JP2013250271A - 衛星航法スプーフィング信号除去装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプーフィング信号送信源の方向を正確に探知し、スプーフィング信号を容易に除去することができる、衛星航法スプーフィング信号除去装置及びその方法を提供する。
【解決手段】あらかじめ設定された距離だけ互いに離隔され、隔離距離の中心を基準に回転自在に設置される第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０と、第１及び第２アンテナを通じて受信した信号を結合し、結合信号を出力するＲＦ信号処理部３３０と、結合信号を処理し、測定データ及び航法データを生成する衛星航法信号受信部と、測定データ及び航法データのうち少なくとも１つのデータに基づいてスプーフィング信号を検出し、スプーフィング信号が検出される場合、アンテナ制御命令信号を提供するスプーフィング信号検出部３５０と、提供されたアンテナ制御命令信号に対応して第１及び第２アンテナを回転させるアンテナ制御部３６０とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、スプーフィング信号処理技術に関し、さらに詳細には、衛星航法信号に対するスプーフィング信号を送信する送信源に対する方向を探知し、スプーフィング信号を除去することができる衛星航法スプーフィング信号除去装置及びその方法に関する。

米国のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのような衛星航法システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｎ ＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）は、衛星から衛星の位置、時間及びその他誤差補正要素に関する情報を受信し、正確な時刻情報及び位置を測定するためのシステムである。

最近、衛星航法システムは、軍事及び民間領域の多様な産業分野において活用されており、軍事的側面で衛星航法システムの活用は、民間分野での活用よりもさらに重要な位置を占めている。衛星航法システムは、正確な時刻及び位置情報を獲得するために最小４個以上の衛星から送信される信号を受信することができなければならない。

一方、衛星航法システムの活用が増加するにつれて、衛星航法システムを撹乱するための悪意的攻撃も増加している。例えば、特定国家内の軍事訓練を妨害するか、または国際的行事期間中に社会混乱を引き起こす目的に衛星航法スプーフィング信号（または混信源）を発生して送り出すことによって、衛星航法システムを撹乱する事例が増えている。

前述したような衛星航法スプーフィング信号の送信源を判別するためには、衛星航法スプーフィング信号の送信源の方向を正確に探知することが必要である。また、衛星航法スプーフィング信号が存在する場合にも、衛星航法システムを正常に動作させるためには、正常な衛星航法信号に混合されたスプーフィング信号を効率的に除去することが必要である。

前述した問題を解決するために、本発明の目的は、衛星航法スプーフィング信号の方向を正確に探知することができ、衛星航法スプーフィング信号を効率的に除去することができる衛星航法スプーフィング信号除去装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、衛星航法スプーフィング信号の方向を正確に探知することができ、衛星航法スプーフィング信号を効率的に除去することができる衛星航法スプーフィング信号除去方法を提供することにある。

前述した本発明の目的を達成するために、本発明の一態様による衛星航法スプーフィング信号除去装置は、あらかじめ設定された距離だけ互いに離隔され、隔離距離の中心を基準に回転自在に設置される第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１及び第２アンテナを通じて受信した信号を結合し、結合信号を出力するＲＦ信号処理部と、前記結合信号を処理し、測定データ及び航法データを生成する衛星航法信号受信部と、前記測定データ及び航法データのうち少なくとも１つのデータに基づいてスプーフィング信号を検出し、スプーフィング信号が検出される場合、アンテナ制御命令信号を提供するスプーフィング信号検出部と、提供された前記アンテナ制御命令信号に対応して前記第１及び第２アンテナを回転させるアンテナ制御部とを含む。

ここで、前記スプーフィング信号検出部は、前記衛星航法信号受信部から第１時点に受信した前記測定データまたは航法データと、前記第１時点以前の第２時点に前記衛星航法信号受信部から受信した測定データまたは航法データとを比較し、比較した結果に基づいてスプーフィング信号を検出することができる。

ここで、前記スプーフィング信号検出部は、前記第１時点に受信した測定データまたは航法データと前記第２時点に受信した測定データまたは航法データとを比較し、比較結果によってスプーフィング信号の存在有無を確認した後、スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号存在指示信号を提供するスプーフィング信号検出モジュールと、提供された前記スプーフィング信号存在指示信号に対応してアンテナ回転を制御するための前記アンテナ制御命令信号を生成するアンテナ制御命令生成モジュールと、前記第１時点及び前記第２時点にそれぞれ受信した測定データ及び航法データが格納される格納部と、を含むことができる。

ここで、前記スプーフィング信号検出モジュールは、前記第１時点及び第２時点にそれぞれ受信した測定データの変化量があらかじめ設定された基準値を超過するか、または前記第１時点及び前記第２時点にそれぞれ受信した航法データの変化量があらかじめ設定された基準値を超過する場合、前記スプーフィング信号存在指示信号を提供することができる。

ここで、前記アンテナ制御命令信号は、前記第１及び第２アンテナの回転方向、回転角度及び回転時間情報のうち少なくとも１つの情報を含むことができる。

ここで、前記スプーフィング信号検出部は、スプーフィング信号が検出される場合、前記第１及び第２アンテナを第１方向に回転させるためのアンテナ制御命令信号をスプーフィング信号が検出されないまで提供し、スプーフィング信号が検出されない時点に前記第１及び第２アンテナの位置である第１位置情報を格納し、前記第１及び第２アンテナの回転を停止させるためのアンテナ制御命令信号を提供することができる。また、前記スプーフィング信号検出部は、前記第１位置にある前記第１及び第２アンテナを前記第１方向に回転させるための制御信号をスプーフィング信号がさらに検出されるまで提供し、スプーフィング信号がさらに検出される場合、スプーフィング信号がさらに検出される直前の前記第１及び第２アンテナの位置である第２位置情報を格納し、前記第１及び第２アンテナの回転を停止させるためのアンテナ制御命令信号を提供することができる。また、前記スプーフィング信号検出部は、前記第１位置情報及び第２位置情報に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定し、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを連結する仮想の直線の延長線が前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に向かうように前記第１及び第２アンテナを回転させるためのアンテナ制御命令信号を提供することができる。

ここで、前記アンテナ制御部は、提供された前記アンテナ制御命令信号によって前記第１及び第２アンテナの回転を制御するためのアンテナ回転制御信号を提供する回転制御モジュールと、前記第１及び第２アンテナと機械的に結合され、提供された前記アンテナ回転制御信号によって前記第１及び第２アンテナを回転させるアンテナ駆動モジュールとを含むことができる。

ここで、前記ＲＦ信号処理部は、前記第１及び第２アンテナを通じて受信した信号を結合する周波数結合器と、前記周波数結合器から出力された信号をあらかじめ定められた信号レベルに増幅し、前記結合信号を出力する低雑音増幅器とを含むことができる。

また、本発明の他の目的を達成するために、本発明の一態様による衛星航法スプーフィング信号除去方法は、スプーフィング信号の存在有無を判断する段階と、スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させて前記スプーフィング信号を相殺させる段階とを含む。

ここで、前記スプーフィング信号除去方法は、前記スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させる段階の後に、前記スプーフィング信号が検出されない前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置範囲を推定する段階と、前記推定された位置範囲に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階と、前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを回転させる段階とをさらに含むことができる。

ここで、前記スプーフィング信号が検出されない前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置範囲を推定する段階は、前記スプーフィング信号が検出されない時点の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置である第１位置を格納する段階と、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを前記第１方向にスプーフィング信号がさらに検出されるまで回転させる段階と、スプーフィング信号がさらに検出されれば、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを停止し、スプーフィング信号がさらに検出される直前の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置である第２位置を格納する段階と、前記第１位置と前記第２位置との間の中間位置に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階とを含むことができる。

ここで、前記推定された位置範囲に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階は、前記第１アンテナの第１位置と前記第１アンテナの第２位置との間の中間位置と、前記第２アンテナの第１位置と前記第２アンテナの第２位置との間の中間位置を仮想で連結する直線の延長線方向を前記スプーフィング信号送信源の方向に決定することができる。

ここで、前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを回転させる段階は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを仮想で連結する直線の延長線方向が前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に向かうように前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを前記第１方向と反対方向に回転させることができる。

ここで、前記スプーフィング信号除去方法は、前記スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させて前記スプーフィング信号を相殺させる段階の前に、前記第１アンテナを通じて受信したスプーフィング信号と前記第２アンテナを通じて受信したスプーフィング信号を合成する場合、前記第１及び第２アンテナを通じてそれぞれ受信したスプーフィング信号が相殺され得るように前記第１アンテナと前記第２アンテナを離隔させる段階をさらに含むことができる。

前述したような衛星航法スプーフィング信号除去装置及びその方法によれば、２つのアンテナを直線上にあらかじめ設定された距離だけ離隔させて設置し、スプーフィング信号が存在する場合、２つのアンテナの間の中心を基準に前記２つのアンテナをあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角単位で回転させて、スプーフィング信号送信源の方向に位置させることによって、２つのアンテナそれぞれを通じて受信したスプーフィング信号間の位相差によってスプーフィング信号が相殺されるようにする。

また、スプーフィング信号が除去された時点の２つのアンテナの位置と、スプーフィング信号がさらに存在し始める時点直前の２つのアンテナの位置を決定し、決定された２つの位置の間の中間位置をスプーフィング信号送信源の方向に決定する。

したがって、衛星航法スプーフィング信号送信源の位置を正確に探知することができ、衛星航法スプーフィング信号を容易に除去することができる。

また、２つのアンテナの物理的な距離及び位置を利用してスプーフィング信号の方向を探知し、除去することができるので、スプーフィング信号除去装置の具現が簡単であり、製作費用を減少させることができる。

図１は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知及び除去原理を説明するための概念図である。 図２は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知精密度を向上させるための原理を説明するための概念図である。 図３は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成を示すブロック図である。 図４は、図３に示した衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成のうちスプーフィング信号検出部に対するさらに詳細な構成を示すブロック図である。 図５は、図３に示した衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成のうちアンテナ制御部に対するさらに詳細な構成を示すブロック図である。 図６は、図５に示したアンテナ駆動モジュールの構成例を示す概念図である。 図７は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知及び除去方法を示す流れ図である。

本発明は、多様な変更を行うことができ、さまざまな実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細に説明する。

しかし、これは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解しなければならない。

本出願において使用した用語は、ただ特定の実施例を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解しなければならない。

異なって定義されない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈しなければならないし、本出願において明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例をさらに詳細に説明する。本発明を説明するにあたって、全体的な理解を容易にするために、図面上の同一の構成要素については、同一の参照符号を使用し、同一の構成要素について重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知及び除去原理を説明するための概念図である。

本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号方向探知及び除去過程では、２つのアンテナ１０１、１０３が用いられる。また、２つのアンテナ１０１、１０３は、あらかじめ設定された距離（例えば、半波長、λ／２）だけ離隔されて設置され、２つのアンテナ１０１、１０３の直線距離の中心（または中心軸）１０５を基準に回転自在に構成される。

衛星航法スプーフィング信号の方向探知は、まず、衛星航法スプーフィング信号の発生有無を判断し、スプーフィング信号が発生したものと判断されれば、スプーフィング信号を除去するために２つのアンテナ１０１、１０３を中心軸１０５を基準にあらかじめ設定された方向に回転させる。

例えば、図１に示されたように、２つのアンテナ１０１、１０３がＸ−Ｘ’地点に位置する場合、スプーフィング信号が受信され、これにより、ＧＰＳ受信機で誤った航法解を生成するものと仮定すれば、スプーフィング信号を送信する送信源１５０の方向を探知するために２つのアンテナ１０１、１０３をあらかじめ設定された方向に回転させて、第１アンテナ１０１及び第２アンテナ１０３を仮想で連結する線を延長した延長線１０７の方向がスプーフィング信号の送信源１５０の側に向かうようにする。ここで、２つのアンテナ１０１、１０３は、スプーフィング信号の方向探知のためにあらかじめ設定された回転角単位で回転させることができる。

前述したように、２つのアンテナ１０１、１０３を回転させることによって、２つのアンテナ１０１、１０３の位置がＹ−Ｙ’になったとき、第１アンテナ１０１及び第２アンテナ１０３を連結する仮想の直線の延長線１０７上にスプーフィング信号の送信源１５０が位置するようになる。

この際、第１アンテナ１０１を通じて受信した信号の波形は、図１の（ａ）の通りである。また、第１アンテナ１０１と第２アンテナ１０３の離隔距離が半波長（λ／２）なので、第２アンテナ１０３を通じて受信した信号の波形は、図１の（ａ）に示した波形と半波長（λ／２）の位相差を有するようになる。すなわち、第２アンテナ１０３を通じて受信した信号は、図１の（ｂ）の通りである。

一方、第１アンテナ１０１及び第２アンテナ１０３を通じて受信した信号（ａ）及び（ｂ）を周波数結合器１４０を通じて結合させれば、図１の（ｃ）に示されたように、２つの波形が相殺され、スプーフィング信号の除去された波形が出力される。

前述したような方法でスプーフィング信号の波形を除去することによって、ＧＰＳ受信機は、正常な衛星航法信号のみを処理し、正常な航法解を生成することができるようになる。

図２は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知精密度を向上させるための原理を説明するための概念図である。

図２に示した第１アンテナ２０１及び第２アンテナ２０３の位置のうちＡ−Ａ’地点がスプーフィング信号が初期除去されたアンテナの位置（すなわち図１のＹ−Ｙ’位置に相当する）にあるものと仮定する。

まず、スプーフィング信号送信源の正確な方向を探知するためにスプーフィング信号が初期除去されたアンテナの位置であるＡ−Ａ’で２つのアンテナ２０１、２０３をスプーフィング信号が除去されないまであらかじめ定められた方向ｉに回転させる。ここで、２つのアンテナ２０１、２０３の回転は、スプーフィング信号送信源の方向を探知するためにあらかじめ設定された回転角単位で回転するように構成されることができる。

すなわち、スプーフィング信号が初期除去された位置Ａ−Ａ’で２つのアンテナ２０１、２０３を中心軸２０５を基準に時計方向ｉに回転させながらスプーフィング信号の影響有無を判断し、２つのアンテナ２０１、２０３の位置がＢ−Ｂ’地点に至るまでスプーフィング信号の影響がなく、２つのアンテナ２０１、２０３の位置がＢ−Ｂ’地点を脱すれば、スプーフィング信号がさらに影響を与える場合、Ｂ−Ｂ’地点で２つのアンテナ２０１、２０３の回転を停止し、２つのアンテナ２０１、２０３の回転経路上で２つのアンテナの位置がＡ−Ａ’である地点とＢ−Ｂ’である地点との中間位置であるＣ−Ｃ’である地点に２つのアンテナ２０１、２０３を時計反対方向ｉｉに回転させる。

そして、スプーフィング信号を送信した送信源の位置を２つのアンテナの位置Ｃ−Ｃ’を仮想で連結した直線の延長線２０７方向に決定する。

本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号除去装置は、図２を参照して説明した原理を通じてスプーフィング信号送信源の方向を簡単で且つ正確に判別することができる。

図３は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成を示すブロック図である。

図３を参照すれば、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０、第２アンテナ３２０、ＲＦ信号処理部３３０、ＧＰＳ受信部３４０、スプーフィング信号検出部３５０、アンテナ制御部３６０を含むことができる。

第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、複数の航法衛星３０１から送信される衛星航法信号をそれぞれ受信し、受信した信号をＲＦ信号処理部３３０に提供する。ここで、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、複数の衛星から正常な衛星航法信号のみを受信することもでき、衛星航法信号とともに、スプーフィング信号送信源３０３から送信されるスプーフィング信号を同時に受信することもできる。

また、スプーフィング信号が発生する場合、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、図１及び図２に示されたような原理を利用してスプーフィング信号送信源３０３の方向を探知し、スプーフィング信号を除去するために使用される。すなわち、本発明では、スプーフィング信号送信源３０３の方向を探知し、スプーフィング信号を除去するために、ＲＦ周波数の特性を利用して第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を通じて受信された信号の位相差を通じてスプーフィング信号が相殺されるようにすることで、スプーフィング信号を除去することができるように第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を利用する。

このために第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、あらかじめ設定された離隔距離を有するように配置されることができる。第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０間の隔離距離は、受信される信号の中心周波数（または波長）によって設定されることができ、例えば、受信される信号の波長の半分（λ／２）で隔離距離が設定されることができる。

第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を受信される信号の半波長に該当する距離で離隔させ、第１アンテナ３１０と第２アンテナ３２０を仮想で連結する直線の延長線方向にスプーフィング信号送信源３０３が位置するように第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の位置（すなわち回転）を調節する場合、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を通じて受信したスプーフィング信号は、互いに相殺され、ＧＰＳ受信部３４０の処理に影響を与えることができないようになる。

例えば、衛星航法信号としてＧＰＳのＬ１信号を受信する場合、Ｌ１の中心周波数が１５７５．４２ＭＨｚなので、波長λは、約１９ｃｍになり、Ｌ１信号の半波長（λ／２）は、約９．５１４ｃｍになる。これにより、第１アンテナ３１０と第２アンテナ３２０間の隔離距離が９．５１４ｃｍになるように、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を互いに離隔させて設置することができる。

また、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、アンテナ制御部３６０から提供されたアンテナ制御信号に対応して同時に同一方向に回転自在に設置されることができる。すなわち、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、２つのアンテナを仮想で連結する直線の中心を中心軸にして時計方向または時計反対方向に回転自在に設置されることができる。

ＲＦ信号処理部３３０は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０からそれぞれ受信した信号を結合し、結合された信号を低雑音増幅した後、ＧＰＳ受信部３４０に提供する。

前出したような機能を処理するために、ＲＦ信号処理部３３０は、周波数結合器３３１及び低雑音増幅器３３３で構成されることができる。周波数結合器３３１は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０からそれぞれ受信した信号を結合し、結合された信号を低雑音増幅器３３３に提供する。ここで、スプーフィング信号送信源３０３の方向が探知された後、半波長だけ離隔された第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を通じて受信した信号は、周波数結合器の結合を通じてスプーフィング信号のみ除去され、衛星航法信号は、合成され、低雑音増幅器３３３に提供される。

低雑音増幅器３３３は、周波数結合器３３１から提供された信号を増幅した後、ＧＰＳ受信部３４０に提供する。第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を通じて受信した衛星航法信号は、雑音レベルよりも低い信号レベルを有するので、低雑音増幅器３３３は、このように低いレベルの信号をＧＰＳ受信部３４０で処理可能な程度の信号レベルに増幅させた後、ＧＰＳ受信部３４０に提供する。ここで、低雑音増幅器３３３からＧＰＳ受信部３４０に提供される信号は、衛星航法信号だけで構成されてもよく、衛星航法信号にスプーフィング信号送信源３０３から送信されるスプーフィング信号の含まれた信号が提供されてもよい。

ＧＰＳ受信部３４０は、低雑音増幅器３３３から提供された信号を受信し、受信した信号に基づいて衛星航法情報を獲得し、衛星航法信号を追跡し、航法解を生成する。

ＧＰＳ受信部３４０は、衛星航法信号を追跡する過程で衛星別疑似距離、キャリア対雑音の比（Ｃ／Ｎｏ：Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）、コード位相、搬送波位相などの測定データ及び航法データを生成し、生成した測定データ及び航法データをスプーフィング信号検出部３５０に提供する。

スプーフィング信号検出部３５０は、ＧＰＳ受信部３４０から提供された測定データ及び航法データに基づいてスプーフィング信号の存在有無を判断する。スプーフィング信号検出部３５０は、受信された信号にスプーフィング信号が存在するものと判断されれば、アンテナ制御部３６０にアンテナの制御を指示するアンテナ制御命令を提供する。ここで、アンテナ制御命令には、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転角度、回転方向または回転時間情報が含まれることができる。

具体的に、スプーフィング信号検出部３５０は、ＧＰＳ受信部３４０からあらかじめ設定された時間間隔で提供された測定データ及び航法データに基づいてスプーフィング信号の存在有無を判断し、スプーフィング信号が存在する場合、これを指示するアンテナ制御命令を提供する。

スプーフィング信号検出部３５０は、スプーフィング信号が存在しないまでアンテナ制御命令を提供することができ、これに対応して第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、スプーフィング信号検索回転角単位で特定方向に回転する。

その後、スプーフィング信号検出部３５０は、スプーフィング信号が存在しないものと判断されれば、アンテナ制御命令を提供しないか、アンテナの停止を指示するアンテナ制御命令を提供するようになり、これにより、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０は、停止される。ここで、スプーフィング信号検出部３５０は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナの位置（第１位置）を格納する。

その後、スプーフィング信号検出部３５０は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を前記特定方向に回転させるためのアンテナ制御命令を提供しながらスプーフィング信号の存在有無を判断し、スプーフィング信号がさらに存在する時点に第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転を停止するためのアンテナ制御命令を提供し、スプーフィング信号がさらに存在する直前の第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の位置（第２位置）を格納する。

ここで、スプーフィング信号検出部３５０は、第１位置と第２位置の中間位置の延長線方向をスプーフィング信号送信源の方向に決定し、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をさらに前記特定方向と反対方向に回転させるためのアンテナ制御信号を提供することによって、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の位置が前記第１位置と第２位置の中間に位置するようにする。

アンテナ制御部３６０は、スプーフィング信号検出部３５０からアンテナ制御命令が提供されれば、スプーフィング信号の方向（またはスプーフィング信号送信源３０３の方向）を探知するために、あらかじめ設定されたスプーフィング信号検索時間の間に第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角で回転させるための制御を行う。ここで、スプーフィング信号検索時間は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を通じて受信した信号を処理し、スプーフィング信号検出部３５０でスプーフィング信号が除去されたかを判断する時間を意味する。また、スプーフィング信号検索回転角は、スプーフィング信号が除去されず、ＧＰＳ受信部３４０にスプーフィング信号が提供される場合、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転するための最小回転角を意味する。

スプーフィング信号検出部３５０からアンテナ制御命令が提供される場合、アンテナ制御部３６０は、スプーフィング信号送信源３０３の方向を正確に探知するまで前述したスプーフィング信号検索回転角単位で第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を時計方向（または時計反対方向）に回転させることができる。

図４は、図３に示した衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成のうちスプーフィング信号検出部３５０に対するさらに詳細な構成を示すブロック図である。

図４を参照すれば、本発明の一実施例によるスプーフィング信号検出部３５０は、データ受信モジュール３５１、スプーフィング信号検出モジュール３５３、格納部３５５及びアンテナ制御命令生成モジュール３５７を含むことができる。

データ受信モジュール３５１は、ＧＰＳ受信部３４０から衛星航法信号に対する測定データ及び航法データを受信し、受信した測定データ及び航法データを格納部３５５に格納し、スプーフィング信号検出モジュール３５３に提供する。ここで、データ受信モジュール３５１は、ＧＰＳ受信部３４０からあらかじめ設定された時間間隔ごとに測定データ及び航法データを受信するように構成されることができる。

データ受信モジュール３５１に提供される測定データは、ＧＰＳ受信部３４０が受信した衛星航法信号に基づいて生成した衛星別疑似距離、受信信号強度（またはキャリア対雑音の比）を含むことができ、航法データは、軌道データとＧＰＳ受信部が装着された受信装置またはスプーフィング信号除去装置の位置及び速度データを含むことができる。データ受信モジュール３５１は、あらかじめ設定された時間間隔ごとに測定データ及び航法データを受信し、受信した測定データ及び航法データを前記一定時間間隔でスプーフィング信号検出モジュール３５３に提供することができる。

スプーフィング信号検出モジュール３５３は、データ受信モジュール３５１から提供された測定データ及び航法データと、以前にデータ受信モジュール３５１から提供され、格納部３５５に格納された測定データ及び航法データとを比較し、スプーフィング信号の存在有無を判断し、スプーフィング信号が存在するものと判断される場合、スプーフィング信号が存在することを指示する信号をアンテナ制御命令生成モジュール３５７に提供する。

スプーフィング信号検出モジュール３５３の動作をさらに具体的に説明すれば、スプーフィング信号検出モジュール３５３は、現在時点で提供された測定データ及び航法データと、以前に格納部３５５に格納された測定データ及び航法データとを比較し、測定データの変化量やスプーフィング信号除去装置（またはＧＰＳ受信部３４０が設置された装置）の位置変化量などを確認し、確認結果に基づいてスプーフィング信号の存在有無を判断する。

衛星航法システムで測定された測定データ及び／または装置の位置は、時間によって急激な変化を有しない。したがって、測定データ及び／または装置の位置変化量が急激に変化する場合、スプーフィング信号が存在するものと判断することができる。したがって、スプーフィング信号検出モジュール３５３は、測定データの変化量及び／または航法データの変化量をあらかじめ設定された基準値と比較し、測定データ変化量及び／または航法データ変化量が前記基準値以上である場合、スプーフィング信号が存在するものと判断する。

アンテナ制御命令生成モジュール３５７は、スプーフィング信号検出モジュール３５３からスプーフィング信号が存在することを指示する信号を受信すれば、これに対応して第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転を制御するためのアンテナ制御命令信号を生成し、生成したアンテナ制御命令信号をアンテナ制御部３６０に提供する。ここで、アンテナ制御命令生成モジュール３５７は、アンテナ制御命令により第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転方向、回転角度、回転時間を決定した後、決定された情報を含むアンテナ制御命令信号をアンテナ制御命令生成モジュール３５７に提供することができる。

格納部３５５は、非揮発性メモリーで構成されることができ、データ受信モジュール３５１から提供された測定データ及び航法データを格納する。

図５は、図３に示した衛星航法スプーフィング信号除去装置の構成のうちアンテナ制御部３６０に対するさらに詳細な構成を示すブロック図である。また、図６は、図５に示したアンテナ駆動モジュール３６５の構成例を示す概念図である。

図５及び図６を参照すれば、アンテナ制御部３６０は、アンテナ制御命令受信モジュール３６１、アンテナ回転制御モジュール３６３及びアンテナ駆動モジュール３６５を含むことができる。

アンテナ制御命令受信モジュール３６１は、スプーフィング信号検出部３５０から提供されたアンテナ制御命令信号を受信し、受信したアンテナ制御命令信号をアンテナ回転制御モジュール３６３に提供する。ここで、アンテナ回転制御命令は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転方向、回転角度及び／または回転時間情報を含むことができる。アンテナ回転方向情報は、時計方向または時計反対方向を指示することができ、アンテナの回転角度情報は、あらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角によって決定されることができる。

アンテナ回転制御モジュール３６３は、アンテナ制御命令受信モジュール３６１から受信したアンテナ制御命令信号によってアンテナ回転を制御するためのアンテナ回転制御信号を提供する。ここで、アンテナ回転制御信号は、例えば、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の回転角度情報及び回転方向に相当する電気信号及びアンテナの回転時間を制御するための電気信号などで構成されることができる。

アンテナ駆動モジュール３６５は、アンテナ回転制御モジュール３６３から提供されたアンテナ回転制御信号によって第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させる。

アンテナ駆動モジュール３６５は、図６に示されたように、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０があらかじめ設定された離隔距離だけ離隔されて設置されることができるように第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を支持するアンテナ支持手段３６５−１と、アンテナ支持手段３６５−１と機械的に連結され、アンテナ回転制御モジュール３６３から提供された回転制御信号に対応して前記第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０が設置されたアンテナ支持手段３６５−１を回転させる駆動手段３６５−２とを含むことができる。ここで、駆動手段３６５−２は、例えばモーターで構成されることができる。

駆動手段３６５−２がモーターで構成される場合、駆動手段３６５−２は、アンテナ回転制御モジュール３６３から提供される電気信号の位相、サイズ及び前記電気信号の供給時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）に対応して時計方向または時計方向に所定角度だけ回転することによって、モーターの回転軸と結合された支持手段を同一の方向に同一の角度だけ回転させることによって、結果的に第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させることができる。

図７は、本発明の一実施例による衛星航法スプーフィング信号の方向探知及び除去方法を示す流れ図であって、図３に示したスプーフィング信号除去装置によって行われることができ、前述したように、第１アンテナ３１０と第２アンテナ３２０があらかじめ設定された隔離距離を有するように設置されたものと仮定する。

図７を参照すれば、まず、スプーフィング信号除去装置は、受信した信号からスプーフィング信号を検出する（Ｓ７０１）。ここで、スプーフィング信号除去装置は、ＧＰＳ受信部３４０が現在受信した信号に基づいて生成した測定データ及び航法データと以前に受信した信号に基づいて生成した測定データ及び航法データとを比較し、比較結果をあらかじめ設定された基準値と比較し、スプーフィング信号を検出することができる。すなわち、スプーフィング信号除去装置は、測定データの変化率及び／または航法データの変化率があらかじめ設定された基準値を超過する場合、スプーフィング信号が存在するものと判断することができる。

その後、スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７０１の実行を通じて確認した結果に基づいてスプーフィング信号の存在有無を判断し（Ｓ７０３）、スプーフィング信号が存在する場合には、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させる（Ｓ７０５）。ここで、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角だけ回転させることができる。例えば、スプーフィング信号検索回転角が５度に設定された場合、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の現在位置から時計方向（または時計反対方向）に５度だけ第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させることができる。

その後、スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７０１及び段階Ｓ７０３をさらに実行し、スプーフィング信号の検出及び存在有無を判断する。ここで、スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角（例えば、５度だけ）さらに回転させる。

スプーフィング信号除去装置は、スプーフィング信号がこれ以上検出されないまで段階Ｓ７０１〜段階Ｓ７０５を繰り返して実行する。

すなわち、スプーフィング信号除去装置は、スプーフィング信号が検出される場合、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をあらかじめ決定された方向（例えば、時計方向または時計反対方向）にあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角単位で段階的に回転させ、このような動作によって第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０が回転しながら特定地点に位置する瞬間、図１に示されたような原理によってスプーフィング信号が相殺され、スプーフィング信号除去装置は、これ以上スプーフィング信号を検出することができなくなる。

一方、段階Ｓ７０３で、スプーフィング信号が存在しないものと判断されれば、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の現在位置情報（例えば、方位角情報）を格納部３５５に格納する（Ｓ７０７）。そして、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を段階Ｓ７０５で回転させた方向と同一の方向に回転させる（Ｓ７０９）。ここで、スプーフィング信号除去装置は、あらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角だけ第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させることができる。

その後、スプーフィング信号除去装置は、前述したように、第１及び第２アンテナ３２０を回転した状態でスプーフィング信号の存在有無を確認し（Ｓ７１１）、確認結果によってスプーフィング信号の存在有無を判断する（Ｓ７１３）。

スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７１３の実行を通じてスプーフィング信号の存在有無を判断した結果、スプーフィング信号が存在しない場合には、段階Ｓ７０９に戻って、以後の過程をさらに実行する。すなわち、スプーフィング信号除去装置は、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０をあらかじめ設定されたスプーフィング信号検索回転角だけ回転させた後、スプーフィング信号の存在有無をさらに確認し、確認結果によってスプーフィング信号が存在するかを判断する。ここで、スプーフィング信号除去装置は、スプーフィング信号が検出される時点まで段階Ｓ７０９ないし段階Ｓ７１３を繰り返して実行する。

一方、スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７１３の実行を通じてスプーフィング信号がさらに存在するものと判断されれば、スプーフィング信号が発生する直前の第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０位置を格納部３５５に格納する（Ｓ７１５）。

その後、スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７０７で格納した第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の位置と段階Ｓ７１５で格納した第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０の位置に基づいてスプーフィング信号送信源３０３の位置を最終的に決定する（Ｓ７１７）。ここで、スプーフィング信号除去装置は、図２を参照して前述したような方法を通じてスプーフィング信号送信源３０３の方向を決定することができる。例えば、スプーフィング信号除去装置は、段階Ｓ７０７で格納した第１アンテナ３１０の位置と段階Ｓ７１５で格納した第１アンテナ３１０の位置の中間位置を算出し、段階Ｓ７０７で格納した第２アンテナ３２０の位置と段階Ｓ７１５で格納した第２アンテナ３２０の位置の中間位置を算出した後、算出された２つの中間位置を仮想で連結する直線の延長線方向をスプーフィング信号送信源３０３の方向として決定することができる。

その後、スプーフィング信号除去装置は、最終的に決定されたスプーフィング信号送信源３０３の方向に第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を回転させて、第１アンテナ３１０及び第２アンテナ３２０を仮想で連結する直線の延長線がスプーフィング信号送信源３０３の方向と一致するようにする（Ｓ７１９）。

以上実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。

１０１ 第１アンテナ
１０３ 第２アンテナ
１０５ 中心軸
１０７ 延長線
１４０ 周波数結合器
１５０ スプーフィング信号送信源
２０１ 第１アンテナ
２０３ 第２アンテナ
２０５ 中心軸
３０１ 航法位相
３０３ スプーフィング信号送信源
３１０ 第１アンテナ
３２０ 第２アンテナ
３３０ ＲＦ信号処理部
３３１ 周波数結合器
３３３ 低雑音増幅器
３４０ ＧＰＳ受信部
３５０ スプーフィング信号検出部
３５１ データ受信モジュール
３５３ スプーフィング信号検出モジュール
３５５ 格納部
３５７ アンテナ制御命令生成モジュール
３６０ アンテナ制御部
３６１ アンテナ制御命令受信モジュール
３６３ アンテナ回転制御モジュール
３６５ アンテナ駆動モジュール
３６５−１ アンテナ支持手段
３６５−２ 駆動手段

Claims (16)

1. あらかじめ設定された距離だけ互いに離隔され、隔離距離の中心を基準に回転自在に設置される第１アンテナ及び第２アンテナと；
   前記第１及び第２アンテナを通じて受信した信号を結合し、結合信号を出力するＲＦ信号処理部と；
   前記結合信号を処理し、測定データ及び航法データを生成する衛星航法信号受信部と；
   前記測定データ及び航法データのうち少なくとも１つのデータに基づいてスプーフィング信号を検出し、スプーフィング信号が検出される場合、アンテナ制御命令信号を提供するスプーフィング信号検出部と；
   提供された前記アンテナ制御命令信号に対応して前記第１及び第２アンテナを回転させるアンテナ制御部と；を含むスプーフィング信号除去装置。
2. 前記スプーフィング信号検出部は、
   前記衛星航法信号受信部から第１時点に受信した前記測定データまたは航法データと、前記第１時点以前の第２時点に前記衛星航法信号受信部から受信した測定データまたは航法データを比較し、比較した結果に基づいてスプーフィング信号を検出することを特徴とする請求項１に記載のスプーフィング信号除去装置。
3. 前記スプーフィング信号検出部は、
   前記第１時点に受信した測定データまたは航法データと前記第２時点に受信した測定データまたは航法データとを比較し、比較結果によってスプーフィング信号の存在有無を確認した後、スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号存在指示信号を提供するスプーフィング信号検出モジュールと；
   提供された前記スプーフィング信号存在指示信号に対応してアンテナ回転を制御するための前記アンテナ制御命令信号を生成するアンテナ制御命令生成モジュールと；
   前記第１時点及び前記第２時点にそれぞれ受信した測定データ及び航法データが格納される格納部と；を含むことを特徴とする請求項２に記載のスプーフィング信号除去装置。
4. 前記スプーフィング信号検出モジュールは、
   前記第１時点及び第２時点にそれぞれ受信した測定データの変化量があらかじめ設定された基準値を超過するか、または前記第１時点及び前記第２時点にそれぞれ受信した航法データの変化量があらかじめ設定された基準値を超過する場合、前記スプーフィング信号存在指示信号を提供することを特徴とする請求項３に記載のスプーフィング信号除去装置。
5. 前記アンテナ制御命令信号は、前記第１及び第２アンテナの回転方向、回転角度及び回転時間情報のうち少なくとも１つの情報を含むことを特徴とする請求項３に記載のスプーフィング信号除去装置。
6. 前記スプーフィング信号検出部は、
   スプーフィング信号が検出される場合、前記第１及び第２アンテナを第１方向に回転させるためのアンテナ制御命令信号をスプーフィング信号が検出されないまで提供し、スプーフィング信号が検出されない時点に前記第１及び第２アンテナの位置である第１位置情報を格納し、前記第１及び第２アンテナの回転を停止させるためのアンテナ制御命令信号を提供することを特徴とする請求項１に記載のスプーフィング信号除去装置。
7. 前記スプーフィング信号検出部は、
   前記第１位置にある前記第１及び第２アンテナを前記第１方向に回転させるための制御信号をスプーフィング信号がさらに検出されるまで提供し、スプーフィング信号がさらに検出される場合、スプーフィング信号がさらに検出される直前の前記第１及び第２アンテナの位置である第２位置情報を格納し、前記第１及び第２アンテナの回転を停止させるためのアンテナ制御命令信号を提供することを特徴とする請求項６に記載のスプーフィング信号除去装置。
8. 前記スプーフィング信号検出部は、
   前記第１位置情報及び第２位置情報に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定し、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを連結する仮想の直線の延長線が前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に向かうように前記第１及び第２アンテナを回転させるためのアンテナ制御命令信号を提供することを特徴とする請求項７に記載のスプーフィング信号除去装置。
9. 前記アンテナ制御部は、
   提供された前記アンテナ制御命令信号によって前記第１及び第２アンテナの回転を制御するためのアンテナ回転制御信号を提供する回転制御モジュールと；
   前記第１及び第２アンテナと機械的に結合され、提供された前記アンテナ回転制御信号によって前記第１及び第２アンテナを回転させるアンテナ駆動モジュールと；を含むことを特徴とする請求項１に記載のスプーフィング信号除去装置。
10. 前記ＲＦ信号処理部は、
    前記第１及び第２アンテナを通じて受信した信号を結合する周波数結合器と；
    前記周波数結合器から出力された信号をあらかじめ定められた信号レベルに増幅し、前記結合信号を出力する低雑音増幅器と；を含むことを特徴とする請求項１に記載のスプーフィング信号除去装置。
11. 衛星航法信号に含まれるスプーフィング信号を除去するスプーフィング信号除去装置で行われるスプーフィング信号除去方法において、
    スプーフィング信号の存在有無を判断する段階と；
    スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させて前記スプーフィング信号を相殺させる段階と；を含むスプーフィング信号除去方法。
12. 前記スプーフィング信号除去方法は、
    スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させて前記スプーフィング信号を相殺させる段階後に、
    前記スプーフィング信号が検出されない前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置範囲を推定する段階と；
    前記推定された位置範囲に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階と；
    前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを回転させる段階と；をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のスプーフィング信号除去方法。
13. 前記スプーフィング信号が検出されない前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置範囲を推定する段階は、
    前記スプーフィング信号が検出されない時点の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置である第１位置を格納する段階と；
    前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを前記第１方向にスプーフィング信号がさらに検出されるまで回転させる段階と；
    スプーフィング信号がさらに検出されれば、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを停止し、スプーフィング信号がさらに検出される直前の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの位置である第２位置を格納する段階と；
    前記第１位置と前記第２位置との間の中間位置に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階と；を含むことを特徴とする請求項１２に記載のスプーフィング信号除去方法。
14. 前記推定された位置範囲に基づいてスプーフィング信号送信源の方向を決定する段階は、
    前記第１アンテナの第１位置と前記第１アンテナの第２位置との間の中間位置と、前記第２アンテナの第１位置と前記第２アンテナの第２位置との間の中間位置を仮想で連結する直線の延長線方向を前記スプーフィング信号送信源の方向として決定することを特徴とする請求項１３に記載のスプーフィング信号除去方法。
15. 前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを回転させる段階は、
    前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを仮想で連結する直線の延長線方向が前記決定されたスプーフィング信号送信源の方向に向かうように前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを前記第１方向と反対方向に回転させることを特徴とする請求項１２に記載のスプーフィング信号除去方法。
16. 前記スプーフィング信号除去方法は、
    前記スプーフィング信号が存在する場合、スプーフィング信号が検出されないまで第１アンテナ及び第２アンテナを第１方向に回転させて前記スプーフィング信号を相殺させる段階前に、
    前記第１アンテナを通じて受信したスプーフィング信号と前記第２アンテナを通じて受信したスプーフィング信号を合成する場合、前記第１及び第２アンテナを通じてそれぞれ受信したスプーフィング信号が相殺されることができるように前記第１アンテナと前記第２アンテナを離隔させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のスプーフィング信号除去方法。

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