JP5584816B2 - アンチスプーフィング検出システム - Google Patents

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Description

本開示は、一般に位置決定に関する。より詳細には、アンチスプーフィング検出システムは、偽の信号源によって送信される偽の位置特定値データを検出し、それらの偽の信号を破棄し、可能な場合、偽の信号によって影響を受けない位置を確定することに関する。
セルラー電話などのモバイル端末を含む、静止およびモバイルの通信システムによる衛星測位システムの使用が広範囲にわたるので、偽の測位信号を使用して、デバイスに誤った場所を提供する、「スプーフィング」についての懸念が高まりつつある。
全地球測位システム(GPS)は、米国国防総省によって所有され、運営されているが、世界中で一般的な使用に利用可能である。限定はしないがGlonassおよびGalileoを含む他の衛星測位システムも使用されている。本文書では、これらおよび他の同様のシステムを、まとめて衛星測位システム(SPS)と呼ぶ。簡単に言えば、SPSは、軌道を描いて地球上を回る、機能している衛星およびバックアップ衛星を含む。SPS衛星は、それらの位置および時間を継続的にブロードキャストする。地球上で、各SPS受信機(本文書ではまとめて「受信機」)は、SPS信号を使用することによってそれ自体の位置をトライラテレーションまたはマルチラテレーションすることができるプロセッサを含むことができる。
測位システムは、ワイヤレス基地局および他の地上の送受信機からの信号を使用することによって、従来のSPS信号源をしばしば増強する。これらの基地局信号は、増分の位置特定値信号として、または受信機の場所を算出するための代用の信号として使用され得る。SPS技術と同様に、基地局信号は、SPS信号源とは無関係に、またはSPS信号源と連携して、モバイル端末の場所のトライラテレーションまたはマルチラテレーションを行うために使用され得る。現在、個人用の携帯型のおよび/またはモバイルのワイヤレス通信機器、たとえばモバイル端末などにおいて複数の機能が普及している。現在、モバイル端末が衛星測位システム受信機(本文書では「SPS受信機」)を含むことは一般的である。SPS受信機を含むデバイスは、電源システムも含む。電源システムは、少なくとも1つのバッテリーを含み、モバイル端末を外部電源に接続するための代替の外部電源コネクタを含み得る。SPS受信機を含むデバイスは、少なくとも1つのプロセッサ、および少なくとも1つの記憶媒体、たとえばランダムアクセスメモリ(RAM)、およびFLASHメモリなど(本文書では「メモリ」)を含むこともできる。モバイル端末の場合、デバイスは、ワイヤレス通信送受信機(本文書では「ワイヤレス送受信機」)も含む。本文書の「定義」の規定に示すように、本文書で開示するアンチスプーフィング検出システムの実装を容易にするために、様々な衛星測位システム、モバイル端末、モバイルワイヤレス通信システムを含む通信ネットワーク、および/または位置決定システムが使用され得る。
したがって、多くの人々および機関によるSPSへの依存に鑑みて、誤った位置計算をつくる位置情報信号のスプーフィングは容認できないだけでなく、商業的なおよび国家の利益に劇的に影響を及ぼし得ることは、明らかである。
SPSシステムの使用を低下させる1つの方法は、それを妨害することである。単にSPSを妨害することは、やっかいなことではあるが、犠牲者が妨害に対して警戒することができ、および/または、ワイヤレス通信システム信号など他の信号源を使用して位置計算を完了することができるので、あまり重大でない。しかしながら、検出されないスプーフィングは、結果として誤った場所の使用につながる場合がある。スプーフィングのターゲットは、受信される信号が、実際は偽である、または本物ではないことに気づいていない場合がある。したがって、スプーフィングされた信号が位置計算に使用される場合があり、たとえばナビゲーションおよび追跡など、正確な場所に依存する動きに影響を与える。したがって、そのようなスプーフィングされた信号およびその結果として生じた間違った位置情報を検出することは重要である。
スプーフィングのプロセスに関しては、1つの方法は、偽のまたは本物ではない信号源が、場合によっては実際の信号の妨害または減衰と併せて、実際の位置特定値信号よりも高い電力レベルで、偽の位置特定値信号をブロードキャストすることを含む。
地上の通信信号を使用することによるモバイル端末の場所の決定は、一般に、各送受信機基地局とワイヤレスモバイル送受信機との間の信号遅延または信号強度を決定するために、可視の送受信機基地局、送受信機基地局の場所、およびタイミング情報の識別が必要である。これらの方法は、当技術分野で知られている。一般に、通信システムは、位置特定用の信号を提供しなければならないだけでなく、通信用の信号も提供しなければならないので、送受信機基地局の信号は、一般に一方向であるSPS信号よりもスプーフィングされるのがより困難であり、その可能性が低い。
したがって、そのようなスプーフィングされた信号およびその結果として生じる間違った位置情報を検出することは重要である。少なくとも、トラック運転手およびトラック運送業者、発電所、航空管制センター、銀行および他の金融機関、ならびに警察は、1つまたは複数のSPSが適切に機能することに依存する。広範な多数のロケーションベースサービス、たとえば財産追跡、窃盗防止、重罪犯人の追跡、地理情報システム(GIS)リソースルックアップ、およびチャイルドロケータも、正確なSPSロケーションに依存する。
SPSに動作可能に接続可能なモバイル端末が電源投入されると、モバイル端末は、送受信機基地局との通信リンクを確立することができる。モバイル端末は、一般的には、複数の送受信機基地局からパイロット信号を受信する。モバイル端末は、選択された送受信機基地局との通信リンクを確立して、確立された通信リンク上でのデータの受信および送信を可能にするために、これらの送受信機基地局からの信号を検索する。一般に「アルマナック」と呼ばれる送信機または送受信機の位置情報基準は、送受信機基地局の送受信機識別情報および送受信機位置情報を含む。
本書において開示され、説明され、特許請求されるアンチスプーフィング検出システムは、位置特定の計算での位置特定値信号のスプーフィングの検出および補正の装置、システム、および方法を含む。検出は、信頼性がより高い1つまたは複数のソースからの信号との比較によって、または基地局アルマナックにおいて指定された基地局の近接度など既知の送信機情報に対する比較によって、または複数のソースを評価し、結果として他のソースによって予測されたものとは著しく異なる算出場所になる信号を破棄することによって、偽の位置特定値データを検出するステップを含む。
一実施形態では、信頼できる位置データは、たとえば可視の基地局の少なくとも既知の場所および識別を含む基地局アルマナックなど、信頼性が高く、信頼できる基準リソースから取得され得る。基地局アルマナックを使用して、たとえば最も近い基地局の場所によって、または複数の基地局からの信号を使用したトライラテレーションまたはマルチラテレーションによって、モバイル端末の近似の場所を提供することができる。基地局通信は、SPS信号よりもスプーフィングするのが難しいので、基地局ベースの位置推定値を、可視のSPS信号によって予測された場所と比較することができる。2つの場所の間にかなりの不一致がある場合、SPSベースの情報を破棄することができ、計算は地上ソースに基づいて行われる。
類似の技法を使用して、無効な地上ソースを破棄することができる。たとえば、情報がワイヤレスWANまたはSPSソースと一致しないとき、障害のある位置情報を提供するWiFi、Bluetooth（登録商標）、またはパーソナルエリアネットワーク(PAN)送受信機など、短距離ワイヤレスプロトコルを無視することができる。また、送受信機基地局など、WANソースによって予測された場所を使用して、SPS信号を予測することができ、予測されたSPS信号と測定されたSPS信号との間の不一致が大きい場合、SPSベースの場所を計算することなく、測定された信号を(スプーフィングされたものとして)直接拒否することもできる。さらに、いくつかの実施形態では、フラグを設定することができ、または、潜在的なスプーフィング検出と併せて警告を送ることができる。
一態様では、モバイルデバイスの位置特定値を推定するための方法は、複数のソースから位置特定値データを受信するステップを含む。この方法は、受信された位置特定値データを比較するステップと、比較に基づいて一致しないデータにマーキングするステップとを含む。マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、受信された位置特定値データに基づいて、位置特定値が推定される。
別の態様では、コンピュータ可読媒体は、有形に記憶したプログラムコードを含む。媒体は、複数のソースから位置特定値データを受信するためのプログラムコード、および位置特定値データを比較するためのプログラムコードを含む。媒体は、比較に基づいて一致しないデータにマーキングするためのプログラムコード、およびマーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、受信された位置特定値データに基づいて位置特定値を推定するためのプログラムコードも含む。
さらに別の態様では、位置特定値を推定するための装置は、複数のソースから位置特定値データを受信する少なくとも1つの受信機を含む。装置は、受信された位置特定値データを比較し、比較に基づいて一致しないデータにマーキングし、マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、受信された位置特定値データに基づいて位置特定値を推定するプロセッサも含む。
さらに別の態様では、位置特定値を推定するための装置は、少なくとも2つの異なる技術を備える複数のソースから位置特定値データを受信する少なくとも2つの受信機を含む。装置は、受信された位置特定値データを比較し、異なる技術を備えるソースによって予測された場所を比較し、一致しない場所が予測された場合、2つの技術のうちの信頼性が高いもののソースを選択し、または、一致する場所が予測された場合、一致するソースからのソースを含み、選択された受信された位置特定値データに基づいて位置特定値を推定するプロセッサも含む。
装置を含めて全体として特許請求された主題、および装置の要素の協働が結合して、結果としていくつかの予想外の利点および有用性をもたらすことが、当業者には明らかになる。以下の説明、図面、および添付の特許請求の範囲と併せ読めば、アンチスプーフィング検出システムの構造および構造の協働が、当業者には明らかになる。
上記は、以下の発明を実施するための形態をより良く理解するとともに、当技術分野への寄与をより良く理解するために、本教示のより重要な機能を広く概説している。アンチスプーフィング検出システムは、適用例において、構造の詳細、および以下の説明および図面に提供される構成要素および/または方法の構成に限定されるものではなく、他の実施形態および態様が可能であり、様々な方法で実施し、実行することができる。本開示で使用される用語および専門用語は、説明のためのものであり、したがって、制限と見なされるべきではない。当業者なら諒解するように、この開示が基づく概念は、他の構造、方法、およびシステムを設計するためのベースとして容易に使用され得る。したがって、特許請求の範囲は、等価な構造を含む。さらに、本開示に関連付けられた要約書は、特許請求の範囲によって検討されるアンチスプーフィング検出システムを規定するものではなく、特許請求の範囲を限定するものでもない。アンチスプーフィング検出システムの新規の特徴は、添付の図面を、図面の付随の説明と併せて考慮すれば、最適に理解される。図中、類似の参照符号は、類似の部分を指す。
アンチスプーフィング検出システムが動作する環境の概略図を示す図である。 アンチスプーフィング検出システムをサポートするデータ処理システムを示す概略図である。 アンチスプーフィング検出システムの動作の一態様を示す機能ブロック図である。 アンチスプーフィング検出システムの動作の別の態様を示す機能ブロック図である。 アンチスプーフィング検出システムの動作の少なくとも1つの他の態様を示す機能ブロック図である。
図面の数字表示が「a,b」などの小文字を含む限り、そのような表示は、複数の参照を含み、「a〜n」など、小文字の文字「n」は、その参照番号および下付き添字によって示される要素のいくつかの反復を表すものとする。
定義
「シミュレーションされた」という用語は、「信号」という単語とともに本文書で使用される場合、送信機または送受信機から送信された信号が、基地局シミュレータまたは衛星位置信号(SPS)シミュレータなどのシミュレータとともに、実際には、本物ではない、または偽の信号であるが、本物の信号を複製する、および/または模倣する可能性があり、モバイル端末など少なくとも1つの端末に本物の信号として表示され得ることを意味する。「本物ではない」および「偽の」という用語は、本文書では互換的に使用される。
「測位システム」および/または「SPS」という用語は、少なくとも、本文書の文脈内では、個々におよび/または組合せで方法および装置から成るロケーション決定システムを意味し、(a)地上ロケーション決定システム、および(b)たとえば米国全地球測位システム(GPS)、ロシアのGlonassシステム、ヨーロッパのGalileoシステム、衛星システムの組合せからの衛星を使用する任意のシステム、または将来開発される任意の衛星システムなど、様々な衛星測位システムとともに使用される。本文書の開示されるアンチスプーフィング検出システムは、擬似衛星または衛星と擬似衛星との組合せを利用する位置判断システムとともに使用され得る。擬似衛星は、GPSの時間と同期され得るL帯(または他の周波数)の搬送波信号において変調されるPNコードまたは他の測距コード(GPSまたはCDMAセルラー信号と類似の)をブロードキャストする地上ベースの送信機である。そのような各送信機には、遠隔の受信機および/または送受信機による識別を可能にするために、固有のPNコードが割り当てられ得る。
「送受信機基地局」および/または「BTS」という用語は、モバイル端末などのユーザ機器とネットワーク、通常はモバイルワイヤレス通信システムとの間のワイヤレス通信を容易にする機器を意味する。したがって、ユーザ機器は、携帯電話、ハンドセット、ワイヤレスローカルループ(WLL)電話、ワイヤレスインターネット接続を有するコンピュータ、WLANおよびWiMAXデバイスのようなデバイスを含む。ネットワークは、とりわけ、GSM（登録商標）、CDMA、WLL、WAN、WiFi、WiMAX、WCDMA、およびLTEのような任意のワイヤレス通信技術を含むことができる。送受信機基地局は、基地局が区分化されている場合、いくつかの異なる周波数、およびセルの異なるセクタに対応することができる複数の送受信機を有し得る。いくつかの構成において、送受信機基地局は、基地局制御機能(BCF)を介して、親基地局コントローラによって制御される。
「モバイル端末」という用語は、少なくとも、一般に赤外光および無線信号を使用してシステムを介して少なくとも電磁信号を受信および送信するようになされた動作可能に接続された数多くの通信デバイスを含み、何らかの形態のワイヤではなく電磁波が通信経路のすべてまたは一部を介して信号を運ぶ電気通信システムを含む、ワイヤレス通信システムを介しての通信が可能なモバイルおよび/または携帯型のワイヤレス通信機器を意味する。したがって、「モバイル端末」という用語は、少なくとも、セルラー電話、ページャ、衛星電話、双方向ページャ、ワイヤレス機能を有する携帯情報端末(PDA)、パーソナルナビゲーションデバイス、個人情報マネージャ、ワイヤレス機能を有するポータブルコンピュータ、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、および少なくとも、「送受信基地システム」の上記の定義において非排他的ベースで識別されるワイヤレス通信技術を含む、時として「PCS」と呼ばれるパーソナル通信サービスデバイスの1つまたは複数のバージョンでもよい送信機能を有する任意の他のタイプのワイヤレスデバイスを意味する。「モバイル端末」という用語は、衛星信号受信、支援データ受信、および/または位置関連処理がデバイスにおいて行われるか、PNDにおいて行われるかにかかわらず、短距離ワイヤレス、赤外線、ワイヤライン接続、または他の接続などによって、時として「PND」と呼ばれるパーソナルナビゲーションデバイスと通信するデバイスも含む。また、「モバイル端末」という用語は、衛星信号受信、支援データ受信、および/または位置関連処理がデバイスにおいて行われるか、サーバにおいて行われるか、またはネットワークに関連する別のデバイスにおいて行われるかにかかわらず、インターネット、Wi-Fi、または他のネットワークなどを介してサーバと通信することが可能である、ワイヤレス通信デバイス、コンピュータ、ラップトップ、および類似のデバイスを含むすべてのデバイスも含むものとする。上記の任意の組合せも「モバイル端末」と見なされる。
「場所」および「位置」という用語は、ロケーションパラメータを決定するための既知またはまだ未知の任意の技法、技術、もしくはシステム、または技法、技術、もしくはシステムの任意の組合せによって決定される1つまたは複数のモバイルワイヤレス通信機器あるいは他のデバイスの物理的および地理的場所を意味する。現在、そのような技法および装置は、とりわけ、時として「WWAN」と呼ばれるワイヤレス広域ネットワーク、時として「WLAN」と呼ばれるワイヤレスローカルエリアネットワーク、時として「WPAN」と呼ばれるワイヤレスパーソナルエリアネットワークとの組合せで、SPSシステムなど様々なワイヤレス通信ネットワークのために使用される。「ネットワーク」および「システム」という用語はしばしば、互換的に使用される。WWANは、とりわけ、CDMAと呼ばれることがある符号分割多重接続ネットワーク、時分割多重接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多重接続(FDMA)ネットワーク、直交周波数分割多重接続(OFDMA)ネットワーク、単一キャリア周波数分割多重接続(SC-FDMA)ネットワークなどとすることができる。CDMAネットワークは、とりわけ、cdma2000、広帯域CDMAなどの1つまたは複数の無線アクセス技術を実装することができる。cdma2000は、IS-95、IS-2000、およびIS-856規格を含む。TDMAネットワークは、Global System for Mobile Communications(GSM（登録商標）)、Digital Advanced Mobile Phone System(D-AMPS)、または他の無線アクセス技術を実装することができる。GSM（登録商標）およびW-CDMAは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名称の組織からの文書で説明される。cdma2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の組織からの文書で説明される。3GPPおよび3GPP2の文書は、公に利用可能である。WLANは、IEEE 802.11xネットワークでもよく、WPANはBluetooth（登録商標）ネットワーク、IEEE 802.15x、または何らかの他のタイプのネットワークでもよい。本技法はまた、WWAN、WLAN、および/またはWPANの任意の組合せのために使用され得る。
「命令」という用語は、1つまたは複数の論理演算を表す表現を意味する。たとえば、命令は、1つまたは複数の演算または1つまたは複数のデータオブジェクトを実行するために機械によって解釈可能であることによって機械可読であり得る。ただし、これは命令の一例にすぎず、特許請求する主題はこの点について限定されない。命令は、符号化コマンドを含むコマンドセットを有する処理回路によって実行可能である符号化コマンドに関係し得る。そのような命令は、処理回路によって理解される機械語の形態で符号化され得る。この場合も、これらは単に命令の例にすぎず、特許請求する主題はこの点について限定されない。
「記憶媒体」という用語は、1つまたは複数の機械によって知覚できる表現を維持することができる媒体を意味する。たとえば、記憶媒体は、機械可読命令および/または情報を記憶するための1つまたは複数の記憶デバイスを含み得る。そのような記憶デバイスは、たとえば、磁気、光学、または半導体記憶媒体を含むいくつかの媒体のタイプのうちの任意の1つを含み得る。そのような記憶デバイスは、長期、短期、および揮発性または不揮発性デバイスのメモリデバイスのうちの任意のタイプも含み得る。しかしながら、これらは単に記憶媒体の例にすぎず、特許請求する主題はこの点について限定されない。
「処理する」、「計算する」、「算出する」、「選択する」、「形成する」、「可能にする」、「禁止する」、「場所を特定する」、「終了する」、「識別する」、「開始する」、「検出する」、「取得する」、「ホストする」、「維持する」、「表す」、「推定する」、「低減する」、「関連付ける」、「受信する」、「送信する」、「決定する」、および/または同様の用語は、コンピューティングプラットフォームのプロセッサ、メモリ、レジスタ、および/または他の情報ストレージ、送信、受信、および/または表示デバイス内で物理、電子、および/または磁気的量および/または他の物理的な量として表されるデータを操作し、および/または変換する、コンピュータまたは類似の電子コンピューティングデバイスなど、コンピューティングプラットフォームによって実行され得るアクションおよび/またはプロセスを指す。そのようなアクションおよび/またはプロセスは、たとえば、記憶媒体に記憶された機械可読命令の管理下でコンピューティングプラットフォームによって実行され得る。そのような機械可読命令は、たとえば、(たとえば、処理回路の一部として含まれる、またはそのような処理回路の外部にある)コンピューティングプラットフォームの一部として含まれる記憶媒体に記憶されるソフトウェアまたはファームウェアを含み得る。さらに、本文書に記載されるプロセスおよび方法は、フロー図などを参照して、全体的にまたは部分的に、そのようなコンピューティングプラットフォームによって実行し、および/または制御することもできる。
「例示的」という用語は、例、事例、または例示として機能することを意味し、「例示的」として本文書で説明されるいかなる態様も、本文書に記載されているバッテリー寿命を向上させる方法の他の態様よりも好ましいまたは有利であるということを意味するものではない。
説明
示すように、SPS関連の技術は広範囲にわたるので、スプーフィング信号は、SPS位置特定値の信頼性に立ちはだかり、したがって、SPS関連の技術におけるユーザの信頼および信頼度に立ちはだかる。したがって、SPSシステムの保全性を維持するために、スプーフィングの問題に対処することは重要である。したがって、衛星測位システムのスプーフィングを検出するための技法および方法のかなりの必要性があると諒解することができる。以下の発明を実施するための形態および添付の図から明らかであるように、本開示は、この機能を提供する。
図1〜図4の間の相互参照によって示されるように、その最も幅広い文脈において、未検証の位置特定値データを検出するステップと、第1の計算された位置を取得するために、未検証の位置特定値データと高信頼度の位置特定値との比較を行うステップと、未検証の位置特定値データの妥当性を決定するステップとを含むアンチスプーフィング検出システムが提供される。
より詳細には、アンチスプーフィング検出システム10の少なくとも1つの態様が図1〜図4の間の相互参照によって示される。図示のように、未検証の位置特定値データを検出するステップを含む方法が示される。未検証の位置特定値データは、1つまたは複数の本物ではないおよび/または未検証の信号源14からの1つまたは複数の偽の、誤った、または本物ではないおよび/または未検証の信号12を含み得る。図1に示すように、1つまたは複数の本物ではない信号源14は、本物ではないおよび/または未検証の信号12の不明の出所の本物ではない性質を理解する際の援助として、想像線で示されている。1つまたは複数の本物ではない信号源14からの1つまたは複数の本物ではない信号12を含み得る未検証の位置特定値データは、モバイル端末16または複数のモバイル端末によって受信され得る。本文書の教示を明確化するために、モバイル端末16が1つのみ示されている。
高信頼度の位置特定値データと、SPSシステムをスプーフィングする活動であり得る未検証の位置特定値データとの間の比較は、未検証の位置特定値データによって予測された場所と、高信頼度の位置特定値データによって予測された場所とを整合性について比較するステップを伴い得る。他の実施態様では、単一のソリューションへのデータの収束の評価が使用され得る。さらに他の実施形態では、データの外れ値の決定を行うことができる。整合性についての評価は、代替の信号源への参照を含み得る。様々な可能な、しかし排他的でない、信号信頼性評価基準(appraising signal reliability criteria)は、衛星位置システム信号、送受信機基地局信号、フェムトセル信号、WLAN信号、および/または位置特定値データを運ぶ他の信号を含む。別の実施形態では、モバイルと通信している基地局からの送受信機基地局信号が最も信頼できると考えられる。複数の信号ソースタイプが一致した場所を予測する場合、一致しないソースは信頼度が低いものと考えられ得る。さらに、ソースの相対的な信頼度を比較する際、アクティブなソース、および従来の位置計算およびアルマナック情報などの既知情報との整合性をシミュレーションすることの難しさを考慮に入れることができる。
図示のように、アンチスプーフィング検出システム10の一態様が図1に示される。図示のように、位置特定値信号18a〜nは、1つまたは複数の衛星20a〜nから送信される。1つまたは複数の衛星20a〜nから送信される位置特定値信号18a〜nは、広域参照ネットワーク(Wide Area Reference Network)(WARN)21、および第1の送受信機基地局または送受信機基地局22、ならびにモバイル端末16によって受信され得る。WARN 21は、衛星情報をロケーションサーバ26に転送し、ロケーションサーバ26は、モバイルワイヤレス通信システムを介して送受信機基地局22と通信するためにアクティブ化され、そのユーザがモバイル端末16に含まれるSPS技術を使用して位置特定値を確定しようとしているハンドセットまたはモバイル端末16を含めて、任意の数の受信機および/または送受信機および/またはサーバおよび/または端末に位置特定値情報24を送信する。図1に、そのような1つまたは複数の位置特定値信号24および衛星20a〜nからの位置特定値信号18a〜nの送信が示される。
また、図1に示すように、本物ではないまたは偽の信号12(本文書では(「スプーフィング信号」)とも言う)は、SPSシミュレータまたは基地局シミュレータなどのシミュレータによって生成され、場合によっては送信機14によって限られたエリアに送信され得る。モバイルデバイスが実際のSPSまたは他の位置特定値信号を検出する可能性を低減するために、送信機14は、場合によっては、信号が閉鎖された環境またはアクティブなジャマーと連携して、より高い信号電力で送信することができる。代わりに、スプーフィング信号は、WiFiまたはBluetooth（登録商標）アクセスポイントなど、誤った、または紛らわしい識別が関連付けられた実際の送受信機によって生成され得る。
図2は、モバイル端末16が少なくとも1つのコンピュータ処理システム28を含むことを、図1との相互参照によって示す。図示のように、コンピュータ処理システム28は、モバイル端末16に動作可能に接続されている。一態様では、コンピュータ処理システム28は、モバイル端末16に格納されている。コンピュータ処理システム28は、少なくとも位置特定値データに関連して命令を受信し、記憶し、処理し、実行するようになされている。
モバイル端末16のコンピュータ処理システム28が図2のブロック図に示される。図示のように、コンピュータ処理システム28は、モバイル端末16が、本物ではない信号12(図1)、位置信号18a〜n(図1)、および位置特定値データを含む送受信機基地局の位置特定値信号24(図1)を含む、位置特定値データに関するデータおよび情報に関連して命令を受信し、処理し、記憶し、実行することができるようにするための様々な構成要素を含むことができる。構成要素は、データプロセッサ30、位置特定値受信機(たとえばSPS受信機)31、記憶媒体32、ワイヤレスモデム33、およびセルラー送受信機35を含むことができ、これらはすべてバス34によって結合される。記憶媒体32は、機械またはコンピュータ可読媒体であり、限定されないが、DRAMおよびSRAMなどの揮発性メモリ、ならびにROM、FLASH、EPROM、EEPROMおよびバブルメモリなどの不揮発性メモリを含み得る。
随意の二次記憶装置36、外部記憶装置38、モバイル端末16に含まれ得るモニタ40などの出力デバイス、ならびに、随意の構成において、キーボード42、マウス44、およびプリンタ46などの入力装置もバスに接続可能である。二次記憶装置36は、限定はしないがハードディスクドライブ、磁気ドラム、およびバブルメモリなどの機械可読媒体を含み得る。外部記憶装置38は、フロッピー（登録商標）ディスク、取外し可能なハードドライブ、磁気テープ、CD-ROM、取外し可能なメモリカード、およびさらには通信回線を介して接続される他のコンピュータなどの機械可読媒体を含み得る。二次記憶装置36と外部記憶装置38との間の区別は、主に、アンチスプーフィング検出システム10の環境における機械可読メモリの使用を説明する際の便宜のためのものである。したがって、構成要素間にかなりの機能的な重複があることを当業者は諒解されよう。コンピュータソフトウェアおよびユーザプログラムは、ソフトウェア記憶媒体32および外部記憶装置38に記憶され得る。コンピュータソフトウェアの実行可能なバージョンは、不揮発性記憶媒体などの記憶媒体32から読み取ることができ、実行のために揮発性記憶媒体に直接ロードすることができ、不揮発性記憶媒体から直接実行することができ、または、実行のために揮発性記憶媒体にロードする前に、二次記憶装置に記憶することができる。
モバイル端末16の図2に示されるコンピュータ処理システム28は、本文書に記載されているアンチスプーフィング検出システム10の方法を実施するための1組のコンピュータ命令(本文書では「命令」)を含む。命令48は、単に、本文書に記載されているアンチスプーフィング検出システム10の方法の理解の援助として、概略的に図2に示される。命令は、様々な内部メモリに記憶することができ、またはハードウェアに実装することができる。命令は、たとえば、セキュアなイントラネット、インターネット、または送受信機基地局22など、そこからモバイル端末16に送信され得る、モバイル端末16の外部にあるコンピュータのコンピュータ処理システムに含めることもできる。命令に関連付けられたデータは、受信され、記憶され、処理され、複数のモバイル端末16に送信され得るが、明快さを強化するために、モバイル端末が1つのみ示されている。また、命令に関連付けられたデータは、ワイヤレス通信システムを介して、複数の送受信機基地局22との間で受信され、記憶され、処理され、送信され得るが、明快さを強化するために、図1には送受信機基地局22が1つのみ示されている。代わりに、命令に関連付けられたデータは、ワイヤレスネットワークに接続されているコンピュータサーバとの間で受信され、記憶され、処理され、送信され得る。
アンチスプーフィング検出システム10の別の態様が図3に示される。図3Aは、信頼できない位置特定値データを検出するステップを含むブロック302〜312における方法を示す機能ブロック図である。ブロック302に示すように、ソースから位置特定値データが受信される。そのようなデータは、1つまたは複数の本物ではない信号源からの1つまたは複数の本物ではない信号を含み得る。1つまたは複数の本物ではない信号源からの1つまたは複数の本物ではない信号を含み得る未検証の位置特定値データが1つまたは複数のモバイル端末によって受信され得る。
ブロック304に示すように、追加ソースについてのデータが受信されるかどうかが決定される。そうであれば、プロセスは、ブロック302に戻って別のソースからデータを受信する。他の実施態様では、同時に複数のソースからデータが取り出され得る。データが可視のソースからひとたび受信されると、ブロック306で、受信データが比較される。たとえば、すべての衛星データを、基地局など、地上ソースからのすべてのデータと比較することができ、また、アクセスポイントからなど、別のタイプのデータと比較することができる。別の例では、各個々の信号源からのデータが比較される。さらに別の例では、場所を予測するために、すべての検出された地上ソースについての基地局アルマナックが調べられる。基地局アルマナックは、ローカルに記憶され得る、(たとえば、ロケーションサーバなど)サーバにリモートで記憶され得る、または要求に応じてダウンロードされ得る。予測された場所はすべて、比較的近接しており、それらのMAR(基地局の最大アンテナ範囲)またはそれらの最大信号強度によって予測された半径内になければならない(たとえば、WiFiアクセスポイントは、約50メートル、そうでなくてもおそらく数百メートル以内で可視でなければならない)。地上ソースでは、各ソースは、他のソースおよび問題のソースの範囲能力によって予測された範囲の外にある場所を提供しないはずである。一方、衛星(または他の移動可能な基準点)では、同じタイプのすべてのデバイス(たとえば、すべてのGPS衛星、またはすべてのGalileo衛星、またはすべてのGlonass衛星)について、場所が計算され、次いで、衛星のその組によって予測された場所および関連して推定された誤差が地上ソースによって予測された場所と比較される、または少なくとも地上ソースの重なり合う信号範囲と比較される。関連して推定された誤差によって予測された場所および不確実性エリアは、重なり合う範囲の中のどこかになければならず、または、算出された場所は、地上ソースによって算出されたものの妥当な誤差の範囲内になければならない。
データが適度に類似している(たとえば予想される、または妥当な偏差内)場合、ブロック308で、すべてのデータに基づいて位置が算出される。各タイプのソースには、予想される誤差が関連付けられる。たとえば、地上ソースの誤差は、カバレージが不十分な地方では、50mから数千メートル以上のどこかであり得る。したがって、衛星で予測される位置計算は、基地局ベースの計算によって推定される誤差によって予測された場所および不確実性の範囲内になければならない。WiFiアクセスポイントは、50メートルの範囲を有することが知られ得る。この例では、環境は、SPSマルチパスの対象となることが知られているので、SPS誤差は有意である。したがって、WiFiアクセスポイントによって算出された場所が位置推定値内であり、SPS位置推定値における誤差によって予測された関連した不確定性エリア内である場合、信号は一致していると考えることができる。
一方、マルチパスなど、通常の誤差源に起因しないほど偏差が大きい場合、ブロック310で、信頼性が低いソースは、破棄され、またはデウェイトされ(de-weighted)得る。あるタイプのソースからのデータを別のタイプのソースからのデータと比較する場合、信頼性が低いソースからの信号のすべてを破棄することができる(たとえば、すべてのアクセスポイントデータが破棄される、またはすべてのGPSデータが放棄され、すべてのGalileoデータは保持され得る)。データを個々に比較する場合、逸脱するデータのみが破棄される(たとえば、逸脱するアクセスポイントデータのみが破棄される)。もちろん、これらの破棄の任意の組合せを行うこともできる。
信号源についての信頼性の例示的な階層は、衛星位置システム信号、送受信機基地局信号、フェムトセル信号、Wi-Fi関連の信号、WLAN信号、および/または位置特定値データを運ぶ他の信号を含み、前に列挙された信号の信頼性がより高いと考えられる。ブロック312で、デウェイトされた値によって、または信頼性があまり高くない破棄された値なしで、場所が算出される。一実施形態では、たとえばディスプレイを介して、ユーザに一致しないデータが通知される。
図3Bに関して、別の実施形態が示される。本実施形態では、すべてのソースを使用して単一の場所が算出され、誤差推定値が算出される。誤差推定値が使用中のソースのタイプを使用して予測されるものよりも大きい場合、信頼性が最も小さいソースからのデータは無視され得る、または計算においてデウェイトされ得る。
より詳細には、ブロック302で、位置特定値データが受信される。ブロック304に示すように、追加ソースからのデータが受信されるかどうかが決定される。そうであれば、プロセスは、ブロック302に戻って別のソースからデータを受信する。ひとたびすべてのデータが受信されると、ブロック314で、すべてのソースからのデータに基づいて場所が算出される。ブロック318で、誤差推定値が予想されるものよりも大きいかどうかが決定される。別の実施形態では、ロケーションソリューションが収束するかどうかが決定される。ロケーションソリューションが収束する、または、誤差推定値が予想されるもの以下である場合、ブロック320で、算出された位置特定値は有効であると考えられる。
ソリューションが収束しない、または、誤差推定値が予想されるものよりも大きい場合、一実施形態では、信頼性が低いソースが破棄される。別の実施形態では、ソースの様々な組合せに基づいて、複数の位置推定値が算出される。大多数のソースと一致しないソースを決定するために、計算値が比較される。たとえば、発散のソースがあるタイプのソース(たとえば、SPSまたはWiFi)からのものであるかどうかを決定することができる。代わりに、不正な場所でプログラムされたWiFiアクセスポイントなど、1つまたは数個の不正なソースが存在するかどうかを決定することができる。
いずれにしても、ブロック322で、一致しないソースは破棄される(またはデウェイトされる)。ブロック324で、残りのソースを使用して、またはデウェイトされたソースで位置が再計算される。
異なるソースからのデータを比較することを上記で説明した。次に、整合性について比較するための2つの実施形態について説明する。一実施形態では、各ソースによって予測された場所が比較される。たとえば、衛星では、場所は、衛星から受信したデータに基づいて予測される。次いで、この予測された場所は、整合性を決定するために、別のソースと比較される。他方の実施形態では、場所は、衛星から受信されたデータに基づいてまだ予測されていない。この場合、地上ソースは、シード位置を取得するために使用される。エフェメリスデータおよびシード位置に基づいて、どの衛星が可視であるべきか、およびそれらの探索ウィンドウが何であるかが予測され得る。次いで、シード位置および衛星情報が一致しているかどうかを決定するために、実際の観測された衛星およびそれらの実際の場所が予測されたデータと比較される。
アンチスプーフィング検出システム10のさらに別の一態様が図4に示される。図4は、ブロック402〜418のアンチスプーフィング検出システム10の動作方法を示す機能ブロック図である。図示のように、ブロック402で、システムは、システムの範囲内で信号を検索し、検出する。ブロック404は、システムが信号から位置特定値予測を決定することを示す。上記で説明したように、ブロック406で、信号からの位置特定値予測が整合性について比較される。システムからの位置特定値予測が一致していると決定された場合、ブロック408で、組合せから算出された位置が使用され、信頼される位置特定値データとしてマーキングされる。
位置特定値予測が一致しないと決定された場合、3つのオプションが存在する。第1のポーリングオプションでは、ブロック410で、一致しない位置特定値データは破棄され、ブロック412で、残りの信号から位置が算出される。
代わりに、信頼のオプションが選択された場合、たとえば、2つのソースからしかデータが使用可能でない場合、プロセスはブロック414に進む。ブロック414で、たとえば上記の信頼の階層を使用して、最も信頼できるシステムに基づいて、近似の位置特定値が宣言される。次いで、ブロック410で、一致しない測定値が破棄される。ブロック412で、代替の算出された位置特定値を取得するために、潜在的に信頼できる位置特定値が算出される。この場所は、信頼度が低いものとしてマーキングすることができる。当業者なら諒解するように、信頼性があまり高くないものとしてマーキングされた代替の算出された位置特定値に割り当てられた信頼性または信頼度を、信号が移動した距離、信号源から出力された信号の範囲、および類似の信号基準を含めて、信号のソースに基づいて考えることができる他の信号信頼性基準について調整することもできる。
ロケーションサーバが使用可能であるとき、さらに別の代替を選択することができる。ブロック418で、信号からの位置特定値予測が一致しないと決定された場合、少なくとも1つのロケーションサーバに接続することによって、近似の位置特定値を決定することができる。次いで、近似の位置特定値を使用して、SPSコンステレーションを予測する。次いで、可視の衛星がSPSエフェメリスおよびアルマナックデータと一致しているかどうかについて検証される。ブロック410で、一致しないデータが破棄される。たとえば、複数のSPS(たとえば、Galileo、Glonass、GPS)を調査することができ、一致しないシステムは、除去される。ブロック412で、残りのソースで、位置が算出される。精度を上げるために、特にSPSデータを破棄するとき、複数の地上ソースをSPSデータと比較することができる。
当業者なら諒解するように、これらの目的のために、SPSエフェメリスを復調することができる。別の実施形態では、サーバ接続の必要性をなくすために、長期的衛星軌道予測を定期的にダウンロードすることができる。ブロック410に関して、データは破棄されるものとして説明されているが、代わりにデータをデウェイトすることができることを認識されたい。
命令を有形に実施するどんな機械またはコンピュータ可読媒体でも、本文書で説明する方法を実装する際に使用することができる。非排他的な例として、ソフトウェアコードを、図2に示されるメモリ、すなわちモバイル端末16のメモリに記憶し、プロセッサ28、たとえばデータプロセッサ30によって実行することができる。メモリは、プロセッサの内部またはプロセッサの外部に実装され得る。
本文書で開示するアンチスプーフィング検出システム10の態様に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることも当業者は諒解されよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的および非排他的構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、機能に関して本文書で全体的に説明されている。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
したがって、本文書で開示する態様に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本文書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで実装または実行することができる。
本文書に記載されている方法、装置、およびシステムは、いくつかの方法で具体化することができ、いくつかの環境で利用することができる。情報および信号は、多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを当業者であれば理解されよう。たとえば、上記説明の全体にわたって参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは粒子、光場もしくは粒子、またはその任意の組合せによって表され得る。
さらに、本文書で開示した実施形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータ可読媒体内のコンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることも、当業者は諒解されよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して上記で全体的に説明されている。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課せられた設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
態様および特徴の説明は、当業者がバッテリー寿命を向上させる方法を行う、または使用することができるようにするために提供される。様々な修正が当業者には容易に明らかになることになり、本文書に記載する原理は、本文書の教示の趣旨または範囲を逸脱することなしに他の態様に適用され得る。したがって、この説明は、態様に限定されることは意図されず、本文書で開示する原理および新規の特徴に一致する最大の範囲を与えられるものである。
本文書における特許請求の範囲の要素およびステップは、単に説明を理解する際の援助として、番号付けされている。番号付けは、特許請求の範囲における要素およびステップの順序を示すためのものではなく、またそのように見なされないものとする。さらに、図1〜図4に示されるアンチスプーフィング検出システムは、アンチスプーフィング検出システムの少なくとも1つの態様を示しており、排他的なものではなく、単に開示された実施形態を示しているにすぎない。方法ステップは、アンチスプーフィング検出システムの範囲を逸脱することなく、順次交換することができる。
特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションの節は、構造均等物だけでなく、等価な構造も含む、列挙された機能を実行するものと説明される構造をカバーするものとする。同様に、システム、装置、および方法は、他のデバイスおよび技術とともに使用することができるが、それはアンチスプーフィング検出システムの将来の使用の制限でなく、スプーフィングに関連付けられた技術の現在の遍在する性質の認識にすぎず、これは当業者なら諒解するように、時とともに変わり得る。
10 アンチスプーフィング検出システム
12 未検証の信号
14 本物ではない信号源
14 送信機
16 モバイル端末
18a〜n 位置特定値信号
20a〜n 衛星
21 広域参照ネットワーク(WARN)
22 送受信機基地局
24 位置特定値信号
26 ロケーションサーバ

Claims (19)

  1. モバイルデバイスの位置特定値を推定するための方法であって、
    少なくとも衛星システム及び送受信機基地局を含む複数のソースから位置特定値データを受信するステップと、
    前記モバイルデバイスにおいて前記受信された位置特定値データを比較するステップと、
    前記モバイルデバイスにおいて前記比較に基づいて一致しないデータにマーキングするステップと、
    前記モバイルデバイスにおいて前記マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、前記受信された位置特定値データに基づいて、前記位置特定値を推定するステップと
    を含み、
    前記推定するステップが、前記マーキングされた一致しないデータをデウェイトするステップ又は破棄するステップを含む方法。
  2. 前記マーキングするステップが、各データソースの信頼性に基づいて一致しないデータにマーキングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 各データソースの前記信頼性が階層に基づき、前記階層が、送受信機基地局が前記モバイルデバイス、衛星システム、および短距離ワイヤレスプロトコルアクセスポイントと通信することを含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記マーキングされた一致しないデータの通知を送るステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
  5. 前記マーキングするステップが、前記受信された位置特定値データの大部分と一致しない、一致しないデータにマーキングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記比較するステップが、ロケーションソリューションが収束するかどうかを決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記比較するステップが、前記推定された位置特定値が誤差推定値を超えるかどうかを決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記比較するステップが、可視の衛星データを推定された衛星データと比較するステップであり、前記推定された衛星データがシード位置に基づいて導出される、ステップを含む、請求項1に記載の方法。
  9. プログラムコードを有形に記憶したコンピュータ可読記憶媒体であって、
    少なくとも衛星システム及び送受信機基地局を含む複数のソースから位置特定値データを受信するためのプログラムコードと、
    モバイルデバイスにおいて前記位置特定値データを比較するためのプログラムコードと、
    前記モバイルデバイスにおいて前記比較に基づいて一致しないデータにマーキングするためのプログラムコードと、
    前記モバイルデバイスにおいて前記マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、前記受信された位置特定値データに基づいて、位置特定値を推定するためのプログラムコードと
    を含み、
    前記推定するためのプログラムコードが、前記マーキングされた一致しないデータをデウェイトするため又は破棄するためのプログラムコードを含む、コンピュータ可読記憶媒体。
  10. 前記マーキングするステップが、各データソースの信頼性に基づいて一致しないデータにマーキングするステップを含む、請求項9に記載の媒体。
  11. 前記マーキングするステップが、前記受信された位置特定値データの大部分と一致しない、一致しないデータにマーキングするステップを含む、請求項9に記載の媒体。
  12. 前記比較するステップが、ロケーションソリューションが収束するかどうかを決定するステップを含む、請求項9に記載の媒体。
  13. 前記比較するステップが、前記推定された位置特定値が誤差推定値を超えるかどうかを決定するステップを含む、請求項9に記載の媒体。
  14. 位置特定値を推定するための装置であって、
    少なくとも衛星システム及び送受信機基地局を含む複数のソースから位置特定値データを受信する少なくとも1つの受信機と、
    前記モバイルデバイスにおいて、前記受信された位置特定値データを比較し、前記比較に基づいて一致しないデータにマーキングし、前記マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、前記受信された位置特定値データに基づいて前記位置特定値を推定するように構成されたプロセッサと
    を含み、
    前記推定することが、前記マーキングされた一致しないデータをデウェイトすること又は破棄することを含む装置。
  15. 前記プロセッサが、各データソースの信頼性に基づいて一致しないデータにマーキングするようにさらに構成された、請求項14に記載の装置。
  16. 前記プロセッサが、前記受信された位置特定値データの大部分と一致しない、一致しないデータにマーキングするようにさらに構成された、請求項14に記載の装置。
  17. 前記プロセッサが、ロケーションソリューションが収束するかどうかを決定するようにさらに構成された、請求項14に記載の装置。
  18. 前記プロセッサが、前記推定された位置特定値が誤差推定値を超えるかどうかを決定するようにさらに構成された、請求項14に記載の装置。
  19. 位置特定値を推定するための装置であって、
    少なくとも衛星システム及び送受信機基地局を含む複数のソースから位置特定値データを受信するための手段と、
    モバイルデバイスにおいて前記受信された位置特定値データを比較するための手段と、
    前記モバイルデバイスにおいて前記比較に基づいて一致しないデータにマーキングするための手段と、
    前記モバイルデバイスにおいて前記マーキングされた一致しないデータを考慮に入れながら、前記受信された位置特定値データに基づいて、前記位置特定値を推定するための手段と
    を含み、
    前記推定するための手段が、前記マーキングされた一致しないデータをデウェイトするため又は破棄するための手段を含む装置。
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