JP6252245B2 - 航法メッセージ受信装置及び簡易認証システム - Google Patents
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Description
図1に示すように、実施形態1における簡易認証システム1は、モニタステーション110、認証センタ120、マスタコントロールステーション130、第1車載機200、及び第2車載機300を含む。第1車載機200を用いる車両を車両A、第2車載機300を用いる車両を車両Bとする。第1車載機200が請求項の測位装置に相当し、第2車載機300が請求項の航法メッセージ受信装置に相当する。
モニタステーション110は、衛星測位システムの一つであるGPSが備えるGPS衛星2a〜2cが発信するGPS電波を受信する。GPS衛星2a〜2cが請求項の人工衛星に相当する。以降では、GPS衛星2a〜2cの個々を区別しない場合にはGPS衛星2と表現する。周知のように、GPS電波には航法メッセージが含まれている。モニタステーション110は、受信したGPS電波を復調して航法メッセージを抽出し、認証センタ120へ送る。複数のGPS衛星2からGPS電波を受信した場合には、それぞれのGPS電波から航法メッセージを抽出して、認証センタ120へ送る。
図2に示すように、認証センタ120は、制御部122、データ記憶部124、通信部126を備える。
QZS衛星3が放送した航法メッセージは、第1車載機200の通信部210が備える受信部211に受信される。図3に示すように、この第1車載機200は、通信部210、制御部220、衛星受信機230を備える。
続いて、第1車載機200の制御部220での、衛星受信機230で受信した信号がGPS衛星2から受信した正規の航法メッセージであることの認証に関連する処理(以下、認証関連処理)について、図4に示すフローチャートを用いて説明を行う。図4のフローチャートは、例えば衛星受信機230が3つ以上のGPS衛星2からGPS電波を受信するごとに実行する構成とすればよい。
続いて、第1車載機200の制御部220での、第2車載機300への認証衛星情報の送信に関連する処理(以下、認証済衛星情報送信処理)について、図5に示すフローチャートを用いて説明を行う。図5のフローチャートで示す処理と、図4のフローチャートで示す処理とは並行に行われ、図4のフローチャートにおける認証が、測位に用いた全ての航法メッセージについて完了していない場合でも、図5のフローチャートが開始されるものとする。また、図5のフローチャートは、例えば一定の周期で開始する構成とすればよい。
第2車載機300は、図6に示すように、通信部310、制御部320、衛星受信機330を備える。通信部310は、第1車載機200が備える通信部210と無線通信を行う。
ここで、第2車載機300の制御部320での第1簡易判断処理について、図7に示すフローチャートを用いて説明を行う。第1簡易判断処理では、第1車載機200から送信されてくる認証済衛星情報を用いて、自装置の衛星受信機330で受信した航法メッセージが正規のものであるかを、認証センタ120へのアクセスなしに判断する。図7のフローチャートは、例えば、第1車載機200から送信される認証済衛星情報を第2車載機300の通信部310が受信したときに開始する構成とすればよい。
実施形態1によれば、第2車載機300は、第1車載機200において認証センタ120から受信した、予め取得しておくことのできないHマトリクスを用いて認証が成立した航法メッセージの発信元のGPS衛星2の衛星番号と、衛星受信機330で受信した航法メッセージの衛星番号とが一致するか否かによって、衛星受信機330で受信した航法メッセージが正規のものであるかを判断する。
実施形態1では、第1車載機200から送信された認証済衛星情報を、第2車載機300が直接受信する場合の構成について説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、第1車載機200から送信された認証済衛星情報を、路側機400が受信して蓄積し、蓄積した認証済衛星情報を路側機400から第2車載機300へ配信する構成(以下、変形例1)としてもよい。
図8に示すように、変形例1における簡易認証システム1aは、モニタステーション110、認証センタ120、マスタコントロールステーション130、第1車載機200、第2車載機300、路側機400を含む。
路側機400は、路上に設けられ、図8に示すように通信部410と制御部420と記憶部430とを備える。通信部410は、狭域通信機能により、第1車載機200が備える通信部210や、第2車載機300が備える通信部310と、いわゆる路車間通信を行う。
路側機400の制御部420での、第1車載機200から受信した認証済衛星情報を蓄積する蓄積処理について、図9に示すフローチャートを用いて説明を行う。図9のフローチャートは、例えば第1車載機200から認証済衛星情報を、路側機400の通信部410で受信したときに開始する構成とすればよい。
続いて、路側機400の制御部420での、蓄積処理で蓄積した認証済衛星情報を配信する配信処理について、図10に示すフローチャートを用いて説明を行う。図10のフローチャートは、路側機400の電源がオンになったときに開始し、路側機400の電源がオフになったときに終了する構成とすればよい。
変形例1によっても、実施形態1と同様に、第2車載機300は認証センタ120からHマトリクスを受信しなくても、衛星受信機330で受信した航法メッセージが正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
変形例1では、第1車載機200から送信される認証済衛星情報を路側機400で受信して蓄積し、蓄積した認証衛星情報を路側機400から配信する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、第1車載機200のように、路側機400において認証関連処理を行い、認証が成立した航法メッセージの発信元のGPS衛星2についての認証済衛星情報を配信し、配信された認証済衛星情報を第2車載機300で受信する構成としてもよい。
実施形態1では、第1車載機200から受信する認証済衛星情報に含まれる衛星番号と、衛星受信機330で受信した航法メッセージに含まれる衛星番号とが一致しているか否かによって、受信した航法メッセージが正規のものかを判断する構成を説明したが、必ずしもこれに限らない。正規の航法メッセージと判断する精度をさらに高めるためには、以下の変形例3の構成とすることが好ましい。
変形例3では、第1車載機200の制御部220での認証関連処理は、実施形態1と同様であるが、認証済衛星情報送信処理は一部異なっている。ここで、変形例3における認証済衛星情報送信処理について説明を行う。
続いて、変形例3における第2車載機300の制御部320での第1簡易判断処理について、図11に示すフローチャートを用いて説明を行う。図11のフローチャートも、例えば、第1車載機200から送信される認証済衛星情報を第2車載機300の通信部310が受信したときに開始する構成とすればよい。図11のフローチャートは、第1車載機200から送信される認証済衛星情報に、複数のGPS衛星2についての情報を含んでいる場合には、その複数のGPS衛星2についてそれぞれ処理を行う構成とすればよい。
変形例3によっても、実施形態1と同様に、第2車載機300は認証センタ120からHマトリクスを受信しなくても、衛星受信機330で受信した航法メッセージが正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
以上、本発明の実施形態1を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態2も本発明の技術的範囲に含まれる。以下では、この実施形態2について図面を用いて説明を行う。なお、説明の便宜上、前述の実施形態の説明に用いた図に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図13に示すように、実施形態2における簡易認証システム1aは、モニタステーション110、認証センタ120、マスタコントロールステーション130、第1車載機200、及び第2車載機300を含む。
続いて、実施形態2における第2車載機300の制御部320での第2簡易判断処理について、図15に示すフローチャートを用いて説明を行う。図15のフローチャートは、例えば、第2車載機300の衛星受信機330がGPS衛星2からの航法メッセージを受信したときに開始する構成とすればよい。図15のフローチャートは、衛星受信機330から制御部320へ逐次行われる出力の1周期内に、複数のGPS衛星2の航法メッセージを衛星受信機330で受信していた場合には、その複数のGPS衛星2の航法メッセージについてそれぞれ処理を行う構成とすればよい。
実施形態2によれば、一旦、認証センタ120を用いて第2車載機300で航法メッセージの認証が成立すると、その航法メッセージの発信元と同一のGPS衛星2から新たに受信する航法メッセージについては、メモリに記憶しておいた認証済航法メッセージとその受信時刻とをもとに、正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、新たに受信する航法メッセージについて、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
実施形態2では、同一のGPS衛星2についての、認証済航法メッセージに含まれる発信時刻と第2車載機300で新たに受信した航法メッセージの発信時刻との間に、受信時刻差に応じた連続性があるか否かによって、受信した航法メッセージが正規のものかを判断する構成を説明したが、必ずしもこれに限らない。
ここで、変形例4における第2車載機300の制御部320での第2簡易判断処理について、図17に示すフローチャートを用いて説明を行う。図17のフローチャートも、例えば、第2車載機300の衛星受信機330がGPS衛星2からの航法メッセージを受信したときに開始する構成とすればよい。図17のフローチャートも、衛星受信機330から制御部320へ逐次行われる出力の1周期内に、複数のGPS衛星2の航法メッセージを衛星受信機330で受信していた場合には、その複数のGPS衛星2の航法メッセージについてそれぞれ処理を行う構成とすればよい。
変形例4によっても、実施形態2と同様に、一旦、認証センタ120を用いて第2車載機300で航法メッセージの認証が成立すると、その航法メッセージの発信元と同一のGPS衛星2から新たに受信する航法メッセージについては、メモリに記憶しておいた認証済航法メッセージとその受信時刻とをもとに、正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、新たに受信する航法メッセージについて、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態3も本発明の技術的範囲に含まれる。以下では、この実施形態3について図面を用いて説明を行う。なお、説明の便宜上、前述の実施形態の説明に用いた図に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
実施形態3における簡易認証システム1bも、実施形態2で示したのと同様に、モニタステーション110、認証センタ120、マスタコントロールステーション130、第1車載機200、及び第2車載機300を含む。
ここで、実施形態3における第2車載機300の制御部320での第3簡易判断処理について、図19に示すフローチャートを用いて説明を行う。図19のフローチャートは、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、少なくとも1つの航法メッセージについて認証関連処理で認証が成立したときに開始する構成とすればよい。図19のフローチャートは、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、認証関連処理で認証を未だに行っていない航法メッセージについてそれぞれ処理を行う構成とすればよい。
実施形態3によれば、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、1つの航法メッセージについて、認証センタ120を用いて第2車載機300で認証が成立すると、測位に用いたその他の航法メッセージについては、発信時刻をもとに、正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、測位に用いたその他の航法メッセージについて、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
<変形例5>
実施形態3では、測位に用いた複数の航法メッセージのうちの、認証済航法メッセージに含まれる発信時刻と未認証航法メッセージに含まれる発信時刻とが一致するか否かによって、未認証航法メッセージが正規のものかを判断する構成を説明したが、必ずしもこれに限らない。
ここで、変形例5における第2車載機300の制御部320での第3簡易判断処理について、図21に示すフローチャートを用いて説明を行う。図21のフローチャートも、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、少なくとも1つの航法メッセージについて認証関連処理で認証が成立したときに開始する構成とすればよい。図21のフローチャートも、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、認証関連処理で認証を未だに行っていない航法メッセージについてそれぞれ処理を行う構成とすればよい。
変形例5によっても、実施形態3と同様に、測位に用いた複数の航法メッセージのうち、1つの航法メッセージについて、認証センタ120を用いて第2車載機300で認証が成立すると、測位に用いたその他の航法メッセージについては、軌道情報及び発信時刻から算出される衛星位置から、正規のものであるかを判断することが可能になる。従って、測位に用いたその他の航法メッセージについて、第2車載機300が認証センタ120からHマトリクスを受信しなくてもよくなる分だけ、認証センタ120の通信処理負荷を軽減できる。
なお、前述の実施形態では、GPS衛星2から受信した航法メッセージのみを測位に用いた場合の例を挙げて説明を行ったが、QZS衛星3から受信した航法メッセージを測位に用いる構成としてもよい。この場合、QZS衛星3から受信した航法メッセージの認証についても、GPS衛星2の場合と同様にして行う構成とすればよい。
前述の実施形態で説明した航法メッセージ認証型の認証方法はあくまで一例であり、認証機関へのアクセスが必要な認証方法であれば、他の認証方法を用いる構成(以下、変形例7)としてもよい。
前述の実施形態では、車両で用いられる第1車載機200及び第2車載機300を例に挙げて説明を行ったが、必ずしもこれに限らない。例えば、第1車載機200や第2車載機300と同様の航法メッセージ受信装置を、ユーザに携帯される携帯端末等に適用する構成としてもよい。
Claims (10)
- 衛星測位システムで用いられる人工衛星からの航法メッセージを受信する衛星受信機(330)を備える航法メッセージ受信装置(300)であって、
前記人工衛星から受信した航法メッセージに応じた認証用情報を認証センタから受信して前記認証を行う測位装置(200)から、前記認証が成立した前記航法メッセージの発信元の前記人工衛星についての情報である認証済衛星情報を取得する衛星情報取得部(S31、S61)と、
前記衛星情報取得部で取得した前記認証済衛星情報を用いて、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであるかを判断する簡易判断部(S33〜S35、S66、S67、S95、S96、S106、S107、S113、S114、S125、S126)とを備えることを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項1において、
前記航法メッセージには、個々の前記人工衛星を識別できる識別情報が含まれており、
前記認証済衛星情報には、前記認証が成立した前記航法メッセージの発信元の前記人工衛星を識別できる前記識別情報が含まれており、
前記簡易判断部(S33〜S35)は、前記衛星受信機で受信した航法メッセージに含まれる識別情報が、前記衛星情報取得部(S31)で取得した前記認証済衛星情報に含まれる識別情報と一致する場合に、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断する一方、一致しない場合には、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断しないことを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項1において、
前記認証済衛星情報には、前記認証が成立した前記航法メッセージを前記人工衛星が発信した発信時刻、及びその航法メッセージを前記測位装置が受信した受信時刻が含まれており、
前記衛星情報取得部(S61)で取得した前記認証済衛星情報に含まれる前記発信時刻と、前記認証が成立した前記航法メッセージの発信元の前記人工衛星から前記衛星受信機で受信した航法メッセージに含まれる発信時刻との間に、前記認証済衛星情報に含まれる航法メッセージの受信時刻から前記衛星受信機で前記認証が成立した前記航法メッセージの発信元の人工衛星の航法メッセージを受信した時刻までの、受信時刻差に応じた連続性があるか否かを判定する第1連続性判定部(S65)を備え、
前記簡易判断部(S66、S67)は、前記第1連続性判定部で連続性があると判定した場合には、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断する一方、前記第1連続性判定部で連続性がないと判定した場合には、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断しないことを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項1又は2において、
前記認証用情報を、前記認証センタから受信する認証用情報受信部(S75)と、
前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであることを、前記認証用情報受信部で受信した認証用情報を用いて認証を行うセンタ使用認証部(S79〜S81)と、
前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージの発信元の前記人工衛星から、前記衛星受信機で新たな航法メッセージを受信した場合に、前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージと前記新たな航法メッセージとの間に連続性があるか否かを判定する第2連続性判定部(S94、S105)とを備え、
前記簡易判断部(S95、S96、S106、S107)は、前記第2連続性判定部で連続性があると判定した場合にも、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断する一方、前記第2連続性判定部で連続性がないと判定した場合には、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断しないことを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項4において、
前記航法メッセージには、航法メッセージの発信時刻が含まれており、
前記第2連続性判定部は、
前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージに含まれる発信時刻と、前記新たな航法メッセージに含まれる発信時刻との間に、認証が成立した前記航法メッセージの受信時刻から前記新たな航法メッセージの受信時刻までの受信時刻差に応じた連続性があるか否かを判定することを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項4において、
前記航法メッセージには、航法メッセージの発信時刻が含まれており、
前記新たな航法メッセージは、前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージの受信時刻から所定時間以内に前記衛星受信機で受信したものであって、
前記第2連続性判定部(S105)は、
前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージに含まれる発信時刻とその航法メッセージの受信時刻とから定まる擬似距離と、前記新たな航法メッセージに含まれる発信時刻とその新たな航法メッセージの受信時刻とから定まる擬似距離との差が閾値未満である場合に、前記センタ使用認証部で認証が成立した前記航法メッセージと前記新たな航法メッセージとの間に連続性があると判定することを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項1又は2において、
前記航法メッセージには、複数の前記人工衛星間で整合性が取れる整合情報が含まれており、
前記人工衛星から受信した前記航法メッセージに応じた前記認証用情報を、認証センタから受信する認証用情報受信部(S75)と、
前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規の航法メッセージであることの認証を、その航法メッセージに応じて前記認証用情報受信部で受信した認証用情報を用いて行うセンタ使用認証部(S79〜S81)とを備え、
前記センタ使用認証部で認証が成立した航法メッセージに含まれる整合情報と整合性が取れる情報が、前記センタ使用認証部で認証が成立した航法メッセージの発信元とは異なる前記人工衛星である未認証衛星から前記衛星受信機で受信した航法メッセージに含まれるか否かを判定する整合性判定部(S112、S124)とを備え、
前記簡易判断部(S113、S114、S125、S126)は、前記整合性判定部で整合性が取れる情報が含まれると判定した場合にも、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断する一方、前記整合性判定部で整合性が取れる情報が含まれていないと判定した場合には、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであると判断しないことを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項7において、
前記整合情報は、前記航法メッセージの発信時刻であって、
前記整合性判定部(S112)は、前記センタ使用認証部で認証が成立した航法メッセージに含まれる発信時刻と、前記未認証衛星から前記衛星受信機で受信した航法メッセージに含まれる発信時刻とが一致するか否かによって、整合性が取れる情報が含まれているか否かを判定することを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 請求項7において、
前記航法メッセージには、その航法メッセージの発信元の前記人工衛星だけでなく、その人工衛星以外の前記人工衛星の衛星位置を算出できる衛星位置算出用情報が含まれており、
前記整合情報は、前記衛星位置算出用情報であって、
前記整合性判定部(S124)は、前記センタ使用認証部で認証が成立した航法メッセージに含まれる前記衛星位置算出用情報から算出できる前記未認証衛星の衛星位置と、前記未認証衛星から前記衛星受信機で受信した航法メッセージに含まれる前記衛星位置算出用情報から算出できる前記未認証衛星の衛星位置とが一致するか否かによって、整合性が取れる情報が含まれているか否かを判定することを特徴とする航法メッセージ受信装置。 - 第1の移動体で用いられて、
衛星測位システムで用いられる人工衛星からの航法メッセージを受信する第1の衛星受信機(230)と、
前記第1の衛星受信機で受信した前記航法メッセージに応じた認証用情報を、認証センタから受信する認証用情報受信部(S5)と、
前記第1の衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであるか、前記認証用情報受信部で受信した前記認証用情報を用いて認証を行うセンタ使用認証部(S9〜S11)と、
前記センタ使用認証部での前記認証が成立した前記航法メッセージの発信元の前記人工衛星についての情報である認証済衛星情報を送信する衛星情報送信部(S22)とを備える第1の航法メッセージ受信装置(200)と、
路上に設けられて、
前記衛星情報送信部から送信される前記認証済衛星情報を受信する衛星情報受信部(S41)と、
前記衛星情報受信部で受信した前記認証済衛星情報を蓄積する蓄積部(430)と、
前記蓄積部に蓄積した情報を配信する配信部(S52)とを備える路側機(400)と、
第2の移動体で用いられて、
前記衛星測位システムで用いられる人工衛星からの航法メッセージを受信する第2の衛星受信機(330)と、
前記路側機の配信部から配信される前記認証済衛星情報を受信することで前記認証済衛星情報を取得する衛星情報取得部(S31、S61)と、
前記衛星情報取得部で取得した前記認証済衛星情報を用いて、前記衛星受信機で受信した前記航法メッセージが正規のものであるかを判断する簡易判断部(S33〜S35、S66、S67、S95、S96、S106、S107、S113、S114、S125、S126)とを備える第2の航法メッセージ受信装置(300)とを含むことを特徴とする簡易認証システム。
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