WO2015002226A1 - 車載器、及びスプーフィング検知方法 - Google Patents

車載器、及びスプーフィング検知方法 Download PDF

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WO2015002226A1
WO2015002226A1 PCT/JP2014/067637 JP2014067637W WO2015002226A1 WO 2015002226 A1 WO2015002226 A1 WO 2015002226A1 JP 2014067637 W JP2014067637 W JP 2014067637W WO 2015002226 A1 WO2015002226 A1 WO 2015002226A1
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WO
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spoofing
vehicle
time
time information
gnss
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PCT/JP2014/067637
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English (en)
French (fr)
Inventor
義弘 馬渕
宅原　雅人
健治 藤田
太三 山口
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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    • 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
    • G01S19/215—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service issues related to spoofing
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle-mounted device using GNSS (Global Navigation Satelite System).
  • GNSS Global Navigation Satelite System
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • GLONASS Global Positioning System
  • Galileo System Galileo System
  • a charging process can be performed on a vehicle traveling in an area set as a toll road based on the positioning result of the vehicle position by the artificial satellite.
  • spoofing In a satellite positioning system, a technique called spoofing is known in which an estimated position is misidentified as a position different from an actual position by spoofing a positioning signal transmitted from an artificial satellite. In order to legitimately charge a vehicle on a toll road, a technique capable of suppressing spoofing is desired.
  • Patent Documents 1 and 2 are examples of techniques for dealing with spoofing.
  • the vehicle-mounted device includes a positioning unit that outputs position information indicating the current position of the vehicle and first time information indicating the current time based on a satellite signal received from an artificial satellite, a satellite signal, Includes a processing unit that acquires second time information indicating the current time using different radio signals, and detects spoofing based on a difference between the time indicated by the first time information and the time indicated by the second time information.
  • a spoofing detection method outputs a position information indicating a current position of a vehicle and first time information indicating a current time based on a satellite signal received from an artificial satellite, a satellite signal, Obtaining the second time information indicating the current time with different radio signals, and detecting spoofing based on the difference between the time indicated by the first time information and the time indicated by the second time information.
  • the present invention provides a technique that enables detection of spoofing.
  • FIG. 1 shows the configuration of a satellite positioning system.
  • FIG. 2 shows the configuration of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 3 shows the configuration of the spoofing detection unit.
  • FIG. 4 shows the operation of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 5 shows the configuration of the satellite positioning system.
  • FIG. 6 shows the configuration of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 7 shows the configuration of the satellite positioning system.
  • FIG. 8 shows the configuration of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 9 shows the configuration of the spoofing detection unit.
  • FIG. 10 shows the operation of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 11 shows the operation of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 12 shows the operation of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 13 shows the operation of the vehicle-mounted device.
  • FIG. 14 shows a base station ID table.
  • FIG. 1 shows the configuration of the satellite positioning system in the first embodiment of the present invention.
  • the position of the vehicle 1 is estimated using GNSS satellite information carried by satellite signals transmitted from a plurality of GNSS satellites 12 (only one is shown).
  • the vehicle-mounted device 2 is mounted on the user's vehicle 1.
  • the vehicle-mounted device 2 receives the GNSS satellite information by the GNSS antenna 6.
  • the GNSS chip 7 included in the vehicle-mounted device 2 functions as a satellite information acquisition unit that acquires a satellite signal and outputs a current position of the vehicle and GNSS time information described later.
  • the GNSS chip 7 estimates a three-dimensional current position on the earth of the vehicle 1 based on the received GNSS satellite information, and outputs it as a positioning result.
  • the vehicle-mounted device 2 further includes a processing unit 3 that is a computer that performs billing processing using the positioning result output from the GNSS chip 7.
  • the vehicle 1 includes a battery and supplies the vehicle power supply voltage 17 from the battery to the vehicle-mounted device 2.
  • the vehicle power supply voltage 17 is supplied to the power supply circuit 4 provided in the vehicle-mounted device 2.
  • the vehicle 1 further outputs an ignition ON / OFF signal 18 indicating whether the ignition key is turned in the on direction and the engine is turned on or turned off and the engine is turned off to the vehicle-mounted device 2.
  • the ignition ON / OFF signal 18 is transmitted as an ignition ON / OFF signal 19 to the processing unit 3 via the power supply circuit 4.
  • the processing unit 3 supplies a vehicle-mounted power supply voltage ON / OFF signal 20 that instructs to turn on the power of the vehicle-mounted device 2.
  • 4 is output.
  • the power supply circuit 4 outputs the onboard equipment power supply voltage 21 based on the vehicle power supply voltage 17 supplied from the vehicle 1 in response to the onboard equipment power supply voltage ON / OFF signal 20.
  • the various circuits included in the vehicle-mounted device 2 are driven by the vehicle-mounted device power supply voltage 21.
  • the roadside system 16 is connected to a plurality of DSRC antennas 15 (beacons) installed on a roadside such as a road on which a vehicle runs or a parking lot.
  • the vehicle-mounted device 2 includes a DSRC antenna 10 for performing bidirectional narrow area dedicated communication (DSRC) with the DSRC antenna 15 and a DSRC communication processing unit 11.
  • DSRC narrow area dedicated communication
  • FIG. 2 shows the configuration of the vehicle-mounted device 2.
  • the vehicle-mounted device 2 includes a GNSS antenna 6, a GNSS chip 7, a DSRC antenna 10, a DSRC communication processing unit 11, a real-time clock 33, a main processing unit 34, and a spoofing detection unit 31.
  • the real-time clock 33, the main processing unit 34, and the spoofing detection unit 34 correspond to the processing unit 3 in FIG.
  • Each of these units included in the processing unit 3 may be realized by software executed by the CPU, or may be realized by hardware by separate devices having respective functions.
  • the positioning result 35 output from the GNSS chip 7 is input to the spoofing detection unit 31.
  • the information generated by the GNSS chip 7 based on the GNSS satellite information includes GNSS time information 37 indicating the current time.
  • the GNSS chip 7 outputs the GNSS time information 37 to the real-time clock 33 inside the vehicle-mounted device 2.
  • the real-time clock 33 outputs GNSS time information 40 in a format that can be used as a time stamp or the like in data processing or the like in the vehicle-mounted device 2.
  • the GNSS time information 37 output from the GNSS chip 7 and the GNSS time information 40 output from the real-time clock 33 have substantially the same contents, although the formats are different.
  • the roadside system 16 always generates DSRC time information indicating the current time.
  • the DSRC communication processing unit 11 receives the DSRC time information via the DSRC antenna 10 and passes it to the spoofing detection unit 31.
  • the positioning result 36 output from the GNSS chip 7 and the GNSS time information 40 output from the real-time clock 33 are input to the spoofing detection unit 31.
  • the spoofing detection unit 31 outputs a determination result 39 as to whether or not spoofing has been performed based on the positioning result 36, the GNSS time information 40, and the DSRC time information.
  • the main processing unit 34 Based on the positioning result 38 output from the GNSS chip 7 and the determination result 39 output from the spoofing detection unit 31, the main processing unit 34 performs a charging process when the vehicle 1 travels on a toll road.
  • FIG. 3 shows functional blocks provided in the spoofing detection unit 31.
  • the spoofing detection unit 31 in the present embodiment includes a time information acquisition unit 44 and a determination unit 41. These functional blocks can be realized by the main CPU included in the vehicle-mounted device 2 reading out a program stored in the storage device and operating according to the procedure described in the program.
  • the GNSS chip 7 when the engine of the vehicle 1 is activated and the vehicle-mounted device 2 is turned on, the GNSS chip 7 outputs GNSS time information 37 indicating the current time based on the GNSS satellite information.
  • the real time clock 33 outputs the GNSS time information 40 corresponding to the GNSS time information 37 to the spoofing detection unit 31 in substantially real time (step B1).
  • the time information acquisition unit 44 acquires DSRC time information from the DSRC communication processing unit 11 in substantially real time (step B2).
  • the determination unit 41 compares the GNSS time information 40 with the DSRC time information (step B3). When the difference between the time indicated by the GNSS time information 40 and the time indicated by the DSRC time information is smaller than a predetermined threshold value (step B4 NO), the determination unit 41 determines that spoofing has not been performed (step B6). . If the difference between the GNSS time information and the DSRC time information is equal to or greater than a predetermined threshold (step B4 YES), the determination unit 41 determines that spoofing has been performed (step B5).
  • the determination part 41 outputs the determination result 39 regarding the presence or absence of spoofing (step B7).
  • the main processing unit 34 performs processing such as billing based on the positioning result 38
  • the main processing unit 34 performs processing in consideration of the determination result 39 as well. For example, when it is determined that spoofing has been performed, normal charging processing is stopped, and data indicating the determination result 39 is stored in the storage device.
  • the processing in the present embodiment verifies the time by the satellite positioning system by comparing with the time given by the radio signal different from the satellite signal of the satellite positioning system (the time provided by the roadside system 16). Thus, spoofing can be detected.
  • the spoofing detection by the means described above has an advantage that it can be easily mounted on the vehicle-mounted device 2. The advantages will be described below.
  • a dedicated GNSS chip is mounted on the vehicle-mounted device.
  • a function for verifying data received from the GNSS satellite inside the GNS chip.
  • there is no need to change the GNSS chip and a technique that enables spoofing detection using a signal output from the GNSS chip is desirable.
  • the standard of signals output from the GNSS chip is defined by NMEA (National Marine Electronics Association). Any type of chip can be adopted as long as spoofing detection can be performed based on an output signal defined in such a standard, and the degree of freedom in chip selection is high.
  • the current time output from the GNSS chip 7 is used as data generated by the satellite positioning system. According to the standard, such a current time is output by any type of GNSS chip 7. Detailed information such as orbit information of each GNSS satellite that is not necessarily output by the GNSS chip 7 is not required in the spoofing detection of FIG. Therefore, the spoofing detection process shown in FIG. 4 can be executed without changing the GNSS chip 7 itself, and has the advantage that it can be executed regardless of the type of the GNSS chip 7. Such advantages also have other embodiments of the present invention described below.
  • FIG. 5 shows the configuration of the satellite positioning system in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a configuration of the vehicle-mounted device 2 in the present embodiment.
  • cellular communication is used instead of the roadside system 16 of the first embodiment.
  • the satellite positioning system in this embodiment includes a cellular communication chip 9 and a cellular communication antenna 8, and a cellular communication network including a center system 14 and a cellular base station 13 is provided. Use.
  • Cellular communication is a method generally used as one of mobile communication methods. The outline will be described below.
  • cellular communication a communication area is divided into many small cells, and a base station is installed in each cell.
  • the cell size is typically in the range of several kilometers to several tens of kilometers centering on the base station, but a method of dividing into smaller microcells is also used.
  • the radio wave output of each base station is large enough to cover the cell to which the base station belongs as a communication range. In other words, each base station is installed away from other base stations so as not to cause radio wave interference. Therefore, the same frequency can be reused in different base stations, and the frequency can be effectively used.
  • the cellular communication network can be used as a part of a charging system using the result of position estimation of the vehicle 1 by GNSS.
  • the GNSS chip 7 estimates the position of the vehicle 1 based on the GNSS satellite information received from the GNSS satellite 12 and outputs it as a positioning result.
  • the cellular communication chip 9 transmits the positioning result from the cellular communication antenna 8.
  • the positioning result is transmitted to the center system 14 via the cellular base station 13 near the vehicle 1.
  • processing such as billing using the positioning result of the vehicle 1 is performed.
  • the cellular communication network uses cellular communication time information indicating the current time.
  • cellular communication time information is transmitted from the cellular base station 13 to the vehicle-mounted device 2.
  • the cellular communication chip 9 delivers the cellular communication time information received via the cellular communication antenna 8 to the spoofing detection unit 31 in almost real time.
  • the spoofing detection unit 31 performs spoofing detection using the cellular communication time information instead of the DSRC time information in the operation of the first embodiment shown in FIG. In such a satellite positioning system, spoofing detection can be performed even in an area where a DSRC roadside device is not installed.
  • FIG. 7 shows the configuration of the satellite positioning system in the third embodiment.
  • FIG. 8 shows a configuration of the vehicle-mounted device 2 in the present embodiment.
  • the following processing is performed. (1) Spoofing detection based on past and present GNSS positioning results. (2) Spoofing detection based on comparison between GNSS time information and DSRC time information, or comparison between GNSS time information and cellular communication time information. (3) Spoofing detection based on a comparison between the GNSS positioning result and the position of the DSRC roadside unit, or a comparison between the GNSS positioning result and the communication area of the cellular base station.
  • the processing shown in the first embodiment or the second embodiment is performed. In the present embodiment, the processes (1) and (3) are further added.
  • the processing unit 3 stores the positioning result based on the GNSS satellite information in the positioning result storage area 5 prepared in the storage device together with the positioning time indicating the time when the positioning is performed.
  • the positioning result storage unit 32 stores the positioning result 35 in the positioning result storage area 5 together with the current time.
  • the positioning result 35 is stored in association with the positioning time.
  • the roadside system 16 transmits DSRC position information indicating the position of the DSRC antenna 15 (roadside device).
  • the DSRC communication processing unit 11 passes the DSRC position information received by the DSRC antenna 10 to the spoofing detection unit 31 as a DSRC positioning result.
  • the spoofing detection unit 31 performs spoofing based on the past positioning result 35 and positioning time stored in the positioning result storage area 5, the positioning result 36 (GNSS positioning result) output from the GNSS chip 7, and the DSRC positioning result.
  • the determination result 39 of whether or not has been performed is output.
  • the main processing unit 34 Based on the positioning result 38 output from the GNSS chip 7 and the determination result 39 output from the spoofing detection unit 31, the main processing unit 34 performs a charging process when the vehicle 1 travels on a toll road.
  • FIG. 9 shows functional blocks provided in the spoofing detection unit 31.
  • the spoofing detection unit 31 in this embodiment further includes a threshold setting unit 42, an engine information collection unit 43, and a position information acquisition unit 45 in addition to the first embodiment shown in FIG.
  • These functional blocks can be realized by the main CPU included in the vehicle-mounted device 2 reading out a program stored in the storage device and operating according to the procedure described in the program.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the spoofing detection unit 31 in the spoofing detection based on the past and current GNSS positioning results in the present embodiment.
  • the GNSS chip 7 is a positioning result that is data indicating the three-dimensional position of the vehicle 1 on the earth based on the GNSS satellite information. 35, 36, and 38 are output.
  • the positioning result storage unit 35 stores the positioning result 35 in the positioning result storage area 5 together with the positioning time indicating the current time (step A1).
  • the determination unit 41 compares the current positioning result 36 output from the GNSS chip 7 with the past positioning result stored in the positioning result storage area 5. For this comparison, for example, a time deviation amount is set in advance, and the previous positioning result (for example, 10 seconds before) is read from the positioning result storage area 5 and compared with the current positioning result 36. (Step A2).
  • the determination unit 41 determines the magnitude relationship between the difference between the past positioning result and the current positioning result, and a preset threshold value. As this threshold value, a distance that is considered unnatural for the vehicle 1 to move further is set between the set deviation amounts used in step A2. For example, if the amount of time difference is set to 10 seconds and the threshold is set to 500 meters, if the positioning result 10 seconds ago and the current positioning result are 500 meters or more, it is determined that the movement is unnatural.
  • step A3 NO the determination unit 41 determines that there is no spoofing and that the positioning is performed normally (step A5). If the difference is greater than or equal to the threshold (YES in step A3), it is determined that spoofing has been performed (step A4).
  • the determination part 41 outputs the determination result 39 regarding the presence or absence of spoofing (step A6).
  • the main processing unit 34 performs processing such as billing based on the positioning result 38, the main processing unit 34 performs processing in consideration of the determination result 39 as well. For example, when it is determined that spoofing has been performed, normal charging processing is stopped, and data indicating the determination result 39 is stored in the storage device.
  • a means for identifying a positioning error in a satellite positioning system such as multipath may be prepared.
  • a positioning error due to multipath for example, the vehicle motion path based on satellite positioning temporarily shows an unnatural jump, and returns to the original correct positioning result again. Therefore, when the period in which the distance difference determined in step A3 is equal to or greater than the threshold is equal to or less than the predetermined period, it is determined that there is a possibility of positioning error due to multipath or the like, and it is not determined that spoofing has been performed. Processing may be performed.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of such a spoofing detection unit 31.
  • the GNSS chip 7 outputs positioning results 35, 36, and 38 as in step A1 of FIG.
  • the positioning result storage unit 32 stores the positioning result 35 in the positioning result storage area 5 together with the positioning time indicating the current time (step A11).
  • the threshold setting unit 42 sets the threshold with reference to the threshold database 50 stored in the storage device in the vehicle-mounted device 2.
  • the position change of the vehicle 1 is, for example, fast when traveling on a highway and slow while traveling on an urban area. Therefore, it is possible to determine whether or not the time-series changes in the positioning results 35, 36, and 38 of the vehicle 1 are unnatural by setting different threshold values for the moving speed according to the current position of the vehicle 1. .
  • the threshold value database 50 stores an area on the map in association with the threshold value. For example, a high speed threshold is set for an area indicating a highway, and a low speed threshold is set for an area indicating an urban area.
  • the threshold value setting unit 42 extracts a threshold value corresponding to the current position of the vehicle 1 indicated in the positioning result 36 output from the GNSS chip 7 from the threshold value database 50 and sets it as a threshold value for spoofing detection.
  • Such threshold values can be set for, for example, vehicle speed, acceleration, angular velocity, and the like (step A12).
  • the determination unit 41 determines the current speed, acceleration, and angular velocity of the vehicle 1 based on the positioning result 36 input from the GNSS chip 7 and the past positioning results and positioning time history stored in the positioning result storage area 5. Calculate (step A13).
  • the determination unit 41 determines the magnitude relationship between the calculated speed of the vehicle 1 and the threshold value Vth of the speed set by the threshold setting unit 42. When the speed of the vehicle 1 is smaller than the threshold value (step A14 YES), the process proceeds to step A15. When the speed of the vehicle 1 is equal to or higher than the threshold (NO in step A14), it is determined that there is a suspicion that spoofing has been performed (step A18).
  • the determination unit 41 determines the magnitude relationship between the calculated acceleration of the vehicle 1 and the acceleration threshold Ath set by the threshold setting unit 42.
  • the process proceeds to step A16.
  • the acceleration of the vehicle 1 is equal to or greater than the threshold (NO in step A15), it is determined that there is a suspicion that spoofing has been performed (step A18).
  • the determination unit 41 determines the magnitude relationship between the calculated angular velocity of the vehicle 1 and the angular velocity threshold Ath set by the threshold setting unit 42.
  • the process proceeds to step A17. If the acceleration of the vehicle 1 is greater than or equal to the threshold (NO in step A16), it is determined that there is a suspicion that spoofing has been performed (step A18). By this process, when the rate of change in the direction of the vehicle is unnaturally large, it can be determined that there is a suspected spoofing.
  • steps A14 to A16 may be executed by arbitrarily changing the order, or only one or two of these three types of processing may be executed. In all of these processes, when the amount (speed, acceleration, angular velocity) indicating the motion of the vehicle is below the threshold, it is determined that spoofing is not performed (step A17).
  • the history of suspected spoofing is registered in the spoofing candidate database 51 in association with the current time output by the GNSS chip 7 in step A18.
  • the determination unit 41 extracts the past suspected spoofing history from the spoofing candidate database 51. If the duration of suspected spoofing is shorter than the predetermined threshold (NO in step A19), it is determined that there is a short-term positioning error due to multipath or the like and spoofing is not performed (step A17). When the period during which the spoofing suspicion has continued is equal to or greater than a predetermined threshold (step A19 YES), it is determined that spoofing has been performed (step A20).
  • the determination unit 41 outputs a determination result 39 indicating no spoofing generated in Step A17 or spoofing generated in Step A20 (Step A21).
  • the main processing unit 34 takes into consideration the determination result 39 as in the first embodiment when executing the charging process or the like based on the positioning result 38 output from the GNSS chip 7.
  • spoofing determination based on the operation of the engine information collection unit 43 in FIG. 9 may be added.
  • the position of the vehicle 1 does not change. If the position estimated by the satellite positioning system changes more than a certain while the engine of the vehicle 1 is stopped, it is considered that spoofing is suspected.
  • the engine information collection unit 43 monitors the ignition ON / OFF signal 19. If the engine information collecting unit 43 determines that the engine of the vehicle 1 has been stopped based on the ignition ON / OFF signal 19 (the ignition key has been turned off), the last GNSS chip 7 output before that Is stored in a storage device inside the vehicle-mounted device 2 as a positioning result when the engine is stopped.
  • the first positioning result 36 output from the GNSS chip 7 is determined as the engine starting positioning result as the engine stopping positioning result.
  • the result is passed to the determination unit 41.
  • the determination unit 41 calculates the difference between the positioning result when the engine is stopped and the positioning result when the engine is started.
  • the determination unit 41 determines that the difference is smaller than a predetermined threshold value, and determines that the spoofing has been performed when the difference is equal to or greater than the predetermined threshold value.
  • the spoofing detection unit 31 further performs spoofing detection (description process (3)) based on a comparison between the GNSS positioning result and the position of the DSRC roadside machine.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the spoofing detection unit 31 in the spoofing detection based on the comparison between the GNSS positioning result and the position of the DSRC roadside device in the present embodiment.
  • the GNSS chip 7 is data indicating a three-dimensional position of the vehicle 1 on the earth based on the GNSS satellite information. Positioning results 36 and 38 are output (step C1).
  • the position information acquisition unit 45 inputs the DSRC positioning result from the DSRC communication processing unit 11 in substantially real time (step C2).
  • the determination unit 41 compares the current positioning result 36 (GNSS positioning result) output from the GNSS chip 7 with the DSRC positioning result (step C3).
  • the determination unit 41 determines the magnitude relationship between the difference between the position indicated by the GNSS positioning result and the position indicated by the DSRC positioning result (the distance between the two) and a preset threshold value. As this threshold value, a distance that is equal to or larger than the communication range of the roadside unit of DSRC is set.
  • the determination unit 41 proceeds to the process of step C5.
  • the determination unit 41 proceeds to the process of step C6.
  • step C6 the determination unit 41 determines that there is a suspicion of spoofing.
  • the history of suspected spoofing is registered in the spoofing candidate database 51 in association with the current time.
  • the determination unit 41 extracts the past suspected spoofing history from the spoofing candidate database 51. If the duration of suspected spoofing is shorter than a predetermined threshold (NO in step C7), it is determined that there is a short-term positioning error due to multipath or the like and spoofing is not performed (step C5). If the duration of suspected spoofing is longer than a predetermined threshold (YES in step C7), it is determined that spoofing has been performed (step C8).
  • the determination unit 41 outputs a determination result indicating no spoofing generated in step C5 or spoofing generated in step C8 (step C9).
  • the main processing unit 34 takes the determination result 39 into consideration when executing a charging process or the like based on the positioning result 38 output from the GNSS chip 7. For example, when it is determined that spoofing has been performed, normal charging processing is stopped, and data indicating the determination result 39 is stored in the storage device.
  • the spoofing can be detected when the positioning result based on the GNSS satellite information is unnaturally separated from the position of the DSRC roadside device that is communicating.
  • spoofing detection can be performed based on the position (communication range) of the cellular base station 13.
  • the cellular communication network transmits an identifier for identifying the cellular base station 13 in communication with the vehicle-mounted device 2 to the vehicle-mounted device 2 when communicating with the vehicle-mounted device 2 for charging processing or the like via the cellular base station 13. .
  • the identifier By the identifier, the position where the vehicle 1 is located can be roughly recognized and used instead of the DSRC positioning result in the first embodiment.
  • FIG. 14 shows a base station ID table 52 registered in advance in the spoofing detection unit 31 in the present embodiment.
  • the base station ID table 52 associates a base station ID 53 that is an identifier for specifying each of a plurality of base stations with an area 54 that is information indicating a communication range covered by each cellular base station 13.
  • FIG. 13 shows the operation of the spoofing detection unit 31 in the present embodiment. Similar to step C1 in FIG. 12, the positioning result 36 by the satellite positioning system is input to the spoofing detection unit 31 (step C11).
  • the cellular communication chip 9 extracts from the signal received from the cellular base station 13 via the cellular communication antenna 8 the base station ID 53 that identifies the cellular base station 13 in communication.
  • the position information acquisition unit 45 inputs the base station ID 53 from the cellular communication chip 9 (step C12).
  • the position information acquisition unit 45 searches the base station ID table 52 for an area 54 corresponding to the base station ID 53 acquired from the cellular communication chip 9 (step C13).
  • the determination unit 41 compares the position indicated by the GNSS positioning result with the area 54 (cellular base station communication range) searched from the base station ID table 52 (step C14). If the GNSS positioning result is within the cellular base station communication range (step C15 NO), the determination unit 41 proceeds to the process of step C16, and if not (step C15 YES), the determination unit 41 proceeds to the process of step C17.
  • the subsequent processing in steps C16 to C20 is the same as that in steps C5 to C9 in FIG.
  • the spoofing detection unit 31 performs spoofing detection using the position of the cellular base station 13 in communication instead of the DSRC positioning result in the operation shown in FIG. In such a satellite positioning system, spoofing detection can be performed even in an area where a DSRC roadside device is not installed.
  • the spoofing detection unit 31 When the spoofing detection unit 31 performs the processing shown in FIG. 10 or 11 and the processing shown in FIG. 12 or 13 in addition to the processing shown in FIG. 4, the following three spoofing detection results are obtained. can get. (1) Spoofing detection based on past and present GNSS positioning results. (2) Spoofing detection based on comparison between GNSS time and DSRC time (or cellular communication time). (3) Spoofing detection based on a comparison between the GNSS positioning result and the position of the DSRC roadside unit (or the communication area of the cellular base station).
  • the spoofing detection unit 31 comprehensively outputs a determination result 39 indicating that there is spoofing when it is determined that “spoofing is present” in at least one of these three types of spoofing detection methods.
  • the spoofing detection unit 31 employs a majority method that outputs a determination result 39 of spoofing comprehensively when it is determined that “spoofing is present” in at least two of these three spoofing detection methods. May be.
  • only one of the methods (1) and (3) can be employed. In that case, when at least one of the two types of spoofing detection detects the spoofing, a determination result 39 that there is spoofing is output comprehensively. Alternatively, when both spoofing is detected, a determination result 39 that spoofing is present may be output comprehensively.

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Abstract

　車載器は、人工衛星から受信した衛星信号に基づいて、現在時刻を示す第１時刻情報とを出力する衛星情報取得部と、衛星信号とは異なる無線信号によって現在時刻を示す第２時刻情報を取得し、第１時刻情報に示される時刻と、第２時刻情報に示される時刻との差に基づいてスプーフィングを検知する処理部とを備える。

Description

車載器、及びスプーフィング検知方法
　本発明は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）を利用した車載器に関する。
　人工衛星が発信する信号を用いて地球上の車両等の位置を推定する衛星測位システムが用いられている。そのような技術として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、ガリレオシステム等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。
　衛星測位システムを用いる事により、例えば、有料道路として設定された領域内を走行する車両に対して、人工衛星による車両位置の測位結果に基づいて課金処理を行うことができる。
特表２００８－５１０１３８号公報 シンガポール特許出願公開第１７１５７１号公報
　衛星測位システムにおいて、人工衛星が発信する測位用の信号を偽装することによって、推定位置を現実の位置と異なる位置に誤認させるスプーフィングと呼ばれる技術が知られている。有料道路における車両の課金処理などを正当に行うために、スプーフィングの抑制を可能とする技術が望まれる。特許文献１、２は、スプーフィングに対処するための技術の一例である。
　本発明の一側面において、車載器は、人工衛星から受信した衛星信号に基づいて、車両の現在位置を示す位置情報と現在時刻を示す第１時刻情報とを出力する測位部と、衛星信号とは異なる無線信号によって現在時刻を示す第２時刻情報を取得し、第１時刻情報に示される時刻と、第２時刻情報に示される時刻との差に基づいてスプーフィングを検知する処理部とを備える。
　本発明の一側面において、スプーフィング検知方法は、人工衛星から受信した衛星信号に基づいて、車両の現在位置を示す位置情報と現在時刻を示す第１時刻情報とを出力する工程と、衛星信号とは異なる無線信号によって現在時刻を示す第２時刻情報を取得する工程と、第１時刻情報に示される時刻と、第２時刻情報に示される時刻との差に基づいてスプーフィングを検知する工程とを備える。
　本発明により、スプーフィングの検知を可能とする技術が提供される。
図１は、衛星測位システムの構成を示す。 図２は、車載器の構成を示す。 図３は、スプーフィング検知部の構成を示す。 図４は、車載器の動作を示す。 図５は、衛星測位システムの構成を示す。 図６は、車載器の構成を示す。 図７は、衛星測位システムの構成を示す。 図８は、車載器の構成を示す。 図９は、スプーフィング検知部の構成を示す。 図１０は、車載器の動作を示す。 図１１は、車載器の動作を示す。 図１２は、車載器の動作を示す。 図１３は、車載器の動作を示す。 図１４は、基地局ＩＤテーブルを示す。
（第１実施形態）
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態における衛星測位システムの構成を示す。衛星測位システムにおいては、複数のＧＮＳＳ衛星１２（１つのみ図示）が発信する衛星信号が搬送するＧＮＳＳ衛星情報を用いて、車両１の位置が推定される。ユーザの車両１に、車載器２が搭載される。車載器２は、ＧＮＳＳ衛星情報をＧＮＳＳアンテナ６によって受信する。車載器２が備えるＧＮＳＳチップ７は、衛星信号を取得して、車両の現在位置と、後述するＧＮＳＳ時刻情報とを出力する衛星情報取得部として機能する。ＧＮＳＳチップ７は、受信したＧＮＳＳ衛星情報に基づいて車両１の地球上の三次元的な現在位置を推定し、測位結果として出力する。車載器２は更に、ＧＮＳＳチップ７から出力される測位結果を用いて課金処理等を行う計算機である処理部３を備える。
　車両１はバッテリを備え、バッテリから車載器２に車両電源電圧１７を供給する。車両電源電圧１７は、車載器２が備える電源回路４に供給される。車両１は更に、イグニッションキーがオンの方向に回されエンジンがオンされたか、オフの方向に回されエンジンがオフされたかを示すイグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１８を車載器２に出力する。イグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１８は電源回路４を経由して処理部３にイグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１９として送信される。
　処理部３は、車両１のイグニッションがオンされたことを示すイグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１９に応じて、車載器２の電源をオンすることを指令する車載器電源電圧ＯＮ／ＯＦＦ信号２０を電源回路４に出力する。電源回路４は、その車載器電源電圧ＯＮ／ＯＦＦ信号２０に応答して、車両１から供給される車両電源電圧１７に基づいて、車載器電源電圧２１を出力する。車載器２が備える各種回路は、その車載器電源電圧２１によって駆動する。
　路側システム１６は、車両が走行する道路や駐車場などの路側に設置される複数のＤＳＲＣアンテナ１５（ビーコン）に接続される。車載器２は、ＤＳＲＣアンテナ１５と双方向の狭域専用通信（ＤＳＲＣ、Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　Ｓｈｏｒｔ　Ｒａｎｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を行うためのＤＳＲＣアンテナ１０と、ＤＳＲＣ通信処理部１１とを備える。
　図２は、車載器２の構成を示す。車載器２は、ＧＮＳＳアンテナ６、ＧＮＳＳチップ７、ＤＳＲＣアンテナ１０、ＤＳＲＣ通信処理部１１、リアルタイムクロック３３、メイン処理部３４、及びスプーフィング検知部３１を備える。これらのうち、リアルタイムクロック３３、メイン処理部３４、及びスプーフィング検知部３４が、図１の処理部３に相当する。処理部３に含まれるこれらの各部は、ＣＰＵが実行するソフトウェアによって実現してもよいし、それぞれの機能を有する別個の装置によってハードウェア的に実現してもよい。
　ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３５は、スプーフィング検知部３１に入力される。ＧＮＳＳチップ７がＧＮＳＳ衛星情報に基づいて生成する情報の中には、現在時刻を示すＧＮＳＳ時刻情報３７が含まれる。ＧＮＳＳチップ７はＧＮＳＳ時刻情報３７を車載器２の内部のリアルタイムクロック３３に出力する。リアルタイムクロック３３は、ＧＮＳＳチップ７から受け取ったＧＮＳＳ時刻情報３７に応答して、車載器２でのデータ処理等においてタイムスタンプ等として利用できる形式のＧＮＳＳ時刻情報４０を出力する。ＧＮＳＳチップ７が出力するＧＮＳＳ時刻情報３７と、リアルタイムクロック３３が出力するＧＮＳＳ時刻情報４０とは、形式は異なるが、実質的には同一の内容を有している。
　路側システム１６は、現在時刻を示すＤＳＲＣ時刻情報を常に生成している。ＤＳＲＣ通信処理部１１は、そのＤＳＲＣ時刻情報をＤＳＲＣアンテナ１０を介して受信し、スプーフィング検知部３１に受け渡す。
　スプーフィング検知部３１には更に、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３６と、リアルタイムクロック３３が出力するＧＮＳＳ時刻情報４０とが入力される。スプーフィング検知部３１は、測位結果３６と、ＧＮＳＳ時刻情報４０と、ＤＳＲＣ時刻情報とに基づいて、スプーフィングが行われたか否かの判定結果３９を出力する。メイン処理部３４は、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３８と、スプーフィング検出部３１が出力する判定結果３９とに基づいて、車両１が有料道路を走行した際の課金処理などを実行する。
　図３は、スプーフィング検知部３１が備える機能ブロックを示す。本実施形態におけるスプーフィング検知部３１は、時刻情報取得部４４と、判定部４１とを備える。これらの機能ブロックは、車載器２が備えるメインＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを読み出し、そのプログラムに記載された手順に従って動作することによって実現することができる。
　次に、図４を参照して、本実施形態におけるスプーフィング検知部３１の動作について説明する。まず、車両１のエンジンが起動し、車載器２がオンとなっているとき、ＧＮＳＳチップ７は、ＧＮＳＳ衛星情報に基づいて、現在時刻を示すＧＮＳＳ時刻情報３７を出力する。リアルタイムクロック３３は、そのＧＮＳＳ時刻情報３７に対応するＧＮＳＳ時刻情報４０を、ほぼリアルタイムでスプーフィング検知部３１に出力する（ステップＢ１）。時刻情報取得部４４は、ＤＳＲＣ通信処理部１１からＤＳＲＣ時刻情報をほぼリアルタイムで取得する（ステップＢ２）。
　判定部４１は、ＧＮＳＳ時刻情報４０とＤＳＲＣ時刻情報とを比較する（ステップＢ３）。判定部４１は、ＧＮＳＳ時刻情報４０に示される時刻とＤＳＲＣ時刻情報に示される時刻との差が所定の閾値より小さい場合は（ステップＢ４ＮＯ）、スプーフィングは行われていないと判定する（ステップＢ６）。判定部４１は、ＧＮＳＳ時刻情報とＤＳＲＣ時刻情報との差が所定の閾値以上である場合は（ステップＢ４ＹＥＳ）、スプーフィングが行われたと判定する（ステップＢ５）。
　判定部４１は、スプーフィングの有無に関する判定結果３９を出力する（ステップＢ７）。メイン処理部３４は、測位結果３８に基づいて課金等の処理を行う際に、判定結果３９も考慮に入れて処理を行う。例えば、スプーフィングが行われたと判定されたときは、通常の課金処理を中止し、その判定結果３９を示すデータを記憶装置に格納する。
　スプーフィングの手法の一つとして、過去の衛星測位システムによる測位結果のデータを、現在の車両の位置データであるかのように偽装して使用することが考えられる。そのような場合、スプーフィング用の情報に含まれる時刻情報が現在時刻とは異なっている可能性がある。本実施形態における処理により、そのような場合に、衛星測位システムによる時刻を、衛星測位システムの衛星信号とは異なる無線信号によって与えられる時刻（路側システム１６が提供する時刻）と比較して検証することによって、スプーフィングを検知することができる。
　以上に説明した手段によるスプーフィング検知は、車載器２への実装が容易であるという利点を有する。以下に、その利点について説明する。
　衛星測位システムにおいては、専用のＧＮＳＳチップが車載器に搭載される。スプーフィング検知機能を実装するために、ＧＮＳチップの内部に、ＧＮＳＳ衛星から受信するデータを検証する機能を追加することも考えられる。しかしながら、実装の容易さの観点からは、ＧＮＳＳチップに変更を加える必要が無く、ＧＮＳＳチップが出力する信号を用いたスプーフィング検知を可能とする技術が望ましい。
　ＧＮＳＳチップが出力する信号は、ＮＭＥＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）などによって規格が定められている。そのような規格に定められた出力信号に基づいてスプーフィング検知を行うことができれば、どの種類のチップを採用することもでき、チップ選定の自由度が高い。
　図４に示したスプーフィング検知処理においては、衛星測位システムが生成するデータとして、ＧＮＳＳチップ７が出力する現在時刻が用いられる。このような現在時刻は、どのような種類のＧＮＳＳチップ７でも出力することが規格に定められている。そして、各ＧＮＳＳ衛星の軌道情報などの、ＧＮＳＳチップ７が必ずしも出力するとは限らない詳細な情報は、図４のスプーフィング検知においては必要とされない。そのため、図４に示したスプーフィング検知処理は、ＧＮＳＳチップ７自身に変更を加えること無く実行でき、更に、ＧＮＳＳチップ７の種類を問わずに実行することができるという利点を有する。このような利点は、以下に説明する本発明の他の実施形態も同様に有する。
（第２実施形態）
　図５は、本発明の第２実施形態における衛星測位システムの構成を示す。図６は、本実施形態における車載器２の構成を示す。本実施形態においては、第１実施形態の路側システム１６に替えて、セルラ通信が用いられる。図１に示された衛星測位システムと比べて、本実施形態における衛星測位システムは、セルラ通信チップ９とセルラ通信アンテナ８とを備え、センタシステム１４とセルラ基地局１３とからなるセルラ通信網を利用する。
　セルラ通信は、移動体通信の方式の一つとして一般的に用いられている方式である。以下に概略を説明する。セルラ通信においては、通信地域が多数の小さいセルに分けられ、各セルに基地局が設置される。セルのサイズは、典型的には基地局を中心とする数キロメートルから十数キロメートル程度の範囲だが、それより小さいマイクロセルに分割する方式も用いられている。各基地局の電波の出力は、その基地局が属するセルを通信範囲としてカバーする程度の大きさである。すなわち、各基地局は、他の基地局に対して、電波干渉を起こさない程度に離れて設置される。そのため、異なる基地局で同じ周波数を使い回すことが可能であり、周波数の有効利用が可能である。
　セルラ通信網は、ＧＮＳＳによる車両１の位置推定結果を用いた課金システムの一部として使用することができる。ＧＮＳＳチップ７は、ＧＮＳＳ衛星１２から受信するＧＮＳＳ衛星情報に基づいて、車両１の位置を推定して測位結果として出力する。セルラ通信チップ９は、その測位結果をセルラ通信アンテナ８から発信する。測位結果は、車両１の近くのセルラ基地局１３を介してセンタシステム１４に送信される。車載器２とセルラ通信網とが双方向に通信することにより、車両１の測位結果を用いた課金等の処理が行われる。
　セルラ通信網は、現在時刻を示すセルラ通信時刻情報を用いている。本実施形態においては、セルラ通信時刻情報がセルラ基地局１３から車載器２に送信される。セルラ通信チップ９は、セルラ通信アンテナ８を介して受信したセルラ通信時刻情報をスプーフィング検知部３１にほぼリアルタイムで受け渡す。
　本実施形態において、スプーフィング検知部３１は、図４に示した第１実施形態の動作において、ＤＳＲＣ時刻情報に替えて、セルラ通信時刻情報を用いてスプーフィング検知を行う。このような衛星測位システムにおいては、ＤＳＲＣの路側装置が設置されていない領域においても、スプーフィング検知を行うことができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態における衛星測位システムの構成を示す。図８は、本実施形態における車載器２の構成を示す。本実施形態においては、以下の処理が行われる。
（１）過去と現在のＧＮＳＳ測位結果に基づくスプーフィング検知。
（２）ＧＮＳＳ時刻情報とＤＳＲＣ時刻情報との比較、又は、ＧＮＳＳ時刻情報とセルラ通信時刻情報との比較に基づくスプーフィング検知。
（３）ＧＮＳＳ測位結果とＤＳＲＣ路側機の位置の比較、又は、ＧＮＳＳ測位結果とセルラ基地局の通信領域との比較に基づくスプーフィング検知。
　これらのうち、（２）については、第１実施形態又は第２実施形態に示した処理が行われる。本実施形態においては更に、（１）と（３）の処理が追加される。
（過去の測位結果の記録）
　本実施形態における車載器２において、処理部３は、ＧＮＳＳ衛星情報に基づく測位結果を、測位が行われた時刻を示す測位時刻と共に、記憶装置に用意された測位結果記憶領域５に格納する。ＧＮＳＳチップ７が測位結果３５を出力すると、測位結果保存部３２はその測位結果３５を現在時刻と共に測位結果記憶領域５に格納する。測位結果記憶領域５には、測位結果３５が測位時刻と対応づけられて格納される。
（ＤＳＲＣによる位置情報の取得）
　路側システム１６は、ＤＳＲＣアンテナ１５（路側装置）の位置を示すＤＳＲＣ位置情報を発信する。ＤＳＲＣ通信処理部１１は、ＤＳＲＣアンテナ１０が受信したＤＳＲＣ位置情報を、ＤＳＲＣ測位結果としてスプーフィング検知部３１に受け渡す。
（スプーフィング検知部の構成）
　スプーフィング検知部３１は、測位結果記憶領域５に格納された過去の測位結果３５及び測位時刻と、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３６（ＧＮＳＳ測位結果）と、ＤＳＲＣ測位結果とに基づいて、スプーフィングが行われたか否かの判定結果３９を出力する。メイン処理部３４は、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３８と、スプーフィング検出部３１が出力する判定結果３９とに基づいて、車両１が有料道路を走行した際の課金処理などを実行する。
　図９は、スプーフィング検知部３１が備える機能ブロックを示す。本実施形態におけるスプーフィング検知部３１は、図３に示す第１実施形態に加えて更に、閾値設定部４２と、エンジン情報収集部４３と、位置情報取得部４５とを備える。これらの機能ブロックは、車載器２が備えるメインＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを読み出し、そのプログラムに記載された手順に従って動作することによって実現することができる。
（過去と現在のＧＮＳＳ測位結果を用いたスプーフィング検知部の動作）
　次に、本実施形態におけるスプーフィング検知部３１の動作について説明する。本実施形態では、スプーフィング検知部３１は、過去と現在のＧＮＳＳ測位結果に基づくスプーフィング検知（既述の処理（１））を行う。図１０は、本実施形態における、過去と現在のＧＮＳＳ測位結果に基づくスプーフィング検知におけるスプーフィング検知部３１の動作を示すフローチャートである。
　車両１のエンジンが起動し、車載器２がオンとなっているとき、ＧＮＳＳチップ７は、ＧＮＳＳ衛星情報に基づいて、車両１の地球上での三次元的な位置を示すデータである測位結果３５、３６、３８を出力する。測位結果保存部３５は、現在時刻を示す測位時刻と共に、測位結果３５を測位結果記憶領域５に格納する（ステップＡ１）。
　判定部４１は、ＧＮＳＳチップ７が出力した現在の測位結果３６と、測位結果記憶領域５に格納された過去の測位結果とを比較する。この比較は、例えば、予め時間のずれ量を設定し、測位結果記憶領域５から、設定されたずれ量だけ過去の（例えば１０秒前の）測位結果を読み出し、現在の測位結果３６と比較することによって実行される（ステップＡ２）。
　判定部４１は、過去の測位結果と現在の測位結果の差異と、予め設定された閾値との大小関係を判定する。この閾値としては、ステップＡ２で用いられた設定されたずれ量の間に、車両１がそれ以上運動するのは不自然だと思われる距離が設定される。例えば、時間のずれ量を１０秒に設定し、閾値を５００メートルに設定すると、１０秒前の測位結果と現在の測位結果が５００メートル以上である場合は、不自然な運動であると判断される。
　判定部４１は、差異が閾値以上でない場合は（ステップＡ３ＮＯ）、スプーフィングが無く、測位が正常に行われているものと判定する（ステップＡ５）。差異が閾値以上である場合は（ステップＡ３ＹＥＳ）、スプーフィングが行われたと判定する（ステップＡ４）。
　判定部４１は、スプーフィングの有無に関する判定結果３９を出力する（ステップＡ６）。メイン処理部３４は、測位結果３８に基づいて課金等の処理を行う際に、判定結果３９も考慮に入れて処理を行う。例えば、スプーフィングが行われたと判定されたときは、通常の課金処理を中止し、その判定結果３９を示すデータを記憶装置に格納する。
　以上の処理により、スプーフィングが行われた結果、ＧＮＳＳ衛星情報に基づく測位結果が不自然な飛躍を示した場合に、スプーフィング情報に依拠した課金処理を避けることができる。
　以上のスプーフィング検知処理に加えて、マルチパス等による衛星測位システムにおける測位誤差を識別する手段を用意してもよい。マルチパスによる測位誤差の場合は、例えば、衛星測位に基づく車両の運動経路が一時的に不自然な飛躍を示し、再び元の正しい測位結果に戻る。従って、ステップＡ３で判定した、距離の差異が閾値以上である期間が所定期間以下であるときは、マルチパス等による測位誤差の可能性があると判定して、スプーフィングが行われたと判定しないという処理を行ってもよい。
　上記の図１０に示した処理に加えて、更に、閾値設定部４２の動作によって、スプーフィング判定処理を行うことができる。図１１は、そのようなスプーフィング検知部３１の動作を示すフローチャートである。図１０のステップＡ１と同様に、ＧＮＳＳチップ７が測位結果３５、３６、３８を出力する。測位結果保存部３２は、現在時刻を示す測位時刻と共に、測位結果３５を測位結果記憶領域５に格納する（ステップＡ１１）。
　次に、閾値設定部４２は、車載器２内の記憶装置に格納された閾値データベース５０を参照して、閾値を設定する。車両１の位置変化は、例えば高速道路を走行中には速く、市街地を走行中には遅い。従って、車両１の現在位置に応じて、異なる移動速度の閾値を設定することによって、車両１の測位結果３５、３６、３８の時系列的な変化が不自然か否かを判定することができる。
　そのような判定を行うため、閾値データベース５０は、地図上の領域と、閾値とを対応づけて格納する。例えば、高速道路を示す領域に対しては速度の閾値が大きく設定され、市街地を示す領域に対しては速度の閾値が小さく設定される。閾値設定部４２は、ＧＮＳＳチップ７が出力した測位結果３６に示された車両１の現在位置に対応する閾値を閾値データベース５０から抽出して、スプーフィング検知用の閾値として設定する。このような閾値は、例えば車両の速度、加速度、角速度などについてそれぞれ設定することができる（ステップＡ１２）。
　判定部４１は、ＧＮＳＳチップ７から入力した測位結果３６と、測位結果記憶領域５に格納された過去の測位結果と測位時刻の履歴に基づいて、車両１の現在の速度、加速度、及び角速度を算出する（ステップＡ１３）。
　判定部４１は、算出された車両１の速度と、閾値設定部４２が設定した速度の閾値Ｖｔｈとの大小関係を判定する。車両１の速度が閾値よりも小さい場合は（ステップＡ１４ＹＥＳ）、ステップＡ１５の処理に進む。車両１の速度が閾値以上の場合には（ステップＡ１４ＮＯ）、スプーフィングが行われた疑いがあると判定される（ステップＡ１８）。
　判定部４１は、算出された車両１の加速度と、閾値設定部４２が設定した加速度の閾値Ａｔｈとの大小関係を判定する。車両１の加速度が閾値よりも小さい場合は（ステップＡ１５ＹＥＳ）、ステップＡ１６の処理に進む。車両１の加速度が閾値以上の場合には（ステップＡ１５ＮＯ）、スプーフィングが行われた疑いがあると判定される（ステップＡ１８）。
　判定部４１は、算出された車両１の角速度と、閾値設定部４２が設定した角速度の閾値Ａｔｈとの大小関係を判定する。車両１の角速度が閾値よりも小さい場合は（ステップＡ１６ＹＥＳ）、ステップＡ１７の処理に進む。車両１の加速度が閾値以上の場合には（ステップＡ１６ＮＯ）、スプーフィングが行われた疑いがあると判定される（ステップＡ１８）。この処理により、車両の方向の変化率が不自然な程大きいときに、スプーフィング疑いがあると判定することができる。
　ステップＡ１４～Ａ１６の処理は、任意に順序を入れ替えて実行してもよいし、これら３種類の処理のうち１又は２種類のみ実行してもよい。これらの処理の全てにおいて、車両の運動を示す量（速度、加速度、角速度）が閾値を下回った場合には、スプーフィングは行われていないと判定される（ステップＡ１７）。
　スプーフィング疑いがあると判定された場合、ステップＡ１８において、ＧＮＳＳチップ７が出力する現在時刻と対応づけて、スプーフィング疑いの履歴がスプーフィング候補データベース５１に登録される。
　判定部４１は、スプーフィング疑いが発生した場合、過去のスプーフィング疑いの履歴をスプーフィング候補データベース５１から抽出する。スプーフィング疑いが継続した期間が所定の閾値より短かった場合は（ステップＡ１９ＮＯ）、マルチパス等による短期的な測位誤差であり、スプーフィングは行われていないと判定する（ステップＡ１７）。スプーフィング疑いが継続した期間が所定の閾値以上であった場合は（ステップＡ１９ＹＥＳ）、スプーフィングが行われたと判定する（ステップＡ２０）。
　判定部４１は、ステップＡ１７において生成されたスプーフィングなし、又はステップＡ２０において生成されたスプーフィングありを示す判定結果３９を出力する（ステップＡ２１）。メイン処理部３４は、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３８に基づいて課金処理等を実行する際に、第１実施形態と同様に、判定結果３９を考慮に入れる。
（エンジンの起動状態を用いたスプーフィング判定）
　以上の処理に加えて、図９のエンジン情報収集部４３の動作によるスプーフィング判定を追加してもよい。通常、車両１のエンジンが停止している場合は、車両１の位置は変化しない。もし車両１のエンジンが停止中に、衛星測位システムによって推定された位置がある程度以上変化した場合には、スプーフィングの疑いがあると考えられる。
　そうしたスプーフィング疑いを検知するため、エンジン情報収集部４３は、イグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１９を監視する。エンジン情報収集部４３は、イグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１９に基づいて、車両１のエンジンが停止された（イグニッションキーがオフ状態とされた）と判定した場合、ＧＮＳＳチップ７がそれ以前に出力した最後の測位結果３６を、エンジン停止時測位結果として、車載器２の内部の記憶装置に保存する。
　エンジン情報収集部４３が、イグニッションＯＮ／ＯＦＦ信号１９がオフからオンに変わったことを認識したとき、ＧＮＳＳチップ７が出力する最初の測位結果３６が、エンジン起動時測位結果として、エンジン停止時測位結果と共に、判定部４１に受け渡される。判定部４１は、エンジン停止時測位結果と、エンジン起動時測位結果の差を算出する。判定部４１は、その差が所定の閾値より小さかった場合は正常であると判定し、所定の閾値以上であった場合はスプーフィングが行われたと判定する。
（ＤＳＲＣ位置情報を用いたスプーフィング検知部の動作）
　本実施形態においては、スプーフィング検知部３１は、更に、ＧＮＳＳ測位結果とＤＳＲＣ路側機の位置との比較に基づくスプーフィング検知（記述の処理（３））を行う。図１０は、本実施形態における、ＧＮＳＳ測位結果とＤＳＲＣ路側機の位置との比較に基づくスプーフィング検知におけるスプーフィング検知部３１の動作を示すフローチャートである。
　まず、車両１のエンジンが起動し、車載器２がオンとなっているとき、ＧＮＳＳチップ７は、ＧＮＳＳ衛星情報に基づいて、車両１の地球上での三次元的な位置を示すデータである測位結果３６、３８を出力する（ステップＣ１）。位置情報取得部４５は、ＤＳＲＣ通信処理部１１からＤＳＲＣ測位結果をほぼリアルタイムで入力する（ステップＣ２）。
　判定部４１は、ＧＮＳＳチップ７が出力した現在の測位結果３６（ＧＮＳＳ測位結果）と、ＤＳＲＣ測位結果とを比較する（ステップＣ３）。判定部４１は、ＧＮＳＳ測位結果が示す位置とＤＳＲＣ測位結果が示す位置との差異（両者間の距離）と、予め設定された閾値との大小関係を判定する。この閾値としては、ＤＳＲＣの路側機の通信範囲と同程度か、それより大きい距離が設定される。判定部４１は、差異が閾値より小さい場合（ステップＣ４ＮＯ）、ステップＣ５の処理に進み、差異が閾値以上であった場合（ステップＣ４ＹＥＳ）、ステップＣ６の処理に進む。
　ステップＣ４においてＹＥＳの判定がなされると、判定部４１は、スプーフィングの疑いがあると判定する（ステップＣ６）。スプーフィング疑いがあると判定された場合、現在時刻と対応づけて、スプーフィング疑いの履歴がスプーフィング候補データベース５１に登録される。
　判定部４１は、スプーフィング疑いが発生した場合、過去のスプーフィング疑いの履歴をスプーフィング候補データベース５１から抽出する。スプーフィング疑いが継続した期間が所定の閾値より短かった場合は（ステップＣ７ＮＯ）、マルチパス等による短期的な測位誤差であり、スプーフィングは行われていないと判定する（ステップＣ５）。スプーフィング疑いが継続した期間が所定の閾値以上であった場合は（ステップＣ７ＹＥＳ）、スプーフィングが行われたと判定する（ステップＣ８）。
　判定部４１は、ステップＣ５において生成されたスプーフィングなし、又はステップＣ８において生成されたスプーフィングありを示す判定結果を出力する（ステップＣ９）。メイン処理部３４は、ＧＮＳＳチップ７が出力する測位結果３８に基づいて課金処理等を実行する際に、判定結果３９を考慮に入れる。例えば、スプーフィングが行われたと判定されたときは、通常の課金処理を中止し、その判定結果３９を示すデータを記憶装置に格納する。
　以上の処理により、スプーフィングが行われた結果、ＧＮＳＳ衛星情報に基づく測位結果が通信を行っているＤＳＲＣ路側機の位置から不自然に離れていた場合に、スプーフィングを検知することができる。
（セルラ基地局位置情報を用いたスプーフィング検知部の動作）
　図１２に示したＤＳＲＣ位置情報に替えて、セルラ基地局１３の位置（通信範囲）に基づいてスプーフィング検知を行うことも可能である。セルラ通信網は、セルラ基地局１３を介して車載器２と課金処理等のための通信を行う際に、車載器２と通信中のセルラ基地局１３を特定する識別子を車載器２に送信する。その識別子によって、車両１が位置する位置を概略的に認識し、第１実施形態におけるＤＳＲＣ測位結果の代わりに用いることができる。
　図１４は、本実施形態におけるスプーフィング検知部３１に予め登録される基地局ＩＤテーブル５２を示す。基地局ＩＤテーブル５２は、複数の基地局の各々を特定する識別子である基地局ＩＤ５３と、各セルラ基地局１３によってカバーされる通信範囲を示す情報である領域５４とを対応付ける。
　図１３は、本実施形態におけるスプーフィング検知部３１の動作を示す。図１２のステップＣ１と同様に、衛星測位システムによる測位結果３６がスプーフィング検知部３１に入力される（ステップＣ１１）。セルラ通信チップ９は、セルラ通信アンテナ８を介してセルラ基地局１３から受信する信号の中から、通信中のセルラ基地局１３を特定する基地局ＩＤ５３を抽出する。位置情報取得部４５は、セルラ通信チップ９から基地局ＩＤ５３を入力する（ステップＣ１２）。位置情報取得部４５は、セルラ通信チップ９から取得した基地局ＩＤ５３に対応する領域５４を基地局ＩＤテーブル５２から検索する（ステップＣ１３）。
　判定部４１は、ＧＮＳＳ測位結果が示す位置と、基地局ＩＤテーブル５２から検索された領域５４（セルラ基地局通信範囲）とを比較する（ステップＣ１４）。判定部４１は、ＧＮＳＳ測位結果がセルラ基地局通信範囲に入っていた場合（ステップＣ１５ＮＯ）、ステップＣ１６の処理に進み、入っていなかった場合（ステップＣ１５ＹＥＳ）、ステップＣ１７の処理に進む。それ以降のステップＣ１６～Ｃ２０の処理は、図１２のステップＣ５～Ｃ９とそれぞれ同じである。
　本実施形態において、スプーフィング検知部３１は、図１２に示した動作におけるＤＳＲＣ測位結果に替えて、通信中のセルラ基地局１３の位置を用いてスプーフィング検知を行う。このような衛星測位システムにおいては、ＤＳＲＣの路側装置が設置されていない領域においても、スプーフィング検知を行うことができる。
　スプーフィング検知部３１が図４に示した処理に加えて、図１０又は図１１に示した処理と、図１２又は図１３に示した処理とを行うことによって、以下の３通りのスプーフィング検知結果が得られる。
（１）過去と現在のＧＮＳＳ測位結果に基づくスプーフィング検知。
（２）ＧＮＳＳ時刻とＤＳＲＣ時刻（又はセルラ通信時刻）との比較に基づくスプーフィング検知。
（３）ＧＮＳＳ測位結果とＤＳＲＣ路側機の位置（又はセルラ基地局の通信領域）との比較に基づくスプーフィング検知。
　スプーフィング検知部３１は、これらの３通りのスプーフィング検知方法のうちの少なくとも１つにおいて「スプーフィングあり」と判定されたときに、総合的にスプーフィングありとの判定結果３９を出力する。あるいは、スプーフィング検知部３１は、これらの３通りのスプーフィング検知方法のうち少なくとも２つにおいて「スプーフィングあり」と判定されたときに、総合的にスプーフィングありとの判定結果３９を出力する多数決方式を採用してもよい。あるいは、第１実施形態と同じ（２）の方法に加えて、（１）と（３）のいずれか一方のみの方法を採用することもできる。その場合は、二通りのスプーフィング検知のうち、少なくとも一方がスプーフィングを検知した場合に、総合的にスプーフィングありとの判定結果３９を出力する。あるいは、両者がスプーフィングを検知した場合に、総合的にスプーフィングありとの判定結果３９を出力してもよい。

Claims (8)

  1. 　人工衛星から受信した衛星信号に基づいて、現在時刻を示す第１時刻情報とを出力する衛星情報取得部と、
    　前記衛星信号とは異なる無線信号によって現在時刻を示す第２時刻情報を取得し、前記第１時刻情報に示される時刻と、前記第２時刻情報に示される時刻との差に基づいてスプーフィングを検知する処理部と
    　を具備する車載器。
  2. 　請求項１に記載の車載器であって、
    　前記処理部は、前記第１時刻情報に示される時刻と、前記第２時刻情報に示される時刻との差が閾値以上の場合にスプーフィングが行われたと判定する
    　車載器。
  3. 　請求項１又は２に記載された車載器であって、
    　前記処理部は、前記車両が走行する道路の路側に設けられる路側装置から前記第２時刻情報を取得する
    　車載器。
  4. 　請求項１に記載された車載器であって、
    　前記処理部は、セルラ通信によって前記第２時刻情報を取得する
    　車載器。
  5. 　人工衛星から受信した衛星信号に基づいて、現在時刻を示す第１時刻情報とを出力する工程と、
    　前記衛星信号とは異なる無線信号によって現在時刻を示す第２時刻情報を取得する工程と、
    　前記第１時刻情報に示される時刻と、前記第２時刻情報に示される時刻との差に基づいてスプーフィングを検知する工程と
    　を具備する車載器のスプーフィング検知方法。
  6. 　請求項５に記載された車載器のスプーフィング検知方法であって、
    　前記スプーフィングを検知する工程は、前記第１時刻情報に示される時刻と、前記第２時刻情報に示される時刻との差が閾値以上の場合にスプーフィングが行われたと判定する工程を含む
    　車載器のスプーフィング検知方法。
  7. 　請求項５又は６に記載された車載器のスプーフィング検知方法であって、
    　前記第２時刻情報は、前記車両が走行する道路の路側に設けられる路側装置から取得される
    　車載器のスプーフィング検知方法。
  8. 　請求項５又は６に記載された車載器のスプーフィング検知方法であって、
    　前記第２時刻情報は、セルラ通信によって取得される
    　車載器のスプーフィング検知方法。
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