向GNSS开放服务信号和可互操作的安全定位提供认证的方法和系统技术方案

通过反转具有N位二进制位序列的预定周期的GNSS信号中的伪随机噪声码中的多个位，提供对全球导航卫星系统(GNSS)中的开放服务信号的认证机制。二进制位序列中每个反转位的位置由使用密码伪随机数生成器为每个周期生成的序列号指定，其中周期中反转位的位置和反转位的数量中的至少一个因周期而异。解密密钥被提供给GNSS接收器，该GNSS接收器使用对应的加密伪随机数生成器将接收到的GNSS信号进行相关，并在反转位处累加其幅度，从而基于反转位幅度相对于信号幅度的比率确定接收到的信号是否是伪造的。是伪造的。是伪造的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向GNSS开放服务信号和可互操作的安全定位提供认证的方法和系统
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2020年4月9日提交的美国临时专利申请第63/007,788号的优先权，该申请通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及GNSS信号的认证。更具体地，本专利技术涉及一种用于向GNSS开放服务信号提供认证机制和防止欺骗而不损害开放信号的操作的方法和系统。

技术介绍

[0004]当今可用的全球导航卫星系统(GNSS)包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球轨道导航卫星系统(GLONASS)、欧盟的伽利略、中国的北斗卫星导航系统(BDS，原名罗盘)、日本准天顶卫星系统(QZSS)。
[0005]GNSS为民用用户提供开放服务信号，以及为政府、监管和/或军事用户提供经加密的服务信号。例如，加密的GPS信号(Y码信号)仅由具有加密密钥的军用接收器接收和使用，而开放服务信号(例如C/A、L1C、L2C、L5码信号)在没有加密密钥的情况下对于一般商业/民用的接收器使用。类似地，伽利略提供开放和商业GNSS服务，以及公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在全球导航卫星系统(GNSS)中向开放服务信号提供认证机制的方法，所述方法包括：将具有N位(N：自然数)二进制位序列的预定周期的GNSS信号中的伪随机噪声码中的多个位反转，所述二进制位序列中每个反转位的位置由使用密码伪随机数生成器为每个周期生成的序列号指定，由此所述周期中的所述反转位的所述位置和所述反转位的数量中的至少一个因周期而异；以及向具有对应密码伪随机数生成器的GNSS接收器提供解密密钥。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述伪随机噪声码是粗略获取(C/A)码，其每周期具有与所述N位相对应的1023个码片。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述序列号的范围从1到N，使得每个周期在与所述序列号相对应的位置处包括反转位。4.根据权利要求1所述的方法，其中，为每个周期生成多个M个(M：大于1的自然数)序列号，每个序列号的范围从1到N，使得每个周期在与所述M个序列号相对应的相应位置处包括M个反转位。5.根据权利要求1所述的方法，其中，每个周期生成多个M个(M：大于1的自然数)序列号，每个序列号的范围从1到kN(k：大于1的数)，使得每个周期在与所述M个序列号之中具有1到N之间包含端点的值的序列号相对应的相应位置处包括0到M个反转位，由此平均每个周期提供M/k个反转位。6.一种用于在全球导航卫星系统(GNSS)中认证开放服务信号的方法，所述方法包括：在GNSS接收器处接收多个GNSS信号，每个GNSS信号包括伪随机噪声码，所述伪随机噪声码具有N位(N：自然数)二进制位序列的预定周期，所接收的伪随机噪声码被假定为在均由序列号指定的位置处包括多个反转位的修改后的伪随机噪声码，所述序列号是使用密码伪随机数生成器为每个周期生成的，使得所述周期中的所述反转位的所述位置和所述反转位的数量中的至少一个因周期而异；在所述GNSS接收器处对接收到的GNSS信号进行放大、频率转换并对其执行模数信号转换；将所述GNSS接收器中生成的本地伪随机噪声码与接收到的伪随机噪声码信号相关，从而生成相关信号；在预定时间间隔内累加所述相关信号的幅度，从而获得用于所述接收到的伪随机噪声码信号的累加信号幅度；使用与所述密码伪随机数生成器相关联的解密密钥，通过所述GNSS接收器中的伪随机数生成器生成伪随机序列号；基于所述伪随机序列号和所述本地伪随机噪声码来选择反转位幅度，所述反转位幅度是所述相关信号在所述反转位处的幅度；在所述预定时间间隔内累加所述反转位幅度，从而获得用于所述接收到的伪随机噪声码信号的累加反转位幅度；计算所述累加反转位幅度与所述累加信号幅度的比率；将所述比率与第一阈值和第二阈值进行比较；以及如果所述比率小于所述第一阈值，则确定所述接收到的GNSS信号是伪造的；如果所述
比率大于所述第二阈值，则确定所述接收到的GNSS信号是真实的；并且如果所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间，则确定所述接收到的GNSS信号是未经认证的。7.根据权利要求6所述的方法，还包括，如果所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间，则：继续计算所述比率；在延长的时间间隔内累加所计算的比率以产生累加比率；以及将所述累加比率与第一阈值和所述第二阈值进行比较以执行所述确定。8.根据权利要求6所述的方法，其中，选择所述反转位幅度包括：如果用于所述相关信号的所述本地伪随机噪声码的当前位序列号与对应周期中指示反转位位置的所述伪随机序列号匹配，则输出所述相关信号的幅度。9.一种能够认证全球导航卫星系统(GNSS)开放服务信号的GNSS接收器，所述GNSS接收器包括：GNSS天线，其被配置为接收多个GNSS信号，每个GNSS信号包括修改后的伪随机噪声码，所述修改后的伪随机噪声码具有N位(N：自然数)二进制位序列的预定周期，所述修改后的伪随机噪声码在均由序列号指定的位置处包括多个反转位，所述序列号是使用密码伪随机数生成器为每个周期生成的，使得所述周期中的所述反转位的所述位置和所述反转位的数量中的至少一个因周期而异；前端部，其用于对接收到的GNSS信号进行放大、频率转换并对其执行模数信号转换；数字处理部，其包括：相关器，其被配置为将本地生成的伪随机噪声码与接收到的伪随机噪声码信号相关，从而生成相关信号；以及第一累加器，其被配置为在预定时间间隔内累加所述相关信号的幅度，从而产生用于所述接收到的伪随机噪声码信号的累加...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：麦哲伦系统日本公司，
类型：发明
国别省市：