WO2026018342A1 - 測位装置および測位方法 - Google Patents

測位装置および測位方法

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WO2026018342A1
WO2026018342A1 PCT/JP2024/025662 JP2024025662W WO2026018342A1 WO 2026018342 A1 WO2026018342 A1 WO 2026018342A1 JP 2024025662 W JP2024025662 W JP 2024025662W WO 2026018342 A1 WO2026018342 A1 WO 2026018342A1
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WO
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gnss signals
authentication
positioning
authenticity
gnss
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PCT/JP2024/025662
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English (en)
French (fr)
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昭男 堀井
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Mitsubishi Electric Mobility Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Mobility Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Mobility Corp filed Critical Mitsubishi Electric Mobility Corp
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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

Definitions

  • This disclosure relates to a positioning device and a positioning method.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • RNSS Registered Navigation Satellite System
  • GNSS Positioning devices that measure location (specifically, the location at which the GNSS signal is received) based on GNSS signals transmitted from GNSS satellites are widely used and are mounted on moving objects such as vehicles.
  • GNSS signal spoofing has become a societal issue, and as a countermeasure, signal authentication services have been put into practical use that can verify whether the GNSS signals received by a positioning device were actually transmitted from a GNSS satellite.
  • GNSS signals from at least four GNSS satellites. Therefore, it is desirable that at least four of the multiple GNSS signals received by a positioning device be authenticated through authentication processing.
  • not all GNSS satellites support signal authentication services, and even if a positioning device receives four or more GNSS signals, it is possible that fewer than four GNSS signals can be authenticated. Therefore, a technology is needed that can estimate the authenticity of GNSS signals that cannot be authenticated.
  • Patent Document 1 listed below proposes a technology that uses GNSS signals that have been authenticated through authentication processing, out of the multiple received GNSS signals, to estimate the authenticity of GNSS signals that cannot be authenticated.
  • Patent Document 1 requires that at least one of the multiple received GNSS signals be authenticated through authentication processing. Therefore, if all of the received GNSS signals are GNSS signals that cannot be authenticated, or if all of the GNSS signals that have been authenticated are not authenticated, and no authenticated GNSS signals are obtained, the technology of Patent Document 1 cannot be implemented.
  • This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a positioning device that can estimate the authenticity of a GNSS signal even when an authenticated GNSS signal cannot be obtained.
  • the positioning device includes a GNSS signal receiving unit that receives multiple GNSS signals and acquires positioning data and authentication data from each of the multiple GNSS signals; a positioning processing unit that performs positioning processing based on the positioning data of the multiple GNSS signals; an authentication target determining unit that determines whether each of the multiple GNSS signals is to be subject to authentication processing based on the presence or absence of authentication data in the multiple GNSS signals; an authentication processing unit that performs authentication processing of the multiple GNSS signals using key data and authentication data; an authentication result database that stores past authentication results for the multiple GNSS signals; and a GNSS signal that is the subject of authentication processing.
  • the authenticity estimation processing unit performs authenticity estimation processing on multiple GNSS signals based on previously authenticated GNSS signals; if there is one or more GNSS signals authenticated in the authentication process but this does not meet the required number, the authenticity estimation processing unit performs authenticity estimation processing on the remaining GNSS signals based on the authenticated GNSS signals; and if the sum of the number of GNSS signals authenticated in the authentication process and the number of GNSS signals estimated to be authentic in the estimation process is equal to or greater than the required number, the authenticity estimation processing unit outputs the positioning result obtained in the positioning processing.
  • the positioning device disclosed herein makes it possible to estimate the authenticity of a GNSS signal even when an authenticated GNSS signal cannot be obtained.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a second authenticity estimation process.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a second authenticity estimation process.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a second authenticity estimation process.
  • 4 is a flowchart showing the operation of the positioning device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a positioning device according to a second embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an operation of the positioning device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a positioning device according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a positioning device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the positioning device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a positioning device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a positioning device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a positioning device.
  • First Embodiment Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a positioning device 100 according to embodiment 1.
  • the positioning device 100 includes a GNSS signal receiving unit 101, a positioning processing unit 102, an authentication target determining unit 103, an authentication processing unit 104, an authentication result database 105, an authenticity estimation processing unit 106, and a positioning result output unit 107.
  • the GNSS signal receiving unit 101 receives multiple GNSS signals transmitted from multiple GNSS satellites and performs signal processing such as AD conversion and filtering on each GNSS signal to obtain positioning data and authentication data from each GNSS signal. Note that, depending on the system configuration, the positioning data and authentication data may be transmitted as separate signals from the GNSS satellite. In this disclosure, a signal containing positioning data and a signal containing authentication data are treated together as a single GNSS signal.
  • the positioning processing unit 102 performs positioning processing to measure the position of the positioning device 100 (the position where the GNSS signals were received) based on the positioning data of multiple GNSS signals acquired by the GNSS signal receiving unit 101.
  • the authentication target determination unit 103 determines whether or not each of the multiple GNSS signals should be subject to authentication processing based on the presence or absence of authentication data in the multiple GNSS signals. In other words, the authentication target determination unit 103 determines, of the multiple GNSS signals, those from which the GNSS signal receiving unit 101 was able to obtain authentication data as GNSS signals that should be subject to authentication processing, and those from which the GNSS signal receiving unit 101 was unable to obtain authentication data as GNSS signals that should not be subject to authentication processing.
  • GNSS signals that are not subject to authentication processing i.e., GNSS signals that do not have authentication data
  • the authentication processing unit 104 performs authentication processing for GNSS signals that have been determined to be targets for authentication processing by the authentication target determination unit 103. Specifically, the authentication processing unit 104 performs authentication processing for each GNSS signal that has been determined to be targets for authentication processing, using predetermined key data and authentication data for each GNSS signal acquired by the GNSS signal receiving unit 101.
  • the authentication result database 105 is a storage medium that stores the results of the authentication processing of GNSS signals by the authentication processing unit 104 (hereinafter referred to as "authentication results"). In other words, the authentication result database 105 stores past authentication results for multiple GNSS signals.
  • the authenticity estimation processing unit 106 performs an authenticity estimation process to estimate the authenticity of the GNSS signals that the authentication target determination unit 103 has determined not to be subject to the authentication process.
  • the second authenticity estimation process will be explained using a specific example.
  • the positioning device 100 captured GNSS satellite A1 transmitting authenticated GNSS signal a1, as shown in Figure 2, but at current time t, it has only captured GNSS satellites B1 to B4 transmitting unauthenticated GNSS signals b1 to b4 (GNSS signals not subject to the authentication process, or GNSS signals that were not authenticated in the authentication process), as shown in Figure 3.
  • the authenticity estimation processing unit 106 performs positioning calculations using GNSS signal a1 at time t-1 and three of GNSS signals b1 to b4 at time t. This positioning calculation is performed for all three combinations selected from GNSS signals b1 to b4. That is, positioning calculations are performed using GNSS signals a1, b1, b2, and b3, positioning calculations using GNSS signals a1, b2, b3, and b4, positioning calculations using GNSS signals a1, b1, b3, and b4, and positioning calculations using GNSS signals a1, b1, b2, and b4, and the respective positioning results P1, P2, P3, and P4 are obtained.
  • the authenticity estimation processing unit 106 estimates the authenticity of GNSS signals b1 to b4 from the distribution of positioning results P1, P2, P3, and P4. For example, if the variation in positioning results P1, P2, P3, and P4 is below a certain value, the authenticity estimation processing unit 106 estimates that all of GNSS signals b1 to b4 are authentic. However, if any of positioning results P1, P2, P3, and P4 deviates from the other positioning results, the authenticity estimation processing unit 106 estimates that one of GNSS signals b1 to b4 is not authentic, and determines which GNSS signal is not authentic from the distribution of positioning results P1, P2, P3, and P4.
  • the authenticity estimation processing unit 106 estimates that GNSS signals b2, b3, and b4 are authentic, and only GNSS signal b1 is inauthentic.
  • the second authenticity estimation process is not limited to the above method, and any method can be used as long as it can estimate the authenticity of the latest GNSS signals (GNSS signals not subject to the authentication process and GNSS signals not authenticated in the authentication process) based on previously authenticated GNSS signals.
  • the positioning result output unit 107 outputs the positioning result obtained by the positioning processing by the positioning processing unit 102 to an external device (for example, an automatic vehicle driving system or navigation system).
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the positioning device 100 according to embodiment 1. The operation of the positioning device 100 will be explained below with reference to the flowchart in FIG. 5.
  • the GNSS signal receiving unit 101 receives multiple GNSS signals transmitted from multiple GNSS satellites and acquires positioning data and authentication data from each GNSS signal (step S101). Furthermore, the positioning processing unit 102 performs positioning processing to measure the position of the positioning device 100 based on the positioning data of the multiple GNSS signals acquired by the GNSS signal receiving unit 101 (step S102).
  • the authentication target determination unit 103 determines whether each GNSS signal is to be subject to authentication processing based on the presence or absence of authentication data in each GNSS signal, and checks whether there are any GNSS signals that are subject to authentication processing (step S103). If there are any GNSS signals that are subject to authentication processing (YES in step S103), the authentication processing unit 104 performs authentication processing on the GNSS signals that are subject to authentication processing (step S104). If, as a result of the authentication processing, there are more than the required number of authenticated GNSS signals (YES in step S105), the process proceeds to step S109, which will be described later.
  • step S106 If the number of GNSS signals authenticated in the authentication process is less than the required number (NO in step S105), it is confirmed whether there is one or more authenticated GNSS signals (step S106). If there is one or more authenticated GNSS signals (YES in step S106), the authenticity estimation processing unit 106 performs a first authenticity estimation process to estimate the authenticity of the remaining GNSS signals based on the GNSS signals authenticated by the authentication processing unit 104 (step S107), and proceeds to step S109, which will be described later.
  • the authenticity estimation processing unit 106 performs a second authenticity estimation process to estimate the authenticity of each GNSS signal based on previously authenticated GNSS signals stored in the authentication result database 105 (step S108), and proceeds to step S109.
  • step S109 the positioning result output unit 107 checks whether the sum of the number of GNSS signals authenticated by the authentication processing unit 104 and the number of GNSS signals estimated to be authentic by the authenticity estimation processing unit 106 is equal to or greater than the required number. If the value of this sum is equal to or greater than the required number, the positioning result output unit 107 outputs the positioning result obtained by the positioning process in step S102 (step S110). However, if the value of this sum is less than the required number, step S110 is skipped and the positioning result is not output from the positioning result output unit 107.
  • the positioning device 100 repeatedly executes the above flow as necessary.
  • the flow in Figure 5 shows an example in which the positioning process (step S102) by the positioning processing unit 102 is performed before the authentication process (step S104) of the GNSS signal by the authentication processing unit 104 and the authenticity estimation process (step S107 or S108) of the GNSS signal by the authenticity estimation processing unit 106, but the positioning process may also be performed after the authentication process and the authenticity estimation process.
  • the positioning process may be performed when the sum of the number of authenticated GNSS signals and the number of GNSS signals estimated to be authentic is equal to or greater than the required number (when YES is determined in step S109).
  • the positioning process may be performed in parallel with the authentication process and the authenticity estimation process.
  • the positioning device 100 makes it possible to estimate the authenticity of the GNSS signal through the second authenticity estimation process, even if an authenticated GNSS signal cannot be obtained.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a positioning device 100 according to embodiment 2.
  • the configuration of the positioning device 100 in FIG. 6 is the same as that in FIG. 1, except that a resource management unit 108 has been added.
  • the resource management unit 108 monitors the resource usage of the positioning device 100, calculates the resources required for the authentication processing by the authentication processing unit 104 and the authenticity estimation processing by the authenticity estimation processing unit 106, and determines whether a delay in the output of positioning results will occur due to a lack of resources when the authentication processing and authenticity estimation processing are performed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the positioning device 100 according to embodiment 2.
  • the flowchart in FIG. 7 is the same as the flowchart in FIG. 5, except that step S201 is added after step S102.
  • the other steps are the same as in FIG. 5, so differences from the flow in FIG. 5 will be explained here.
  • the resource management unit 108 monitors the resource usage of the positioning device 100 while the positioning processing unit 102 is performing the positioning processing (step S102). Once the positioning processing is complete, in step S201, the resource management unit 108 calculates the resources required for the authentication processing by the authentication processing unit 104 and the authenticity estimation processing by the authenticity estimation processing unit 106 based on the number of captured GNSS satellites, etc., and determines whether a delay in the output of the positioning results will occur due to a lack of resources when the authentication processing and authenticity estimation processing are performed, based on the amount of resources used in the positioning processing and the amount of resources required for the authentication processing and authenticity estimation processing.
  • step S201 If it is determined that the authentication process and authenticity estimation process will not cause a delay in the output of the positioning results (NO in step S201), the process proceeds to step S103, where the GNSS signal authentication process and authenticity estimation process are performed, as in embodiment 1.
  • step S201 If it is determined that performing the authentication process and authenticity estimation process will cause a delay in the output of the positioning result (YES in step S201), the GNSS signal authentication process and authenticity estimation process are skipped, and the process proceeds to step S110, where the positioning result output unit 107 outputs the positioning result obtained by the positioning processing unit 102.
  • the authentication process and authenticity estimation process for the GNSS signal are performed to the extent that there is no delay in the output of the positioning result. This prevents delays in the output of the positioning result, allowing the positioning device 100 to maintain real-time positioning processing.
  • Fig. 8 is a diagram showing the configuration of a positioning device 100 according to embodiment 3.
  • the configuration of the positioning device 100 in Fig. 8 is obtained by adding a positioning result database 109 to the configuration in Fig. 1 .
  • the positioning result database 109 is a storage medium that stores the positioning results obtained by the positioning processing unit 102. In other words, the positioning result database 109 stores past positioning results.
  • the positioning processing unit 102 corrects the latest positioning result obtained by positioning processing using GNSS signals, based on past positioning results stored in the positioning result database 109. Correcting the latest positioning result based on past positioning results is a common process also performed in conventional positioning devices. However, in this embodiment, the positioning processing unit 102 references past positioning results stored in the positioning result database 109 and past authentication results stored in the authentication result database 105, and corrects the latest positioning result based on past positioning results obtained only from authenticated GNSS signals. Conversely, the positioning processing unit 102 does not use past positioning results obtained from unauthenticated GNSS signals to correct the positioning result.
  • the second authenticity estimation process performed by the authenticity estimation processing unit 106 estimates the authenticity of the latest GNSS signal based on past authentication results (previously authenticated GNSS signals) stored in the authentication result database 105. However, for example, immediately after the positioning device 100 starts the positioning process, the past authentication results required for the second authenticity estimation process are not stored, and the authenticity estimation processing unit 106 cannot perform the second authenticity estimation process.
  • Embodiment 4 describes a positioning device 100 that can solve this problem.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a positioning device 100 according to embodiment 4.
  • the configuration of the positioning device 100 in FIG. 9 is the same as that in FIG. 1, except that a spoofing model database 110 has been added.
  • the spoofing model database 110 is a storage medium in which spoofing models, which are information representing the characteristics of spoofed GNSS signals, are pre-stored. Examples of information representing the characteristics of spoofed GNSS signals include information regarding inconsistencies in positioning data between temporally consecutive GNSS signals, information regarding timing inconsistencies between temporally consecutive GNSS signals, and strength information specific to spoofed GNSS signals.
  • the authenticity estimation processing unit 106 performs a third authenticity estimation process that estimates the authenticity of multiple GNSS signals based on a spoofing model.
  • the third authenticity estimation process GNSS signals that have the same or similar characteristics as the spoofing model are determined to be inauthentic.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the positioning device 100 according to embodiment 4.
  • the flowchart in FIG. 10 adds steps S301 and S302 to the flowchart in FIG. 5.
  • the other steps are the same as in FIG. 5, so differences from the flow in FIG. 5 will be explained here.
  • Step S301 is performed when there are no GNSS signals to be authenticated (NO in step S103) or when the number of authenticated GNSS signals is 0 (NO in step S105).
  • the authenticity estimation processing unit 106 accesses the authentication result database 105 and checks whether past authentication results (previously authenticated GNSS signals) required for the second authenticity estimation process are stored.
  • step S301 If the authentication result database 105 stores past authentication results necessary for the second authenticity estimation process (YES in step S301), the process proceeds to step S108, where the authenticity estimation processing unit 106 performs the second authenticity estimation process. However, if the authentication result database 105 does not store past authentication results necessary for the second authenticity estimation process (NO in step S301), the authenticity estimation processing unit 106 performs a third authenticity estimation process that estimates the authenticity of multiple GNSS signals based on a spoofing model (step S302), and then proceeds to step S109.
  • the positioning device 100 of this embodiment even if there are insufficient past authentication results required for the second authenticity estimation process, it is possible to estimate the authenticity of the GNSS signal using the third authenticity estimation process.
  • a moving body e.g., a vehicle
  • the difference between the position at which the latest GNSS signal was received and the position at which a previously authenticated GNSS signal stored in the authentication result database 105 was received becomes large, which may result in a decrease in the estimation accuracy of the second authenticity estimation process.
  • a positioning device 100 that can solve this problem is shown.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a positioning device 100 according to embodiment 5.
  • the configuration of the positioning device 100 in FIG. 11 is the same as that in FIG. 1, except that a movement detection unit 111 has been added.
  • the movement detection unit 111 detects the distance and direction of movement of the positioning device 100 based on the output of a sensor (not shown) provided in the moving object on which the positioning device 100 is mounted. If the moving object is a vehicle, the movement detection unit 111 detects the distance and direction of movement of the positioning device 100 from the output of the vehicle's acceleration sensor, gyroscope, etc.
  • the authenticity estimation processing unit 106 when performing the second authenticity estimation process, takes into account the movement distance and movement direction of the positioning device 100 detected by the movement detection unit 111. Specifically, the authenticity estimation processing unit 106 acquires from the movement detection unit 111 the movement distance and movement direction of the GNSS signal receiving unit 101 between the reception time of the previously authenticated GNSS signal and the reception time of the GNSS signal whose authenticity is to be estimated. Then, based on the movement distance and movement direction, the authenticity estimation processing unit 106 performs the second authenticity estimation process after correcting for errors caused by differences in the reception position of the previously authenticated GNSS signal and the GNSS signal whose authenticity is to be estimated.
  • the positioning device 100 can prevent a decrease in the estimation accuracy of the second authenticity estimation process when the location where the latest GNSS signal was received and the moving speed of the mobile body equipped with the positioning device 100 increase.
  • the "previously authenticated GNSS signal" used in the second authenticity estimation process is a GNSS signal with the same signal specifications as the GNSS signal whose authenticity is to be estimated, and is a GNSS signal that is received by the same positioning device 100 as the GNSS signal whose authenticity is to be estimated.
  • the "previously authenticated GNSS signal” may also be a GNSS signal with different signal specifications (such as frequency) from the GNSS signal whose authenticity is to be estimated, or a GNSS signal that is received by a positioning device different from that of the GNSS signal whose authenticity is to be estimated.
  • a GNSS satellite transmits multiple GNSS signals with different signal specifications. For example, if the positioning device 100 receives an L1C/A signal and an L5 signal from the same GNSS satellite and only the L5 signal is authenticated, the authenticity estimation processing unit 106 may perform a second authenticity estimation process for the L1C/A signal based on the previously authenticated L5 signal.
  • the positioning device 100 mounted on a vehicle may acquire GNSS signals received and authenticated by positioning devices mounted on other vehicles traveling nearby using a communication method such as V2V (vehicle-to-vehicle communication) and store the signals in the authentication result database 105.
  • the authenticity estimation processing unit 106 may then perform the second authenticity estimation process based on GNSS signals that have previously been authenticated by positioning devices on other vehicles.
  • the positioning device 100 increases the options for "previously authenticated GNSS signals" that can be used in the second authenticity estimation process, thereby reducing the possibility of a shortage of past authentication results required for the second authenticity estimation process.
  • ⁇ Hardware configuration example> 12 and 13 are diagrams showing examples of the hardware configuration of the positioning device 100.
  • the functions of the components of the positioning device 100 shown in Fig. 1 are realized, for example, by a processing circuit 50 shown in Fig. 12. That is, the positioning device 100 receives a plurality of GNSS signals, acquires positioning data and authentication data from each of the plurality of GNSS signals, performs positioning processing based on the positioning data of the plurality of GNSS signals, determines whether or not to subject each of the plurality of GNSS signals to authentication processing based on the presence or absence of authentication data in the plurality of GNSS signals, performs authentication processing of the plurality of GNSS signals using key data and authentication data, stores past authentication results of the plurality of GNSS signals, and if the number of GNSS signals subject to authentication processing is 0, or
  • the present invention includes a processing circuit 50 for performing an authenticity estimation process for a plurality of GNSS signals based on previously authenticated GNSS signals when the number of GN
  • the processing circuit 50 may be dedicated hardware, or may be configured using a processor (also called a central processing unit (CPU), processing device, arithmetic device, microprocessor, microcomputer, or DSP (Digital Signal Processor)) that executes a program stored in memory.
  • a processor also called a central processing unit (CPU), processing device, arithmetic device, microprocessor, microcomputer, or DSP (Digital Signal Processor)
  • CPU central processing unit
  • DSP Digital Signal Processor
  • the processing circuit 50 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination of these.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • Each function of the components of the positioning device 100 may be realized by a separate processing circuit, or these functions may be realized together by a single processing circuit.
  • Figure 13 shows an example of the hardware configuration of the positioning device 100 when the processing circuit 50 is configured using a processor 51 that executes a program.
  • the functions of the components of the positioning device 100 are realized by software, etc. (software, firmware, or a combination of software and firmware).
  • the software, etc. is written as a program and stored in memory 52.
  • the processor 51 realizes the functions of each part by reading and executing the program stored in memory 52.
  • the positioning device 100 when executed by the processor 51, receives multiple GNSS signals and acquires positioning data and authentication data from each of the multiple GNSS signals; performs positioning processing based on the positioning data of the multiple GNSS signals; determines whether each of the multiple GNSS signals is to be subject to authentication processing based on the presence or absence of authentication data in the multiple GNSS signals; performs authentication processing of the multiple GNSS signals using key data and authentication data and saves past authentication results for the multiple GNSS signals; and, if the number of GNSS signals that have been subject to authentication processing is 0, or
  • the device includes a memory 52 for storing a program that ultimately executes the following processes: a process for estimating the authenticity of multiple GNSS signals based on previously authenticated GNSS signals when the number of GNSS signals authenticated in the authentication process is zero; a process for estimating the authenticity of the remaining GNSS signals based on the authenticated GNSS signals when one or more GNSS signals are authenticated in the authentication process but not the required number; and
  • memory 52 may be, for example, non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disc) and its drive device, or any other storage medium that will be used in the future.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disc) and its drive device, or any other storage medium that will be used in the future.
  • EPROM Erasable Programmable Read Only Memory
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • the above describes a configuration in which the functions of the components of the positioning device 100 are realized either by hardware or software, etc.
  • this is not limited to this, and the configuration may also be such that some of the components of the positioning device 100 are realized by dedicated hardware, and other components are realized by software, etc.
  • the functions of some components may be realized by a processing circuit 50 as dedicated hardware, and the functions of other components may be realized by the processing circuit 50 as a processor 51 reading and executing a program stored in memory 52.
  • the positioning device 100 can achieve each of the above-mentioned functions through hardware, software, etc., or a combination of these.
  • Positioning device 101 GNSS signal receiving unit, 102 Positioning processing unit, 103 Authentication target determination unit, 104 Authentication processing unit, 105 Authentication result database, 106 Authenticity estimation processing unit, 107 Positioning result output unit, 108 Resource management unit, 109 Positioning result database, 110 Spoofing model database, 111 Movement detection unit, 50 Processing circuit, 51 Processor, 52 Memory.

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Abstract

測位装置（１００）において、認証処理部（１０４）は、鍵データおよび認証用データを用いて、複数のＧＮＳＳ信号の認証処理を行う。認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合、真正性推定処理部（１０６）は、認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて残りのＧＮＳＳ信号の真正性を推定する第１の真正性推定処理を行う。認証処理の対象となったＧＮＳＳ信号の数が０、または、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数が０の場合、真正性推定処理部（１０６）が、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて複数のＧＮＳＳ信号の真正性を推定する。

Description

測位装置および測位方法
　本開示は、測位装置および測位方法に関するものである。
　ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）あるいはＲＮＳＳ（Regional Navigation Satellite System）と呼ばれる衛星測位システムが知られている（以下、ＲＮＳＳおよびＧＮＳＳをまとめて「ＧＮＳＳ」と称す）。ＧＮＳＳ衛星から送信されるＧＮＳＳ信号に基づいて位置（具体的には、ＧＮＳＳ信号を受信した位置）を測定する測位装置は、例えば車両などの移動体に搭載されて、広く普及している。近年では、ＧＮＳＳ信号のスプーフィング（なりすまし）が社会課題となっており、その対策として、測位装置が受信したＧＮＳＳ信号が実際にＧＮＳＳ衛星から送信されたものかどうかを確認できる信号認証サービスが実用化されている。
　一般的に、衛星測位には少なくとも４つのＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号が必要である。そのため、測位装置が受信した複数のＧＮＳＳ信号のうちの少なくとも４つが認証処理によって認証されることが望ましい。しかし、全てのＧＮＳＳ衛星が信号認証サービスに対応しているとは限らず、測位装置が４つ以上のＧＮＳＳ信号を受信しても、認証処理を行えるＧＮＳＳ信号が４つに満たないこともあり得る。そのため、認証処理を行えないＧＮＳＳ信号の真正性を推定する技術が望まれる。例えば下記の特許文献１には、受信した複数のＧＮＳＳ信号のうち、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号を用いて、認証処理を行えないＧＮＳＳ信号の真正性を推定する技術が提案されている。
特許第７２２４６４７号公報
　特許文献１の技術は、受信した複数のＧＮＳＳ信号のうちの少なくとも１つが、認証処理によって認証されることを必要とする。そのため、受信したＧＮＳＳ信号の全てが認証処理を行えないＧＮＳＳ信号である場合や、認証処理を行ったＧＮＳＳ信号の全てが認証されなかった場合など、認証されたＧＮＳＳ信号を１つも得られない場合には、特許文献１の技術を実施することはできない。
　本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、認証されたＧＮＳＳ信号が得られない場合でも、ＧＮＳＳ信号の真正性を推定可能な測位装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る測位装置は、複数のＧＮＳＳ信号を受信し、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれから測位用データと認証用データとを取得するＧＮＳＳ信号受信部と、複数のＧＮＳＳ信号の測位用データに基づいて測位処理を行う測位処理部と、複数のＧＮＳＳ信号における認証用データの有無に基づいて、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断する認証対象判断部と、鍵データおよび認証用データを用いて、複数のＧＮＳＳ信号の認証処理を行う認証処理部と、複数のＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存される認証結果データベースと、認証処理の対象となったＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合には、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて複数のＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行い、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合には、認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて残りのＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行う真正性推定処理部と、複数のＧＮＳＳ信号のうち、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数と、推定処理で真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上である場合に、測位処理で得られた測位結果を出力する測位結果出力部と、を備える。
　本開示に係る測位装置によれば、認証されたＧＮＳＳ信号が得られない場合でも、ＧＮＳＳ信号の真正性を推定可能である。
　本開示の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態１に係る測位装置の構成を示す図である。 第２の真正性推定処理を説明するための図である。 第２の真正性推定処理を説明するための図である。 第２の真正性推定処理を説明するための図である。 実施の形態１に係る測位装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る測位装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る測位装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る測位装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る測位装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る測位装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態５に係る測位装置の構成を示す図である。 測位装置のハードウェア構成例を示す図である。 測位装置のハードウェア構成例を示す図である。
　＜実施の形態１＞
　図１は、実施の形態１に係る測位装置１００の構成を示す図である。図１のように、測位装置１００は、ＧＮＳＳ信号受信部１０１、測位処理部１０２、認証対象判断部１０３、認証処理部１０４、認証結果データベース１０５、真正性推定処理部１０６および測位結果出力部１０７を備えている。
　ＧＮＳＳ信号受信部１０１は、複数のＧＮＳＳ衛星から送信された複数のＧＮＳＳ信号を受信し、各ＧＮＳＳ信号にＡＤ変換、フィルタリングなどの信号処理を行うことで、各ＧＮＳＳ信号から測位用データと認証用データとを取得する。なお、システムの構成によっては、ＧＮＳＳ衛星から測位用データと認証用データとが別々の信号として送信されることもある。本開示では、測位用データを含む信号と認証用データを含む信号とをまとめて１つのＧＮＳＳ信号として扱っている。
　測位処理部１０２は、ＧＮＳＳ信号受信部１０１が取得した複数のＧＮＳＳ信号の測位用データに基づいて、測位装置１００の位置（ＧＮＳＳ信号を受信した位置）を測定する測位処理を行う。
　認証対象判断部１０３は、複数のＧＮＳＳ信号における認証用データの有無に基づいて、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断する。つまり、認証対象判断部１０３は、複数のＧＮＳＳ信号のうち、ＧＮＳＳ信号受信部１０１が認証用データを取得できたものを認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号と判断し、ＧＮＳＳ信号受信部１０１が認証用データを取得できなかったものを認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号と判断する。認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号、すなわち、認証用データの無いＧＮＳＳ信号は、認証処理に対応していないＧＮＳＳ信号である可能性が高いが、受信状態の悪いＧＮＳＳ信号や、スプーフィングされたＧＮＳＳ信号であるおそれもある。
　認証処理部１０４は、認証対象判断部１０３によって認証処理の対象と判断されたＧＮＳＳ信号の認証処理を行う。具体的には、認証処理部１０４は、予め定められた鍵データとＧＮＳＳ信号受信部１０１が取得した各ＧＮＳＳ信号の認証用データと用いて、認証処理の対象と判断された各ＧＮＳＳ信号の認証処理を行う。
　認証結果データベース１０５は、認証処理部１０４によるＧＮＳＳ信号の認証処理の結果（以下「認証結果」という）が格納される記憶媒体である。つまり、認証結果データベース１０５には、複数のＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存される。
　真正性推定処理部１０６は、受信された複数のＧＮＳＳ信号のうち、認証処理部１０４による認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数が、予め定められた必要数（測位に必要なＧＮＳＳ信号の数であり、例えば４つ）に満たない場合に、認証対象判断部１０３により認証処理の対象でないと判断されたＧＮＳＳ信号の真正性を推定する真正性推定処理を行う。
　真正性推定処理部１０６が行う真正性推定処理は２つの種類に分けられる。第１の真正性推定処理は、認証処理部１０４で認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて、残りのＧＮＳＳ信号（認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号、および、認証処理で認証されなかったＧＮＳＳ信号）の真正性を推定する処理である。第１の真正性推定処理は、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合に実施される。第１の真正性推定処理は、上述した特許文献１等に開示された周知技術に相当するため、ここでの詳細な説明は省略する。
　第２の真正性推定処理は、認証結果データベース１０５に保存されている過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて、最新のＧＮＳＳ信号（認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号、および、認証処理で認証されなかったＧＮＳＳ信号）の真正性を推定する処理である。第２の真正性推定処理は、認証対象判断部１０３が認証処理の対象と判断したＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、認証処理部１０４で認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合に実施される。
　第２の真正性推定処理について、具体例を挙げて説明する。ここでは、測位装置１００が、過去の時刻ｔ－１では図２のように、認証されたＧＮＳＳ信号ａ１を送信するＧＮＳＳ衛星Ａ１を捕捉しているが、現在の時刻ｔでは図３のように、認証されていないＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４（認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号、または、認証処理で認証されなかったＧＮＳＳ信号）を送信するＧＮＳＳ衛星Ｂ１～Ｂ４しか補足できていない場面を想定する。
　第２の真正性推定処理では、真正性推定処理部１０６が、時刻ｔ－１のＧＮＳＳ信号ａ１と、時刻ｔのＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４のうちの３つとを用いた測位計算を実施する。この測位計算は、ＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４から選択される３つの全ての組み合わせに対して実施される。すなわち、ＧＮＳＳ信号ａ１、ｂ１、ｂ２およびｂ３を用いた測位計算と、ＧＮＳＳ信号ａ１、ｂ２，ｂ３およびｂ４を用いた測位計算と、ＧＮＳＳ信号ａ１、ｂ１、ｂ３およびｂ４を用いた測位計算と、ＧＮＳＳ信号ａ１、ｂ１，ｂ２およびｂ４を用いた測位計算とが実施され、それぞれの測位結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４が得られる。
　真正性推定処理部１０６は、測位結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の分布状況から、ＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４の真正性を推定する。例えば、測位結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４におけるばらつきが一定値以下であれば、真正性推定処理部１０６は、ＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４の全てが真正であると推定する。しかし、測位結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のうちのいずれかが他の測位結果から乖離していれば、真正性推定処理部１０６は、ＧＮＳＳ信号ｂ１～ｂ４のうちのいずれかが真正でないと推定し、測位結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の分布状況から、どのＧＮＳＳ信号が真正でないかを判断する。例えば図４のように、ＧＮＳＳ信号ｂ１が用いられていない測位結果Ｐ２だけが、他の測位結果Ｐ１、Ｐ３およびＰ４から乖離していた場合、真正性推定処理部１０６は、ＧＮＳＳ信号ｂ２、ｂ３およびｂ４は真正であり、ＧＮＳＳ信号ｂ１だけが真正でないと推定する。
　なお、第２の真正性推定処理は上記の方法に限られるものではなく、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて、最新のＧＮＳＳ信号（認証処理の対象でないＧＮＳＳ信号、および、認証処理で認証されなかったＧＮＳＳ信号）の真正性を推定できれば、どのような方法でもよい。
　測位結果出力部１０７は、認証処理部１０４で認証されたＧＮＳＳ信号の数と、真正性推定処理部１０６で真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上である場合に、測位処理部１０２による測位処理で得られた測位結果を外部（例えば、車両の自動運転システムやナビゲーションシステムなど）に出力する。
　図５は、実施の形態１に係る測位装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図５のフローチャートを参照しつつ、測位装置１００の動作を説明する。
　測位装置１００が動作を開始すると、ＧＮＳＳ信号受信部１０１が、複数のＧＮＳＳ衛星から送信された複数のＧＮＳＳ信号を受信し、各ＧＮＳＳ信号から測位用データと認証用データとを取得する（ステップＳ１０１）。また、測位処理部１０２が、ＧＮＳＳ信号受信部１０１が取得した複数のＧＮＳＳ信号の測位用データに基づいて、測位装置１００の位置を測定する測位処理を行う（ステップＳ１０２）。
　認証対象判断部１０３は、各ＧＮＳＳ信号における認証用データの有無に基づいて、各ＧＮＳＳ信号を認証処理の対象とするか否か判断し、認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号が存在するかどうか確認する（ステップＳ１０３）。認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号が存在すれば（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、認証処理部１０４が、認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号の認証処理を行う（ステップＳ１０４）。認証処理の結果、認証されたＧＮＳＳ信号が必要数以上あれば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、後述するステップＳ１０９へ移行する。
　認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が必要数に満たなければ（ステップＳ１０５でＮＯ）、認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるか確認される（ステップＳ１０６）。認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上ある場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、真正性推定処理部１０６は、認証処理部１０４で認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて、残りのＧＮＳＳ信号の真正性を推定する第１の真正性推定処理を行い（ステップＳ１０７）、後述するステップＳ１０９へ移行する。
　また、認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号の数が０であった場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、または、認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、真正性推定処理部１０６は、認証結果データベース１０５に保存されている過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて、各ＧＮＳＳ信号の真正性を推定する第２の真正性推定処理を行い（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０９へ移行する。
　ステップＳ１０９では、測位結果出力部１０７は、認証処理部１０４で認証されたＧＮＳＳ信号の数と、真正性推定処理部１０６で真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上であるか否かを確認する。その和の値が必要数以上であれば、測位結果出力部１０７は、ステップＳ１０２の測位処理で得られた測位結果を出力する（ステップＳ１１０）。しかし、当該和の値が必要数に満たなければ、ステップＳ１１０はスキップされ、測位結果出力部１０７から測位結果は出力されない。
　測位装置１００は、必要に応じて、以上のフローを繰り返し実行する。
　なお、図５のフローでは、測位処理部１０２による測位処理（ステップＳ１０２）が、認証処理部１０４によるＧＮＳＳ信号の認証処理（ステップＳ１０４）および真正性推定処理部１０６によるＧＮＳＳ信号の真正性推定処理（ステップＳ１０７またはＳ１０８）よりも前に行われる例を示したが、測位処理は、認証処理および真正性推定処理の後に行われてもよい。すなわち、認証されたＧＮＳＳ信号の数と真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上である場合（ステップＳ１０９でＹＥＳと判断された場合）に、測位処理が行われてもよい。また、測位処理は、認証処理および真正性推定処理と並行して行われてもよい。
　また、認証結果データベース１０５に記憶された過去の認証結果には、第２の真正性推定処理に使用することが許される有効期間が設けられてもよい。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、認証されたＧＮＳＳ信号が得られない場合でも、第２の真正性推定処理によって、ＧＮＳＳ信号の真正性を推定することが可能である。
　＜実施の形態２＞
　オープンスカイ環境など、捕捉されるＧＮＳＳ衛星の数（すなわち、受信されるＧＮＳＳ信号の数）が多い状況では、認証処理部１０４によるＧＮＳＳ信号の認証処理、および、真正性推定処理部１０６によるＧＮＳＳ信号の真正性推定処理の処理負荷が高くなり、認証処理および真正性推定処理に要する時間が長くなる。その場合、測位結果の出力に遅延が生じ、リアルタイムな測位処理を行えなくなることが懸念される。実施の形態２では、この問題を解決できる測位装置１００を示す。
　図６は、実施の形態２に係る測位装置１００の構成を示す図である。図６の測位装置１００の構成は、図１の構成に対し、リソース管理部１０８を追加したものである。
　リソース管理部１０８は、測位装置１００のリソース使用量を監視するとともに、認証処理部１０４による認証処理および真正性推定処理部１０６による真正性推定処理に必要なリソースを計算し、認証処理および真正性推定処理が行われるとリソース不足により測位結果の出力に遅延が生じるか否かを判断する。
　リソース管理部１０８が、認証処理および真正性推定処理が行われると測位結果の出力に遅延が生じると判断した場合、認証処理部１０４および真正性推定処理部１０６は認証処理および真正性推定処理を行わない。また、測位結果出力部１０７は、認証処理および真正性推定処理の完了を待つことなく、測位処理部１０２による測位結果を出力する。
　図７は、実施の形態２に係る測位装置１００の動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、図５のフローチャートに対し、ステップＳ１０２の後にステップＳ２０１を追加したものである。その他のステップは図５と同様であるため、ここでは図５のフローと相違する点を説明する。
　リソース管理部１０８は、測位処理部１０２による測位処理（ステップＳ１０２）が行われている間、測位装置１００のリソース使用量を監視する。測位処理が完了すると、ステップＳ２０１において、リソース管理部１０８は、捕捉されているＧＮＳＳ衛星の数などから、認証処理部１０４による認証処理および真正性推定処理部１０６による真正性推定処理に必要なリソースを計算し、測位処理で使用されたリソース量と、認証処理および真正性推定処理に必要なリソース量とに基づいて、認証処理および真正性推定処理が行われるとリソース不足により測位結果の出力に遅延が生じるか否かを判断する。
　認証処理および真正性推定処理が行われても測位結果の出力に遅延が生じないと判断された場合（ステップＳ２０１でＮＯ）は、ステップＳ１０３へ移行し、実施の形態１と同様に、ＧＮＳＳ信号の認証処理および真正性推定処理へと進む。
　認証処理および真正性推定処理が行われると測位結果の出力に遅延が生じると判断された場合（ステップＳ２０１でＹＥＳ）は、ＧＮＳＳ信号の認証処理および真正性推定処理はスキップされ、ステップＳ１１０へ移行し、測位結果出力部１０７が測位処理部１０２による測位結果を出力する。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、ＧＮＳＳ信号の認証処理および真正性推定処理は、測位結果の出力に遅延が生じない範囲で実施される。よって、測位結果の出力に遅延が生じることが防止され、測位装置１００は、リアルタイムな測位処理を維持することができる。
　＜実施の形態３＞
　図８は、実施の形態３に係る測位装置１００の構成を示す図である。図８の測位装置１００の構成は、図１の構成に対し、測位結果データベース１０９を追加したものである。
　測位結果データベース１０９は、測位処理部１０２による測位結果で得られた測位結果が格納される記憶媒体である。つまり、測位結果データベース１０９には、過去の測位結果が保存される。
　測位処理部１０２は、測位結果データベース１０９に保存された過去の測位結果に基づいて、ＧＮＳＳ信号を用いた測位処理で得られた最新の測位結果を補正する。過去の測位結果に基づいて最新の測位結果を補正することは、従来の測位装置でも行われる一般的な処理である。ただし、本実施の形態では、測位処理部１０２は、測位結果データベース１０９に保存された過去の測位結果と、認証結果データベース１０５に保存された過去の認証結果とを参照し、認証されたＧＮＳＳ信号のみから得られた過去の測位結果に基づいて最新の測位結果を補正する。逆に言えば、測位処理部１０２は、認証されていないＧＮＳＳ信号から得られた過去の測位結果は、測位結果の補正に使用しない。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、認証されていないＧＮＳＳ信号から得られた過去の測位結果のみが、測位結果の補正に使用されるため、補正後の測位結果の精度および信頼性を向上させることができる。
　＜実施の形態４＞
　真正性推定処理部１０６が行う第２の真正性推定処理は、認証結果データベース１０５に保存されている過去の認証結果（過去に認証されたＧＮＳＳ信号）に基づいて、最新のＧＮＳＳ信号の真正性を推定するものである。しかし、例えば測位装置１００が測位処理を開始した直後などには、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果が格納されておらず、真正性推定処理部１０６は第２の真正性推定処理を行うことができない。実施の形態４では、この問題を解決できる測位装置１００を示す。
　図９は、実施の形態４に係る測位装置１００の構成を示す図である。図９の測位装置１００の構成は、図１の構成に対し、スプーフィングモデルデータベース１１０を追加したものである。
　スプーフィングモデルデータベース１１０は、スプーフィングされたＧＮＳＳ信号の特徴を表した情報であるスプーフィングモデルが予め格納された記憶媒体である。スプーフィングされたＧＮＳＳ信号の特徴を表した情報としては、例えば、時間的に連続するＧＮＳＳ信号間の測位用データの不整合に関する情報、時間的に連続するＧＮＳＳ信号間のタイミングの不整合に関する情報、スプーフィングされたＧＮＳＳ信号に特有の強度の情報などが想定される。
　本実施の形態では、認証結果データベース１０５に過去に認証されたＧＮＳＳ信号が格納されておらず、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果（過去に認証されたＧＮＳＳ信号）が不足する場合、真正性推定処理部１０６は、スプーフィングモデルに基づいて、複数のＧＮＳＳ信号の真正性を推定する第３の真正性推定処理を実施する。すなわち、第３の真正性推定処理では、スプーフィングモデルと同じまたは類似した特徴を持つＧＮＳＳ信号は、真正でないものと判断される。
　図１０は、実施の形態４に係る測位装置１００の動作を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、図５のフローチャートに対し、ステップＳ３０１およびＳ３０２を追加したものである。その他のステップは図５と同様であるため、ここでは図５のフローと相違する点を説明する。
　ステップＳ３０１は、認証処理の対象となるＧＮＳＳ信号が無い場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、または、認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合（ステップＳ１０５でＮＯ）に行われる。ステップＳ３０１では、真正性推定処理部１０６が、認証結果データベース１０５にアクセスし、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果（過去に認証されたＧＮＳＳ信号）が保存されているか否かを確認する。
　認証結果データベース１０５に、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果が保存されていれば（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０８へ移行し、真正性推定処理部１０６は第２の真正性推定処理を行う。しかし、認証結果データベース１０５に、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果が保存されていなければ（ステップＳ３０１でＮＯ）、真正性推定処理部１０６は、スプーフィングモデルに基づいて、複数のＧＮＳＳ信号の真正性を推定する第３の真正性推定処理を実施し（ステップＳ３０２）、その後、ステップＳ１０９へ移行する。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果が不足する場合でも、第３の真正性推定処理によって、ＧＮＳＳ信号の真正性を推定することが可能である。
　＜実施の形態５＞
　例えば、測位装置１００を搭載した移動体（例えば車両）が高速で移動している場合には、最新のＧＮＳＳ信号を受信した位置と、認証結果データベース１０５に保存されている過去に認証されたＧＮＳＳ信号を受信した位置との差異が大きくなり、第２の真正性推定処理の推定精度の低下を招くおそれがある。実施の形態５では、この問題を解決できる測位装置１００を示す。
　図１１は、実施の形態５に係る測位装置１００の構成を示す図である。図１１の測位装置１００の構成は、図１の構成に対し、移動検出部１１１を追加したものである。
　移動検出部１１１は、測位装置１００を搭載した移動体が備えるセンサ（不図示）の出力に基づいて、測位装置１００の移動距離および移動方向を検出する。移動体が車両である場合、移動検出部１１１は、車両の加速度センサやジャイロスコープなどの出力から、測位装置１００の移動距離および移動方向を検出する。
　本実施の形態では、真正性推定処理部１０６は、第２の真正性推定処理を行う際に、移動検出部１１１が検出した測位装置１００の移動距離および移動方向を加味する。具体的には、真正性推定処理部１０６は、移動検出部１１１から、過去に認証されたＧＮＳＳ信号の受信時刻から真正性を推定するＧＮＳＳ信号の受信時刻までの間におけるＧＮＳＳ信号受信部１０１の移動距離および移動方向を取得する。そして、真正性推定処理部１０６は、その移動距離および移動方向に基づいて、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に対し、真正性を推定するＧＮＳＳ信号との受信位置の違いに起因する誤差を補正した上で、第２の真正性推定処理を行う。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、最新のＧＮＳＳ信号を受信した位置と、測位装置１００を搭載した移動体の移動速度が速くなったときに第２の真正性推定処理の推定精度が低下することを防止できる。
　＜実施の形態６＞
　上記の実施の形態では、第２の真正性推定処理で使用される「過去に認証されたＧＮＳＳ信号」は、真正性が推定されるＧＮＳＳ信号と同一の信号仕様のＧＮＳＳ信号、且つ、真正性が推定されるＧＮＳＳ信号と同一の測位装置１００で受信されたＧＮＳＳ信号であるものとした。しかし、「過去に認証されたＧＮＳＳ信号」は、真正性を推定するＧＮＳＳ信号とは信号仕様（周波数など）の異なるＧＮＳＳ信号、または、真正性を推定するＧＮＳＳ信号とは別の測位装置で受信されたＧＮＳＳ信号であってもよい。
　一般的に、ＧＮＳＳ衛星からは、信号仕様の異なる複数のＧＮＳＳ信号が送信されている。例えば、測位装置１００が、同じＧＮＳＳ衛星からＬ１Ｃ／Ａ信号とＬ５信号とを受信し、Ｌ５信号のみが認証されていた場合、真正性推定処理部１０６は、Ｌ１Ｃ／Ａ信号に対する第２の真正性推定処理を、過去に認証されたＬ５信号に基づいて行ってもよい。
　また例えば、車両に搭載された測位装置１００が、付近を走行する他の車両に搭載された測位装置で受信および認証されたＧＮＳＳ信号を、Ｖ２Ｖ（車車間通信）などの通信手段で取得して認証結果データベース１０５に格納してもよい。そして、真正性推定処理部１０６は、第２の真正性推定処理を、過去に他の車両の測位装置で認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて行ってもよい。
　本実施の形態に係る測位装置１００によれば、第２の真正性推定処理に使用できる「過去に認証されたＧＮＳＳ信号」の選択肢が増えるため、第２の真正性推定処理に必要な過去の認証結果が不足する可能性を下げることができる。
　＜ハードウェア構成例＞
　図１２および図１３は、それぞれ測位装置１００のハードウェア構成の例を示す図である。図１に示した測位装置１００の構成要素の各機能は、例えば図１２に示す処理回路５０により実現される。すなわち、測位装置１００は、複数のＧＮＳＳ信号を受信し、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれから測位用データと認証用データとを取得し、複数のＧＮＳＳ信号の測位用データに基づいて測位処理を行い、複数のＧＮＳＳ信号における認証用データの有無に基づいて、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断し、鍵データおよび認証用データを用いて、複数のＧＮＳＳ信号の認証処理を行い、複数のＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存し、認証処理の対象となったＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合に、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて複数のＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行い、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合に、認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて残りのＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行い、複数のＧＮＳＳ信号のうち、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数と、推定処理で真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上である場合に、測位処理で得られた測位結果を出力するための処理回路５０を備える。処理回路５０は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサ（中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）とも呼ばれる）を用いて構成されていてもよい。
　処理回路５０が専用のハードウェアである場合、処理回路５０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものなどが該当する。測位装置１００の構成要素の各々の機能が個別の処理回路で実現されてもよいし、それらの機能がまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
　図１３は、処理回路５０がプログラムを実行するプロセッサ５１を用いて構成されている場合における測位装置１００のハードウェア構成の例を示している。この場合、測位装置１００の構成要素の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせ）により実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、測位装置１００は、プロセッサ５１により実行されるときに、複数のＧＮＳＳ信号を受信し、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれから測位用データと認証用データとを取得する処理と、複数のＧＮＳＳ信号の測位用データに基づいて測位処理を行う処理と、複数のＧＮＳＳ信号における認証用データの有無に基づいて、複数のＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断する処理と、鍵データおよび認証用データを用いて、複数のＧＮＳＳ信号の認証処理を行い、複数のＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存する処理と、認証処理の対象となったＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数が０であった場合に、過去に認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて複数のＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行う処理と、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合に、認証されたＧＮＳＳ信号に基づいて残りのＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行う処理と、複数のＧＮＳＳ信号のうち、認証処理で認証されたＧＮＳＳ信号の数と、推定処理で真正と推定されたＧＮＳＳ信号の数との和が必要数以上である場合に、測位処理で得られた測位結果を出力する処理と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。換言すれば、このプログラムは、測位装置１００の構成要素の動作の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　ここで、メモリ５２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびそのドライブ装置のほか、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
　以上、測位装置１００の構成要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、測位装置１００の一部の構成要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の構成要素をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、一部の構成要素については専用のハードウェアとしての処理回路５０でその機能を実現し、他の一部の構成要素についてはプロセッサ５１としての処理回路５０がメモリ５２に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
　以上のように、測位装置１００は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　上記した説明は、すべての態様において、例示であって、例示されていない無数の変形例が想定され得るものと解される。
　１００　測位装置、１０１　ＧＮＳＳ信号受信部、１０２　測位処理部、１０３　認証対象判断部、１０４　認証処理部、１０５　認証結果データベース、１０６　真正性推定処理部、１０７　測位結果出力部、１０８　リソース管理部、１０９　測位結果データベース、１１０　スプーフィングモデルデータベース、１１１　移動検出部、５０　処理回路、５１　プロセッサ、５２　メモリ。

Claims (7)

  1. 　複数のＧＮＳＳ信号を受信し、複数の前記ＧＮＳＳ信号のそれぞれから測位用データと認証用データとを取得するＧＮＳＳ信号受信部と、
    　複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記測位用データに基づいて測位処理を行う測位処理部と、
    　複数の前記ＧＮＳＳ信号における前記認証用データの有無に基づいて、複数の前記ＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断する認証対象判断部と、
    　鍵データおよび前記認証用データを用いて、複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記認証処理を行う認証処理部と、
    　複数の前記ＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存される認証結果データベースと、
    　前記認証処理の対象となった前記ＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号の数が０であった場合には、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号に基づいて複数の前記ＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行い、前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合には、認証された前記ＧＮＳＳ信号に基づいて残りの前記ＧＮＳＳ信号の前記真正性推定処理を行う真正性推定処理部と、
    　複数の前記ＧＮＳＳ信号のうち、前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号の数と、推定処理で真正と推定された前記ＧＮＳＳ信号の数との和が前記必要数以上である場合に、測位処理で得られた測位結果を出力する測位結果出力部と、
    を備える測位装置。
  2. 　前記測位装置のリソース使用量を監視するとともに、前記認証処理および前記真正性推定処理に必要なリソース量を計算し、前記認証処理および前記真正性推定処理が行われるとリソース不足により前記測位結果の出力に遅延が生じるか否かを判断するリソース管理部を備え、
    　前記認証処理および前記真正性推定処理が行われると前記測位結果の出力に遅延が生じると判断された場合、前記認証処理部および前記真正性推定処理部は前記認証処理および前記真正性推定処理を行わず、前記測位結果出力部は前記測位結果を出力する、
    請求項１に記載の測位装置。
  3. 　過去の前記測位結果が保存される測位結果データベースを備え、
    　前記測位処理部は、前記測位結果データベースに保存された過去の前記測位結果および前記認証結果データベースに保存された過去の前記認証結果を参照し、認証された前記ＧＮＳＳ信号のみから得られた過去の前記測位結果に基づいて最新の前記測位結果を補正する、
    請求項１または請求項２に記載の測位装置。
  4. 　スプーフィングされた前記ＧＮＳＳ信号の特徴を表した情報であるスプーフィングモデルが格納されたスプーフィングモデルデータベースを備え、
    　前記認証結果データベースに、複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記真正性推定処理を行うために必要な過去の認証結果が保存されていない場合、前記真正性推定処理部は、前記スプーフィングモデルに基づいて、複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記真正性推定処理を行う、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の測位装置。
  5. 　前記測位装置の移動距離および移動方向を検出する移動検出部を備え、
    　前記真正性推定処理部は、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号に基づいて複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記真正性推定処理を行う際、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻から複数の前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻までの間における前記測位装置の前記移動距離および前記移動方向に基づいて、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号を補正する、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の測位装置。
  6. 　前記真正性推定処理部は、前記真正性推定処理において、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号として、真正性を推定する前記ＧＮＳＳ信号とは信号仕様の異なるＧＮＳＳ信号、または、真正性を推定する前記ＧＮＳＳ信号とは別の測位装置で受信されたＧＮＳＳ信号を使用する、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の測位装置。
  7. 　測位装置のＧＮＳＳ信号受信部が、複数のＧＮＳＳ信号を受信し、複数の前記ＧＮＳＳ信号のそれぞれから測位用データと認証用データとを取得し、
    　前記測位装置の測位処理部が、複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記測位用データに基づいて測位処理を行い、
    　前記測位装置の認証対象判断部が、複数の前記ＧＮＳＳ信号における前記認証用データの有無に基づいて、複数の前記ＧＮＳＳ信号のそれぞれを認証処理の対象とするか否かを判断し、
    　前記測位装置の認証処理部が、鍵データおよび前記認証用データを用いて、複数の前記ＧＮＳＳ信号の前記認証処理を行い、
    　前記測位装置の認証結果データベースが、複数の前記ＧＮＳＳ信号の過去の認証結果が保存し、
    　前記認証処理の対象となった前記ＧＮＳＳ信号の数が０であった場合、または、前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号の数が０であった場合に、前記測位装置の真正性推定処理部が、過去に認証された前記ＧＮＳＳ信号に基づいて複数の前記ＧＮＳＳ信号の真正性推定処理を行い、
    　前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号が１つ以上あるが必要数に満たない場合に、前記真正性推定処理部が、認証された前記ＧＮＳＳ信号に基づいて残りの前記ＧＮＳＳ信号の前記真正性推定処理を行い、
    　前記測位装置の測位結果出力部が、複数の前記ＧＮＳＳ信号のうち、前記認証処理で認証された前記ＧＮＳＳ信号の数と、推定処理で真正と推定された前記ＧＮＳＳ信号の数との和が前記必要数以上である場合に、測位処理で得られた測位結果を出力する、
    測位方法。
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