-09-11 Elwha Llc Systems, methods and devices for satellite navigation reconciliation
US10094930B2 (en) * 2015-06-23 2018-10-09 Honeywell International Inc. Global navigation satellite system (GNSS) spoofing detection with carrier phase and inertial sensors

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