JP2015507866A - 無線信号のなりすましを検出するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態は、無線周波数(RF)受信システムを含む。本システムは、RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、RF入力信号を処理して等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドシステムとを含む。本システムはまた、等価デジタル信号のパワースペクトル密度(PSD)を分析し、等価デジタル信号のPSDを所定の基準PSDと比較して、RF入力信号中のなりすまし信号成分の存在を検出するように構成されたなりすまし検出システムも含む。
Description
本発明は、概して、無線周波数(RF)受信システムに関し、具体的には、RF信号のなりすましを検出するシステムおよび方法に関する。
全地球測位衛星(GPS)信号のような、特定の符号化された無線周波数(RF)信号は、雑音およびその他の干渉、あるいは雑音またはその他の干渉と比べて振幅が弱いことがある。例えば、GPS信号は、熱雑音のためにパワーよりも約30dB弱い。そのため、このような信号は妨害やなりすましに対して脆弱となり得る。一例として、いくつかの妨害のシナリオでは、RF信号は意図的な干渉のためにその検出が困難である。なりすましでは、RF信号(例えばGPS信号)と類似した信号を送信することによって、虚偽の情報を信号受信者に与える。GPS信号になりすます方法の一例はミーコニングと呼ばれ、このミーコニングでは、なりすまし者が、GPS受信者を混乱させるために、GPS信号に遅延を持たせて再配信する。
本発明の一実施形態は、無線周波数(RF)受信システムを含んでいる。このシステムは、RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、RF入力信号を処理して、等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドシステムとを含む。このシステムはまた、等価デジタル信号のパワースペクトル密度(PSD)を分析し、等価デジタル信号のPSDを所定の基準PSDと比較して、RF入力信号中のなりすまし信号成分の存在を検出するように構成されたなりすまし検出システムを含む。
本発明の別の実施形態は、入力無線周波数(RF)信号中のなりすまし信号成分を検出する方法を実施するように構成された非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。この方法は、所定のRF信号に関連した基準PSDを生成するステップと、RF入力信号を受信するステップとを含む。この方法はまた、RF入力信号を処理して、等価デジタル信号を生成するステップと、等価デジタル信号のPSDを生成するステップとを含んでいる。この方法は、等価デジタル信号のPSDを基準PSDと比較して、入力RF信号中のなりすまし信号成分の存在を検出するステップをさらに含んでいる。
本発明のまた別の実施形態は、RF受信システムを含む。このシステムは、RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、RF入力信号を処理して、等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドシステムと、なりすまし検出システムとを含む。なりすまし検出システムは、なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっている基準RF信号と対応する所定の基準PSDを記憶するように構成されたメモリを含む。なりすまし検出システムはまた、等価デジタル信号の時間平均化されたPSDを生成するように構成されたPSDプロセッサと、所定の基準PSDに対する等価デジタル信号の時間平均化されたPSDに対する統計的相違度アルゴリズムを実施して、RF入力信号中のなりすまし信号成分を検出するように構成されたPSDコンパレータとを含む。
本発明は、概して、無線周波数(RF)受信システムに関し、具体的には、RF信号なりすましを検出するシステムおよび方法に関する。RF受信システムは、RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、このRF入力信号の等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドとを含む。この等価のデジタル信号が、RF入力信号中のなりすまし信号成分を検出するように構成されたなりすまし検出システムに提供される。一例として、なりすまし検出システムは、等価デジタル信号のパワースペクトル密度(PSD)を生成し、この等価のデジタル信号のPSDを、なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっているRF入力信号に基づいてあらかじめ生成された所定の基準PSDと比較するように構成される。これにより、なりすまし検出システムは、RF入力信号におけるなりすまし信号成分の存在を、比較に基づいて検出できる。
一例として、RF受信システムは全地球測位衛星(GPS)受信システムであってもよい。電子攻撃(EA)送信機は、対象のナビゲーションシステムを妨害、なりすまし、あるいは干渉を試みることで、受信側フロントエンド変換関数の基本シグネチャを変形する。RF信号フロントエンドシステムは、変形を高忠実度で監視できるように、全地球ナビゲーション衛星システム(GNSS)信号帯域幅の全体を高ダイナミックレンジで取り込むことが可能である。EA送信機の変換関数が引き起こされる変形が大きいほど、強力な検出検定統計量が得られる。
なりすまし検出システムはPSDプロセッサを含み、PSDプロセッサは、なりすまし検出システムが従来の脅威(CT)と新たな脅威(ET)との両方に対して敏感になるように、受信したRF信号に離散フーリエ変換(DFT)演算を実行する。PSDプロセッサ内のDFTエンジンは、受信したRF入力信号の帯域を等価デジタル信号を介して掃引して、PSDの推定値を計算する。なりすまし検出システムは、掃引が完了するまで、受信したRF入力信号の帯域の値をバッファできる。正規化コンポーネントが正規化を実行して、振幅の感度を除去する。リアルタイムに推定されたPSDシグネチャから記憶された所定の基準PSDを減算して、スペクトル差分インジケータ検定統計量が算出される。
図1は、本発明の一態様によるRF受信システム10の例を示す。RF受信システム10は、様々なRF信号用途において実施できる。一例として、RF受信システム10は、多様なナビゲーション用途において実施できるGPS受信システムであってよく、これには例えば航空、船舶用途、および武器ガイダンスシステム、あるいは航空、船舶用途、または武器ガイダンスシステムがある。
RF受信システム10は、アンテナ12とRF信号フロントエンドシステム14とを含む。アンテナ12は、GPS信号のようなRF信号を受信するように構成されている。図1の例では、RF信号を、アンテナ12から提供された信号INとして示している。RF信号フロントエンドシステム14は、多様なデジタルアンテナ電子機器(DAE)を含み、これには、アナログ/デジタル変換機(ADC)、利得制御、および様々なその他の信号処理コンポーネントなどが含まれる。RF信号フロントエンドシステム14は、RF信号INのデジタル等価であるデジタル信号DIGを生成するように構成されている。一例として、デジタル信号DIGは、RF信号INと直接等価、あるいは、RF信号フロントエンドシステム14によって中間周波数(IF)へ増幅および復調、あるいは増幅または復調されるなどの処理を施されたものであってもよい。
デジタル信号DIGは、検出システム16に提供され、検出システム16は、RF信号IN中のなりすまし信号成分の存在を、デジタル信号DIGに基づいて検出するように構成されている。図1の例では、なりすまし検出システム16は、デジタル信号DIGのパワースペクトル密度(PSD)表現を生成するように構成されたPSDプロセッサ18を含む。一例として、PSDプロセッサ18は、1個以上の時間および振幅ベースのアルゴリズム、あるいは1個以上の時間または振幅ベースのアルゴリズムを実行して、デジタル信号DIGのPSDを生成する。例えば、PSDプロセッサ18は、デジタル信号DIGのPSDの時間ベースの平均値を生成するように構成するとともに、デジタル信号DIGのPSDの大きさを正規化するか、あるいはデジタル信号DIGのPSDの時間ベースの平均値を生成するように構成するか、または、デジタル信号DIGのPSDの大きさを正規化することができる。その結果、なりすまし信号成分の検出が精密になり、かつ、温度変動などによる振幅変動に対して実質的に無関係になる。
なりすまし検出システム16は、デジタル信号DIGのPSDを所定の基準PSDと比較するように構成されたPSDコンパレータ20をさらに含む。一例として、所定の基準PSDは、なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっている、先に受信したRF信号のPSDと対応する。あるいは、所定の基準PSDは、オフラインでシミュレーションされたデータと対応してもよい。所定の基準PSDは、デジタル信号DIGのPSDを所定の基準PSDと比較するために、所定の基準PSDに定期的にアクセスできるように、なりすまし検出システム16内のメモリに記憶することができる。
一例として、デジタル信号DIGのPSDと所定の基準PSDとの比較は、RF信号IN中のなりすまし信号成分を検出するために、所定の基準PSDに関連してデジタル信号DIGのPSDに対するPSD統計的相違度アルゴリズムを適用することに基づいてよい。例えば、統計的相違度アルゴリズムは、所定の基準PSDに関連してデジタル信号DIGのPSDに対する標準偏差の差であってもよい。標準偏差の差が、例えば、デジタル信号のPSDの大半部分に亘ってしきい値を超えると、PSDコンパレータ20が、RF信号RF中のなりすまし信号成分の存在を決定することができる。
図2は、本発明の一態様によるなりすまし検出システム50の一例を示す。なりすまし検出システム50は、図1の例のなりすまし検出システム16と対応するものであってもよい。そのため、以下の図2の例の記述では図1の例を参照する。さらに、なりすまし検出システム50はハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにて実施できることが理解されるべきである。
なりすまし検出システム50は、例えばRF信号フロントエンドシステム14からのデジタル信号DIGを受信するように構成されたPSDプロセッサ52を含む。PSDプロセッサ52は、デジタル信号DIGのPSDを生成するように構成されている。例えば、PSDプロセッサ52は、デジタル信号DIGの周波数帯域を掃引し、その中のサンプルに離散フーリエ変換(DFT)演算を実行して、RF信号INのPSDの推定値を生成することができる。一例として、PSDプロセッサ52が生成したPSDは次式のように定義できる。
D(i)は、RF信号フロントエンドシステム14からのデータサンプルと対応し、
〜D(k)は、DFT、k=−N/2...N/2と対応する。
したがって、式1は、PSDプロセッサ52が所与の時間ブロック内において生成したPSDに関連する関数を定義している。図3は、本発明の一態様によるRF信号INのPSD100の一例を示す。PSD100は、式1で定義されたもののような、PSDプロセッサによって生成できる。図3の例では、PSD100は約28MHzの帯域幅を持つものとして示されている。一例として、PSD100は1ミリ秒(ms)の時間ブロックに亘って生成することができる。例えば、56.32メガサンプル/秒(MSPS)のサンプルレートにおいて、PSDプロセッサ52は、1msの時間ブロック内の56,320個のサンプルに基づいて時間平均化されたPSDを生成することができる。PSDプロセッサ52は、デジタルサンプルDIGのデジタルサンプルを受信すると、デジタルサンプルDIGのPSD(例えばPSD100)を継続的かつ連続的に生成することができる。
再び図2の例を参照すると、PSDプロセッサ52は、デジタル信号DIGのPSDの時間平均を生成するように構成された平均化コンポーネント54を含んでいる。平均化コンポーネント54が生成した時間平均により、所定数の時間ブロックに亘ってデジタル信号DIGのPSDが平均化されて、RF信号IN内のなりすまし信号成分を検出する際に、なりすまし検出システム50を最適化等を行なって、正確性対応答時間のバランスをとることができる。平均化コンポーネント54がデジタル信号DIGの時間平均化されたPSDを生成することで、様々な時間ブロックを実施することが可能である。例えば、平均化コンポーネント54は、複数の1msブロック(例えば、1個の時間ブロック毎に56,320サンプル)に亘って、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDを形成できる。
図4は、本発明の一態様によるRF信号INの時間平均化されたPSDの例示的なグラフ150を示す。図4の例では、時間平均化されたPSDの各々は、図3の例でのPSD100の時間平均と対応するものであってもよい。グラフ150は、50個の時間ブロックに亘り時間平均化されたPSDと対応する第1PSD152と、100個の時間ブロックに亘り時間平均化されたPSDと対応する第2PSD154と、500個の時間ブロックに亘り時間平均化されたPSDと対応する第3PSD156とを含んでいる。グラフ150で示すように、時間平均化されたPSD102、104、106の生成における時間ブロック数が多いほど、時間平均化されたPSDの解像度が高くなる。先述した図3の例では、PSD100は、非常に雑音が多いものとして示され、ピークの約−14dB/Hz(つまり、約13.6MHzの中心周波数における)から、約−90dB/Hz(つまり、約1MHz、および26〜27MHzの周波数における)以上までの出力範囲にわたっている。しかし、時間平均化されたPSD152、154、156は、ピークの約−17dB/Hzから、約−55dB/Hz(つまり、約0〜2MHzと26〜28MHzの間の周波数における)までの出力領域にわたっている。したがって、PSDを時間平均化することで、より著しく高解像度のPSDが得られる。さらに、平均化コンポーネント54が実行する時間平均化における時間ブロック数を増加させると、応答時間が短くなる一方で、それぞれの時間平均化されたPSDの解像度をさらに高めることが可能である。
再び図2の例を参照すると、なりすまし検出システム50は、メモリ56および正規化コンポーネント60を含む。メモリ56は、所定の基準PSD58を記憶するように構成されている。一例として、この所定の基準PSD58は、既にRF信号から取得した、なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっているPSDであってもよい。PSDプロセッサ52は、先のRF信号を受信し、また、先述したものと同様に、平均化コンポーネント54により先行のRF信号の時間平均化されたPSDを所定数の時間ブロックに基づいて生成することができる。そのため、所定数の時間ブロックは、RF受信機システム10の通常動作中にデジタル信号DIGの時間平均化されたPSDを生成する際に、平均化コンポーネント54によって実行された時間ブロックの数と同数にして、RF信号IN中のなりすまし信号成分を検出することができる。
正規化コンポーネント60は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDを、所定の基準PSD58に対して正規化するように構成されてもよい。図5は、本発明の一態様によるRF信号のPSDを重ね合わせた例示的なグラフ200を示す。グラフ200は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDと対応可能な第1PSD202と、所定の基準PSD58と対応可能な第2PSD204とを含む。図5の例では、PSD202は、PSD204よりも全体的に大きな振幅を有する。PSD204に対するPSD202の振幅の変動は様々な理由で生じる。例えば、このような理由の1つは、RF信号INにおけるなりすまし信号成分の存在であり、別の理由は、図1の例におけるRF信号フロントエンドシステム14の温度変化である。そのため、正規化コンポーネント60は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSD(例えば、PSD202)を、所定の基準PSD58(例えば、PSD204)に対して正規化でき、これにより、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDと所定の基準PSD58との比較が実質的に温度変化に無関係となる。
再び図2の例を参照すると、一例として、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDを正規化するには、所定の基準PSD58の分析に基づいてPSDプロセッサ52にスケールファクタSF_PSDを提供するように正規化コンポーネント60を構成することが可能である。これにより、PSDプロセッサ52は、時間平均化されたPSDにスケールファクタSF_PSDを乗算して、時間平均化されたPSDを、所定の基準PSD58とほぼ同等の大きさに正規化することができる。別例として、正規化コンポーネント56は正規化サイズを設定し、PSDプロセッサ52にスケールファクタSF_PSDを、所定の基準PSD58にスケールファクタSF_BLを提供して、時間平均化されたPSDおよび所定の基準PSD58の各々が正規化サイズに正規化されるようにする。
デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDが正規化されると、この正規化され時間平均化されたPSDが、図2の例で示したように、信号PSDを介してPSDコンパレータ62に提供される。PSDコンパレータ62は、正規化され時間平均化されたPSDを所定の基準PSD58と比較するように構成されている。一例として、PSDコンパレータ62は、比較前に、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDおよび所定の基準PSD58にデジタルフィルタリングを提供して、デジタル信号DIG中に符号化された比較的狭帯域のデータが原因のスペクトル中の雑音形態の変動性を低減するように構成できる。例えば、GPS受信機として構成されたRF受信システム10の例では、PSDコンパレータ62は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSD、および所定の基準PSD58と対応する、それぞれのGPS信号中で符号化されたコース取得(C/A)コードまたは軍事ナビゲーションコードに関連する時間平均化されたサンプルを除去(例えば無視)するように構成できる。
図6は、本発明の一態様による、RF信号の時間平均化されたPSDを重ね合わせた別の例示的なグラフ250を示す。グラフ250は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDと対応する第1PSD202と、所定の基準PSD58と対応する第2PSD204とを示しており、これらは相互に関連して正規化されている。しかし、図6の例では、13.6MHzにてほぼ中心となるピークが、第1PSD202および第2PSD204の各々における時間平均化されたサンプルを無視して、PSDコンパレータ62に基づいて実質的に除去されている。図6の例では、フィルタリングされた領域の帯域幅は約4MHzとして示されているため、11.6〜15.6MHzの帯域幅が除去されたということになる。その結果、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSD(例えば、第1PSD)と、所定の基準PSD58(例えば、第2PSD204)との比較を、デジタル信号DIG内に符号化されたデータの変動に関係なく実行できるようになる。
再び図2を参照すると、PSDコンパレータ62は、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDと所定の基準PSD58との比較を実施するように構成された分析アルゴリズム64を含んでいる。一例として、分析アルゴリズム64は、例えば、RF信号IN中のなりすまし信号成分の存在を示すために、時間平均化されたPSDと所定の基準PSD58とに関連した検定統計量を計算して、時間平均化されたPSDと所定の基準PSD58との間の差分を求めることができる。一例として、分析アルゴリズム64は、次式のとおり、デジタル信号DIGの時間平均化されたPSDと所定の基準PSD58との間の標準偏差の差を求めるように実施可能である。
PSD(k,m)は、ブロックmの正規化されたPSD、
MAvgは、時間平均化に関連した時間ブロックの個数、
TAvgは平均ウィンドウ(Tavg=MAvgNTs)の継続期間、
kは周波数ビン、
Tsはサンプルサイズ(例えば、1/56.32MHz)である。
式2に示された例示的なアルゴリズムでは、分散を計算する前に平均化が実行されることが理解されるべきである。
こうすることで、分析アルゴリズム64が、式2に基づいて計算された検定統計を実施して、RF信号IN中のなりすまし信号成分の存在を検出することができる。一例として、式2に基づいて計算された検出マージンは、所定の基準PSD58に対するデジタル信号DIGの時間平均化されたPSDの周波数帯域に亘りしきい値と比較できる大きさを有する。その結果、所定の基準PSD58に対して時間平均化されたPSDの周波数帯域の大部分がしきい値を超過したことは、なりすまし信号成分の特徴を表す。これによって、PSDコンパレータ62がなりすまし信号成分の存在を識別できるようになる。
こうすることで、分析アルゴリズム64が、式2に基づいて計算された検定統計を実施して、RF信号IN中のなりすまし信号成分の存在を検出することができる。一例として、式2に基づいて計算された検出マージンは、所定の基準PSD58に対するデジタル信号DIGの時間平均化されたPSDの周波数帯域に亘りしきい値と比較できる大きさを有する。その結果、所定の基準PSD58に対して時間平均化されたPSDの周波数帯域の大部分がしきい値を超過したことは、なりすまし信号成分の特徴を表す。これによって、PSDコンパレータ62がなりすまし信号成分の存在を識別できるようになる。
なりすまし検出システム50は図2の例に限定されるものではないことが理解されるべきである。一例として、なりすまし検出システム50に関連して記述した機能の多くはソフトウェアにおいて実施できるため、ここで記述したコンポーネントを、必ずしも図2の例で述べたとおりの順序または装置において実施しなくてよいことが理解されるべきである。さらに、なりすまし検出システム50は、簡素化の目的で図2の例には示されていない様々な追加のデータ処理コンポーネントを含むことができる。さらに、添付の付属書Aは、ここで記述した、例えばなりすまし検出システム50にて実施できる、なりすまし信号成分検出の1つの例示的な実施を提供している。
上で述べた前出の構造的および機能的特徴を鑑み、本発明の様々な態様による技法は、図7を参照してより認識される。説明を簡素化する目的で、図7の方法は連続的に実行するように図示および記述されているが、いくつかの態様は、本発明に従い、本明細書で図示および説明したものとは異なる順序で、および、本明細書で図示および説明したものと並行して、あるいは本明細書で図示および説明したものとは異なる順序で、または、本明細書で図示および説明したものと並行して実施できることから、本発明は例証された順序に限定されないことが理解および認識されるべきである。さらに、本発明の態様による技法を実施するためには、例証された全ての特徴が必要なわけではない。
図7は、本発明の一態様による、入力RF信号中のなりすまし信号成分を検出する方法300を示す。符号302では、所定のRF信号に関連した基準PSDを生成する。基準PSDは、なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっている所定のRF信号から生成されるか、または、非なりすましRF信号をシミュレートするオフラインシミュレーションデータから生成される。符号304では、RF入力信号を受信する。RF入力信号は、GPSシステムのようなRFフロントエンドシステムにて受信することができる。符号306では、RF入力信号を処理して、等価のデジタル信号を生成する。RF入力信号の処理は、デジタル化されて、RF入力信号と対応するデジタルサンプルを生成することができる。
符号308では、等価デジタル信号のPSDを生成する。等価デジタル信号のPSDは、例えば基準PSDに関連した時間平均化の所定の時間ブロック数と等しい所定の時間ブロック数に亘り時間平均化された、等価デジタル信号のPSDであってもよい。符号310では、等価デジタル信号のPSDを基準PSDと比較して、入力RF信号中のなりすまし信号成分の存在を検出する。このPSDの比較は、例えば、等価デジタル信号のPSDおよび基準PSDに対する標準偏差を生成するといった、統計的相違度アルゴリズムの実施に基づくものであってもよい。そのため、なりすまし信号成分は、等価デジタル信号のPSDの標準偏差が基準PSDの標準偏差よりも所定のしきい値だけ大きくなった場合に検出される。
これまで述べてきたのは、本発明の例である。当然、本発明を記述する目的で、コンポーネントまたは技法の考え得る全ての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者には、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび構成が可能であることがわかるだろう。したがって、本発明は、添付の請求項の趣旨および範囲に入る全てのこうした変更、修正、変形を包括するものとする。
Claims (20)
- 無線周波数(RF)受信システムであって、
RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、
前記RF入力信号を処理して等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドシステムと、
前記等価デジタル信号のパワースペクトル密度(PSD)を生成し、前記等価デジタル信号のPSDを所定の基準PSDと比較して、前記RF入力信号におけるなりすまし信号成分の存在を検出するように構成されたなりすまし検出システムとを備える、無線周波数受信システム。 - 前記なりすまし検出システムは、前記等価デジタル信号の時間平均化されたPSDを生成するように構成されたPSDプロセッサを備え、前記なりすまし検出システムは、前記等価デジタル信号の前記時間平均化されたPSDを、前記所定の基準PSDの等価時間平均と比較するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記なりすまし検出システムは、前記等価デジタル信号の前記PSDおよび基準PSDを正規化して、前記等価デジタル信号の前記PSDと前記所定の基準PSDとの比較が電力の変動に対して実質的に無関係となるように構成された正規化コンポーネントを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記所定の基準PSDは、なりすまし信号成分が含まれていないことがわかっている基準RF信号を受信するRF受信システムに基づいて生成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記なりすまし検出システムは、前記等価デジタル信号の前記PSDと前記所定の基準PSDとの比較を実行する前に、前記等価デジタル信号の前記PSDと、前記所定の基準PSDとに関連したデータ成分を実質的にフィルタリングするように構成されたPSDコンパレータを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記RF入力信号は全地球測位網(GPS)信号であり、前記データ成分はコース取得コードである、請求項5に記載のシステム。
- 前記なりすまし検出システムは、前記所定の基準PSDに関連する前記等価デジタル信号の前記PSDに対する統計的相違度アルゴリズムを実施して、前記RF入力信号中の前記なりすまし信号成分を検出するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記統計的相違度アルゴリズムは、前記所定の基準PSDに対する前記等価デジタル信号の前記PSDとの間の標準偏差の差を生成することを含み、前記なりすまし検出システムは、しきい値を超える前記標準偏差の差に応答して、前記RF入力信号中の前記なりすまし信号成分を検出するように構成されている、請求項7に記載のシステム。
- RF受信システムは全地球測位網(GPS)受信システムとして構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 入力無線周波数(RF)信号中のなりすまし信号成分を検出する方法を実施するように構成された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
所定のRF信号に関連した基準パワースペクトル密度(PSD)を生成するステップと、
RF入力信号を受信するステップと、
前記RF入力信号を処理して、等価デジタル信号を生成するステップと、
前記等価デジタル信号のPSDを生成するステップと、
前記等価デジタル信号の前記PSDを基準PSDと比較して、入力RF信号中の前記なりすまし信号成分の存在を検出するステップとを備える、非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記所定のRF信号に関連した前記基準PSDを生成するステップは、前記所定のRF信号に関連した、時間平均化された基準PSDを生成することを含み、前記等価デジタル信号の前記PSDを生成するステップは、前記等価デジタル信号の時間平均化されたPSDを生成することを含み、前記等価デジタル信号の前記PSDを前記基準PSDと比較するステップは、前記等価デジタル信号の前記時間平均化されたPSDを、前記時間平均化された基準PSDと比較して、前記入力RF信号中の前記なりすまし信号成分の存在を検出するステップを備える、請求項10に記載の媒体。
- 前記所定のRF信号に関連した前記基準PSDを正規化するステップと、前記等価デジタル信号の前記PSDを正規化するステップとをさらに備え、前記等価デジタル信号の前記PSDを前記基準PSDと比較するステップは、前記等価デジタル信号の正規化されたPSDを正規化された基準PSDと比較して、前記入力RF信号中の前記なりすまし信号成分の存在を検出することを含む、請求項10に記載の媒体。
- 前記基準PSDを生成するステップは、前記なりすまし信号成分が含まれていないことがわかっている前記所定のRF信号に関連した基準PSDを生成することを含む、請求項10に記載の媒体。
- 前記基準PSDを生成するステップは、前記所定のRF信号と対応するRF信号をシミュレートするオフラインデータに関連した基準PSDを生成することを含む、請求項10に記載の媒体。
- 内部の符号化された実質的に狭帯域のデータ信号を除去するために、前記所定のRF信号に関連した前記基準PSDをフィルタリングするステップと、前記等価デジタル信号の前記PSDをフィルタリングするステップとをさらに備えており、前記等価デジタル信号の前記PSDを前記基準PSDと比較するステップは、前記等価デジタル信号のフィルタリングされたPSDを、フィルタリングされた基準PSDと比較して、前記入力RF信号中の前記なりすまし信号成分の存在を検出することを含む、請求項10に記載の媒体。
- 前記等価デジタル信号の前記PSDを前記基準PSDと比較するステップは、前記基準PSDに対する前記等価デジタル信号の前記PSDの間の差の標準偏差を生成し、前記差の標準偏差がしきい値を超えたことに応答して、前記入力RF信号中の前記なりすまし信号成分を検出することを含む、請求項10に記載の媒体。
- 無線周波数(RF)受信システムであって、
RF入力信号を受信するように構成されたアンテナと、
等前記RF入力信号を処理して、等価デジタル信号を生成するように構成されたRF信号フロントエンドシステムと、
なりすまし検出システムであって、
前記なりすまし信号成分を含んでいないことがわかっている基準RF信号に関連した所定の基準パワースペクトル密度(PSD)を記憶するように構成されたメモリと、
前記等価デジタル信号の時間平均化されたPSDを生成するように構成されたPSDプロセッサと、
前記所定の基準PSDに対する前記等価デジタル信号の前記時間平均化されたPSDにかけて統計的相違度アルゴリズムを実施して、前記RF入力信号中のなりすまし信号成分を検出するように構成されたPSDコンパレータとを含む、前記なりすまし検出システムとを備える、無線周波数受信システム。 - 前記なりすまし検出システムは、前記等価デジタル信号の前記時間平均化されたPSDと、前記基準PSDとを正規化して、前記統計的相違度アルゴリズムが電力変動に対して実質的に無関係になるようにする正規化コンポーネントをさらに備えている、請求項17に記載のシステム。
- 前記PSDコンパレータは、統計的相違度アルゴリズムの実施前に、前記等価デジタル信号の前記時間平均化されたPSDに関連し、かつ、前記所定の基準PSDに関連したデータ成分を実質的にフィルタリングするようにさらに構成されている、請求項17に記載のシステム。
- 前記統計的相違度アルゴリズムは、前記所定の基準PSDに対する前記等価デジタル信号の前記PSDとの間の標準偏差の差を備えており、前記PSDコンパレータは、しきい値を超える前記標準偏差の差に応答して、前記RF入力信号中の前記なりすまし信号成分を検出するように構成されている、請求項17に記載のシステム。
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US10024975B2 (en) * | 2015-05-20 | 2018-07-17 | Finite State Research Llc | Method, system, and computer program product for GNSS receiver signal health and security analysis |
US10094930B2 (en) * | 2015-06-23 | 2018-10-09 | Honeywell International Inc. | Global navigation satellite system (GNSS) spoofing detection with carrier phase and inertial sensors |
CN105301607B (zh) * | 2015-11-20 | 2017-08-08 | 武汉梦芯科技有限公司 | 一种单频及多频gnss信号窄带干扰抑制装置、系统及其方法 |
DE112017000258T5 (de) | 2016-09-13 | 2018-10-04 | Regulus Cyber Ltd. | System und Verfahren zum Detektieren von GNSS-Spoofingangriffen auf eine Drohne |
CN106446742A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-22 | 西安交通大学 | 一种基于射频反向散射信号对单一物体的手势检测方法 |
US10555178B1 (en) | 2018-11-07 | 2020-02-04 | International Business Machines Corporation | Wireless communication network-based detection of GPS spoofing |
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US20210364645A1 (en) * | 2020-05-21 | 2021-11-25 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Method for gps spoofing detection with gps receivers leveraging inaccuracies of gps spoofing devices and apparatus therefore |
US11624842B2 (en) * | 2021-03-04 | 2023-04-11 | The Mitre Corporation | Wiener-based method for spoofing detection |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05312857A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-26 | Koden Electron Co Ltd | 電波監視装置 |
JP2006217622A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Lucent Technol Inc | Gps妨害の出来事を検出するために既存のセルラ・ネットワークを使用するシステム |
WO2010017141A1 (en) * | 2008-08-05 | 2010-02-11 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatus for sensing the presence of a transmission signal in a wireless channel |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3795912A (en) | 1973-01-12 | 1974-03-05 | Us Air Force | Spectrum analysis radar system |
US4429310A (en) | 1981-04-22 | 1984-01-31 | Sperry Corporation | Random binary waveform encoded ranging apparatus |
DK585986A (da) | 1985-12-27 | 1987-06-28 | Takeda Chemical Industries Ltd | Forbindelser beslaegtet med antibiotikum tan-749 og fremgangsmaade til fremstilling deraf |
US6229998B1 (en) * | 1999-04-12 | 2001-05-08 | Qualcomm Inc. | Method and system for detecting in-band jammers in a spread spectrum wireless base station |
US6639541B1 (en) | 2000-08-29 | 2003-10-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Device and method for detecting, measuring, and reporting low-level interference at a receiver |
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US7623439B2 (en) | 2004-05-20 | 2009-11-24 | Webster Mark A | Cyclic diversity systems and methods |
US7564401B1 (en) * | 2004-08-10 | 2009-07-21 | Northrop Grumman Corporation | Signal inconsistency detection of spoofing |
US7764224B1 (en) * | 2006-05-26 | 2010-07-27 | Rockwell Collins, Inc. | Advanced spoofer mitigation and geolocation through spoofer tracking |
US20090153397A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Mediatek Inc. | Gnss satellite signal interference handling method and correlator implementing the same |
US8044857B2 (en) | 2009-08-26 | 2011-10-25 | Raytheon Company | System and method for correcting global navigation satellite system pseudorange measurements in receivers having controlled reception pattern antennas |
US20110109506A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-05-12 | Coherent Navigation, Inc. | Simulating Phase-Coherent GNSS Signals |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05312857A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-26 | Koden Electron Co Ltd | 電波監視装置 |
JP2006217622A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Lucent Technol Inc | Gps妨害の出来事を検出するために既存のセルラ・ネットワークを使用するシステム |
WO2010017141A1 (en) * | 2008-08-05 | 2010-02-11 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatus for sensing the presence of a transmission signal in a wireless channel |
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