KR20190132624A

KR20190132624A - 무선항법 인증을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20190132624A
Application number: KR1020197022851A
Authority: KR
Inventors: 헤르난데즈 이그나시오 페르난데즈
Original assignee: 더 유럽피안 유니언, 레프레젠티드 바이 더 유럽피안 커미션
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP6916899B2; EP3491420A1; US11385355B2; ES2854281T3; JP2020505615A; AU2018208058B2; EP3491420B1; CA3049499C; KR102307770B1; US20190369262A1; CN110278715A; WO2018131002A1; RU2720881C1; CA3049499A1; CN110278715B; EP3349044A1; AU2018208058A1; BR112019014323A2

Abstract

무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법으로서, 무선항법 시스템(2)은 수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하고, 상기 무선항법 기반구조(6)는, 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및 상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트(10)를 포함한다. 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여 다음의 단계들을 포함한다. 무선항법 기반구조(6) 내에서, 일련의 키 k _2, _i 가 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T] 에 대하여 생성되고, t=0에서 시작하며, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)가 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 생성되고, 키스트림 K ₁ (t)는 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁으로 생성된다. 이러한 방법은, 무선항법 기반구조의 암호화 컴포넌트(10)에서, 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 암호화 컴포넌트(10)가 t = 0 이전에, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신기(4)에 송신하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 주어진 송신기(8)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계 및 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나로부터, 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 수신기(4)에서, (i) t = 0 이전에, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하는 단계; (ii) 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계; (iii) 일련의 키 k _2, _i 를 수신하는 단계; (iv) 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 수신기(4)에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 적어도 일부를 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 주어진 송신기(8)에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 컴포넌트(10)에서, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)로부터, 미리 결정된 인증 간격 [0,T] 내의 각각의 시간 기간과 연관된 복수 개의 암호화된 시퀀스 E _i 를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있고, 재암호화된 시퀀스 R' _I 는 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 추출된 암호화된 시퀀스 E _i 로부터 생성되고, 재암호화된 시퀀스 R' _i 는 주어진 송신기(8)와 연관된다. 일 실시예에서, 재암호화된 시퀀스 R _i 가 생성되는 암호화 컴포넌트(10)는 지상 설치 서버이다. 기반구조(6) 및 수신기(4)에서 수행되는 방법, 및 무선항법 시스템(2), 기반구조(6) 및 수신기(4)도 역시 개시된다.

Description

무선항법 인증을 위한 방법 및 시스템

본 발명은 무선항법 신호의 인증 분야에 관한 것이고, 특히 암호화된 확산 코드로부터 생성된 거리 측정치에 기초한 인증에 관한 것이다.

GNSS 신호는 일반적으로, 신호의 스펙트럼이 확산 코드들에 걸쳐 확산되는 DSSS(Direct-Sequence Spread Spectrum) 기법을 사용한다. 신호를 얻으려면, 신호 도착 시간을 추정하고 및 그 위에 변조된 비트를 복조하기 위하여, 수신기는 확산 코드를 복제본과 상관하여야 한다. 이러한 비트는 여러 가지 중에서, 수신기 위치를 계산하기 위하여 요구되는 위성 위치 및 클록 정보를 제공한다.

스푸핑 공격으로부터 GNSS를 보호하기 위해서, 암호화 피쳐를 통한 인증이 GNSS 신호에 추가될 수 있다. GNSS 인증 피쳐는 데이터, 확산 코드, 또는 양자 모두에 추가될 수 있다.

GNSS 데이터에 암호화 정보를 추가하면, 위성에 의해 송신된 데이터의 진실성이 보장될 수 있다. 이것은, 수신기가 공개 키로 증명할 수 있는 네비게이션 데이터(예를 들어 RSA, DSA, 또는 ECDSA)의 디지털 서명을 송신하는 것에 기초할 수 있다. 또한, 이것은, 데이터를 인증하는 MAC(메시지 인증 코드)이 송신되고, 이러한 MAC을 계산하기 위하여 사용되는 비밀 키가 수 초 후에 릴리스됨으로써, 키가 공개되면 수신기가 데이터의 진실성을 MAC을 통해 증명할 수 있는 시간-지연 비대칭에 기초할 수 있다. TESLA(Timed Efficient Stream Loss-tolerant Authentication) 프로토콜이 이러한 시간-지연 인증을 위해서 특히 설계된다.

일반적으로, 암호화가 인증을 보장하지는 않지만, 확산 코드 인증이 암호화를 통해 얻어질 수 있다. 이를 위하여, 확산 코드는 암호(cypher)에 의해서 비밀 키로 생성된 비트 스트림과 승산될 수 있다. 그러면, 비밀 키가 장착된 수신기만이 확산 코드 상관으로부터 처리 이득을 얻고, 해당 신호를 획득할 수 있게 될 것이다. 확산 코드가 반복가능한 시퀀스이기 때문에, 거짓 키로 암호화된 신호는 처리되지 않거나, 쉽게 거짓이라고 검출될 것이다.

일부 GNSS 신호는, 예를 들어 GPS M-코드 또는 Galileo 상업 서비스(Galileo Commercial Service)의 경우와 같이 확산 코드 암호화 능력을 가진다. 확산 코드 암호화를 통한 GNSS 인증의 주된 단점은, 수신기가 비밀 키를 저장하기 위한 변조 방지 조치를 포함하는 보안 모듈을 내장할 필요가 있다는 것인데, 이것은 하나의 수신기 내에서 위태롭게 될 경우 전체 시스템의 보안을 위태롭게 할 수 있다.

이러한 보안 모듈을 피하는 방법은 클라이언트-서버 인증을 수행하는 것인데, 이러한 경우 수신기가 신호와 상관하도록 서버가 암호화된 시퀀스를 수신기로 송신하거나, 서버가 상관을 수행하도록 수신기가 신호 샘플을 서버로 송신한다. 이러한 접근법 중 어느 것도 수신기가 비밀 키를 저장하고 보호하도록 요구하지 않는다. 그러나, 이러한 접근법들은 일반적으로 서버가 비밀 키를 저장하고 보호하도록 요구한다.

Wullems, C., 등, "Signal Authentication and Integrity Schemes for Next Generation Global Navigation Satellite Systems"은 GNSS, 및 특히 네비게이션 메시지 인증(NMA)을 위한 데이터 및 신호 인증 스킴을 제안한다. 이것은 TESLA 프로토콜에 기초한 NMA 스킴을 제안하지만, 확산 코드 인증이 결합될 수 있는지, 그리고 어떻게 결합될 수 있는지에 대해서는 언급하지 않는다.

WO2015154981인, "Method And System To Optimise The Authentication Of Radionavigation Signals"는 TESLA 프로토콜-기반 접근법을 제안하는데, 이러한 경우 모든 위성은 TESLA 동일 키, 또는 동일한 키 체인으로부터의 TESLA 키를 송신한다. 그러나, 이것은 제공 확산 코드 암호화를 제공하기 위하여 이러한 키를 어떻게 사용하는지에 대해서는 언급하지 않는다.

O. Pozzobon 등, "Anti-spoofing and open GNSS signal authentication with signal authentication sequences", NAVITEC 2010은, "신호 인증 시퀀스"가 서버로부터 수신기로 제공되는 방법을 제안하는데, 여기에서 이러한 시퀀스는, 암호화된 GNSS 신호의 암호화된 확산 코드의 일부를 보유함으로써, 처리된 신호가 이러한 암호화된 시퀀스를 보유하는지 그리고 따라서, 진실한지 검출하기 위하여 수신기가 일부 신호 샘플을 시퀀스와 상관할 수 있게 한다. 이러한 방법을 구현하기 위한 아키텍처는 수신기 내에 비밀 키가 존재할 필요성을 없애지만, 인증을 수행하기 위해서 시퀀스를 송신하기 위하여, 사용자 및 레퍼런스 수신기 사이에 통신 채널을 요구한다.

Lo, S 등, "Signal Authentication - A Secure Civil GNSS for Today", InsideGNSS magazine, Oct. 2009는 GPS 신호의 숨은 속성(즉 군사용 암호화 코드)이, 제어되는 레퍼런스 수신기와 인증될 사용자 디바이스 사이에서 비교되는(이러한 숨은 속성이 양자 모두의 신호에서 발견되는지 여부를 검출하기 위하여) 방법을 제안한다. 이러한 방법을 구현하기 위한 아키텍처는 사용자 수신기 또는 서버가 임의의 비밀 키를 저장하도록 요구하지 않지만, 인증을 수행하기 위하여 사용자 및 레퍼런스 수신기 사이에 통신 채널을 요구한다. 이러한 방법이 현존하는 최신 기술보다 큰 장점을 제공하지만, 서버는 주어진 서비스 구역 내에서 인증하기 위하여 양호한 가시성을 가지고 수신기에 의해 관측되는 신호를 관측할 필요가 있고, 코드 복제본 역시 노이즈에 노출되기 때문에 상관 프로세스에 내재적 이득 손실이 존재한다.

최신 기술에서 제안된 아키텍처는, 각각의 인증을 위하여, 서버 및 수신기가 통신 채널을 통해 링크되도록 요구하고, 일반적으로 서버가 개인 키를 저장하고 보호하도록 요구한다. 그러므로, 이러한 아키텍쳐는 보안 모듈이 없는 독립형 자율 수신기에 대해서는 구현될 수 없다. 이들은, 서버 및 수신기에서의 신호가 상관되는 경우(역시 일부 단점을 가짐)를 제외하고는 비밀 키를 가지지 않는 서버에서도 구현될 수 없다.

본 발명의 목적은, 수신기가 신호를 대칭적으로 암호화된 확산-코드에 기반하지만 비밀 키를 저장할 필요가 없이 인증할 수 있으면서도, 오랜 시간 기간 동안 독립형 모드에서, 즉 지상 보조 채널이 없이 동작하도록 하는 무선항법 시스템을 제공하는 것이다.

전술된 기술적인 문제점들은 제 10 항의 무선항법 시스템, 제 11 항의 무선항법 기반구조, 및 제 12 항의 수신기에 의한, 제 1 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 13 항, 제 14 항, 및 제 15 항의 방법에 의해서 해소된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 수신기 및 무선항법 기반구조를 포함하는 무선항법 시스템에서 수행되는 방법으로서, 상기 무선항법 기반구조는, 복수 개의 위성-탑재 송신기, 및 상기 송신기 및 상기 수신기와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함하고, 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대하여: 상기 무선항법 기반구조 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계; 상기 무선항법 기반구조 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁으로 생성됨 -; 상기 무선항법 기반구조의 암호화 컴포넌트 내에서, 상기 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계; t = 0 이전에, 상기 암호화 컴포넌트에 의하여, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 상기 수신기로 송신하는 단계; 상기 주어진 송신기로부터, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계; 상기 복수 개의 송신기 중 하나로부터, 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계; 상기 수신기에서, t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하는 단계; 상기 수신기에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계; 상기 수신기에서, 일련의 키 k _2, _i 를 수신하는 단계; 상기 수신기에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계; 및 상기 수신기에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t) 중 적어도 일부와 상기 암호화된 시퀀스 E _i 를 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함하는, 단계가 제공된다.

따라서, 적어도 실시예들에서, 본 발명은 다음 단계를 수반한다:

키 k ₁ 로, 위성에 의하여 추후 송신될 암호화된 확산 코드 시퀀스 e(t)를 생성하는 것.

역시 위성에 의해 송신될 키 k _2,i 의 체인을 생성하는 것.

상기 암호화된 시퀀스 e(t)를 k _2,i 로 암호화함으로써, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 것.

수신기가 신호를 인증할 기간을 커버하면서, 여러 재암호화된 시퀀스를 서버로부터 수신기로 송신하는 것.

위성으로부터 송신되면 e(t)를 저장하고, 수신되면 R _i 를 k _2,i 로 복호화함으로써 생성되는 시퀀스와 상관시킴으로써, 수신기에서 위성 신호를 인증하는 것.

일 실시예에서, 상기 방법은, 상기 컴포넌트에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)로부터, 상기 미리 결정된 인증 간격 [0,T] 내의 각각의 시간 기간과 연관된 복수 개의 암호화된 시퀀스 E _i 를 추출하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 재암호화된 시퀀스 R' _I 는 상기 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여 상기 추출된 암호화된 시퀀스 E _i 로부터 생성되고, 상기 재암호화된 시퀀스 R' _i 는 상기 주어진 송신기와 연관된다.

다른 실시예에서, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계는,

단일 재암호화된 시퀀스 R' _i = K ₁ _,i

K ₂ _,i 를 생성하는 것을 포함하고, K ₁ _,i 는 [τi, τi + Δ]에 k ₁으로부터 생성된 키스트림에 대응한다. 바람직하게는, 수신기에서, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계는, 암호화된 시퀀스 E _i 를

E _i = R' _i

C ₁

K _2,Ii 로부터 획득하는 것을 포함하는데,

C ₁은 수신기에게 알려진, 주어진 송신기로부터의 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)의 확산 코드이다.

일 실시예에서, 재암호화된 시퀀스 R _i 가 생성되는 컴포넌트는 지상 설치 서버를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 방법은, 상기 송신기 각각에 대하여, 상기 송신기 각각의 위치 및 클록 데이터를 내장하는 인증된 위성 천문력(ephemeris) 및 클록 데이터를 수신하는 단계; 상기 위치 및 클록 데이터로부터 제 1 수신기 PVT 솔루션을 산출하는 단계; 상기 코드 위상 측정치 중 하나 이상에 기초하여 제 2 수신기 PVT 솔루션을 계산하는 단계; 상기 제 1 수신기 PVT 솔루션을 상기 제 2 수신기 PVT 솔루션과 비교하고, 상기 제 1 수신기 PVT 솔루션이 상기 제 2 수신기 PVT 솔루션과 미리 결정된 공차 미만으로 다를 경우, 상기 제 1 수신기 PVT 솔루션이 인증된다고 결정하는 단계를 더 포함하는, 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선항법 시스템의 무선항법 기반구조에서 실행되는 방법이 제공되는데, 무선항법 시스템은 수신기를 더 포함하고, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기 및 송신기 및 수신기와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함한다. 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대하여:

상기 무선항법 기반구조 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계; 상기 무선항법 기반구조 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁으로 생성됨 -; 상기 무선항법 기반구조의 암호화 컴포넌트 내에서, 상기 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계; t = 0 이전에, 상기 암호화 컴포넌트에 의하여, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 상기 수신기로 송신하는 단계; 상기 주어진 송신기로부터, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계; 상기 복수 개의 송신기 중 하나로부터, 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 수신기는, t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하고, 상기 수신기에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하며, 상기 수신기에서, 일련의 키 k _2, _i 를 수신하고, 상기 수신기에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하며, 상기 수신기에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t) 중 적어도 일부와 상기 암호화된 시퀀스 E _i 를 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하도록 구성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선항법 시스템의 수신기에서 실행되는 방법이 제공되는데, 무선항법 시스템은 수신기 및 무선항법 기반구조를 포함하고, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기 및 송신기 및 수신기와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함한다. 상기 방법은 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대해서 수행된다. 무선항법 기반구조는, 일련의 키 k _2, _i 를 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T] 에 대하여 생성하고, t=0에서 시작하며, 무선항법 기반구조 내에서, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 생성하도록 구성되고, 키스트림 K ₁ (t)는 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁으로 생성된다. 무선항법 기반구조의 암호화 컴포넌트는, 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하고; t = 0 이전에, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신기로 송신하도록 구성된다. 주어진 송신기는 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하도록 구성된다. 복수 개의 송신기 중 하나는 일련의 키 k _2, _i 를 송신하도록 구성된다. 상기 방법은, 수신기에서: t = 0 이전에, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하는 단계; 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계; 일련의 키 k _2, _i 를 수신하는 단계; 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화시켜 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하는 단계; 및 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 적어도 일부를 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 첨부된 청구항 중 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법, 또는 본 명세서에서 기술되는 특정 실시예, 구현 형태 또는 변형예 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 무선항법 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제 8 항의 방법, 또는 본 명세서에서 기술되는 특정 실시예, 구현 형태 또는 변형예 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 무선항법 기반구조가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제 9 항의 방법, 또는 본 명세서에서 기술되는 특정 실시예, 구현 형태 또는 변형예 중 임의의 것에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 수신기가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선항법 시스템에서 실행되는 방법이 제공되는데, 무선항법 시스템은 수신기 및 무선항법 기반구조를 포함하고, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기 및 송신기 및 수신기와 통신하도록 구성되는 서버를 포함한다. 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대하여: 상기 무선항법 기반구조 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2,i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계; 상기 무선항법 기반구조 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁ 으로 생성됨 -; 상기 서버에서, 상기 일련의 키 k _2,i 로 생성된 키스트림 K _2,i 를 사용하여 획득된 바 있는 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하는 단계; 상기 주어진 송신기로부터, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계; 상기 복수 개의 송신기 중 하나로부터, 일련의 키 k _2,i 를 송신하는 단계; 상기 수신기에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계; 상기 수신기에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하는 단계; 상기 수신기에서, 상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버로 송신하는 단계; 상기 복수 개의 송신기 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2,i 를 상기 서버로 송신하는 단계; 상기 서버에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2,i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계; 및 상기 서버에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선항법 시스템의 무선항법 기반구조에서 실행되는 방법이 제공되는데, 무선항법 시스템은 수신기를 더 포함하고, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기 및 송신기 및 수신기와 통신하도록 구성되는 서버를 포함한다. 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대하여: 상기 무선항법 기반구조 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2,i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계; 상기 무선항법 기반구조 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁ 으로 생성됨 -; 상기 서버에서, 상기 일련의 키 k _2,i 로 생성된 키스트림 K _2,i 를 사용하여 획득된 바 있는 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하는 단계; 상기 주어진 송신기로부터, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계; 상기 복수 개의 송신기 중 하나로부터, 일련의 키 k _2,i 를 서버로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 수신기는, 수신기에서, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하고, 상기 수신기에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하며, 상기 수신기에서, 상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버로 송신하고, 상기 서버에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2,i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하도록 구성되고, 상기 방법은, 상기 서버에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 무선항법 시스템의 수신기에서 실행되는 방법이 제공되는데, 무선항법 시스템은 수신기 및 무선항법 기반구조를 포함하고, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기 및 송신기 및 수신기와 통신하도록 구성되는 서버를 포함한다. 상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기 중 하나 이상의 주어진 송신기에 대하여 다음 단계를 포함하는데, 상기 무선항법 기반구조는 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2,i 를 생성하고 t=0에서 시작하고, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하도록 구성되고, 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁ 으로 생성되며, 재암호화된 시퀀스 R _i 가 서버에서 제공되는데 재암호화된 시퀀스 R _i 는 일련의 키 k _2,i 로 생성된 키스트림 K _2,i 를 사용하여 획득된 바 있고, 상기 주어진 송신기는 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하도록 구성되고, 상기 복수 개의 송신기 중 하나는 일련의 키 k _2,i 를 서버로 송신하도록 구성되며, 수신기에서 수행되는 상기 방법은, 수신기에서, 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계; 상기 수신기에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하는 단계; 상기 수신기에서, 상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버로 송신하는 단계; 및 상기 서버에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2,i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계를 포함하며, 상기 서버는, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하도록 구성된다.

본 발명의 장점(예를 들어 확산 코드 내의 워터마킹 기법을 포함하는 알려진 시스템에 대한 장점)은, 본 발명이 코드 암호화 기능이 있는 이미 존재하는 신호, 예를 들어 Galileo 상업 서비스 E6B/C 신호에도, 다른 송신기가 송신 키 k ₂ _,i 를 송신한다면 그 사양을 변경할 필요가 없이 구현될 수 있다는 것이다. 키 k ₂ _,i 는 시스템에 의해서 인증될 수 있어야 한다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이제 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선항법 시스템의 개략도이다;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 무선항법 시스템의 개략도이다; 그리고
도 3은 도 2의 실시예에서, R _i 시퀀스 및 키 k _2, _i 로부터 시퀀스 E _i 를 생성하는 것을 포함하는, 시퀀스 및 키의 시간에 따른 개략도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선항법 시스템(2)의 개략도이다. 무선항법 시스템(2)은 (사용자) 수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하는데, 무선항법 기반구조는 복수 개의 위성-탑재 송신기(8) 및, 이러한 실시예에서는 지상 설치 서버(10)를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 지상 설치 서버(10)에 의해 수행되는 것으로 설명된 기능들 중 하나 이상이, 적합한 경우 송신기(8) 중 하나 이상의 또는 다른 모바일, 공중 또는 지구 근접 물체에 의해서도 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.

도시된 실시예에서, 안테나(미도시)가 있는 사용자 수신기(4)는 재암호화된 시퀀스(R _i )를 서버(10)로부터 수신하고, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 수신된 무선항법 신호 및 재암호화된 시퀀스 R _i 에 기반하여 인증된 위치, 속도 및 시간(PVT) 솔루션을 계산한다.

후속하는 설명에서, 본 발명의 실시예는 그 개념과 변형예를 상세히 설명하기 위하여 예시의 편의를 위해 단순화된 모델에 대해서 설명된다. 여기에서, 캐리어 및 확산 코드로 구성된 신호 s ₁ (t)가 송신기(8), 예를 들어 GNSS 위성에 의해 생성된다고 가정한다:

s ₁ (t) = C ₁ (t)cos(2πf ₁ t + φ ₁ )

여기에서 C ₁ (t)는 확산 코드 시퀀스이고,

f ₁은 캐리어 주파수이며,

φ ₁은 신호의 위상이다. 신호 s ₁ (t)가, 일반적으로 데이터 스트림, 이차 코드, 또는 서브-캐리어에 의해 변조되는 실제 GNSS 신호의 단순화된 표현이라는 것에 주의하여야 한다. 본 발명에 따른 기법이 이러한 다른 신호를 사용하는 시스템에도 적용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.

송신기(8)에 의해 송신되기 전에, 신호 s ₁ (t)는 비밀 키 k ₁으로 생성된 키스트림 K ₁ (t)로 암호화된다. 그러면, 암호화된 신호는 다음이 되고

e(t) = s ₁ (t)

K ₁ (t),

여기에서

는 XOR 기호이고, 각각의 칩이 키스트림 K ₁ (t)의 하나의 비트로 승산된다는 것을 암시한다. 확산 코드-암호화된 신호 e(t)가 이제, 시간 간격 [0,T], 즉 t=0에서 시작하고 수 시간, 수 일, 또는 더 길 수 있는 지속기간 T를 가지는 시간 간격 동안, 주어진 무선항법 소스(예를 들어 위성)에 의해 송신된다고 가정된다.

신호 s ₂ (t)는 변조된 확산 코드 C ₂ (t), 및 캐리어 주파수 f ₂ 상의 변조된 데이터 스트림 D ₂ (t), 및 위상φ ₂를 다음과 같이 보유한다고 가정된다:

s ₂ (t) = C ₂ (t)D ₂ (t)cos(2πf ₂ t + φ ₂ ).

데이터 스트림 D ₂ (t)는 다른 포텐셜 정보 중에서, 암호화 키 k ₂ _,i 의 시퀀스를 포함하는데, 이들은, 예를 들어 당업자에게 알려져 있는 TESLA 프로토콜에 따라서 시간이 지남에 따라서 개시된다. 신호 s ₂ (t)는 동일한 소스(송신기(8))로부터 s ₁ (t)로 또는 상이한 소스(송신기(8', 8'', 8''')), 또는 다른 모바일/공중 물체 또는 지상 디바이스)로부터 송신될 수 있다. 각각의 k ₂ _,i 는 τi에서 시작하는 주어진 시간 기간 i와 연관되는데, 여기에서 τ는 키들 사이의 시간 기간의 지속기간이다. 사용되는 k _2,i 는 데이터 인증을 제공하기 위하여 GNSS 시스템에 의해 이미 사용되는 키, 예를 들어 키 체인의 TESLA 키일 수 있다. 시간 기간 [0,T]를 커버하는 키 k _2,i (i = [0,1,...,N])는 시스템(무선항법 기반구조(6))에게는 알려져 있지만, 이들이 개시되기까지는 사용자(수신기(4))에게는 알려져 있지 않다.

e(t)가 송신되기 전에, 시스템(무선항법 기반구조(6))은 풀 시퀀스 e(t)를 이미 알고 있다. 이러한 실시예에서, 무선항법 기반구조(6)의 서버(10)는 e(t)로부터, τi에서 시작하고 지속기간 Δ를 가지는 간격 [0,T] 내의 시간의 기간과 연관된 일부 암호화된 시퀀스 E _i 를 추출하고, E _i = e[τi, τi + Δ]이다.

서버(10)는 서비스 간격 동안에 송신될 키 k ₂ _,i 도 알고 있다. 서버는 재암호화된 시퀀스 R _i = Ei

K ₂ _,i 를 생성할 수 있는데, 여기에서 K ₂ _,i 는 k ₂ _,i 로 생성된 키스트림 시퀀스이다. R _i 시퀀스는 무선항법 기반구조(6)의 보안화된 지상 기반구조 부분에서 서버(10)에 의해 생성되고, 긴 시간 기간, 예를 들어 수 시간 또는 수 일에 걸쳐 수신기(4)에 송신된다. 수신기(4)는 시퀀스를 저장한다(즉, 변조 방지 모듈이 필요 없음). 서버(10)는 R _i 를 개시하는 것에 의해서 위태롭게 되지 않는데, 그 이유는 k ₂ _,i 가 수신되기 전에는, 시퀀스가 복호화되고 신호와 상관될 수 없기 때문이다.

사용 중에, 무선항법 시스템(2)의 다양한 구성 요소에서의 위치(PVT 솔루션)의 계산 중의 동작은 다음과 같다.

지상 기반구조(서버(10) 측에서는, 각각의 송신기에 관련하여, 전술된 기법 / 동작을 사용하여 다음 단계들이 수행된다.

제 1 무선항법 신호 s₁ (t)에 기반하여 e(t) 암호화된 시퀀스를 생성하는 것.

시간 간격 [0,T] 동안에 체인 또는 일련의 키 k ₂ _,i 를 생성하는 것.

동일한 간격 동안에 R _i 시퀀스를 생성하는 것.

t = 0 이전에 R _i 시퀀스를 수신기(4)에 송신하는 것.

사용자 수신기(4) 측에서는, 각각의 송신기에 관련하여, 전술된 기법 / 동작을 사용하여 다음 단계들이 수행된다.

t = 0 이전의 시간에, 하나의 또는 여러 송신기(8 내지 8''')에 대하여, 서비스 시간 기간 t = [0,T] 동안에 R _i 시퀀스를 수신하고 저장하는 것.

Galileo E1 OS와 같은 공개된 표준 신호를 표준 수신기에서처럼 추적하고, 공개된 신호에 기반하여 연속 PVT 솔루션을 연산하는 것.

각각의 주어진 τi에서:

수신된 암호화된 신호 e(t)의 디지털 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 샘플링하고 저장하는 것.

제 2 무선항법 신호 s ₂ (t)에 내장된 재암호화 키 k ₂ _,i 를 수신하고 인증하는 것.

E _i 를 생성하기 위하여, Ri를 K ₂ _,i 로 복호화하는 것. 암호화/복호화 프로세스가 대칭적이라고 가정하면, 다음이 성립한다:

E _i = R _i

K ₂ _,i

수신된 e(t)를 E _i 와 상관시키고 송신기 마다의 코드 위상 측정치를 생성하는 것.

수신기(4) 위치 계산을 위하여 요구되는, 위성-탑재 송신기(8 내지 8''')의 위치 및 클록을 알기 위해서 필요한 인증된 위성 천문력 및 클록 데이터를 수신하는 것.

하나 또는 여러 개의 이러한 코드 위상 측정치에 기반하여 위치를 계산하는 것.

공개된 신호 PVT 솔루션을 암호화된 측정치로부터 추출된 측정치에 의해서 계산된 위치와 비교하는 것. PVT 차가 측정 및 정정으로부터 기대되는 통계적 오차에 따라서 허용가능하다면, 이것은 인증된 것으로 간주된다.

후속하는 설명에서, 다양한 추가적 실시예 또는 변형예가 제공된다: 이들은 지금부터 설명되는 점을 제외하고는 제 1 실시예에서 이루어진 것과 같이 구현된다.

제 1 변형예에서, 주어진 송신기(8)와 연관된 암호화된 확산-코드 시퀀스 E _i 의 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하는 대신에, 시스템(예를 들어 서버(10))은 단일 재암호화된 시퀀스 R' _i = K ₁ _,i

K ₂ _,i 를 수신기(4)에 송신하고, 여기에서 K ₁ _,i 는 [τi, τi + Δ]에 k ₁로부터 생성된 키스트림에 대응한다. 이러한 접근법의 주된 장점은, 단일 키 k ₁이 여러 송신기(8 내지 8''')에 대해 사용되는 경우, 단일 재암호화된 시퀀스가 여러 송신기에 대하여 사용되어, 프로세스를 단순화하고 요구되는 대역폭을 감소시킬 것이라는 점이다.

이러한 경우에, (상관) 시퀀스를 생성하기 위하여, 수신기(4)는 다음을 수행한다:

E _i = R' _i

C ₁

K ₂ _,i,

여기에서 C ₁은 수신기에게 알려진, 주어진 송신기로부터의 신호의 확산 코드이다.

다른 구현형태에서, 재암호화된 시퀀스 R' _i 는 서버(10)로부터 송신되지 않고, 무선항법 기반구조(6)의 다른 컴포넌트로부터의 다른 신호 또는 신호 성분 내에서 송신된다. 이러한 구현형태는 수신기(4)의 자율성을 증가시킬 수 있고, 이러한 시나리오에서는 서버(10)로의 간헐적인 연결도 요구하지 않을 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 무선항법 시스템의 개략도이다. 이러한 실시예에서, 사용자 수신기(4)는 암호화된 신호 e(t)의 스냅샷을 서버(10)로 전송하고, 서버는 수신된 신호 e(t) 및 재암호화된 시퀀스 R' _i 에 기초하여 인증된 PVT 솔루션을 계산하여 서버(10)조차도 비밀 키 k ₁을 소유할 필요가 없게 한다.

좀 더 자세하게 설명하면, 수신기(4)는 제 4 송신기(8''')로부터 암호화된 신호 e(t)를 수신하고, 디지털화된 암호화된 신호의 스냅샷 S(τi, τi+Δ)을 샘플링하고 유도하는데, 수신기는 이것을 통신 채널을 통해 서버(10)로 전송한다. 도 3은 도 2의 실시예에서, R _i 시퀀스 및 키 k _2, _i 로부터 시퀀스 E _i 를 생성하는 것을 포함하는, 시퀀스 및 키의 시간에 따른 개략도이다.

또한, 서버(10)는 제 1 송신기(8)에 의해 송신된 일련의 키 k ₂ _,i 를 수신한다. 서버(10)는 재암호화된 시퀀스 R' _i 를 보유하고 있고, 키 k ₂ _,i 를 수신하면 다음을 사용하여 상관 시퀀스 E _i 를 계산할 수 있다

E _i = R' _i

C ₁

K ₂ _{,i .}

서버(10)는, 전술된 상관 및 후속 단계를 통해서, 수신기(4)의 인증된 솔루션을 계산할 수 있다. 이러한 접근법이 각각의 인증을 위해서 수신기-서버 통신 채널을 수반하지만, 공지된 기법에 대한 이러한 접근법의 장점은, 서버(10)가 수신기를 인증하기 위하여 비밀 키 k ₁을 보유할 필요가 없어져서 서버(10)의 보안 요건이 낮아진다는 점이다. 이러한 접근법은 노이즈가 없는 복제본을 생성할 수 없다는 공지된 기법의 문제점을 해결한다.

도 3의 구현형태에 기초하는 다른 구현형태는, 서버(10)가 E _i 를 안전한 지상 기반구조로부터 직접적으로 수신함으로써, 전체 시스템(2)을 위태롭게 할 k ₁의 개시와 달리, E _i 시퀀스가 개시될 수 없는 동안에, 그것이 개시되어도 그들의 적용가능성(applicability) 시간에만 영향을 준다는 것이다. 그러면 k ₁을 저장하기 위하여 필요한 것보다 더 낮은 보안 수준을 요구하면서, k ₂ _,i 를 연속적으로 수신할 필요가 없어지게 될 것이다.

다른 변형예는, 재암호화된 시퀀스 R _i 에 추가하여, 수신기(4)가 장래의 상관을 위하여 요구되는, 추후 개시될 키 k ₂ _,i 로 암호화되고 프로세스에 변화 가능성(variability) 또는 엔트로피를 추가하도록 의도되는 일부 추가적 정보 D _i 를 저장하는 것이다. 이러한 정보는 시퀀스의 정확한 동기화 시간에 관련되어, t = τi에서 시퀀스를 재암호화하는 대신에, 암호화된 시퀀스가 t=τi + δ _i 에서 시작되게 하는 것일 수 있는데, 여기에서 δ _i 는 k ₂ _,i 에 의해 복호화되면 수신기(4)에만 알려진다. 이것 역시, 상이하고 각각의 상관 시퀀스를 위하여 요구되는 솔트(salt) 또는 논스(nonce)를 추가할 수 있다.

다른 변형예에서, 수신기(4) 및 시스템(6) 레퍼런스 시간 사이에 동기화 오차가 생기게 하기 위하여 신호 샘플링 기간은 Δ보다 길다. 이러한 경우에, R _i 및 S _i 에 대한 시간 지속기간 Δ는 상이하여, 수신기가 공통 시간 레퍼런스에 동기화되지 않는 경우에도, 더 긴 S _i 간격이 상관의 확률을 보장하게 할 수 있다.

다른 변형예에서, 신호 상관을 수행하기 위하여 필요한, 송신기(8) 및 수신기(4) 사이의 인증된 동기화를 허용하기 위하여, 수신기(4)는, 예를 들어 천문력 및 클록 정보의 경우에서와 같이 송신기(8)의 네비게이션 데이터를 인증하기 위하여 k _2, _i 를 사용한다.

다른 변형예에서, R _i 시퀀스는 서버(10)로부터 공개-개인 키 쌍의 개인 키를 통해 인증되고, 수신기(4)는 공개 키를 보유하고 있다. 이러한 공개 키는 k ₂ _,i 를 인증하기 위하여 필요한 것일 수 있다.

다른 변형예에서, 키 k _2, _i 는 송신된 무선 주파수 신호로부터가 아니라 다른 소스로부터 수신된다.

다른 변형예에서, s ₂ (t) 및 s ₁ (t)는, 동일한 캐리어의 성분이거나, 동일한 소스로부터의 상이한 캐리어로부터의 신호이거나, 확산 코드로 변조된 이차 코드 또는 데이터를 포함할 수 있는 신호이다.

전술된 기법은 Galileo 시스템에 대해서 특히 구현될 수 있는데, 이러한 경우 암호화된 신호는 E6B 또는 E6C 신호이고, 및 재암호화 키를 송신하는 신호는 E1B I/NAV 신호이며, 여기에서 재암호화 키는 TESLA 체인을 통해 이러한 신호 상에서 전달되는 네비게이션 메시지 인증(NMA) 서비스의 일부이다. 이러한 경우에, TESLA 루트 키를 인증하기 위하여 사용되는 공개 키는 서버(10)로부터 제공된 재암호화된 시퀀스 R _i 를 인증하기 위하여 사용되는 것일 수 있다.

다른 구현형태에서, 수신기(4)는 표준의 공개된 신호-기반 PVT와 확산-코드-암호화된 PVT 사이에서 임의의 비교를 수행하지 않는다. 수신기(4)는 인증된 네비게이션 데이터를 수신하기 위하여 공개된 신호만을 취하고, 인증된 PVT를 계산하기 위하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 로부터의 측정치를 사용한다.

다른 구현형태에서, 공개된 신호 및 암호화된 신호 사이의 비교는 PVT 레벨과 반대로 측정 레벨에서 수행되어, 측정치가 유사한 것으로 여겨지면 공개된 신호-기반 위치가 인증된 것으로 간주되게 한다.

Claims

수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하는 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함하고,
상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여:
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계;
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁으로 생성됨 -;
상기 무선항법 기반구조의 암호화 컴포넌트 내에서, 상기 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계;
t = 0 이전에, 상기 암호화 컴포넌트에 의하여, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 상기 수신기(4)에 송신하는 단계;
상기 주어진 송신기(8)로부터, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계;
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계;
상기 수신기(4)에서, t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 수신하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계; 및
상기 수신기(4)에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t) 중 적어도 일부와 상기 암호화된 시퀀스 E _i 를 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기(8)에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함하는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 암호화 컴포넌트에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)로부터, 상기 미리 결정된 인증 간격 [0,T] 내의 각각의 시간 기간과 연관된 복수 개의 암호화된 시퀀스 E _i 를 추출하는 단계를 더 포함하는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 재암호화된 시퀀스 R' _I 는 상기 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여 상기 추출된 암호화된 시퀀스 E _i 로부터 생성되고, 상기 재암호화된 시퀀스 R' _i 는 상기 주어진 송신기(8)와 연관되는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계는,
단일 재암호화된 시퀀스 R' _i = K ₁ _,i
K ₂ _,i 를 생성하는 것을 포함하고, K ₁ _,i 는 [τi, τi + Δ]에 k ₁으로부터 생성된 키스트림에 대응하는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 수신기에서, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계는,
E _i = R' _i
C ₁
K _2,Ii 로부터 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하는 것을 포함하고,
C ₁은 상기 수신기(4)에 알려진, 상기 주어진 송신기(8)로부터의 상기 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)의 확산 코드인, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재암호화된 시퀀스 R _i 가 생성되는 상기 암호화 컴포넌트는 지상 설치 서버(10)인, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 송신기(8 내지 8''') 각각에 대하여, 상기 송신기 각각의 위치 및 클록 데이터를 내장하는 인증된 위성 천문력(ephemeris) 및 클록 데이터를 수신하는 단계;
상기 위치 및 클록 데이터로부터 제 1 수신기 PVT 솔루션을 산출하는 단계;
상기 코드 위상 측정치 중 하나 이상에 기초하여 제 2 수신기 PVT 솔루션을 계산하는 단계;
상기 제 1 수신기 PVT 솔루션을 상기 제 2 수신기 PVT 솔루션과 비교하고, 상기 제 1 수신기 PVT 솔루션이 상기 제 2 수신기 PVT 솔루션과 미리 결정된 공차 미만으로 다를 경우, 상기 제 1 수신기 PVT 솔루션이 인증된다고 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
무선항법 시스템(2)의 무선항법 기반구조(6)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 시스템(2)은 수신기(4)를 더 포함하고,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함하고,
상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여:
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계;
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁으로 생성됨 -;
상기 무선항법 기반구조(6)의 암호화 컴포넌트 내에서, 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하는 단계;
t = 0 이전에, 상기 암호화 컴포넌트에 의하여, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 상기 수신기(4)에 송신하는 단계;
상기 주어진 송신기(8)로부터, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계; 및
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계를 포함하고,
상기 수신기(4)는,
t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하고,
상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하며,
일련의 키 k _2, _i 를 수신하고,
암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하며,
수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t) 중 적어도 일부와 상기 암호화된 시퀀스 Ei를 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하도록 구성되는, 무선항법 시스템(2)의 무선항법 기반구조(6)에서 수행되는 방법.
무선항법 시스템(2)의 수신기(4)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 시스템(2)은 상기 수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하고,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 암호화 컴포넌트를 포함하며,
상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여 수행되고,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하고,
키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하도록 구성되며, 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조의 비밀 키 k ₁으로 생성되고,
상기 무선항법 기반구조(6)의 암호화 컴포넌트는,
상기 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여, 재암호화된 시퀀스 R _i 를 생성하고,
t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 상기 수신기(4)에 송신하도록 구성되며,
상기 주어진 송신기(8)는, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하도록 구성되고,
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나는, 일련의 키 k _2, _i 를 송신하도록 구성되며,
상기 방법은, 상기 수신기(4)에서,
t = 0 이전에, 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 수신하고 저장하는 단계;
상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계;
상기 일련의 키 k _2, _i 를 수신하는 단계;
암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하는 단계; 및
수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t) 중 적어도 일부와 상기 암호화된 시퀀스 E _i 를 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함하는, 무선항법 시스템(2)의 수신기에서 수행되는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 무선항법 시스템(2).
제 8 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 무선항법 기반구조(6).
제 9 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 수신기(4).
수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하는 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 서버(10)를 포함하고,
상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여:
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2, _i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계;
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁으로 생성됨 -;
상기 서버(10)에서, 상기 일련의 키 k _2, _i 로 생성된 키스트림 K ₂ _,i 를 사용하여 획득된 바 있는 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하는 단계;
상기 주어진 송신기(8)로부터, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계;
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 송신하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하는 단계;
상기 수신기(4)에서, 상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버로 송신하는 단계;
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''')) 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 상기 서버(10)로 송신하는 단계;
상기 서버(10)에서, 암호화된 시퀀스 E _i를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2, _i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 _R i를 복호화하는 단계; 및
상기 서버(10)에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기(8)에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 포함하는, 무선항법 시스템(2)에서 수행되는 방법.
무선항법 시스템(2)의 무선항법 기반구조(6)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 시스템(2)은 수신기(4)를 더 포함하고,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 서버(10)를 포함하고,
상기 방법은, 상기 복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여:
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2,i 를 생성하고 t=0에서 시작하는 단계;
상기 무선항법 기반구조(6) 내에서, 키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하는 단계 - 상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁ 으로 생성됨 -;
상기 서버에서, 상기 일련의 키 k _2,i 로 생성된 키스트림 K _2,i 를 사용하여 획득된 바 있는 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하는 단계;
상기 주어진 송신기(8)로부터, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하는 단계;
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나로부터, 상기 일련의 키 k _2,i 를 상기 서버에 송신하는 단계를 포함하고,
상기 수신기(4)는,
상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하고,
수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하며,
상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버(10)로 송신하고,
상기 서버(10)에서, 암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2,i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하도록 구성되며,
상기 방법은,
상기 서버(10)에서, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기(8)에 대한 코드 위상 측정치를 생성하는 단계를 더 포함하는, 무선항법 시스템(2)의 무선항법 기반구조(6)에서 수행되는 방법.
무선항법 시스템(2)의 수신기(4)에서 수행되는 방법으로서,
상기 무선항법 시스템(2)은 상기 수신기(4) 및 무선항법 기반구조(6)를 포함하고,
상기 무선항법 기반구조(6)는
복수 개의 위성-탑재 송신기(8, 8', 8'', 8'''), 및
상기 송신기(8, 8', 8'', 8''') 및 상기 수신기(4)와 통신하도록 구성되는 서버(10)를 포함하고,
상기 무선항법 기반구조(6)는,
지속기간 T의 미리 결정된 인증 간격 [0,T]에 대하여 일련의 키 k _2,i 를 생성하고 t=0에서 시작하고,
키스트림 K ₁ (t)를 사용하여 제 1 무선항법 신호 s ₁ (t)로부터 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 생성하도록 구성되고,
상기 키스트림 K ₁ (t)는 상기 무선항법 기반구조(6)의 비밀 키 k ₁ 으로 생성되며,
재암호화된 시퀀스 R _i 는 상기 서버(10)에서, 상기 일련의 키 k _2,i 로 생성된 키스트림 K _2,i 를 사용하여 획득된 바 있는 재암호화된 시퀀스 R _i 를 제공하고;
주어진 송신기(8)는 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 송신하도록 구성되며,
상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나는 상기 일련의 키 k _2,i 를 상기 서버(10)에 송신하도록 구성되고,
상기 방법은, 상기 복수 개의 송신기(8, 8', 8'', 8''') 중 하나 이상의 주어진 송신기(8)에 대하여, 상기 수신기(4)에서 수행되며,
상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 수신하는 단계;
수신된 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 획득하도록, 상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)를 샘플링하는 단계; 및
상기 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 서버에 송신하는 단계를 포함하고,
상기 서버(10)는,
암호화된 시퀀스 E _i 를 획득하도록, 상기 일련의 키 k _2,i 를 사용하여 상기 재암호화된 시퀀스 R _i 를 복호화하고,
상기 확산 코드-암호화된 신호 e(t)의 수신된 디지털화된 스냅샷 S(τi, τi+Δ)를 상기 암호화된 시퀀스 E _i 와 상관시킴으로써, 상기 주어진 송신기(8)에 대한 코드 위상 측정치를 생성하도록 구성되는, 무선항법 시스템(2)의 수신기(4)에서 수행되는 방법.