JP2005265769A

JP2005265769A - 測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システム

Info

Publication number: JP2005265769A
Application number: JP2004082396A
Authority: JP
Inventors: Masato Suzuki; 真人鈴木
Original assignee: Amano Corp
Current assignee: Amano Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】
測位衛星システムによって取得された位置情報を認証するために、衛星の配置と可変情報の組み合わせというユニークな情報の整合性を確認することによって、位置の認証を安全、確実に行うことを可能にした測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムを提供する。
【解決手段】
継続的に測位衛星の発信する信号を観測記録する基地２０を複数設け、各基地２０の得た衛星情報から、ある時刻における特定領域内の特定地点上空の測位衛星１０の配置を推定可能に構成した位置認証局を設ける。クライアント３０が位置認証を要求する場合は、測位衛星１０の信号を観測して得た位置情報に、そのときの衛星１０の配置を添付して位置認証局に送り、その位置、時刻での衛星の配置を測定し、その結果と送られてきた衛星１０の配置に違いがあるとはいえない場合に、当該位置の認証情報を発行する。
【選択図】図１

Description

本発明は，測位衛星からの信号を受信して得た位置情報を認証すると共に、情報処理装置の位置の認証を安全かつ確実に行うことができる測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムに関するものである。

コンピュータや携帯情報端末間を有線、無線で接続して情報の授受を行うネットワークを利用した多くのアプリケーションが存在し、また、商取引などもネットワークを介して行うことがすでに十分普及している。しかしながら、インターネットという仮想空間で行われる商取引では、特に初めて取引を行う場合、相手が見えないため不安になったり、逆に同じ相手と継続的に行っている場合など操作が慣例化して、まったくの別人が取引相手になりすましたとしてもその事態を把握しにくい。これらを防止するために、ＩＤ・パスワード認証や電子署名、電子証明書などいろいろなセキュリティ上の手段が用いられている。

ネットワークでの取引などにおいて、相手の位置情報を知ることができると前述の不安や問題点が大幅に軽減されると考えられる。情報処理装置の存在する位置を認証するシステムとしては、例えば特許文献１に記載の発明が提案されている。

特許文献１ではＧＰＳ衛星の発信するＧＰＳ信号を受信して位置を計算し、計算した位置情報を認証局である位置管理装置に送信する。このとき、位置を計算するために観測した衛星の識別子すなわちＧＰＳ衛星番号とその実施時刻を合わせて送信し、認証局の位置管理装置は自身の保有する衛星運行情報から、送信されてきた位置と時刻において、送信されてきた識別子をもつＧＰＳ衛星が観測できるか否かを判定し、観測できる場合に位置を認証するという仕組みシステムが提案されている。

ＧＰＳ受信機により取得される位置情報は、特許文献１の段落００４９にも記載されているように、比較的改ざんされ易く、また、ＧＰＳシミュレータによる偽電波の発信による架空の位置情報の生成なども比較的容易にできる。これらを防止するために特許文献１のように携帯電話網などの無線基地局情報等による位置情報確認手段との併用や、前記位置の計算に使用したＧＰＳ衛星の識別子と時刻情報をあわせて送信し、当該衛星が観測可能かの判定をする必要がある。
特開２００２−１８３１８８号公報

しかしながら、他の位置情報確認手段との併用ではシステムが複雑になってしまうし、ＧＰＳ衛星は１１時間５８分で地球を周回する軌道で運営されているため、規則性があり、比較的簡単に任意の位置で任意のＧＰＳ衛星が観測可能か否かを判定することができる。

したがって、上記特許文献１に記載の方法では、適当な位置情報を生成し、その位置で、ある時刻に観測可能な衛星の識別子を加えて位置管理装置に送信し、当該適当に生成した位置情報を認証せしめることは、さして困難なことではない。

一方、クライアントが測位衛星群から発信される信号を受信する手段と、受信した信号を解析して受信手段のアンテナの位置を計算する計算手段とからなる測位装置は、ＧＰＳ装置として広く普及している。先にも述べたように、このようにして計算された位置情報は上記特許文献１記載されている通り比較的簡単に改ざんできるし、偽の電波発信により位置情報を自在に生成することも可能である。したがって、位置情報になんらか別のユニークな情報が付加されていることによって、初めて第３者として位置の認証が可能となる。

また、現在普及している汎地球測位システムすなわちＧＰＳは、受信機のアンテナの位置を計算するのに少なくとも３機、精密に位置を計算するのには少なくとも４機のＧＰＳ衛星からの信号を受信する必要がある。地球上の各地点において、常に数機のＧＰＳ衛星が上空に存在するように、現在３０機弱のＧＰＳ衛星が赤道面に対して約５５度傾いた６つの軌道上を周回している。その高度は約２１０００ｋｍであり、周回時間は約１１時間５８分である。そして、全衛星の軌道要素すなわちアルマナックデータと、送信しているＧＰＳ衛星の正確な軌道要素と正確な時刻、すなわちエフェメリスデータを送信している。

前述した特許文献１では、位置を認証するために位置情報に付加するユニークな情報として、測位するのに使用したＧＰＳ衛星の識別子つまりＧＰＳ衛星の番号を提案している。しかしながら、前述のようにＧＰＳ衛星は正確な軌道を周回しているため、地球上のある地点のある時刻においてどのＧＰＳ衛星が観測可能であるかは簡単に調べることができる。

ＧＰＳにより測位を行う場合、受信した信号からどの衛星がいつ、どの位置で信号を発信したのかを解析して、受信機のアンテナを中心とした方位と迎角で表される天空での配置を計算する。この天空での位置は、ＧＰＳ衛星の赤道に対して約５５度という傾斜軌道上の周回と地球の自転が組み合わさることで、非常に複雑な軌跡をたどる。したがって、地球上のある地点のある時刻における同時に観測可能な複数のＧＰＳ衛星の天空での位置を求めることは非常に難解である。

また、前述のアルマナックデータやエフェメリスデータには衛星の健康状態、ＧＰＳ衛星が搭載している原子時計の示す時刻とＵＴＣ（協定世界時）との偏差、あるいは電離層を電波が通過するときの遅延量を補正するための補正係数など頻繁に更新される情報が含まれており、複数の衛星の天空での配置とそれぞれの衛星の発信する情報を合わせることによって非常にユニークな情報となる。当然、測位時点で観測された衛星であれば、測位に使用しなかった衛星の情報も付け加えることにより、よりユニークな情報となる。

そこで本発明の技術的課題は、測位衛星システムによって取得された位置情報を認証するために、衛星の配置と可変情報の組み合わせというユニークな情報の整合性を確認することによって、位置の認証を安全、確実に行うことを可能にした測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムを提供することである。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の請求項１に係る測位衛星監視システムでは、衛星を使った測位系を利用して、測位衛星から発信される信号を受信する手段、信号の解析手段、基準時計手段、記憶手段、ネットワーク接続手段で構成される測位衛星信号受信基地を設ける一方、当該基地は測位衛星から発信される信号を受信して受信機のアンテナの位置を計算すると同時に、位置の計算に使用する、しないを問わず、その時点で観測可能な測位衛星に関する諸情報（以後測位衛星情報）を記録して、リアルタイムあるいは事後その情報をネットワーク経由で配信することを特徴としている。

つぎに、請求項２に係る測位衛星監視システムでは、上記請求項１で述べている測位衛星は汎地球測位システムで使用しているＧＰＳ衛星システムと準天頂システムのいずれか、又はその両方を併用することを特徴としている。

さらに、請求項３に係る測位衛星監視システムでは、上記請求項１で述べている測位衛星情報が、観測した時刻情報と、測位衛星の識別子と、測位衛星の位置情報を含み、その他、前記測位衛星信号受信基地での受信感度、受信した時点での電離層の影響度、受信した最新の衛星運行に関する諸情報のうちの少なくともひとつを含んでいることを特徴としている。

また、請求項４に係る測位衛星監視システムでは、上記請求項３で述べている測位衛星の位置情報が、測位衛星信号受信基地の位置を中心とした天空での位置を示す情報であり、その表記方法は当該基地を中心とした方位と当該基地からの迎角であることを特徴としている。

そして、請求項５に係る測位衛星監視システムでは、上記請求項１で述べている測位衛星信号受信基地を、地域や国家などの特定領域内において、少なくともひとつの測位衛星を同時に共通して観測可能な地点に少なくとも３箇所に設け、前記同時に共通して観測可能な衛星の３箇所それぞれにおける測位衛星情報を解析することで、前記特定領域内の任意の位置における当該同時に共通して観測可能な測位衛星情報を推定する計算手段を、少なくとも１箇所の測位衛星信号受信基地が保有していることを特徴としている。

つぎに、請求項６に係る情報処理装置の位置認証システムでは、アンテナと受信装置で構成される測位衛星信号受信手段と、ネットワークに接続する手段を有し、受信した測位衛星の発信する信号を解析することで当該アンテナの位置と測位衛星の天空での位置を計算する測位衛星信号解析ソフトウエアがインストールされているクライアントの情報処理装置を使い、任意の時刻において、自動的、あるいはクライアントの要求に応じて測位衛星の発信する信号を受信開始して、前記アンテナの位置を計算するに十分な個数の衛星からの信号を受信することで当該アンテナの位置座標を計算し、そのときに観測された少なくともひとつの測位衛星の識別子と当該衛星の位置を計測し、当該アンテナを中心とした天空での衛星配信情報として前記アンテナの位置座標と合わせて記録保存するための衛星観測情報記憶手段を、前記クライアントの情報処理装置に持たせることを特徴としている。

そして、請求項７に係る情報処理装置の位置認証システムおいて、前記クライアントの情報処理装置は、ネットワークを介して配信されていくる測位衛星情報を記憶するための測位衛星情報記憶手段と、この測位衛星情報記憶手段に記憶されている情報と、前記請求項６で述べている衛星観測情報記憶手段に記憶されている情報を比較するための比較手段を有しており、また、当該情報処理装置には、当該情報処理装置に接続されている測位衛星信号受信機のアンテナの位置を認証するための位置認証ソフトウエアがインストールされていることで、当該位置認証ソフトウエアを起動すると、まず、測位衛星群がそれぞれ発信する信号の受信を開始し、ついで請求項６で述べている測位衛星信号解析ソフトウエアを起動して前記アンテナの位置座標を計算し、その結果と信号を受信した少なくともひとつの衛星情報を前記衛星観測情報記憶手段に記憶開始すると同時に、ネットワークを介して測位衛星監視システムに接続して、前記アンテナの位置座標を送信すると共に、測位衛星監視システムは受信したアンテナの位置座標から、当該アンテナの位置において現在観測されるであろうと推定される衛星の配置を含む測位衛星情報を返信する。そして、前記クライアントの情報処理装置とインストールされている位置認証ソフトウエアは、返信されてきた測位衛星情報を測位衛星情報記憶手段に記録し、また、前記衛星観測手段に記録されている衛星観測情報と同じ時刻の測位衛星記憶手段に記録されている測位衛星情報を比較し、両者に違いがあるか否かを判断して違いがあるとはいえない場合に認証条件を満たすと判断して、当該情報処理装置が自ら当該計算した位置の認証情報を生成することを特徴としている。

そして、請求項８係る情報処理装置の位置認証システムでは、クライアントの情報処理装置とインストールされている位置認証ソフトウエアは、接続されている測位衛星信号受信機のアンテナ位置の認証情報を元に当該アンテナ位置の情報に関する電子署名を発行したり、当該情報処理装置にインストールされている位置情報の認証を条件に起動することができるアプリケーションの起動を許可することを特徴としている。

また、請求項６に記載した情報処理装置の位置認証システムを用いる別な態様として、請求項９では、クライアントの情報処理装置には、位置認証機関へ取得した位置情報とその時に観測した衛星観測情報を送信することで、位置認証機関による位置認証を要求するための方法を述べている。すなわち、クライアントの情報処理装置には、位置認証を要求するための位置認証要求ソフトウエアがインストールされており、当該ソフトウエアを起動するとネットワークを介して測位衛星監視システムに接続する。また、同時に測位衛星信号解析ソフトウエアを起動して測位衛星群の発信する信号の受信を開始し、前記情報処理装置に接続されている測位衛星信号受信機のアンテナの位置を計算し、少なくとも一機の測位衛星に関する情報を抽出する。そして得られたアンテナ位置の座標と、測位中に観測された測位衛星に関する情報の両者を、ネットワークを介して測位衛星監視システムに送信する。つぎに測位衛星監視システムは、受信したクライアントの測位衛星信号受信機のアンテナ位置で測位衛星の信号を受信した時刻における観測された測位衛星に関する天空での位置を、複数の測位衛星信号受信基地からなる測位衛星監視システムが観測、記録している測位衛星情報から推定し、クライアントから送信されてきた測位衛星に関する情報に含まれる天空での位置と、同じ測位衛星の推定位置を比較する。そして、両者に違いがあるとはいえない場合に認証条件を満たすと判断し、認証情報を発行してクライアントの情報処理装置に返信することを特徴としている。

また、別な態様として、請求項１０に係る情報処理装置の位置認証システムでは、クライアントの情報処理装置とインストールされている位置認証要求ソフトウエアは、位置認証要求ソフトウエアを起動することによって測位衛星の発信する信号の受信を開始し、その信号に含まれる情報を抽出して、観測した測位衛星のうち、少なくとも受信機のアンテナ位置の計算が可能な数の測位衛星の信号情報を測位衛星監視システムに送信する。測位監視システムは、受信した複数の測位衛星の信号情報を計算、解析することでクライアントのアンテナ位置の座標を計算する。また、受信した信号情報を解析し、それぞれの信号発信源である測位衛星の天空における配信を求める。そして、計算したクライアントのアンテナの位置で、測位衛星の信号を受信した時刻における測位衛星の天空での配置を、複数の測位衛星信号受信基地からなる測位衛星監視システムが観測、記録している測位衛星情報から推定する。そして、両者を比較して、両者に違いがあるとはいえない場合に認証条件を満たすと判断し、認証情報を発行してクライアントの情報処理装置に返信することを特徴としている。

そして、請求項１１に係る情報処理装置の位置認証システムでは、測位衛星監視システムが発行する認証情報は、位置情報に関する測位衛星監視システムが位置認証機関として発行する電子署名や、クライアントの情報処理装置にインストールされているアプリケーションを起動するための許可情報であることを特徴としている。

また、別な態様として請求項１２に係る情報処理装置の位置認証システムでは、位置認証機関としての測位衛星監視システムは、契約しているクライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信機のアンテナ位置情報と、クライアントに関する情報を合わせて記憶管理する管理サーバを所有しておき、アンテナの位置の認証要求として送信されてきた当該アンテナの位置があらかじめ登録されているアンテナ位置と一致し、かつ一緒に送信されてきた衛星情報が認証条件を満たすと判断される場合には、クライアントの情報、またはアンテナの位置座標のうち少なくともひとつに関する電子署名を発行してクライアントに返信することを特徴としている。

そして、請求項１３に係る測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムおいて、測位衛星監視システムは、クライアントの情報処理装置と位置認証要求ソフトウエアの要求に対して、現時点での衛星運行情報、すなわち、アルマナックデータまたはエフェメリスデータあるいはその両者を送信して、クライアントの測位衛星信号受信機での位置計算が早期に実行できるように支援したり、偽電波による位置情報の生成をより困難にすることを特徴としている。

本発明の請求項１４係る情報処理装置の位置認証システムでは、クライアントの情報処理装置は、測位衛星信号を受信する手段を内蔵、あるいは接続可能な携帯電話やＰＤＡ、あるいは携帯用ＧＰＳ装置などでも実現可能であることを特徴としている。

さらに、本発明の請求項１５係る情報処理装置の位置認証システムとして、クライアントの情報処理装置は、カーナビゲーションシステムなど、車輌、船舶、航空機など運輸機械に搭載される測位およびナビゲーションシステムでも実現可能であることを特徴としている。

以上述べた次第で本発明に係る測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムによれば、測位衛星システムの利用による位置情報の取得において、位置情報が非常に改ざんしにくく、また、偽の電波によって適当な位置を生成しても認証条件をみたすことがないため、測位衛星システムにより取得した位置情報の認証を、安全かつ確実に実行することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明に係る測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システムの実施の形態を具体的に説明すると、図１は本発明のシステム構成を示すブロック図であって、図中、２０は本発明に係る測位衛星監視システムを構成する測位衛星信号受信基地で、この測位衛星信号受信基地２０は、システムの制御および各種の演算を実行する情報処理装置２１と、当該情報処理装置に接続される正確な時刻を刻む基準時計２２と、ＧＰＳ信号受信機２３と、ＧＰＳ信号受信機のアンテナ２４と、ネットワーク接続装置２５で構成されている。場合によっては情報処理装置２１にクライアント情報管理装置２６が接続される場合もある。また、３０はクライアントであり、ネットワークに接続可能で各種アプリケーションがインストールされている情報処理装置３１と、当該情報処理装置２１に接続されるＧＰＳ信号受信機３２およびそのアンテナ３３で構成されている。

測位衛星監視システムを構成する測位衛星信号受信基地２０は、ＧＰＳ信号受信機２３とアンテナ２４により継続的にＧＰＳ衛星群の発信する信号（以降ＧＰＳ信号）を受信し、情報処理装置２１を使って受信信号を解析し、基地のアンテナ２４の位置座標計算するだけでなく、各ＧＰＳ衛星からの信号を個別に解析して、測位信号受信基地２０を中心とした各衛星の天空における位置を計算して求めたり、個々の衛星の健康状態や、搭載している原子時計の時刻と協定世界時（ＵＴＣ）との偏差情報、あるいは電離層補正係数などの各種情報を抽出して収集する。また、ＧＰＳ信号には搭載している原子時計に由来する時刻情報が含まれているが、受信したＧＰＳ信号が正しいものであるかを監査するための比較器として、正確な時刻を刻む基準時計２２をシステムに組み込んでいる。

図２のように、国家や地域など特定の領域に少なくとも３箇所の測位衛星信号受信基地２０を設置し、各測位衛星信号受信基地２０の間を専用回線などで結び、解析して得られた各種情報を互いに送受信可能に構成することで測位衛星監視システムを構築することにより、前記特定の領域内の任意の位置を中心としたＧＰＳ衛星の天空での配置を推定することが可能となる。この推定値は各測位衛星信号受信基地が配信可能なように構成されている。図中、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、または２０ｄが、上記測位衛星信号受信基地２０の所在を示している。

再び図１において、１０はＧＰＳ衛星群であり、１１ａから１１ｅは測位衛星信号受信基地２０とクライアント３０の両者が同時刻に共通して信号を受信することができるＧＰＳ衛星群であって、１２は測位衛星信号受信基地２０のみが信号を受信することができるＧＰＳ衛星で、１３はクライアント３０のみが信号を受信することができるＧＰＳ衛星を表している。

測位衛星監視システムを構成する測位衛星信号受信基地２０の情報処理装置２１およびクライアント３０の情報処理装置３１は、ネットワーク１５を介して互いに各種情報の授受を行うことができる。各種情報とは、クライアント３０のＧＰＳ信号受信機のアンテナ３３の位置座標や、天空でのＧＰＳ衛星の配信情報あるいはＧＰＳ衛星の運行や信号解析に関する付帯情報であり、また、位置情報の認証情報である電子署名やアプリケーションの起動許可情報の場合もある。

図３は、測位衛星信号受信基地２０のＧＰＳ信号受信機２３が接続された情報処理装置２１上で、複数のＧＰＳ衛星を同時観測している受信信号解析手段であるソフトウエアを実行しているときの画面表示である。ＵＴＣで２００４年２月５日（木曜日）の０２時２６分１０秒において、北緯３５度３０分５０．５秒、東経１３９度３７分４７．１秒付近の位置に存在するアンテナを使って受信した１０機のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号のうち、感度のよい６機のＧＰＳ衛星からの信号を解析することによりアンテナの正確な位置座標を求めると同時に、受信している各衛星からの信号をもとにそれぞれの衛星の位置を、アンテナを中心とした天空での位置を迎角、方位角で表される座標系に展開して求めている。

以上のようにして求めたＧＰＳ衛星観測データをもとに作成したのが、図４および図５の衛星配信と衛星の運行を表す天空図である。図４は、ある地点である時刻および１５分後と３０分後に観測したＧＰＳ衛星群の天空での位置を示している。ＳＶ１等の符号はＧＰＳ衛星に与えられた識別子であり、この時点で１２機のＧＰＳ衛星が観測されている。矢印はＧＰＳ衛星の移動方向を示している。また、Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗは方位を示し、第４象限の０°、３０°、６０°は迎角を表らわしている。ＮＳ軸とＥＷ軸の交点は天頂である。

図５は、同地点で観測された代表的なＧＰＳ衛星の天空での移動の軌跡を表すものである。それぞれのＧＰＳ衛星を観測した時刻は異なっている。図４および図５より、それぞれのＧＰＳ衛星は移動の軌跡と移動方向などが一定でなく、また、その状態は観測地点と観測時刻に特有なものとなるため、ＧＰＳ衛星の天空での配置は観測地点に関する位置認証をおこなうのに非常に有効な情報となりうる。

図６、７および８は、本発明の第１の実施例として、クライアント３０が所有する情報処理装置３１にインストールされている各種アプリケーションによって生成されたディジタルデータに対し、当該ディジタルデータを生成した情報処理装置３１または生成者あるいは事業者を特定する情報のひとつとして、位置情報を証明するための電子署名を自己発行する仕組みについて示している。

まず、図６において、測位衛星監視システム２０を構成する測位衛星信号受信基地は、継続的にＧＰＳ衛星群１０が発信するＧＰＳ信号１３ａを、情報処理装置２１および当該情報処理装置に接続されているＧＰＳ信号受信機２３およびアンテナ２４を用いて観測している。そして、同様な機能を有する複数の測位衛星信号受信機器からの情報をもとに、特定領域内でのＧＰＳ衛星の天空における配置をリアルタイムで推定できるように構成されている。

クライアント３０の情報処理装置３１はネットワーク１５に接続可能で、ＧＰＳ信号受信機３２およびそのアンテナ３３が接続されており、当該受信機で受信したＧＰＳ衛星群１０の発信するＧＰＳ信号１３ｂ（図７参照）を解析してアンテナの位置の計算と、当該アンテナ３３に対するその時点でのＧＰＳ衛星１０の位置など、衛星情報を解析するためのＧＰＳ信号解析ソフトウエア３４と、位置情報を証明するための電子署名を自己発行する位置認証ソフトウエア３５がインストールされている。

クライアント３０は当該情報処理装置３１で作業中、または作業を完了したディジタルデータに対して、当該ディジタルデータに対する位置情報に関する電子署名を生成し、生成した電子署名を当該ディジタルデータに埋め込む場合、電子署名対象のディジタルデータ４１を開いたうえで位置認証ソフトウエア３５を起動すると、情報処理装置３１および位置認証ソフトウエア３５はネットワーク１５を介して測位衛星監視システム２０の情報処理装置２１に接続し、位置認証処理の要求を送信する。

位置認証処理の要求に答えて測位衛星監視システム２１は、ネットワークを介してクライアント３０の情報処理装置３１と、ＧＰＳ信号解析ソフトウエア３４がＧＰＳ信号をただちに解析できるようにするために、最新のアルマナックデータとエフェメリスデータからなる衛星運行情報２７を送信する。そして、クライアント３０の情報処理装置３１とＧＰＳ信号解析ソフトウエア３４は、受信したアルマナックデータとエフェメリスデータからなる衛星運行情報２７をもとにして、ＧＰＳ信号１３ｂ（図７参照）の受信を開始し、ＧＰＳ信号解析ソフトウエア３４を起動して受信したＧＰＳ信号１３ｂを解析する。

続いて図７において、クライアント３０の情報処理装置３１とＧＰＳ信号解析ソフトウエア３４は、ＧＰＳ信号を解析して情報処理装置３１に接続されたＧＰＳ信号受信機３２のアンテナ３３の位置座標４３をもとめ、この結果を測位衛星監視システム２０（測位衛星信号受信基地）の情報処理装置２１に送信する。なお、この後も当該アンテナ位置の計測およびＧＰＳ信号１３ｂの観測は継続し、情報処理装置３１に内蔵または外部に接続された記憶装置である衛星観測情報記録部３６（図８参照）に当該アンテナ位置とともに観測した衛星情報４４を任意の時刻毎に記録していく。一方、アンテナ３３の位置情報４３を受信した測位衛星監視システム２０は、当該アンテナ位置で現時点で観測されるであろうと推定されるＧＰＳ衛星の配信などを含む推定衛星情報２８の配信を開始する。このときは、測位衛星監視システム２０のＧＰＳ衛星信号受信基地とクライアント３０の両者が共に観測可能なＧＰＳ衛星群、即ち図１における１１ａから１１ｅであることが望ましい。

図８に示すように、クライアント３０の情報処理装置３１は、配信されてきた推定されるＧＰＳ衛星の配信情報を含む推定衛星情報２８を、情報処理装置３１に内蔵または外部に接続された記憶装置の測位衛星情報記録部３７に記録する。そして、衛星観測情報記録部３６と測位衛星情報記録部３７にそれぞれ記録されている、同じ時刻におけるＧＰＳ衛星の天空での配置情報を含む実測で得られた衛星情報４４と推定される衛星情報２８とを比較部３８を使って比較し、比較結果４５を位置認証ソフトウエア３４に渡す。

位置認証ソフトウエア３４は受け取った比較結果４５を、統計的手法を用いて同じ時刻におけるＧＰＳ衛星の天空での配置に違いがあるか否かを判定し、違いがあるとはいえない場合にはＧＰＳ信号１５ｂを受信した当該アンテナの位置を偽装、改ざんなどされていないとして、認証情報である位置情報に関する電子署名４２を生成し、電子署名対象のディジタルデータ４１に埋め込む。

なお、図９は実施例１についてのフローチャートであって、図面においてステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、ステップＳ５からＳ８と、ステップ１０からＳ１４はクライアント３０側の処理操作を示し、ステップＳ４とＳ９は測位衛星監視システム２０側の処理操作を示す。

図１０、図１１および図１２は、本発明の第２の実施例として、センタ・サーバ型の位置認証を目的とした電子署名発行システムを表している。測位衛星監視システム２０を構成する測位衛星信号受信基地は、継続的に情報処理装置２１および当該情報処理装置に接続されたＧＰＳ信号受信機２３とアンテナ２４を用いてＧＰＳ衛星群１０の発信するＧＰＳ信号１３ａを受信し、情報処理装置２１にインストールされている信号解析ソフトウエア６２ａ（図１２参照）を使って受信したＧＰＳ信号１３ａを解析し、観測している各ＧＰＳ衛星の位置、衛星が搭載している原子時計２２が刻む現在時刻、衛星の運行情報などを抽出する。その結果から前記アンテナ２４の位置座標を継続的に計算して求め、また、図１２に示すように抽出した時刻情報７１と測位衛星監視システム２０が保有する基準時計２２に由来する時刻情報７２を比較部６４を用いて比較することで、ＧＰＳ衛星群の発信するＧＰＳ信号１３ａの真贋を確認する。

確認の結果、ＧＰＳ信号１３ａが欺瞞情報や妨害を受けていないと判断された場合、ＧＰＳ信号１３ａから抽出したＧＰＳ衛星の位置や運行情報などの衛星情報７３を記憶装置６６に記録保存する。測位衛星監視システム２０は、特定領域内に配置された同様な機能を有する複数の測位衛星信号受信基地からの情報をもとに、特定領域内でのＧＰＳ衛星の天空における配置をリアルタイムで推定できるように構成されている。

クライアント３０の情報処理装置３１はネットワーク１５に接続可能で、ＧＰＳ信号受信機３２およびそのアンテナ３３が接続されている。また、当該情報処理装置３１には位置認証ソフトウエア３４がインストールされている。クライアント３０とは当該情報処理装置３１で作業中または作業を完了したディジタルデータ４１に対して、当該ディジタルデータ４１に対する位置情報に関する電子署名７９の発行要求と、発行された電子署名７９を当該ディジタルデータ４１に埋め込むために、電子署名対象のディジタルデータ４１を開いたうえで位置認証ソフトウエア３４を起動すると、情報処理装置３１および位置認証ソフトウエア３４は電子署名対象ディジタルデータ４１のダイジェスト値５０を計算し、ネットワーク１５を介して測位衛星監視システム２０の情報処理装置２１に接続し、計算結果のダイジェスト値５０と現在受信中の複数のＧＰＳ衛星が発信しているＧＰＳ信号１３ｂを測位衛星監視システム２０に送信する。

測位衛星監視システム２０は、クライアント３０から送られてきた複数のＧＰＳ信号１３ｂを信号解析ソフトウエア６２ｂを用いて解析し、当該信号１３ｂを受信したクライアント３０のＧＰＳ信号受信機３２のアンテナ３３の位置情報７７と、受信地点上空における複数のＧＰＳ衛星の配置などからなる衛星情報７６を抽出、計算する。そして、他の測位衛星信号受信基地２１ｂから送信されてくる衛星情報７４と、自らが受信したＧＰＳ信号１３ａを解析して得られた記憶装置６６に記録している衛星情報７３から、衛星情報推定計算部６７で前記アンテナ３３の位置上空におけるＧＰＳ衛星の配置を含む推定衛星情報７５を計算して、その結果を、前記クライアント３０から送られてきたＧＰＳ信号１３ｂを解析した結果であるＧＰＳ衛星の衛星情報７６と比較部６５を用いて比較し、得られた比較結果７８を電子署名発行ソフトウエア６３で判定処理を行い、両者に違いがあるとはいえない場合に、ダイジェスト値５０とアンテナ位置情報７７を含む電子署名７９を発行し、クライアント３０の情報処理装置３１に返信する。

そして、電子署名７９を受信した情報処理装置３１および位置認証ソフトウエア３４は、電子署名対象ディジタルデータ４１に電子署名７９を埋め込んで処理を終了する。

なお、図１３は実施例２に関するフローチャートであって、図面においてステップＳ１５からＳ１９と、ステップＳ３３とＳ３４はクライアント３０側の処理操作で、ステップＳ２０からＳ３２は測位衛星監視システム２０側の処理操作を示す。

本発明に係るシステムの一例を示した全体の構成図。本発明における測位衛星信号受信基地の配置の一例を示した説明図。本発明におけるＧＰＳ信号解析ソフトウエアを実施中の表示の一例を示した説明図。ある地点ある時刻から１５分ごとに観測した複数のＧＰＳ衛星の軌跡を示した図。ある地点の上空での複数のＧＰＳ衛星の軌跡を示した図。本発明の第１の実施例の処理概念図。本発明の第１の実施例の処理概念図。本発明の第１の実施例のブロック図。本発明の第１の実施例のフローチャート。本発明の第２の実施例の処理概念図。本発明の第２の実施例の処理概念図。本発明の第２の実施例のブロック図。本発明の第２の実施例のフローチャート。

符号の説明

１０ＧＰＳ衛星群
１５ネットワーク
１３ＧＰＳ信号
２０測位衛星監視システムおよび測位衛星信号受信基地
２１測位衛星監視システムの情報処理装置
２２測位衛星監視システムの基準時計
２３測位衛星監視システムのＧＰＳ信号受信機
２４ＧＰＳ信号受信機のアンテナ
２５測位衛星監視システムのネットワーク接続装置
２６測位衛星監視システムのクライアント情報管理装置
２７衛星運行情報
２８推定されるＧＰＳ衛星情報
３０クライアント
３１クライアントの情報処理装置
３２クライアントのＧＰＳ信号受信機
３３ＧＰＳ信号受信機のアンテナ
３４位置認証ソフトウエア
３５ＧＰＳ信号解析ソフトウエア
３６衛星観測情報記録部
３７測位衛星情報記録部
３８衛星情報の比較部
３９ネットワーク接続部
４０情報処置装置の制御・演算部
４１原子署名対象のディジタルデータ
４２クライアント側で自己発行する電子署名
４３アンテナの位置情報
４４実測した衛星情報
４５衛星情報の比較結果
５０電子署名対象ディジタルデータのダイジェスト値
６２信号解析ソフトウエア
６３電子署名発行ソフトウエア
６４時刻情報の比較部
６５衛星情報の比較部
６６衛星情報の記憶装置
６７衛星情報推定計算部
７１ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報
７２基準時計由来の時刻情報
７３測位衛星信号受信基地で観測されたＧＰＳ信号に含まれる衛星情報
７４他の測位衛星信号受信基地で観測されたＧＰＳ信号に含まれる衛星情報
７５ライアントのアンテナの観測されると推定される衛星情報
７６クライアント側で観測されたＧＰＳ信号に含まれる衛星情報
７８衛星情報同上の比較結果
７９測位衛星監視システムが発行した電子署名

Claims

測位衛星から取得した位置情報の認証を実行するための測位衛星監視システムであって、
少なくともひとつの測位衛星から発信される電波信号を受信するためのアンテナおよび受信装置からなる衛星信号受信手段と、受信した信号を解析し、前記衛星信号受信手段のアンテナの存在する位置ならびに少なくともひとつの測位衛星に関する情報を計算、解析する受信信号解析手段と、正確な時刻を刻む時間手段と、前記受信信号解析手段により計算、解析された任意の時刻における少なくともひとつの測位衛星情報を記憶する測位衛星情報記憶手段と、ネットワークに接続し情報の授受を可能とするネットワーク接続手段と、システムを制御する情報処理装置とを有する測位衛星信号受信基地を使用して、
観測された任意の時刻における少なくともひとつの測位衛星の測位衛星情報を記録し、当該記録した情報、又は、リアルタイムで現在受信中の測位衛星情報を、ネットワークを経由してクライアントの所有する情報処理装置に配信するように構成したことを特徴とする測位衛星監視システム。
前記測位衛星は汎地球測位システムで使用しているＧＰＳ衛星システム、或いは準天頂衛星システムのいずれか、又はその両方であることを特徴とする請求項１に記載の測位衛星監視システム。
前記測位衛星の位置情報は、観測した時刻と、測位衛星の識別子に関連付けた測位衛星の位置情報を含むと共に、測位衛星信号受信基地における受信感度、受信時点における電離層の影響度、受信した最新の衛星の運行に関する諸情報のうちの、少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の測位衛星監視システム。
前記測位衛星の位置情報は、測位衛星信号受信基地の位置を中心とした天空での位置情報であり、その表記方法は、測位衛星信号受信基地の位置を中心とした方位と迎角であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の測位衛星監視システム。
地域、国家などの地球上の特定領域内で、同時刻において少なくともひとつの測位衛星を同時に共通して観測可能な、少なくとも３箇所の地点に測位衛星信号受信基地を配し、同時刻での少なくとも３箇所の測位衛星信号受信基地で受信した共通に観測することが可能である測位衛星情報から、前記特定領域内の任意の地点における前記共通に観測することが可能な測位衛星の位置情報を含む測位衛星情報を推定する計算手段を、前記少なくとも３箇所の測位衛星信号受信基地のうち少なくとも１箇所が保有することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の測位衛星監視システム。
アンテナおよび受信装置からなる測位衛星信号受信手段と、ネットワークに接続して情報の授受を可能とするネットワーク接続手段とを有し、受信した測位衛星が発信する信号を解析して、少なくとも天空での測位衛星の位置と、測位衛星信号受信手段のアンテナの存在位置を計算可能な測位衛星信号解析ソフトウエアがインストールされているクライアントの情報処理装置の位置を認証する位置認証システムであって、
上記の情報処理装置は、任意の時刻において、自動的またはクライアントの要求に応じて、前記測位衛星信号解析ソフトウエアを用いて当該情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの存在する位置を計算するに十分な個数の測位衛星が発信する信号を受信することで当該アンテナ位置の座標を計算すると同時に、計算された任意の時刻における前記アンテナの位置座標と、少なくともひとつの信号を受信可能な測位衛星の識別子と、前記アンテナを中心とした天空での位置情報を含む衛星観測情報を取得し、その結果を記録保存するための衛星観測情報記憶手段を有することを特徴とする情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置は、ネットワークを介して測位衛星監視システムから配信されてくる測位衛星情報を記憶する測位衛星情報記憶手段と、当該測位衛星情報記憶手段に記憶されている情報と前記衛星観測情報記憶手段に記憶されている情報を比較する比較手段とを有し、情報処理装置に接続されている測位衛星信号受信手段のアンテナの位置を認証するための位置認証ソフトウエアがインストールされており、
クライアントの操作により当該位置認証ソフトウエアを実行すると当該位置認証ソフトウエアは、前記測位衛星信号解析ソフトウエアを起動して測位衛星の発信する信号の受信を開始し、前記測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標を計算し、計算結果である前記アンテナの位置座標と少なくともひとつの衛星観測情報を、前記衛星観測情報記憶手段を用いて記録開始し、
また、ネットワークを介して前記測位衛星監視システムに接続し、計算した当該情報処理装置に接続されている測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標を前記測位衛星監視システムに送信し、
前記測位衛星監視システムは受信したアンテナの位置座標から、前記情報処理装置に接続されたアンテナの位置座標において、現在観測されるであろうと推定される少なくともひとつの衛星の識別子と天空での推定位置と時刻情報を含む測位衛星情報を配信するように構成すると共に、
上記クライアントの情報処理装置およびインストールされている位置認証ソフトウエアは、測位衛星監視システムから配信されてくる測位衛星情報を前記測位衛星情報記憶手段を用いて記憶し、前記測位衛星情報記憶手段に記憶されている情報と衛星観測情報記憶手段に記憶されている情報を比較する比較手段を用いて、記憶されている同時刻における測位衛星情報と衛星観測情報に含まれている識別子の一致する衛星の位置情報を比較し、両者に違いがあるか否かを判断し、違いがあるとはいえない場合に当該位置認証システムが取得した測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標の認証情報を生成するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置およびインストールされている位置認証ソフトウエアは、測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標を認証情報をもとに当該位置情報に関する電子署名の発行、あるいは、位置情報の認証を条件に起動することが可能となる当該クライアントの情報処理装置にインストールされているアプリケーションの起動を許可することを特徴とする請求項６又は７に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置は、位置情報の認証を要求するための位置認証要求ソフトウエアがインストールされ、クライアントの操作により位置認証要求ソフトウエアを起動すると、前記ネットワーク接続手段を用いてネットワークを介して前記測位衛星監視システムに接続し、
また、当該情報処理装置および位置認証要求ソフトウエアは、前記測位衛星信号解析ソフトウエアを起動して測位衛星の発信の受信を開始し、
前記測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標を計算し、計算結果である前記アンテナの位置座標と少なくともひとつの衛星の少なくとも観測時刻と衛星識別子と当該衛星の天空での位置情報からなる衛星観測情報を前記測位衛星監視システムに送信することで認証要求をし、
前記測位衛星監視システムは受信したアンテナの位置座標から、前記情報処理装置に接続されたアンテナの位置座標において、受信した少なくともひとつの衛星観測情報に含まれる識別子と観測時刻から当該衛星の観測時刻における天空での位置を推定計算し、得られた当該衛星の天空での推定位置と受信した前記衛星観測情報に含まれる衛星の天空での位置情報の比較手段を有し、前記比較手段で得られた当該衛星の天空での推定位置と受信した前記衛星観測情報に含まれる衛星の天空での位置情報を比較し、両者に違いがあるとはいえない場合に前記クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置を認証し、認証情報を返信することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置は、位置情報の認証を要求するための位置認証要求ソフトウエアがインストールされ、クライアントの操作により位置認証要求ソフトウエアを起動すると、前記ネットワーク接続手段を用いてネットワークを介して前記測位衛星監視システムに接続し、
また、当該情報処理装置および位置認証要求ソフトウエアは、前記測位衛星信号解析ソフトウエアを起動して測位衛星の発信する信号の受信を開始して信号情報を抽出し、抽出した信号情報のうち、少なくとも受信機のアンテナ位置の計算が可能な数の信号情報を前記測位衛星監視システムに送信し、
測位衛星監視システムは受信した複数の測位衛星の信号情報を解析し、クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置座標および少なくともひとつの測位衛星の位置を含む情報を計算、解析して求め、当該少なくともひとつの測位衛星の観測時刻における天空での位置を推定計算し、得られた当該衛星の天空での推定位置と送信されてきた信号情報から解析して得た衛星の天空での位置情報を比較し、両者に違いがあるとはいえない場合に前記クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置を認証し、認証情報を返信することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記認証情報は、測位衛星監視システムが発行する位置情報に関する電子署名、あるいは、位置情報の認証を条件に起動することが可能となる当該クライアントの情報処理装置にインストールされているアプリケーションの起動を許可する情報であることを特徴とする請求項６、９又は１０に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記測位衛星監視システムは、前記クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置と、クライアントに関する氏名、企業名などのクライアント情報を記憶管理するクライアント情報管理手段を持ち、当該クライアント情報管理手段にあらかじめ前記クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置とクライアントに関する氏名、企業名、該当する情報処理装置のＩＤ又はＩＰアドレスなどのクライアント情報を記憶しておき、前記クライアントの情報処理装置に接続された測位衛星信号受信手段のアンテナの位置の認証要求に対して認証を行う場合、送信されてきた当該アンテナの位置があらかじめ登録されているアンテナの位置と一致し、かつ、当該位置情報が認証条件を満たす場合、クライアント情報または測位衛星信号受信手段のアンテナ位置座標の少なくともひとつに関する電子署名を発行し、クライアントの情報処理装置に返信することを特徴とする請求項６、９又は１０に記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記測位衛星監視システムは、クライアントの情報処理装置および当該情報処理装置にインストールされている位置認証要求ソフトウエアからの要求に対して、ネットワークを介してクライアントの情報処理装置に当該時点においての衛星運行にかかわる情報を送信することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２のいずれかに記載の測位衛星監視システムおよび情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置は測位衛星信号受信手段を内蔵、又は接続可能な携帯電話を含む携帯情報端末であることを特徴とする請求項６、７、８、９、１０又は１１のいずれかに記載の情報処理装置の位置認証システム。
前記クライアントの情報処理装置は測位衛星信号受信手段を内蔵、または接続可能な車両、船舶、航空機など運輸機械に搭載される測位およびナビゲーションシステムであることを特徴とする請求項６、７、８、９、１０又は１１のいずれかに記載の情報処理装置の位置認証システム。