WO2012003998A1 - Methode, dispositif et reseau pour l'authentification de la position d'un recepteur de navigation - Google Patents

Methode, dispositif et reseau pour l'authentification de la position d'un recepteur de navigation Download PDF

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Antonio Pujante Cuadrupani
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Antonio Pujante Cuadrupani
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    • 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
    • G01S19/215—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service issues related to spoofing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • 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
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers

Definitions

  • This document describes a method of data processing that consists in detecting and storing in a device the flow of data coming from
  • the result of the processing of these signals in a particular point of the service area serves to validate the position of the receiver and / or the time reference delivered by the receiver from the navigation signals and which can be used for the synchronization of the networks. (telecommunication, energy transport, water transport, etc.).
  • the result of the processing of these signals is also used for the authentication of the received signal and the verification of its quality (non-scrambled or distorted signal).
  • the information thus obtained can be retransmitted to a reference station for validation or stored on site for a posteriori treatment.
  • the method aims to solve the problem of the authentication of the position of a receiver and the protection of synchronization of logistics networks. This method prevents and discourages users from sending manipulated, modified or false information. This method also protects time reference stations against interference or distorted signals that may interfere with the issued reference. The method also makes it possible to detect interference situations or supplanting the original signal.
  • the method proposed in this description is based on the navigation messages and the observation of some physical parameters observable in the received signals.
  • the navigation messages are transported and multiplexed with the pseudo navigation codes.
  • This data flow contains the information to aid navigation such as ephemerides, each satellite's own parameters, etc., sent by each satellite of a constellation in each moment of time.
  • This stream can be generated and transmitted from a terrestrial station or generated directly in the satellite.
  • This stream contains information that is common to all satellites in the navigation system and information that is specific to each satellite of the navigation system. The concept is depicted in Figure 1.
  • the method consists in simultaneously receiving in a terminal the navigation message from (at least) two (or more) satellites that belong to one or more constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc.
  • This method can also be performed with navigation system signals with earth stations, such as Decca, Omega, Loran-C, etc.
  • This method can also be carried out with communications signals from terrestrial systems such as television broadcasting systems / digital satellite audio (DVB-S, DAB-S, DARS, DMB, etc.) or communications signals
  • terrestrial systems such as terrestrial television / digital audio broadcasting systems (DVB-T, DAB-T, DARS, DMB, etc.).
  • This stream of data coming from the satellites is stored with a reference of unique time, which creates a signature (set of epochs) that is unique for each moment and each position on the surface of the Earth, as described in the Figure 2.
  • the position and the signature are stored at all times with a resolution of time sufficient to establish the authentication of the position. This resolution will depend on the speed of movement of the receiver and the system authentication requirements. The resolution will be configurable for each user of the system.
  • the navigation messages are generated by the operator of the satellite system and sent to each satellite by earth stations (or alternatively generators on board) or generated in the stations for terrestrial systems. These messages are stored by a centralized data processing system that will store all the signals that carry the navigation messages and its transitions with a unique time reference.
  • a search and data selection system will make it possible to compare the data declared as received by a navigation receiver device with the data sent at each moment of time by the operator of the satellite navigation system.
  • the authentication of the data recorded in the receiver will be done by a space-time correlation of the data actually sent by the operator of the satellite system and the data recorded in the receiver for the signals which carry the navigation messages and the position of the receiver taken from the ps ⁇ udo code of the navigation system.
  • the authentication signature is given by the transition epochs of the signals that carry each navigation message. It is this signature that the system in charge of the authentication of the position will use for the validation of the information recorded by the receiver of the user of the system. The time resolution must be sufficient to establish the authentication of the position.
  • the sampling of the signal containing the navigation messages must be sufficient for the application of the method and the detection of transition epochs in the signals.
  • the signature is based on the transition times in the signals that carry the navigation messages. This allows for a spatial resolution of the system
  • the signature may be sent to the control center or stored in the receiving device ( Figure 3).
  • the reliability of the authentication can be increased by sending the processed information in real time to an authentication control center.
  • This technique is independent of the operator of the navigation system and can be managed exclusively by the authentication agent.
  • the reliability of authentication increases with the number of signals that are recorded from being done simultaneously in the receiver. At a minimum it is necessary to record the flow of data from two different satellites. There is no maximum number of signals to be processed.
  • the reliability of the authentication can be increased by varying the selection of the signal flow to be used in a given period. This selection will be made by the authentication agent. This method is independent of the operator of the navigation system but it is necessary to communicate to the receivers in the service area the selection of the signals to be used.
  • the reliability of authentication can be increased by varying the information transmitted in the flow of navigation messages. This method is dependent on the operator of the navigation system and will be done by the operator in collaboration with the authentication agent. The reliability of the authentication can be increased by varying the period of
  • the reliability of authentication can be increased by verifying the integrity of the received signal through the information sent by SBAS-type systems (eg EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN, etc.) or by autonomous verification techniques. integrity of type AIM, FDE, etc.
  • SBAS-type systems eg EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN, etc.
  • autonomous verification techniques integrity of type AIM, FDE, etc.
  • the reliability of the authentication can be increased by cooperatively using the signatures information and the positions of other users equipped with navigation receivers present in the entourage and communication with these users by techniques such as Bluetooth, WIFI, WAVE / DSRC to generate metasignatures with relative information relative to the position of the other users by incorporating these signatures into the data to be sent to the control center for validation.
  • the reliability of the authentication can be increased by checking the quality of the signals received and by performing its authentication by observing certain parameters of the signals, such as:
  • the signature calculated in the control center will be to the receiving device that will use it as reference pattern to estimate the quality of the signal received directly from the satellites. - Verification of the parity of each word of the subtram (for example the words HOW or TLM) of all the satellites in view in relation to the content of the word. If the check shows an unexpected variation, a warning will be associated with the generated signature not to use the satellite information (or station).
  • the exchanged and stored information can be encrypted (symmetric or asymmetrical keys) to protect the information against manipulation or interference external to the system, including the encryption of information received and processed by the receiving device or generated by the control center.
  • the signature obtained according to the method described can be used to carry out the following methods:
  • symmetric keys such as Diffie-Hellman, AIGamal, etc.
  • Generating symmetric keys (such as Diffie-Hellman, AIGamal, etc.) using the synchronized signatures in the receiving device and the control center.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Ce document décrit une méthode de traitement de données que consiste à détecter et stocker dans un dispositif le flux de messages de navigation et les paramètres physiques des signaux reçus dans un récepteur en provenance des systèmes de navigation par satellite ou terrestre et sa comparaison avec les données originales transmises par les système de navigation par rapport à une référence de temps commune pour tous les signaux. Le flux enregistré génère une signature qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la surface de service (Terre ou autre planète ou corps céleste). Le résultat du traitement des données pour un point particulier de la Terre sert à valider et authentifier la position et la référence de temps délivrées par le récepteur de navigation ainsi que la qualité et l'authenticité du signal reçu.

Description

METHODE, DISPOSITIF ET RESEAU POUR L'AUTHENTIFICATION DE LA POSITION D'UN RECEPTEUR DE NAVIGATION
Ce document décrit une méthode de traitement de données que consiste à détecter et stocker dans un dispositif le flux de données en provenance des systèmes de
navigation par satellite et sa comparaison avec les données originales transmises par les système de navigation par satellite par rapport à une référence de temps unique et commune pour tous les signaux. Ceci permet de générer une signature qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service (Terre ou autre planète ou corps céleste). Le résultat du traitement de ces signaux dans un point particulier de la zone de service sert à valider la position du récepteur et/ou la référence de temps délivrée par le récepteur à partir des signaux de navigation et qui peut être utilisée pour la synchronisation des reseaux (télécommunication, transport d'énergie, transport d'eau, etc). Le résultat du traitement de ces signaux sert aussi à l'authentification du signal reçu et à la vérification de sa qualité (signal non-brouillée ou faussée). Les informations ainsi obtenues peuvent être retransmises vers une station de référence pour sa validation ou stockés sur place pour un traitement à posteriori.
La méthode a pour objectif résoudre le problème de l'authentification de la position d'un récepteur et de la protection de la synchronisation des réseaux logistiques. Cette méthode prévient et dissuade aux utilisateurs de procéder à l'envoie d'informations manipulés, modifiés ou fausses. Cette méthode protège aussi les stations de référence de temps contre interférences ou signaux faussées qui puissent brouiller la référence délivrée. La méthode permet aussi de détecter situations de brouillage ou supplantation du signal originel.
La méthode proposée dans cette description se base sur les messages de navigation et sur l'observation de quelques paramètres physiques observables dans les signaux reçus. Les messages de navigation sont transportés et multiplexés avec les pseudo codes de navigation. Ce flux de données contient les informations pour aider à la navigation telles que ephemerides, paramètres propres de chaque satellite, etc, envoyés par chaque satellite d'une constellation dans chaque instant de temps. Ce flux peut être généré et transmis depuis une station terrestre ou généré directement dans le satellite. Ce flux contienent des informations qui sont communes à tous les satellites du système de navigation et des informations qui sont propres pour chaque satellite du système de navigation Le concept est décrit dans la Figure 1.
La méthode consiste à recevoir simultanément dans un terminal le message de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc. Cette méthode peut être réalisée aussi avec des signaux de systèmes de navigation avec stations terrestres, tels que Decca, Oméga, Loran-C, etc. Cette méthode peut être réalisée aussi avec des signaux communications en provenance de systèmes terrestres tels que les systèmes de diffusion télévision/audio numérique par satellite (DVB-S, DAB-S, DARS, DMB, etc.) ou signaux de communications en
provenance de systèmes terrestres tels que les systèmes de diffusion télévision/audio numérique terrestre (DVB-T, DAB-T, DARS, DMB, etc.).
Ce flux de données en provenance des satellites est stocké avec une référence de temps unique, ce que crée une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La position et la signature son stockés à chaque instant avec une résolution de temps suffisant pour établir l'authentification de la position. Cette résolution sera fonction de la vitesse de déplacement du récepteur et les besoins d'authentification du système. La résolution sera configurable pour chaque utilisateur du système.
Les messages de navigation sont générés par l'operateur du système de satellites et envoyés à chaque satellite par des stations terrestres (ou alternativement génères à bord) ou générés dans les stations pour les systèmes terrestres. Ces messages sont stockés par un système de traitement de données centralisé qu'emmagasinera tous les signaux qui transportent les messages de navigation et ses transitions avec une référence de temps unique.
Un système de recherche et sélection de données fera possible comparer les données déclarées comme reçues par un dispositif récepteur de navigation avec les données envoyés à chaque instant de temps par l'operateur du système de navigation par satellite.
L'authentification des données enregistrées dans le récepteur se fera par une corrélation espace-temps des données effectivement envoyées par l'operateur du système de satellites et les données enregistrées dans le récepteur pour les signaux qui transportent les messages de navigation et la position du récepteur extrait du psëudo code du système de navigation.
Les données utilisées seront :
- la position enregistrée par le récepteur pour l'instant Tref,
- les messages de navigation envoyés par l'operateur du système de satellites de navigation dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant Tref.
- les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se
trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant Tref.
Comme décrit dans la Figure 2, la signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation. C'est cette signature que le système en charge de l'authentification de la position utilisera pour la validation de l'information enregistrée par le récepteur de l'utilisateur du système. La résolution de temps doit être suffisant pour établir l'authentification de la position.
L'échantillonnage du signal qui contient les messages de navigation doit être suffisant pour l'application de la méthode et la détection des epochs de transition dans les signaux.
La signature est basée sur les instants de transition dans les signaux qui transportent les messages de navigation. Ceci permet d'avoir une résolution spatial du système
d'authentification de l'ordre de quelques mètres seulement, ce qui permet d'utiliser l'authentification pour flottes de véhicules de tout type : voitures, camions, bateau, avions, etc. La signature peut être envoyée vers le centre de contrôle ou stockée dans le dispositif récepteur (Figure 3).
La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en envoyant en temps réel l'information traitée vers un centre de contrôle d'authentification. Cette technique est indépendante de l'operateur du système de navigation et peut être géré exclusivement par l'agent d'authentification.
La fiabilité de l'authentification augmente avec le nombre de signaux qui sont enregistrées de faisons simultanée dans le récepteur. Au minimum il est nécessaire d'enregistrer le flux de données provenant de deux satellites différents. Il n'y a pas de nombre maximum de signaux à être traités.
La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant la sélection du flux de signaux à être utilisée dans une période déterminée. Cette sélection sera faite par l'agent d'authentification. Cette méthode est indépendante de l'operateur du système de navigation mais il est nécessaire de communiquer aux récepteurs dans la zone de service la sélection des signaux à utiliser.
La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant l'information transmise dans le flux des messages de navigation. Cette méthode est dépendent de l'operateur du système de navigation et sera faite par l'operateur en collaboration avec l'agent de authentification. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en variant la période de
renouvellement de l'information transmise dans le flux des messages de navigation. Cette méthode est dépendent de l'operateur du système de navigation et sera faite par l'operateur en collaboration avec l'agent de authentification. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en vérifiant l'intégrité du signal reçu par le biais des informations envoyées par de systèmes du type SBAS (EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN etc.) ou par de techniques autonomes de vérification de l 'intégrité du type AIM, FDE, etc. La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en utilisant en coopération les informations des signatures et les positions d'autres utilisateurs équipés avec récepteurs de navigation présents dans l'entourage et communication avec ces utilisateurs par techniques tels que Bluetooth, WIFI, WAVE/DSRC pour générer des metasignatures avec les informations relatives par rapport à la position des autres utilisateurs en incorporant ces signatures aux données à être envoyées vers le centre de contrôle pour sa validation.
La fiabilité de l'authentification peut être augmentée en vérifiant la qualité des signaux reçus et en réalisant son authentification par observation de certains paramètres des signaux, tels que :
- Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigation reçus dans un instant déterminé avec les informations que sont communes à tous les autres satellites du système de navigation. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
- Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigation reçus dans un instant déterminé avec les informations que sont propres pour chaque satellite du système de navigation (telles que les éphémérides). Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station). Comparaison de la déviation Doppler des fréquences reçues de chaque satellite (ou station émettrice des signaux de navigation) avec la prédiction de la déviation Doppler pour le récepteur de navigation calculée dans le récepteur. Cette prédiction est calculée à partir de la position, vitesse et accélération du récepteur et à partir des éphémérides des satellites. Le calcul et la comparaison avec la mesure de la déviation Doppler est fait dans le récepteur de navigation
individuellement pour chaque satellite pour lequel on reçoit un signal. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station). Comparaison du niveau du signal reçu de chaque satellite (ou station émettrice des signaux de navigation) avec la prédiction du niveau du signal espéré pour chaque satellite et calculée à partir de la position du récepteur, de l'orientation spatial du récepteur et son effet dans le diagrame de radiation de l'antenne de réception et de la distance entre le satellite ou station et le récepteur. Ces données sont obtenues à partir des ephemerides des satellites et de la position du récepteur (latitude, longitude, hauteur). Le calcul du niveau du signal reçu de chaque satellite est fait dans le récepteur de navigation individuellement pour chaque satellite pour lequel on reçoit un signal. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation de chaque satellite entre deux pages consécutives et vérification de la mis à jour des informations IODC et IODE entre ces deux pages consécutives. Si il y a des variations des contenus des subtrames entre deux pages consécutives et il n'y a pas de mis à jour des informations IODC et IODE, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation de chaque satellite entre deux subtrames ou pages consécutives et vérification de la correcte progression du compteur du temps en seconds de la semaine (TOW). Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation entre tous les satellites en vu pour la même subtrame ou page et vérification de la correcte progression du compteur du temps en seconds de la semaine (TOW). Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
- Comparaison de l'instant d'arrivée du préambule ou entête de synchronisation de chaque subtrame ou page pour tous les satellites en vu et vérification de la correcte distance de temps entre deux préambules consécutifs. Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison d'une signature calculée à partir des données reçues dans le centre de contrôle pour une certain position et intégrée par un groupe de satellites prédéterminé (ou stations source de signal) avec les données reçues directement des satellites pour vérifier la qualité des signaux reçus dans le dispositif récepteur.
La signature calculée dans le centre de contrôle sera vers le dispositif récepteur que l'utilisera comme patron de référence pour estimer la qualité du signal reçu directement des satellites. - Vérification de la parité de chaque mot de la subtrame (par example les mots HOW ou TLM) de tous les satellites en vue par rapport au contenu du mot. Si la vérification montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station). Les informations échangées et stockées peuvent être encryptées (clés symétriques ou assymetriques) pour protéger l'information contre manipulations ou interférences externes au système, y comprise l'chiffrement des informations reçues et traitées par le dispositif récepteur ou générés par le centre de contrôle. La signature obtenue selon la méthode décrite peut être utilisée pour réaliser les procédés suivants :
Génération de clés symétriques (tels que Diffie-Hellman, AIGamal, etc) en utilisant les signatures synchronisés dans le dispositif récepteur et le centre de contrôle comme sources pour générer clés de chiffrement.
- Génération de clés asymétriques en utilisant les signatures reçues dans le
dispositif récepteur et le centre de contrôle, à partir d'une fonction à sens unique et à brèche secrète à l'aide d'un algorithme de chiffrement asymétrique, par exemple RSA.
Echange de clés entre deux (ou plus) points d'un réseau à connecter
- Génération de l'identification de l'identité des parties mis en connexion dans un lien entre deux diapositives récepteurs et/ou le centre de contrôle
Génération de bits de remplissage pour introduire dans le flux de données
Génération de signatures digitales pour la validation de documents ou actions
La méthode décrite peut être utilisée pour son application dans les domaines
suivants (liste non-exhaustive):
Transport
- Gestion et sécurité dans le transport de personnes
- Gestion et sécurité dans le transport de biens et produits, y compris le transport de matériaux/produits dangereux.
Optimisation de la gestion de flottes
- Surveillance selon les spécifications de l'ICAO
Surveillance de la marine marchande
Contrôle et paiement de péages routiers
Contrôle et paiement des plages de stationnement de véhicules
Sécurité et Sûreté
- Sécurité public
Surveillance de personnes
Surveillance de véhicules
- Application et vérification d'accords internationaux
Protection de frontières
- Surveillance et protection de l'aide international
Certification légal de la position dans un instant donné
Protection de données bancaires
- Gestion et réduction du risque des compagnies d'assurance
- Tachographes
- Applications militaires
Écologie - Surveillance et contrôle des flottes de pèche
- Prévention, surveillance et contrôle de déchets
- Surveillance et contrôle de la production agricole
- Vérification et contrôle des accords internationaux
- Transport et stockage de produits contaminants
Science
- Applications en géodésie
- Protection de ressources naturelles
- Applications en biologie et protection de la biosphère
Infrastructures
Certification de la référence de temps obtenue pour la synchronisation de réseaux de communications, réseaux de transport d'énergie ou de produits énergétiques, réseaux de transport d'eau, etc.
Cryptage de données
- Génération de clés symétriques (tels que Diffie-Hellman, AIGamal, etc) en utilisant les signatures synchronisés dans le dispositif récepteur et le centre de contrôle.
- Génération de clés asymétriques en utilisant les signatures reçues dans le
dispositif récepteur et le centre de contrôle, par exemple RSA.
- Echange de clés entre deux (ou plus) points d'un réseau à connecter
Génération de l'identification de l'identité
Génération de bits de remplissage pour introduire dans le flux de données Génération de signatures digitales pour la validation de documents ou actions
Références
[1] Galileo Open Service, Signal In Space, Interface Control Document, OS SIS ICD, Draft 1 [2] GPS, SIS-ICD.

Claims

Revendications
) Procédé pour le traitement de données dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation et dans un centre de contrôle pour l'authentification d'une signature générée à partir du signal que contient les messages de navigation et qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- Détection dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation des messages de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc.
Enregistrement dans le dit dispositif de ce flux de données en provenance des satellites qui sont stockés avec une référence de temps unique.
- Création d'une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant de temps et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation.
Pour la création de la signature, les données utilisées dans le récepteur seront : a) la position enregistrée par le récepteur pour l'instant Tref,
b) les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant Tref.
Enregistrement de la position et la signature à chaque instant avec une résolution de temps suffisant pour établir l'authentification de la position et de la référence de temps générée à partir du signal de navigation reçu à chaque instant.
- Adaptation de la résolution de temps en fonction de la vitesse de déplacement du récepteur et les besoins d'authentification du système.
Réception dans le centre de contrôle d'authentification du fichier enregistré par le dispositif récepteur.
Récupération depuis ia base de données du centre de contrôle des messages de navigation envoyés par tous les satellites visibles sur la zone de couverture où se trouvait le récepteur dans l'instant Tref.
- Calcule à partir de la position des satellites et de la position du dispositif récepteur dans l'instant Tref des messages de navigation (et ses transitions) qui sont effectivement arrivés sur la position du récepteur à chaque instant depuis tous les satellites avec visibilité sur le récepteur.
Comparaison de l'information calculée par le centre de contrôle avec les données déclarées comme reçues par le dispositif récepteur. Les données utilisées dans le centre de contrôle seront :
a) la position enregistrée par le récepteur pour l'instant, Tref,
b) les messages de navigation enregistrés par le récepteur dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant, Tref.
c) les messages de navigation envoyés par l'operateur du système de satellites de navigation dans la région ou se trouvait le récepteur et qu'ont arrivé à la position déclarée par le récepteur dans l'instant, Tref.
Certification par le centre de contrôle de la validité ou non validité des données fournis par le dispositif récepteur de navigation.
- En utilisant cette certification, la position et référence de temps communiqué par le dispositif récepteur sera authentifiée ou déclaré comme non authentifié.
Les données emmagasinées et/ou envoyées vers le centre de contrôle et/ou reçues du centre de contrôle peuvent être chiffrées par de clefs symétriques ou asymétriques pour protéger les informations échangées.
La génération de la signature peut être réalisé à partir des données élémentaires (pseudoranges, données de navigation, effet Doppler, etc.) ou à partir des mesures directes sur les epochs des messages de navigation élaborées dans le dispositif récepteur avant d'être emmagasinées et/ou envoyées vers le centre de contrôle et/ou reçues du centre de contrôle.
2) Procédé pour l'authentification des informations dans le centre de contrôle et de traitement de données selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - Recevoir et noter les flux des signaux des messages de navigation de tous les satellites générés par l'opérateur du système dans une base de données.
- Identifier le flux de signaux des messages de navigation reçu sur la surface de la planète pour tous les satellites à partir des informations générées par l'opérateur du système et des données d'évolution orbital.
- Stocker l'évolution des flux des signaux des messages de navigation de tous les satellites générés par l'opérateur du système dans une base de données avec une référence de temps unique.
- Recevoir et décoder les informations reçues de chaque dispositif récepteur
utilisateur du service.
Calcule à partir de la position des satellites et de la position du récepteur dans l'instant Tref des messages de navigation (et ses transitions) qui sont
effectivement arrivés sur la position du récepteur à chaque instant depuis tous les satellites avec visibilité sur le récepteur.
Corrélation espace-temps des données effectivement envoyées par l'operateur du système de satellites et les données enregistrées dans le récepteur pour les signaux qui transportent les messages de navigation et la position du récepteur extrait du pseudo code du système de navigation.
Certification par le centre de contrôle de la validité ou non validité des données fournis par le dispositif récepteur de navigation.
En utilisant cette certification, la position et référence de temps communiqué par le dispositif récepteur sera authentifiée ou déclaré comme non authentifié.
Procédé pour l'augmentation de la fiabilité de la méthode d'authentification décrite dans les revendications 1 et 2, caractérisé par l'application d'une ou plusieurs des techniques suivantes :
- Variations de certaines portions de l'information transmise dans le flux des
messages de navigation. - Variation à discrétion de la période de renouvellement de l'information transmise dans le flux des messages de navigation.
- Variation du nombre de signaux qui sont enregistrées de faisons simultanée dans le dispositif équipé avec le récepteur. Au minimum il est nécessaire d'enregistrer le flux de données provenant de deux satellites différents. Il n'y a pas de nombre maximum de signaux à être traités.
- Variation de la sélection du flux de signaux à être utilisée dans une période
déterminée pour générer la signature que servira à l'authentification.
- Envoi en temps réel de l'information traitée vers un centre de contrôle
d'authentification et/ou stocakge sur place pour un traitement à posteriori.
- Vérification de l'intégrité du signal reçu par le biais des informations envoyées par les systèmes du type SBAS (EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN, etc.) ou par de techniques autonomes de vérification de l 'intégrité (RAIM, FDE, etc.).
- Utilisation des information des signatures et des positions d'autres utilisateurs
équipés avec récepteurs de navigation présents dans l'entourage et
communication avec ces utilisateurs par techniques tels que Bluetooth, WIFI, WAVE/DSRC pour générer des metasignatures avec les informations relatives par rapport à la position des autres utilisateurs en incorporant ces signatures des autres utilisateurs aux données à être envoyées vers le centre de contrôle pour sa validation.
Procédé pour le traitement de données dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation à partir du signal que contient les messages de navigation reçu à chaque instant selon les principes de la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
Détection dans un dispositif équipé d'un récepteur de navigation des messages de navigation de (au moins) deux (ou plus) satellites qu'appartient à une ou plusieurs constellations: GPS, Galileo, Glonass, etc.
Enregistrement dans le dit dispositif de ce flux de données en provenance des satellites qui sont stockés avec une référence de temps unique. - Création d'une signature (ensemble d'epochs) qu'est unique pour chaque instant de temps et chaque position sur la surface de la Terre, comme décrit dans la Figure 2. La signature d'authentification est donnée par les epochs de transition des signaux qui transportent chaque message de navigation.
- Sélection des flux de signaux de messages de navigation à être utilisés dans une période déterminée et que sont enregistrées dans le dispositif récepteur.
- Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigations reçu dans un instant déterminé avec les informations que sont communes à tous les autres satellites du système de navigation.
Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigation reçu dans un instant déterminé avec les informations que sont propres pour chaque satellite du système de navigation (telles que les éphémérides).
Procédé pour la retransmission vers une station de référence des informations obtenues à partir des messages de navigation pour sa validation et selon
les principes de la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- Retransmission vers une station de référence de la signature obtenue à partir des messages de navigation.
- Validation ou non des messages de navigation reçus par comparaison avec la signature qu'est unique pour chaque instant et chaque position sur toute la zone de service.
Dispositif de réception de signaux de navigation et de traitement de données pour l'authentification de la position du dit dispositif à partir des messages de navigation reçus pour réaliser les procédés des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend :
- Une unité pour la réception et validation des signaux de navigation avec un échantillonnage du signal qui contient les messages de navigation suffisant pour l'application de la méthode et la détection des epochs de transition dans les signaux.
- Une unité de stockage et de gestion de données avec un programme de sélection de signaux à stocker.
- Une unité pour la réception et envoi de données depuis / vers le centre de
contrôle.
7) Centre de contrôle et de récupération de données de messages de navigation et des stations de communication avec les utilisateurs pour la réalisation des procédées des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend les fonctionnalités suivantes:
- Réception dans les stations d'écoute de tous les messages de navigation de tous les satellites visibles depuis chaque station d'écoute
- Réception, classification, stockage et indexation dans le centre de contrôle des données et du flux des messages de navigation par rapport à la référence de temps Tref, le satellite ou station source et sa position.
- Établissement des liaisons de communication entre le centre de contrôle et les utilisateurs pour l'échange de données.
8) Utilisation des procédés et des éléments décrits dans les revendications 1 à 7 dans les domaines d'activité suivants (liste non-exhaustive) : voitures, camions, bateaux, avions, stations de référence, stations terrestres de génération de flux de données, etc.
9) Procédé selon les revendications 1 et 5 pour la réception dans le centre de contrôle de la signature d'une station de référence de temps utilisée pour la synchronisation des réseaux (télécommunications, distribution d'énergie, gaseoductes, etc.), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- Calcule dans le centre de contrôle à partir des messages de navigation reçus dans le dit centre de la signature que doive être reçue à un instant donné dans la position (longitude, latitude et hauteur) de la station de référence de temps.
- Retransmission en temps réel depuis la station de référence vers le centre de contrôle de temps de la signature générée à partir des signaux reçus. Alternativement la retransmision peut être faite depuis le centre de contrôle vers la station de référence. Dans le premier cas la validation sera faite dans le centre de contrôle, dans l'autre cas la validation sera faite dans la station de référence pour réduire le temps de reaction.
- Validation ou non de la signature générée à partir des messages de navigation reçus dans la station de référence de temps par comparaison avec la signature calculé pour la dite station dans le centre de contrôle.
- Si la signature générée dans la station de référence pour un instant donné ne correspond pas à la signature calculée dans le centre de contrôle, une alarme sera générée dans le centre de contrôle pour rejeter les informations reçues depuis la station de référence de temps. Alternativement, si la retransmision de l'information est faite depuis le centre de contrôle vers la station de référence, l'alarme sera générée directement dans la station de référence.
10) Procédé selon les revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les sources de signaux pour la réalisation du procédé peuvent être :
- Signaux de navigation en provenance de systèmes de navigation avec stations spatiales ou satellites (GPS, Galileo, Glonass, etc)
- Signaux de navigation en provenance de systèmes de navigation avec stations terrestres, tels que Decca, Oméga, Loran-C, etc.
- Signaux de communications en provenance de systèmes terrestres tels que les systèmes de diffusion télévision/audio numérique par satellite (DVB-S, DAB-S, DARS, DMB, etc.).
- Signaux de communications en provenance de systèmes terrestres tels que les systèmes de diffusion télévision/audio numérique terrestre (DVB-T, DAB-T, DARS, DMB, etc.).
1 1 ) Procédé selon la revendication 4 pour la vérification de la qualité du signal de
navigation reçu caractérisé en ce qu'il comprend une sélection des techniques ou la totalité des techniques suivantes à réaliser dans le dispositif récepteur :
- Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigation reçus dans un instant déterminé avec les informations que sont communes à tous les autres satellites du système de navigation. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station). Comparaison de la signature des données du flux de messages de navigation reçus dans un instant déterminé avec les informations que sont propres pour chaque satellite du système de navigation (telles que les éphémérides). Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison de la déviation Doppler des fréquences reçues de chaque satellite (ou station émettrice des signaux de navigation) avec la prédiction de la déviation Doppler pour le récepteur de navigation calculée dans le récepteur. Cette prédiction est calculée à partir de la position, vitesse et accélération du récepteur et à partir des éphémérides des satellites. Le calcul et la comparaison avec la mesure de la déviation Doppler est fait dans le récepteur de navigation
individuellement pour chaque satellite pour lequel on reçoit un signal. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
- Comparaison du niveau du signal reçu de chaque satellite (ou station émettrice des signaux de navigation) avec la prédiction du niveau du signal espéré pour chaque satellite et calculée à partir de la position du récepteur, de l'orientation spatial du récepteur et son effet dans le diagrame de radiation de l'antenne de réception et de la distance entre le satellite ou station et le récepteur. Ces données sont obtenues à partir des éphémérides des satellites et de la position du récepteur (latitude, longitude, hauteur). Le calcul du niveau du signal reçu de chaque satellite est fait dans le récepteur de navigation individuellement pour chaque satellite pour lequel on reçoit un signal. Si la comparaison offre un résultat divergent, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation de chaque satellite entre deux pages consécutives et vérification de la mis à jour des informations IODC et IODE entre ces deux pages consécutives. Si il y a des variations des contenus des subtrames entre deux pages consécutives et il n'y a pas de mis à jour des informations IODC et IODE, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation de chaque satellite entre deux subtrames ou pages consécutives et vérification de la correcte progression du compteur du temps en seconds de la semaine (TOW). Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison des informations des messages de navigation entre tous les satellites en vu pour la même subtrame ou page et vérification de la correcte progression du compteur du temps en seconds de la semaine (TOW). Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station). - Comparaison de l'instant d'arrivée du préambule ou entête de synchronisation de chaque subtrame ou page pour tous les satellites en vu et vérification de la correcte distance de temps entre deux préambules consécutifs. Si la comparaison montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
Comparaison d'une signature calculée à partir des données reçues dans le centre de contrôle pour une certain position et intégrée par un groupe de satellites prédéterminé (ou stations source de signal) avec les données reçues directement des satellites pour vérifier la qualité des signaux reçus dans le dispositif récepteur. La signature calculée dans le centre de contrôle sera vers le dispositif récepteur que l'utilisera comme patron de référence pour estimer la qualité du signal reçu directement des satellites.
- Vérification de la parité de chaque mot de la subtrame (par example les mots HOW ou TLM) de tous les satellites en vue par rapport au contenu du mot. Si la vérification montre une variation inattendue, un avertissement sera associé à la signature générée pour ne pas utiliser les informations du satellite (ou station).
12) Procédé pour l'chiffrement des informations stockées et échangées selon les
revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- Chiffrement des informations reçues et traitées par le dispositif récepteur avant stockage ou transmission vers le centre de contrôle
Chiffrement avant stockage ou transmission vers les dispositifs récepteurs ou les stations de référence de temps des informations générées par le centre de contrôle. L'chiffrement peut être fait par clés symétriques ou asymétriques.
Utilisation de la signature obtenue selon la revendication 1 pour:
Génération de clés symétriques (tels que Diffie-Hellman, AIGamal, etc) en utilisant les signatures synchronisés dans le dispositif récepteur et le centre de contrôle comme sources pour générer clés de chiffrement.
Génération de clés asymétriques en utilisant les signatures reçues dans le dispositif récepteur et le centre de contrôle, à partir d'une fonction à sens unique et à brèche secrète à l'aide d'un algorithme de chiffrement asymétrique, par exemple RSA.
Echange de clés entre deux (ou plus) points d'un réseau à connecter
Génération de l'identification de l'identité des parties mis en connexion dans un lien entre deux diapositives récepteurs et/ou le centre de contrôle
Génération de bits de remplissage pour introduire dans le flux de données
Génération de signatures digitales pour la validation de documents ou actions
Utilisation des procédés décrits dans les revendications 1 à 13 dans les domaines suivants (liste non-exhaustive):
Transport
- Gestion et sécurité dans le transport de personnes
Gestion et sécurité dans le transport de biens et produits, y compris le transport de matériaux/produits dangereux.
- Optimisation de la gestion de flottes
Surveillance selon les spécifications de l'ICAO
Surveillance de la marine marchande
Contrôle et paiement de péages routiers
Contrôle et paiement des plages de stationnement de véhicules
Sécurité et Sûreté
Sécurité public
Surveillance de personnes - Surveillance de véhicules
- Application et vérification d'accords internationaux
- Protection de frontières
- Surveillance et protection de l'aide international
- Certification légal de la position dans un instant donné
- Protection de données bancaires
Gestion et réduction du risque des compagnies d'assurance
- Tachographes
- Applications militaires
Écologie
Surveillance et contrôle des flottes de pèche
- Prévention, surveillance et contrôle de déchets
- Surveillance et contrôle de la production agricole
- Vérification et contrôle des accords internationaux
Transport et stockage de produits contaminants
Science
- Applications en géodésie
Protection de ressources naturelles
- Applications en biologie et protection de la biosphère
Infrastructures
Certification de la référence de temps obtenue pour la synchronisation de réseaux de communications, réseaux de transport d'énergie ou de produits énergétiques, réseaux de transport d'eau, etc.
Cryptage de données
- Génération de clés symétriques (tels que Diffie-Hellman, AIGamal, etc) en utilisant les signatures synchronisés dans le dispositif récepteur et le centre de contrôle.
- Génération de clés asymétriques en utilisant les signatures reçues dans le
dispositif récepteur et le centre de contrôle, par exemple RSA. - Echange de clés entre deux (ou plus) points d'un réseau à connecter
- Génération de l'identification de l'identité
- Génération de bits de remplissage pour introduire dans le flux de données Génération de signatures digitales pour la validation de documents ou actions
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