JP6879235B2 - 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム - Google Patents
時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6879235B2 JP6879235B2 JP2018045224A JP2018045224A JP6879235B2 JP 6879235 B2 JP6879235 B2 JP 6879235B2 JP 2018045224 A JP2018045224 A JP 2018045224A JP 2018045224 A JP2018045224 A JP 2018045224A JP 6879235 B2 JP6879235 B2 JP 6879235B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- time synchronization
- fluctuation
- information
- gps
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G7/00—Synchronisation
- G04G7/02—Synchronisation by radio
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
- G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
- G04R20/02—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being sent by a satellite, e.g. GPS
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G5/00—Setting, i.e. correcting or changing, the time-indication
- G04G5/002—Setting, i.e. correcting or changing, the time-indication brought into action by radio
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G7/00—Synchronisation
- G04G7/02—Synchronisation by radio
- G04G7/023—Synchronisation by radio provided with arrangements to prevent synchronisation by interfering signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
- G01S19/256—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to timing, e.g. time of week, code phase, timing offset
Description
本発明は、時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム
に関する。
に関する。
マイクロ秒オーダあるいはサブマイクロ秒オーダの時刻同期精度が必要なシステムを実現するためには、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time：協定世界時）に対して同等以上の誤差精度の時刻配信が必要となる。一般的な高精度時刻配信システムは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）あるいはＰＴＰ（Precision Timing Protocol IEEE1588：高精度時間プロトコル）を使って正確な時刻を生成している。また、ＰＴＰは、有線ネットワーク内のクライアントに対して、ＧＭＣ（Grandmaster Clock）サーバから正確な時刻を配信するためのプロトコルであり、ＧＭＣに対して１マイクロ秒程度の時刻同期精度が得られる。
昨今、モバイル系サービスの高速化に向けた対応として、高精度な時刻同期が求められている。高精度な時刻同期を行う方法として、基準である時刻同期をＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から受信する方法が一般的に知られている。
測位を行う場合、ＧＰＳ受信装置は最低４機のＧＰＳ衛星（測位用衛星）からの信号を捕捉する必要がある。ただし、ＧＰＳ受信装置の正確な位置（緯度／経度／高度）が既知であることを前提として最低１機のＧＰＳ衛星からの信号を捕捉できていればＵＴＣ同期時刻を得ることが可能である。ＧＰＳ衛星からの信号は微弱であり、かつ民生利用される信号（Ｃ／Ａコード）は非暗号化された状態で送信されることから、電磁ノイズや妨害電波による影響を受けやすいものの、安価なＧＰＳ受信装置があれば高精度な時刻が得られる点が大きな利点である（非特許文献１参照）。
測位を行う場合、ＧＰＳ受信装置は最低４機のＧＰＳ衛星（測位用衛星）からの信号を捕捉する必要がある。ただし、ＧＰＳ受信装置の正確な位置（緯度／経度／高度）が既知であることを前提として最低１機のＧＰＳ衛星からの信号を捕捉できていればＵＴＣ同期時刻を得ることが可能である。ＧＰＳ衛星からの信号は微弱であり、かつ民生利用される信号（Ｃ／Ａコード）は非暗号化された状態で送信されることから、電磁ノイズや妨害電波による影響を受けやすいものの、安価なＧＰＳ受信装置があれば高精度な時刻が得られる点が大きな利点である（非特許文献１参照）。
一方、ネットワーク内での高精度な時刻同期を必要とするシステムが多く存在する。例えば、金融の高頻度取引において、タイムスタンプを用いた取引データの記録や証券取引所と証券会社等の間の遅延計測のためにサーバの基準時刻を一致させる必要がある。また、移動体システムの基地局において、基地局間で送受信タイミングを同期し、複数キャリアを束ねることで広帯域化することが可能になる。また、また、電力システムにおいて、電力線の複数地点において時刻同期された計測器によって同一タイミングで電圧値を取得することで周波数や位相のズレを検知することが可能になる。
ＧＰＳ衛星からの信号を用いる時刻同期方法は、民生利用される信号（Ｃ／Ａコード）が非暗号化された状態で送信されることから、下記のセキュリティリスクをはらんでいる。すなわち、攻撃者がＧＰＳ信号を擬似的に生成し、生成した信号に同期させる（ジャミング）ことで、意図的に時刻情報を擾乱させることができる。
図７Ａおよび図７Ｂは、ＧＰＳ衛星からの信号を用いる時刻同期方法のセキュリティリスクを説明する図である。
図７Ａに示すように、時刻同期装置１０は、基準時刻を提供するグランドマスタークロック（Grandmaster Clock）装置（以下、ＧＭという）１１を備える。時刻同期装置１０は、ＧＰＳ衛星１からの電波をアンテナ１０ａを介して受信し、高精度な時刻情報をＧＭ１１に入力する。ＧＭ１１は、ＧＰＳ衛星１が持つ高精度な時刻を時刻源とし、ＧＰＳ衛星１の高精度な時刻に常に同期する。ＧＭ１１は、ＧＰＳ信号を用いることで、高精度な基準時刻が得られるだけでなく、定期的な時刻校正の必要がない。しかし、ＧＭ１１は、ＧＰＳ信号が何らかの理由で途切れた状態（例えば、妨害波や落雷によるアンテナ故障など）（時刻Holdover状態）でも高精度な基準時刻を維持しなければならない。
図７Ａに示すように、時刻同期装置１０は、基準時刻を提供するグランドマスタークロック（Grandmaster Clock）装置（以下、ＧＭという）１１を備える。時刻同期装置１０は、ＧＰＳ衛星１からの電波をアンテナ１０ａを介して受信し、高精度な時刻情報をＧＭ１１に入力する。ＧＭ１１は、ＧＰＳ衛星１が持つ高精度な時刻を時刻源とし、ＧＰＳ衛星１の高精度な時刻に常に同期する。ＧＭ１１は、ＧＰＳ信号を用いることで、高精度な基準時刻が得られるだけでなく、定期的な時刻校正の必要がない。しかし、ＧＭ１１は、ＧＰＳ信号が何らかの理由で途切れた状態（例えば、妨害波や落雷によるアンテナ故障など）（時刻Holdover状態）でも高精度な基準時刻を維持しなければならない。
図７Ｂの符号ａに示すように、攻撃者がＧＰＳ信号を擬似的に生成し、生成した信号に同期させる（ジャミング）攻撃が考えられる。時刻同期装置１０は、ジャミング信号を受信すると、ＧＭ１１は、このジャミング信号の時刻を時刻源とし、誤った時刻に同期するおそれがある。
図７（ｂ）に示すジャミング信号による時刻情報の擾乱に対する対処方法として、ＧＰＳ-ＦＷ（Firewall）を設置する技術がある（非特許文献２参照）。
図８は、セキュリティ対策のためにＧＰＳ-ＦＷを設置した時刻同期装置１０を示す図である。
図８に示すように、時刻同期装置１０−１，１０−２は、ＧＭ１１の前段（入力側）に、ＧＰＳ信号を識別するＧＰＳ-ＦＷ１２を備える。また、時刻同期装置１０−１，１０−２の外部には、高精度周波数を発振する高精度周波数源２０が設置されており、ＧＭ１１には、高精度周波数源２０からの高精度周波数が入力される。高精度周波数源２０は、例えばＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator：恒温槽付水晶発振器)を周波数基準源とする、位相ノイズが小さい１０ＭＨｚの周波数標準器モジュールである。
図８に示すように、時刻同期装置１０−１，１０−２は、ＧＭ１１の前段（入力側）に、ＧＰＳ信号を識別するＧＰＳ-ＦＷ１２を備える。また、時刻同期装置１０−１，１０−２の外部には、高精度周波数を発振する高精度周波数源２０が設置されており、ＧＭ１１には、高精度周波数源２０からの高精度周波数が入力される。高精度周波数源２０は、例えばＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator：恒温槽付水晶発振器)を周波数基準源とする、位相ノイズが小さい１０ＭＨｚの周波数標準器モジュールである。
ＧＰＳ-ＦＷ１２は、図８の符号ａに示すジャミングを検知し、ジャミングを検知した場合、ジャミングの時刻情報を遮断する（図８の符号ｂ参照）。ＧＰＳ-ＦＷ１２が、適用する信号識別のアルゴリズムは、単位時間における時刻変動量が閾値以上であった場合に追従しないようにする閾値判定方式である。
ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
「JAXA｜今いる場所・時間がわかる測位とは？」,［online］,［平成３０年２月１日検索］,インターネット 〈 URL : http://www.jaxa.jp/countdown/f18/overview/GPS_j.html〉
「BlueSky GPS Firewall | Microsemi」,［online］,［平成３０年２月１日検索］,インターネット 〈URL : http://web116.jp/shop/annai/gisanshi/analog/pdf/analog_gisanshi.pdf〉
ITU-T SG15 contribution C651 Orange, Nokia, Microsemi. Geneva, January, 2018"GNSS-TR, Error magnitude for major sources of GNSS time error"
しかしながら、従来技術のＧＰＳ-ＦＷは、閾値による時刻変動のフィルタであり、閾値の範囲内で長期的に継続するようなＧＰＳジャミングには対応できない。また、閾値を小さくした場合には通常の時刻変動をＧＰＳジャミングと誤判定するリスクがある。
図９は、従来技術のＧＰＳ-ＦＷの検知アルゴリズムを説明する図である。横軸に時間をとり、縦軸に時刻変動量をとる。実線は時刻変動量を示し、破線はその閾値を示す。
ＧＰＳ-ＦＷは、単位時間における時刻変動量が閾値以上であるとき異常と判定する。上記閾値は、ＧＰＳ要因での変動や天候要因による変動があり、閾値を小さくすると誤検知のリスクある。このため、適度な閾値を設定する必要があり、ＧＰＳ-ＦＷの検知アルゴリズムでは、閾値内の変動は検知できない課題がある。
なお、図９の破線に示すように、時刻変動は、元のレベルに戻らずに変化した時刻変動量が継続する。このため、時刻変動の場合、時刻同期装置１０（図８参照）は、レベルシフトにより変化した時刻変動量を補正する必要がある。
ＧＰＳ-ＦＷは、単位時間における時刻変動量が閾値以上であるとき異常と判定する。上記閾値は、ＧＰＳ要因での変動や天候要因による変動があり、閾値を小さくすると誤検知のリスクある。このため、適度な閾値を設定する必要があり、ＧＰＳ-ＦＷの検知アルゴリズムでは、閾値内の変動は検知できない課題がある。
なお、図９の破線に示すように、時刻変動は、元のレベルに戻らずに変化した時刻変動量が継続する。このため、時刻変動の場合、時刻同期装置１０（図８参照）は、レベルシフトにより変化した時刻変動量を補正する必要がある。
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、微小な擾乱を継続させるジャミングに対してフィルタが可能となる時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラムを提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムの管理装置であって、各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段と、同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段と、異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする管理装置とした。
また、請求項６に記載の発明は、測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムの管理装置における時刻同期方法であって、各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得するステップと、取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するステップと、同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析するステップと、異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力するステップと、を実行することを特徴とする時刻同期方法とした。
また、請求項７に記載の発明は、測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備えるサーバ装置としてのコンピュータを、各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段、同じカテゴリに属する前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段、異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段、として機能させるためのプログラムとした。
このようにすることで、閾値による時刻変動のフィルタを用いることなく、ＧＰＳジャミングを検知できるので、微小な擾乱を継続させるジャミングに対してのフィルタが可能となる。また、閾値を用いないので、ジャミングの検知精度を上げることができる。
また、請求項１に記載の発明は、測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムであって、各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段と、同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段と、異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段と、を有する管理装置、を備え、前記時刻同期装置は、前記管理装置から遮断指示を受信した場合、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断するフィルタ手段を備えることを特徴とする時刻同期システムとした。
このようにすることで、閾値による時刻変動のフィルタを用いることなく、ＧＰＳジャミングを検知できるので、微小な擾乱を継続させるジャミングに対してのフィルタが可能となる。また、閾値を用いないので、ジャミングの検知精度を上げることができる。
また、時刻同期装置は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断することができる。
また、時刻同期装置は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断することができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記カテゴリ分類手段は、前記時刻変動が類似する環境要因が同一となるようにカテゴリ分けすることを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システムとした。
このようにすることで、同一環境の時刻変動は一様となるので、環境要因に起因する誤差を排除することが可能になる。
また、請求項３に記載の発明は、前記解析手段は、多数側を正常な時刻変動と判定するとともに、少数側を異常な時刻変動と判定し、前記出力手段は、多数側を正常な時刻変動と判定した場合に追従ＯＫを多数側の前記時刻同期装置に送信し、少数側を異常な時刻変動と判定した場合に追従ＮＧを少数側の前記時刻同期装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システムとした。
このようにすることで、少数側の時刻同期装置は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断することができる。また、多数側の時刻同期装置は、ＧＰＳ衛星が持つ高精度な時刻を時刻源とし、高精度な時刻同期を継続することができる。
また、請求項４に記載の発明は、高精度周波数源を備え、前記時刻同期装置が、時刻情報の遮断に伴い、測位用衛星からの電波に含まれる時刻情報に時刻同期していない状態に遷移し、前記高精度周波数源の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行うことを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システムとした。
このようにすることで、時刻同期装置は、閾値を設定することなく、ＧＰＳジャミングに対してのフィルタが可能となる。時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移することができる。
本発明によれば、微小な擾乱を継続させるジャミングに対してフィルタが可能となる時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラムを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という）における時刻同期システム等について説明する。
本実施形態は、測位用衛星としてＧＰＳ衛星を用いるＧＰＳシステムに適用した例である。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る管理装置を備える時刻同期システムを示す図である。図８と同一構成部分には同一符号を付している。
図１に示すように、時刻同期システム１０００は、管理装置１００と、時刻同期装置２００−１〜２００−３と、を備え、管理装置１００と時刻同期装置２００−１〜２００−３とは、無線または有線の通信手段（図１破線参照）により通信可能に接続される。通信手段は、どのような方式のものでもよい。
本実施形態は、測位用衛星としてＧＰＳ衛星を用いるＧＰＳシステムに適用した例である。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る管理装置を備える時刻同期システムを示す図である。図８と同一構成部分には同一符号を付している。
図１に示すように、時刻同期システム１０００は、管理装置１００と、時刻同期装置２００−１〜２００−３と、を備え、管理装置１００と時刻同期装置２００−１〜２００−３とは、無線または有線の通信手段（図１破線参照）により通信可能に接続される。通信手段は、どのような方式のものでもよい。
時刻同期装置２００−１〜２００−３は、ＧＰＳ衛星１（測位用衛星）からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する。
時刻同期装置２００−１〜２００−３は、ＧＰＳアンテナ２００ａと、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３と、ＧＭ１１と、を備える。ＧＭ１１には、高精度周波数を発振する高精度周波数源２０が接続されている。高精度周波数源２０は、時刻同期装置２００が時刻Holdover状態で、高精度周波数を供給する。
なお、時刻同期装置２００−１〜２００−３を総称する場合は、時刻同期装置２００と呼ぶ。また、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３を特に区別しない場合は、ＧＰＳ-ＦＷ２１０と呼ぶ。
時刻同期装置２００−１〜２００−３は、ＧＰＳアンテナ２００ａと、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３と、ＧＭ１１と、を備える。ＧＭ１１には、高精度周波数を発振する高精度周波数源２０が接続されている。高精度周波数源２０は、時刻同期装置２００が時刻Holdover状態で、高精度周波数を供給する。
なお、時刻同期装置２００−１〜２００−３を総称する場合は、時刻同期装置２００と呼ぶ。また、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３を特に区別しない場合は、ＧＰＳ-ＦＷ２１０と呼ぶ。
ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、管理装置１００に時刻変動情報と自身の位置情報を送信し、管理装置１００から時刻同期の追従可否回答を受信するとともに、時刻同期の追従ＮＧを受信した場合には、ＧＰＳ信号からの時刻情報を遮断する。ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態となり、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
本実施形態では、時刻同期システム１０００は、高精度周波数源２０を備え、時刻同期装置２００−１〜２００−３は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
なお、ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、図８のＧＰＳ-ＦＷ１２と同様な閾値判定方式の検知アルゴリズムも併用して備える態様でもよい。
図２は、時刻同期システムの管理装置１００とＧＰＳ-ＦＷ２１０の機能を示すブロック図である。
図２に示すように、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３は、時刻変動情報取得部２１１と、フィルタ判定部２１２（フィルタ手段）と、を備える。
時刻変動情報取得部２１１は、受信したＧＰＳ信号から時刻変動情報を取得し、取得した時刻変動情報と自身の位置情報を管理装置１００に送信する。
フィルタ判定部２１２は、管理装置１００から遮断指示を受信した場合、ＧＰＳ衛星１から受信した時刻情報を遮断する。フィルタ判定部２１２は、管理装置１００から時刻同期の追従可否回答を受信するとともに、時刻同期の追従ＮＧを受信した場合には、ＧＰＳ信号からの時刻情報を遮断する。
図２に示すように、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３は、時刻変動情報取得部２１１と、フィルタ判定部２１２（フィルタ手段）と、を備える。
時刻変動情報取得部２１１は、受信したＧＰＳ信号から時刻変動情報を取得し、取得した時刻変動情報と自身の位置情報を管理装置１００に送信する。
フィルタ判定部２１２は、管理装置１００から遮断指示を受信した場合、ＧＰＳ衛星１から受信した時刻情報を遮断する。フィルタ判定部２１２は、管理装置１００から時刻同期の追従可否回答を受信するとともに、時刻同期の追従ＮＧを受信した場合には、ＧＰＳ信号からの時刻情報を遮断する。
管理装置１００は、データ蓄積部１１０と、位置情報設定部１２０と、時刻変動情報受信部１３０と、位置情報分類部１４０（カテゴリ分類手段）と、時刻変動解析１５０（解析手段）と、フィルタ配信部１６０（出力手段）と、を備える。
データ蓄積部１１０は、解析した時刻変動情報を蓄積するメモリである。このメモリは、どのような記憶手段でもよい。
位置情報設定部１２０は、蓄積した時刻変動情報をもとに、同じ時刻変動を示すカテゴリとして位置情報のカテゴリを設定する。上記時刻変動は、環境要因（例えば気象）が主要なものである。本実施形態では、環境要因として、時刻同期装置２００（ＧＰＳ-ＦＷ２１０）が設置されている場所（位置）をカテゴリとして設定する。
なお、データ蓄積部１１０による時刻変動情報の蓄積と、位置情報設定部１２０によるカテゴリ設定は、後記時刻同期処理の実行に先立って既に設定されているものとする。
データ蓄積部１１０は、解析した時刻変動情報を蓄積するメモリである。このメモリは、どのような記憶手段でもよい。
位置情報設定部１２０は、蓄積した時刻変動情報をもとに、同じ時刻変動を示すカテゴリとして位置情報のカテゴリを設定する。上記時刻変動は、環境要因（例えば気象）が主要なものである。本実施形態では、環境要因として、時刻同期装置２００（ＧＰＳ-ＦＷ２１０）が設置されている場所（位置）をカテゴリとして設定する。
なお、データ蓄積部１１０による時刻変動情報の蓄積と、位置情報設定部１２０によるカテゴリ設定は、後記時刻同期処理の実行に先立って既に設定されているものとする。
時刻変動情報受信部１３０は、各時刻同期装置２００−１〜２００−３の時刻変動情報および位置情報を取得する。
位置情報分類部１４０は、取得した位置情報をもとに、各時刻同期装置２００−１〜２００−３を所定カテゴリに分類する。位置情報分類部１４０は、時刻変動による環境要因が同一となるようにカテゴリ分けする。
位置情報分類部１４０は、取得した位置情報をもとに、各時刻同期装置２００−１〜２００−３を所定カテゴリに分類する。位置情報分類部１４０は、時刻変動による環境要因が同一となるようにカテゴリ分けする。
時刻変動解析１５０は、同じカテゴリに属する時刻同期装置２００の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する。時刻変動解析１５０は、多数側を正常な時刻変動と判定するとともに、少数側を異常な時刻変動（ＧＰＳジャミング）と判定する。
フィルタ配信部１６０は、異常な時刻変動を有する時刻同期装置２００に対して、測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する。フィルタ配信部１６０は、多数側を正常と判定した場合に追従ＯＫを多数側の時刻同期装置２００に送信し、少数側を異常と判定した場合に追従ＮＧを少数側の時刻同期装置２００に送信する。
フィルタ配信部１６０は、異常な時刻変動を有する時刻同期装置２００に対して、測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する。フィルタ配信部１６０は、多数側を正常と判定した場合に追従ＯＫを多数側の時刻同期装置２００に送信し、少数側を異常と判定した場合に追従ＮＧを少数側の時刻同期装置２００に送信する。
なお、本実施形態では、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３が時刻変動情報取得部２１１およびフィルタ判定部２１２を備える構成例で説明したが、時刻同期装置２００が備えていればよい。
以下、上述のように構成された時刻同期システム１０００の動作について説明する。
まず、時刻同期装置２００（ＧＰＳ-ＦＷ２１０）の動作について述べる。
［ＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻同期動作］
図３Ａおよび図３Ｂは、時刻同期装置２００のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻同期動作を示すフローチャートであり、図３Ａはその通常時処理のフローチャート、図３Ｂはその管理装置１００との通信時の定期処理を示すフローチャートである。
まず、時刻同期装置２００（ＧＰＳ-ＦＷ２１０）の動作について述べる。
［ＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻同期動作］
図３Ａおよび図３Ｂは、時刻同期装置２００のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻同期動作を示すフローチャートであり、図３Ａはその通常時処理のフローチャート、図３Ｂはその管理装置１００との通信時の定期処理を示すフローチャートである。
<通常時の時刻同期動作>
図３Ａに示すように、通常時には、ステップＳ１で時刻変動情報取得部２１１は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）から受信したＧＰＳ信号から時刻変動情報を取得する。
ステップＳ２でフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグの判定を行う。すなわち、管理装置１００は、ジャミング判定を行った場合、該当のＧＰＳ-ＦＷ２１０に対して、追従可否判定として追従ＮＧを送信する。追従ＮＧが送信されたＧＰＳ-ＦＷ２１０のフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグを立てる。
図３Ａに示すように、通常時には、ステップＳ１で時刻変動情報取得部２１１は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）から受信したＧＰＳ信号から時刻変動情報を取得する。
ステップＳ２でフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグの判定を行う。すなわち、管理装置１００は、ジャミング判定を行った場合、該当のＧＰＳ-ＦＷ２１０に対して、追従可否判定として追従ＮＧを送信する。追従ＮＧが送信されたＧＰＳ-ＦＷ２１０のフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグを立てる。
上記ステップＳ２でジャミングフラグがない場合、ステップＳ３で時刻同期装置２００のＧＭ１１（図１参照）は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）が持つ高精度な時刻を時刻源とし、時刻同期を実行して本フローの処理を終了する。また、ＧＭ１１は、ＧＰＳ信号を用いることで、定期的な時刻校正の必要がない。
上記ステップＳ２でジャミングフラグがある場合、ステップＳ４でフィルタ判定部２１２は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断して本フローの処理を終了する。ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
ここで、管理装置１００は、時刻同期装置２００に追従可否回答を行うタイミングと、時刻同期装置２００がＧＰＳ信号の時刻情報をもとに、時刻同期を行うタイミングとは非同期である。そこで、本実施形態では、ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、管理装置１００からの追従ＮＧを受信した場合、ジャミングフラグを立てておき、適切なタイミングで時刻情報を遮断するようにする。
<通信時の定期処理動作>
図３Ｂに示すように、通常時には、ステップＳ１１で時刻変動情報取得部２１１は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）のＧＰＳ信号から取得した時刻変動情報およびＰＳ-ＦＷ２１０の位置情報を、定期的に管理装置１００に送信する。なお、この時刻変動情報および位置情報は、管理装置１００の時刻変動情報受信部１３０（図２参照）が受信する。
図３Ｂに示すように、通常時には、ステップＳ１１で時刻変動情報取得部２１１は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）のＧＰＳ信号から取得した時刻変動情報およびＰＳ-ＦＷ２１０の位置情報を、定期的に管理装置１００に送信する。なお、この時刻変動情報および位置情報は、管理装置１００の時刻変動情報受信部１３０（図２参照）が受信する。
ステップＳ１２でフィルタ判定部２１２は、管理装置１００のフィルタ配信部１６０（図２参照）が送信した追従ＮＧに付されたジャミングフラグを受信する。すなわち、管理装置１００は、ジャミング判定を行った場合、該当のＧＰＳ-ＦＷ２１０に対して、ジャミングフラグを付した追従ＮＧを送信する。
ステップＳ１３でフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグを確認する。ジャミングフラグに変更がない場合、ステップＳ１４でフィルタ判定部２１２は、処理を継続して本フローを終了する。
ステップＳ１３でフィルタ判定部２１２は、ジャミングフラグを確認する。ジャミングフラグに変更がない場合、ステップＳ１４でフィルタ判定部２１２は、処理を継続して本フローを終了する。
ジャミングフラグに変更がある場合、ステップＳ１５でフィルタ判定部２１２は、ジャミングの判定を行う。ジャミングフラグがない場合、ジャミングフラグをメモリに格納し、ステップＳ１６で時刻同期装置２００のＧＭ１１（図１参照）は、ＧＰＳ衛星１（図１参照）が持つ高精度な時刻を時刻源とし、時刻同期を実行して本フローの処理を終了する。
上記ステップＳ１５でジャミングフラグがある場合、ステップＳ１７でフィルタ判定部２１２は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断して本フローの処理を終了する。ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
上記ステップＳ１５でジャミングフラグがある場合、ステップＳ１７でフィルタ判定部２１２は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断して本フローの処理を終了する。ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。
［管理装置１００の動作］
次に、管理装置１００の動作について述べる。
図４は、時刻同期システム１０００の管理装置１００の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２１で時刻変動情報受信部１３０は、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３から時刻変動情報・位置情報を受信する。各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３は、それぞれ、定期的（例えば、１０分毎）に時刻変動情報・位置情報を送信している。時刻変動情報受信部１３０は、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３から時刻変動情報・位置情報を受信する。
次に、管理装置１００の動作について述べる。
図４は、時刻同期システム１０００の管理装置１００の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２１で時刻変動情報受信部１３０は、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３から時刻変動情報・位置情報を受信する。各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３は、それぞれ、定期的（例えば、１０分毎）に時刻変動情報・位置情報を送信している。時刻変動情報受信部１３０は、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３から時刻変動情報・位置情報を受信する。
ステップＳ２２で位置情報分類部１４０は、受信した各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３の位置情報をもとに、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３からの時刻変動情報を、カテゴリ毎に分類する。位置情報設定部１２０は、分類するカテゴリを事前に設定している。本実施形態では、上記カテゴリを、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３が設置された「位置(地域)Ａ，Ｂ，…，Ｘ」で分類する。この「位置(地域) Ａ，Ｂ，…，Ｘ」は、例えば、気象庁の「気象警報・注意報や天気予報の発表区域」である。この場合、気象特性の類似する各都道府県をいくつかに分けた一次細分区域単位や、それよりも広範囲の地方予報区を用いる。すなわち、位置情報分類部１４０は、時刻変動が類似するようにカテゴリ分けする。
同じカテゴリに属するＧＰＳ-ＦＷ２１０は、同じような気象特性（気象条件）の環境下にあると想定される。同じカテゴリ（「位置(地域)Ａ，Ｂ，…，Ｘ」）で、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３からの時刻変動情報を分類すれば、カテゴリ内の各ＧＰＳ-ＦＷ２１０の電波受信状況は、ほぼ同じとなる。このため、天候要因変動のために設定していた閾値をなくす、または極小にすることができる。
同じカテゴリに属するＧＰＳ-ＦＷ２１０は、同じような気象特性（気象条件）の環境下にあると想定される。同じカテゴリ（「位置(地域)Ａ，Ｂ，…，Ｘ」）で、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３からの時刻変動情報を分類すれば、カテゴリ内の各ＧＰＳ-ＦＷ２１０の電波受信状況は、ほぼ同じとなる。このため、天候要因変動のために設定していた閾値をなくす、または極小にすることができる。
管理装置１００は、ステップＳ２３のループ始端とステップＳ２９のループ終端間で、カテゴリ毎に下記処理を繰り返す。
ステップＳ２４で位置情報分類部１４０は、同じカテゴリに複数の時刻変動情報が格納されているか否かを判定する。同じカテゴリに複数の時刻変動情報が格納されている場合の例としては、同じ位置(地域)Ａに、複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０（例えば、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１とＧＰＳ-ＦＷ２１０−２）が存在する場合がある。この場合、同じ位置(地域)ＡからＧＰＳ-ＦＷ２１０−１とＧＰＳ-ＦＷ２１０−２の時刻変動情報がメモリ（図示省略）に格納される。
ステップＳ２４で位置情報分類部１４０は、同じカテゴリに複数の時刻変動情報が格納されているか否かを判定する。同じカテゴリに複数の時刻変動情報が格納されている場合の例としては、同じ位置(地域)Ａに、複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０（例えば、ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１とＧＰＳ-ＦＷ２１０−２）が存在する場合がある。この場合、同じ位置(地域)ＡからＧＰＳ-ＦＷ２１０−１とＧＰＳ-ＦＷ２１０−２の時刻変動情報がメモリ（図示省略）に格納される。
複数の時刻変動情報が格納されていない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、多数決判定の実行条件にないと判断してステップＳ２９に進む。
複数の時刻変動情報が格納されている場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２６で時刻変動解析１５０は、同じカテゴリに属する複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報をもとに、これらＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動の挙動について多数決判定を行う。同じカテゴリに属する複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報からは、天候要因変動が排除されているので、ＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動は、同じ挙動を示す。例えば、複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報の定期（１０分毎）期間における変動量を求め、その変動量が所定範囲内で一致するものを多数側、しないものを少数側とする。多数決判定を行い、その判定結果が多数側であれば正常と判断できる。
複数の時刻変動情報が格納されている場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２６で時刻変動解析１５０は、同じカテゴリに属する複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報をもとに、これらＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動の挙動について多数決判定を行う。同じカテゴリに属する複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報からは、天候要因変動が排除されているので、ＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動は、同じ挙動を示す。例えば、複数のＧＰＳ-ＦＷ２１０の時刻変動情報の定期（１０分毎）期間における変動量を求め、その変動量が所定範囲内で一致するものを多数側、しないものを少数側とする。多数決判定を行い、その判定結果が多数側であれば正常と判断できる。
ここで、多数決判定のメカニズムについて説明する。
天候等の外部要因が同一の場合で、かつジャミング等の影響がない場合のＧＰＳアンテナ間の誤差は、(1)アンテナの個体差（レシーバノイズ）、(2)マルチパス影響の２つが考えられる。上記(1)に関しては対応が困難であり、最大値である７ｎｓ(標準化寄書提案)を採用する。上記(2)については、基本的にアンテナ設置の場所の工夫で対応可能であることから、最小値の４ｎｓ（標準化寄書提案）を採用し、１１ｎｓ以内で同一なものを多数側、しないものを少数側とみなすようにする。また、所定範囲内（ＧＰＳレシーバ誤差を考慮し、約１０ｎｓ以内を範囲内）とみなすように判断してもよい。
天候等の外部要因が同一の場合で、かつジャミング等の影響がない場合のＧＰＳアンテナ間の誤差は、(1)アンテナの個体差（レシーバノイズ）、(2)マルチパス影響の２つが考えられる。上記(1)に関しては対応が困難であり、最大値である７ｎｓ(標準化寄書提案)を採用する。上記(2)については、基本的にアンテナ設置の場所の工夫で対応可能であることから、最小値の４ｎｓ（標準化寄書提案）を採用し、１１ｎｓ以内で同一なものを多数側、しないものを少数側とみなすようにする。また、所定範囲内（ＧＰＳレシーバ誤差を考慮し、約１０ｎｓ以内を範囲内）とみなすように判断してもよい。
また、多数決が同数であった場合には、その比較においては異常判定せず、次の収集タイミング（例えば１０分周期）にて、再度多数決判定を行う。
図４のフローに戻って、ステップＳ２７で時刻変動解析１５０は、多数側を「正常」とする判定結果をフィルタ配信部１６０に出力する。
ステップＳ２８で時刻変動解析１５０は、少数側を「異常」とする判定結果をフィルタ配信部１６０に出力する。
ステップＳ２９でカテゴリをすべて繰り返したか否かを判定し、カテゴリをすべて繰り返していない場合は、ステップＳ２３に戻って上記処理を繰り返す。
ステップＳ２９でカテゴリをすべて繰り返した場合は、ステップＳ３０でフィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果を該当ＧＰＳ-ＦＷ２１０に送付して本フローの処理を終了する。具体的には、フィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果（正常）のＧＰＳ-ＦＷ２１０には、追従ＯＫを送信し、ジャミング判定結果（異常）のＧＰＳ-ＦＷ２１０には、追従ＮＧを送信する。したがって、ジャミングがない場合には、フィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果（正常）：追従ＯＫをすべてのＧＰＳ-ＦＷ２１０に送信することになる。
ステップＳ２８で時刻変動解析１５０は、少数側を「異常」とする判定結果をフィルタ配信部１６０に出力する。
ステップＳ２９でカテゴリをすべて繰り返したか否かを判定し、カテゴリをすべて繰り返していない場合は、ステップＳ２３に戻って上記処理を繰り返す。
ステップＳ２９でカテゴリをすべて繰り返した場合は、ステップＳ３０でフィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果を該当ＧＰＳ-ＦＷ２１０に送付して本フローの処理を終了する。具体的には、フィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果（正常）のＧＰＳ-ＦＷ２１０には、追従ＯＫを送信し、ジャミング判定結果（異常）のＧＰＳ-ＦＷ２１０には、追従ＮＧを送信する。したがって、ジャミングがない場合には、フィルタ配信部１６０は、ジャミング判定結果（正常）：追従ＯＫをすべてのＧＰＳ-ＦＷ２１０に送信することになる。
［ＧＰＳの精度誤差］
次に、本実施形態の時刻同期システム１０００とＧＰＳの精度誤差との関係について説明する。
図５は、ＧＰＳの精度誤差を示す図である。
ＧＰＳ誤差要因としては、下記のようなものがあり、環境等の要因により数十ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｃに示すように、太陽フレアによる変動がある。太陽活動の規模によって変動が変わる。非特許文献３には、太陽フレアによる変動が、２０１７年９月に最大５０ｎｓになったことが報告されている。
図５の符号ｄに示すように、電離層では、電離層遅延により２０−２５ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｅに示すように、対流圏では、対流圏遅延により約２ｎｓの時刻誤差が生じる。
次に、本実施形態の時刻同期システム１０００とＧＰＳの精度誤差との関係について説明する。
図５は、ＧＰＳの精度誤差を示す図である。
ＧＰＳ誤差要因としては、下記のようなものがあり、環境等の要因により数十ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｃに示すように、太陽フレアによる変動がある。太陽活動の規模によって変動が変わる。非特許文献３には、太陽フレアによる変動が、２０１７年９月に最大５０ｎｓになったことが報告されている。
図５の符号ｄに示すように、電離層では、電離層遅延により２０−２５ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｅに示すように、対流圏では、対流圏遅延により約２ｎｓの時刻誤差が生じる。
上記天候気象などの環境要因による時刻誤差とは別に、下記がある。
図５の符号ｆに示すように、地上構造物に電波が反射してマルチパスが発生し、４−７ｎｓの時刻誤差が生じる場合がある。
図５の符号ｇに示すように、ＧＰＳ信号を受信する受信機のレシーバノイズにより、４−７ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｆに示すように、地上構造物に電波が反射してマルチパスが発生し、４−７ｎｓの時刻誤差が生じる場合がある。
図５の符号ｇに示すように、ＧＰＳ信号を受信する受信機のレシーバノイズにより、４−７ｎｓの時刻誤差が生じる。
さらに、ＧＰＳシステムの時刻誤差がある。
図５の符号ｈに示すように、ＧＰＳ衛星１の原子時計誤差４−７ｎｓがある。
図５の符号ｉに示すように、ＧＰＳ衛星１が周回する衛星軌道（エフェメリス）の差異による誤差があり、５−１０ｎｓの時刻誤差が生じる。
図５の符号ｈに示すように、ＧＰＳ衛星１の原子時計誤差４−７ｎｓがある。
図５の符号ｉに示すように、ＧＰＳ衛星１が周回する衛星軌道（エフェメリス）の差異による誤差があり、５−１０ｎｓの時刻誤差が生じる。
上述したように、本実施形態では、位置情報設定部１２０（図２参照）は、同じ時刻変動を示すカテゴリとして位置情報のカテゴリを設定している。位置情報のカテゴリは、天候気象などの環境要因であり、雨天・晴天などの天候のほか、図５の符号ｄに示す電離層遅延や、図５の符号ｅに示す対流圏遅延も、位置情報に含まれる。
［本実施形態と従来技術との定量比較］
図６Ａおよび図６Ｂは、本実施形態と従来技術との誤差要因の定量比較を説明する図であり、図６Ａは本実施形態の時刻同期システム１０００の説明図、図６Ｂは従来技術の説明図である。図１および図８と同一構成部分には同一符号を付している。
図６Ｂに示すように、時刻同期装置１０は、ジャミング対策用のＧＰＳ-ＦＷ１２を備える。図５で述べたように、ＧＰＳには環境等の要因による時刻誤差がある。このため、従来技術のＧＰＳ-ＦＷ１２は、微小な時刻誤差（数十ｎｓ以内）を許容する必要があり、そのための閾値を設けている（図８参照）。上述したように、ＧＰＳ-ＦＷ１２は、閾値内の変動は検知できないので、閾値の範囲内で長期的に継続するジャミングには対応できない。
図６Ａおよび図６Ｂは、本実施形態と従来技術との誤差要因の定量比較を説明する図であり、図６Ａは本実施形態の時刻同期システム１０００の説明図、図６Ｂは従来技術の説明図である。図１および図８と同一構成部分には同一符号を付している。
図６Ｂに示すように、時刻同期装置１０は、ジャミング対策用のＧＰＳ-ＦＷ１２を備える。図５で述べたように、ＧＰＳには環境等の要因による時刻誤差がある。このため、従来技術のＧＰＳ-ＦＷ１２は、微小な時刻誤差（数十ｎｓ以内）を許容する必要があり、そのための閾値を設けている（図８参照）。上述したように、ＧＰＳ-ＦＷ１２は、閾値内の変動は検知できないので、閾値の範囲内で長期的に継続するジャミングには対応できない。
これに対し、本実施形態では、各ＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３が、管理装置１００に定期的に時刻変動情報・位置情報を送信する（図６Ａの符号ｊ参照）。管理装置１００は、図４のフローに示すカテゴリ分類・多数決判定を行って、ジャミング判定結果（正常）の場合にはＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３に追従可否回答を送信し、ジャミング判定結果（異常）の場合にはジャミングを受けたＧＰＳ-ＦＷ２１０に追従ＮＧを送信する。このため、ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、従来技術のように閾値を設定することなく、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移することができる。
以上説明したように、時刻同期システム１０００は、管理装置１００を備え、管理装置１００は、各時刻同期装置２００−１〜２００−３の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報受信部１３０と、取得した位置情報をもとに、時刻同期装置を所定カテゴリに分類する位置情報分類部１４０と、同じカテゴリに属する時刻同期装置２００の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する時刻変動解析１５０と、異常な時刻変動を有する時刻同期装置に対して、測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力するフィルタ配信部１６０と、を備える。また、時刻同期装置２００のＧＰＳ-ＦＷ２１０は、受信したＧＰＳ信号から時刻変動情報を取得し、取得した時刻変動情報と自身の位置情報を管理装置１００に送信する時刻変動情報取得部２１１と、管理装置１００から遮断指示を受信した場合、ＧＰＳ衛星１から受信した時刻情報を遮断するフィルタ判定部２１２と、を備える。
この構成により、同一環境の時刻変動情報、すなわち位置情報のカテゴリが同じ時刻変動情報を集約してその時刻変動を解析（例えば多数決判定）し、挙動の異なる時間変動（ＧＰＳジャミング）を判定する。この場合、同一環境の時刻変動であるため、環境要因の誤差を排除することが可能になる。また、微小な時刻誤差（数十ｎｓ以内）を許容するための閾値の設定が不要になる。このように、閾値による時刻変動のフィルタを用いることなく、ＧＰＳジャミングを検知できるので、微小な擾乱を継続させるＧＰＳジャミング（閾値の範囲内で長期的に継続するジャミング）に対してのフィルタが可能となる。また、閾値を用いないので、レシーバ誤差（図５の符号ｇ参照）の数ｎｓ以内までジャミングの検知精度を上げることができる。
また、位置情報分類部１４０は、各時刻同期装置２００−１〜２００−３の環境要因が同一となるようにカテゴリ分けする。これにより、同一環境の時刻変動は一様となるので、環境要因に起因する誤差を排除することが可能になる。
また、時刻変動解析１５０は、多数側を正常な時刻変動と判定するとともに、少数側を異常な時刻変動と判定する。フィルタ配信部１６０は、多数側を正常と判定した場合に追従ＯＫを多数側の時刻同期装置２００に送信し、少数側を異常と判定した場合に追従ＮＧを少数側の時刻同期装置２００に送信する。これにより、少数側の時刻同期装置２００のフィルタ判定部２１２は、ＧＰＳ信号の時刻情報を遮断する。ＧＭ１１は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期をとり時刻配信を行う。また、多数側の時刻同期装置２００は、ＧＰＳ衛星１が持つ高精度な時刻を時刻源とし、ＧＰＳ衛星１の高精度な時刻同期を継続することができる。
時刻同期システム１０００は、高精度周波数源２０を備え、時刻同期装置２００−１〜２００−３は、時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移し、高精度周波数源２０の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う。これにより、ＧＰＳ-ＦＷ２１０は、従来技術のように閾値を設定することなく、ＧＰＳジャミングに対してのフィルタが可能となる。時刻情報の遮断に伴い、時刻Holdover状態に遷移することができる。
なお、管理装置１００は、多数側を正常と判定した場合や、正常判定が所定以上継続する場合、多数側の時刻同期装置２００については、時刻変動情報と位置情報の取得タイミングをより長くする制御を行ってもよい。このようにすれば、時刻同期システム１０００のリソースを削減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、時刻同期装置２００は、時刻変動情報取得部２１１とフィルタ判定部２１２をＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３内に設置する構成例を示したが、ＧＰＳ-ＦＷ２１０の外部に設置されていてもよい。
例えば、時刻同期装置２００は、時刻変動情報取得部２１１とフィルタ判定部２１２をＧＰＳ-ＦＷ２１０−１〜２１０−３内に設置する構成例を示したが、ＧＰＳ-ＦＷ２１０の外部に設置されていてもよい。
また、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上述文書中や図面中に示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤ（Secure Digital）カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
１１ ＧＭ
２０ 高精度周波数源
１００ 管理装置
１１０ データ蓄積部
１２０ 位置情報設定部
１３０ 時刻変動情報受信部
１４０ 位置情報分類部（カテゴリ分類手段）
１５０ 時刻変動解析（解析手段）
１６０ フィルタ配信部（出力手段）
２００，２００−１〜２００−３ 時刻同期装置
２００ａ ＧＰＳアンテナ
２１１ 時刻変動情報取得部
２１２ フィルタ判定部（フィルタ手段）
１０００ 時刻同期システム
２０ 高精度周波数源
１００ 管理装置
１１０ データ蓄積部
１２０ 位置情報設定部
１３０ 時刻変動情報受信部
１４０ 位置情報分類部（カテゴリ分類手段）
１５０ 時刻変動解析（解析手段）
１６０ フィルタ配信部（出力手段）
２００，２００−１〜２００−３ 時刻同期装置
２００ａ ＧＰＳアンテナ
２１１ 時刻変動情報取得部
２１２ フィルタ判定部（フィルタ手段）
１０００ 時刻同期システム
Claims (7)
- 測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムであって、
各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、
取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段と、
同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段と、
異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段と、を有する管理装置、を備え、
前記時刻同期装置は、
前記管理装置から遮断指示を受信した場合、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断するフィルタ手段を備える
ことを特徴とする時刻同期システム。 - 前記カテゴリ分類手段は、前記時刻変動が類似する環境要因が同一となるようにカテゴリ分けする
ことを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。 - 前記解析手段は、多数側を正常な時刻変動と判定するとともに、少数側を異常な時刻変動と判定し、
前記出力手段は、多数側を正常な時刻変動と判定した場合に追従ＯＫを多数側の前記時刻同期装置に送信し、少数側を異常な時刻変動と判定した場合に追従ＮＧを少数側の前記時刻同期装置に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。 - 高精度周波数源を備え、
前記時刻同期装置は、
時刻情報の遮断に伴い、測位用衛星からの電波に含まれる時刻情報に時刻同期していない状態に遷移し、前記高精度周波数源の高精度周波数を基準時刻源として時刻同期を取り時刻配信を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。 - 測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムの管理装置であって、
各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、
取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段と、
同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段と、
異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段と、を備える
ことを特徴とする管理装置。 - 測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備える時刻同期システムの管理装置における時刻同期方法であって、
各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得するステップと、
取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するステップと、
同じカテゴリに属する各前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析するステップと、
異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力するステップと、
を実行することを特徴とする時刻同期方法。 - 測位用衛星からの電波を受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を時刻源として時刻同期を取り時刻を配信する時刻同期装置を複数備えるサーバ装置としてのコンピュータを、
各前記時刻同期装置の時刻変動情報および位置情報を取得する時刻変動情報取得手段と、
取得した前記位置情報をもとに、前記時刻同期装置を所定カテゴリに分類するカテゴリ分類手段、
同じカテゴリに属する前記時刻同期装置の時刻変動の挙動について、当該挙動が同一か否かで多数決判定し、判定結果をもとに時刻変動を解析する解析手段、
異常な時刻変動を有する前記時刻同期装置に対して、前記測位用衛星から受信した時刻情報を遮断する指示を出力する出力手段、として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018045224A JP6879235B2 (ja) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム |
| PCT/JP2019/008711 WO2019176660A1 (ja) | 2018-03-13 | 2019-03-05 | 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム |
| US16/977,988 US11927923B2 (en) | 2018-03-13 | 2019-03-05 | Time synchronization system, management device, time synchronization method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018045224A JP6879235B2 (ja) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019158571A JP2019158571A (ja) | 2019-09-19 |
| JP6879235B2 true JP6879235B2 (ja) | 2021-06-02 |
Family
ID=67906695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018045224A Active JP6879235B2 (ja) | 2018-03-13 | 2018-03-13 | 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11927923B2 (ja) |
| JP (1) | JP6879235B2 (ja) |
| WO (1) | WO2019176660A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB202108229D0 (en) * | 2021-06-09 | 2021-07-21 | Ordnance Survey Ltd | Method and system for time and authentication |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5563917A (en) * | 1993-04-30 | 1996-10-08 | Trimble Navigation Limited | Compensation for multipath errors and ionospheric delays in differential satellite positioning systems |
| US5796773A (en) * | 1994-03-22 | 1998-08-18 | Trimble Navigation Limited | Compensating for multipath errors, ionospheric time delay and noise errors in differential satellite positioning systems |
| JP3276895B2 (ja) * | 1997-01-14 | 2002-04-22 | 矢崎総業株式会社 | 送信装置、受信装置、通信装置、通信方法、及び通信システム |
| US20050058149A1 (en) * | 1998-08-19 | 2005-03-17 | Howe Wayne Richard | Time-scheduled and time-reservation packet switching |
| JP2000199792A (ja) * | 1998-12-31 | 2000-07-18 | Casio Comput Co Ltd | 時計装置及び時刻修正方法 |
| DE60132729T2 (de) * | 2000-03-29 | 2009-02-12 | National Institute Of Information And Communications Technology, Incorporated Administrative Agency | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Azimutinformation |
| US6590524B1 (en) * | 2000-05-10 | 2003-07-08 | Rockwell Collins, Inc. | Method and means for precise time synchronization |
| AUPR863401A0 (en) * | 2001-11-02 | 2001-11-29 | Qx Corporation Pty Ltd | A method & device for precision time-lock |
| US6999027B1 (en) * | 2003-07-28 | 2006-02-14 | Rockwell Collins | Accommodation of anti-jamming delays in GNSS receivers |
| AU2003904083A0 (en) * | 2003-08-05 | 2003-08-21 | Locata Corporation | A method & device for providing assistance data within a chronologically synchronized location network |
| US7215652B1 (en) * | 2003-11-26 | 2007-05-08 | Idirect Incorporated | Method, apparatus, and system for calculating and making a synchronous burst time plan in a communication network |
| US7394780B1 (en) * | 2003-11-26 | 2008-07-01 | Idirect Incorporated | Method, apparatus, and system for downstream recovery in a communication network |
| US7359344B1 (en) * | 2003-11-26 | 2008-04-15 | Idirect Incorporated | Method, apparatus, and system for feathering data in a communication network |
| US7579984B2 (en) * | 2005-11-23 | 2009-08-25 | The Boeing Company | Ultra-tightly coupled GPS and inertial navigation system for agile platforms |
| US20070194987A1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-23 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for a high-precision time of arrival ultra-wideband positioning system |
| US7619559B2 (en) * | 2006-03-15 | 2009-11-17 | The Boeing Company | Method and system for all-in-view coherent GPS signal PRN codes acquisition and navigation solution determination |
| US9791545B2 (en) * | 2006-12-07 | 2017-10-17 | Digimarc Corporation | Space-time calibration system and method |
| JP2009049591A (ja) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | 移動体通信システム |
| US8560234B2 (en) * | 2008-05-13 | 2013-10-15 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | System and method of navigation based on state estimation using a stepped filter |
| KR101295643B1 (ko) * | 2011-11-02 | 2013-08-12 | 한국전자통신연구원 | Ｇｐｓ 신호 수신 장치 및 그 방법 |
| US9599719B2 (en) * | 2012-10-19 | 2017-03-21 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Detection of manipulated satellite time signals |
| US9491727B2 (en) * | 2013-09-10 | 2016-11-08 | Anue Systems, Inc. | System and method for monitoring network synchronization |
| US9544079B2 (en) * | 2013-12-13 | 2017-01-10 | Vt Idirect, Inc. | Time synchronization in a satellite network |
| US10775749B2 (en) * | 2015-04-17 | 2020-09-15 | The Mitre Corporation | Robust and resilient timing architecture for critical infrastructure |
| JP2017098694A (ja) * | 2015-11-20 | 2017-06-01 | 富士通株式会社 | 通信装置，及びその時刻同期方法 |
| US20230315025A1 (en) * | 2016-11-11 | 2023-10-05 | CACI, Inc.- Federal | Systems and methods for predictive clock modeling |
| US10264542B2 (en) * | 2017-03-31 | 2019-04-16 | Integrated Device Technology, Inc. | Wirelessly synchronized clock networks |
| US10736062B2 (en) * | 2017-05-09 | 2020-08-04 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | System and method to synchronize clocks across a distributed network of nodes |
| JP7074599B2 (ja) * | 2018-07-13 | 2022-05-24 | 日本電信電話株式会社 | 航法衛星システム受信装置、その航法衛星信号処理方法及びプログラム |
| US11218984B1 (en) * | 2018-10-18 | 2022-01-04 | Sitime Corporation | Fixed-beacon time transfer system |
| US11442173B2 (en) * | 2019-01-30 | 2022-09-13 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | GNSS-based timing synchronization |
-
2018
- 2018-03-13 JP JP2018045224A patent/JP6879235B2/ja active Active
-
2019
- 2019-03-05 WO PCT/JP2019/008711 patent/WO2019176660A1/ja active Application Filing
- 2019-03-05 US US16/977,988 patent/US11927923B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210072707A1 (en) | 2021-03-11 |
| JP2019158571A (ja) | 2019-09-19 |
| WO2019176660A1 (ja) | 2019-09-19 |
| US11927923B2 (en) | 2024-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3213116B1 (en) | Method and apparatus for providing secure timing synchronization from gnss | |
| EP1825290B1 (en) | Determining a predicted performance of a navigation system | |
| CN111965671B (zh) | 一种gnss信号质量监测与干扰监测定位系统及方法 | |
| US20210109228A1 (en) | Identifying gnss navigation data as potentially manipulated or as trustworthy at least partially based on an estimated deviation of a second estimate of a satellite state from a first estimate of the satellite state | |
| US20170060101A1 (en) | Methods and systems for detecting and defending against invalid time signals | |
| CN112034698B (zh) | 一种通用授时校时方法 | |
| WO2014092827A2 (en) | System and method for improving gps accuracy in a device by utilizing increased time stamp accuracy | |
| Xue et al. | Analysis of the performance of closely spaced low-cost multi-GNSS receivers | |
| JP6879235B2 (ja) | 時刻同期システム、管理装置、時刻同期方法およびプログラム | |
| Lombardi et al. | An evaluation of dependencies of critical infrastructure timing systems on the global positioning system (GPS) | |
| Cao et al. | Initial analysis of the BDS satellite autonomous integrity monitoring capability | |
| US11300688B2 (en) | Phase clock performance improvement for a system embedded with GNSS receiver | |
| Dach et al. | Precise continuous time and frequency transfer using GPS carrier phase | |
| Proctor et al. | Protecting the UK infrastructure: A system to detect GNSS jamming and interference | |
| Bhattarai | Satellite clock time offset prediction in global navigation satellite systems | |
| Honkala et al. | Performance of EGNSS-based timing in various threat conditions | |
| Belzer et al. | GPS C/A code self-interference: error detection using existing GBAS monitors | |
| Bernard et al. | NRC Remote Clock–A Secure and Traceable Time Source | |
| Levine | Distributing time and frequency information | |
| US20240045075A1 (en) | Detecting Jamming in Osnet Using Machine Learning | |
| Parro et al. | A Fully Flexible Methodology for GNSS Receiver Performance Assessment under Ionospheric Scintillation | |
| Vattikonda et al. | Time and Frequency Metrology: Part II: Application of Indian Standard Time for Safe Digital India | |
| Vattikonda et al. | Time and Frequency Metrology | |
| Fidalgo et al. | Standardisation of Galileo Timing Receivers | |
| Lakshmanna et al. | Adverse effects of receiver clock bias and drift on NavIC user position coordinates and their mitigation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210330 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210412 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6879235 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |