卫星导航信号的验证的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星导航系统。具体地，本发明涉及提供由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的样本、在接收机处接收样本和将样本与接收到的加密信号相关以验证从卫星接收到的未加密信号。
【背景技术】
[0002]诸如全球定位系统(GPS)之类的全球导航卫星系统(GNSS)在广泛的应用范围内用来为位于地球表面上或接近地球表面的接收机提供精确的定位数据。接收机从多个卫星接收导航信号并且执行三边测量以确定其位置坐标。特别地，每个接收到的信号包括关于发送信号的时间的信息。通过测定接收到信号的时间，能够计算出信号被传送的距离。
[0003]卫星导航系统通常包括供不同用户组使用的多种服务。例如，可以提供高精度服务供已授权用户组使用，诸如紧急服务和军事，同时可以利用低精度服务供拥有兼容接收机的任何人公用。高精度服务利用信号加密来阻止未授权用户获取高精度定位，而低精度服务通过可以由任何商业可用的接收机接收和处理的未加密定位信号来提供。然而，因为低精度服务未被加密，所以接收机无法证实所接收到的信号是否来自可信源。由此，低精度服务的使用者特别易受诸如电子欺骗和虚造干扰的恶意活动的攻击，在所述电子欺骗中攻击者传播具有假的定时信息的高功率的类似GNSS的信号以欺骗接收机计算不正确的位置，在所述虚造干扰中攻击者转播真实的GNSS信号以获取类似效果。因此，需要有一种允许接收机验证所接收到的未加密信号以判定信号是否可信的方法。
[0004]在此背景下做出了本发明。
【发明内容】
[0005]根据本发明，提供了一种用于提供关于由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的加密信号信息的方法，所述方法包括:获取所发送的加密信号的数据序列；从数据序列中提取信号样本，所述信号样本包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本的连续子样本之间是不连续的；并且将信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息作为加密信号信息发送给接收机以供在卫星导航系统中使用。
[0006]所述加密信号信息可以包括多个信号样本，每个信号样本都是从多个加密信号中的不同的一个加密信号中提取的，每一个加密信号由卫星导航系统中的不同的卫星发送。
[0007]每个加密信号可以作为码片序列发送，加密信号信息可以包括关于由卫星导航系统中的M个卫星发送的加密信号码片的信息，并且包括在信号样本中的数据序列的一部分中的码片数量N可以由N ( M-1给出。
[0008]所述码片序列可以为通过数据位所调制的伪随机数PRN序列，并且如果其中一个子样本包括数据位转换，则码片中的所述子样本的长度N可以由NS 2(M-1)给出。
[0009]所述方法可以进一步包括:通过检测所发送的加密信号、标识检测到的加密信号中对应于信号样本的部分、将检测到的加密信号的标识的部分与信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则确认信号样本，以在发送每个信号样本至接收机之前确认每个信号样本。
[0010]可以通过直接检测由卫星发送的加密信号来获取加密信号的数据序列。在此，数据序列意指所发送的加密码片的序列，其例如在伽利略GNSS中是通过利用卫星发送的数据位调制伪随机数(PRN)编码码片来获取的。例如，可以使用高增益定向天线来检测所述加密信号。
[0011]可以基于关于伪随机数PRN编码和由卫星所用来生成加密信号的数据的信息来获取加密信号的数据序列。
[0012]根据本发明，还提供一种用于在被布置成从卫星导航系统中的卫星接收未加密信号和加密信号的接收机处验证未加密信号的方法，所述方法包括:基于未加密信号来获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差；接收关于加密信号的加密信号信息，所述加密信号信息包括信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；基于所获取的时间偏差来标识接收到的加密信号中期望对应于信号样本的部分；将所标识的部分与信号样本相关；以及如果获得预定的阈值相关性则判定接收到的未加密信号是真实的。
[0013]加密信号和未加密信号可以相同频率被接收且可以被锁相。
[0014]可以根据二进制偏移载波BOC调制方案来调制接收到的加密信号，且所述方法可以进一步包括:将BOC调制应用于信号样本，其中将所标识的部分与信号样本相关包括将所标识的部分与BOC调制后的信号样本相关。
[0015]计算机可读存储介质可以布置成存储计算机程序，当被执行时，所述计算机程序实现所述方法。
[0016]根据本发明，进一步提供用于提供关于由卫星导航系统中的卫星发送的加密信号的加密信号信息的设备，所述设备包括:用于获取所发送的加密信号的数据序列的装置；用于从数据序列中提取信号样本的装置，所述信号样本包括数据序列中长度小于数据序列的总长度的一部分，所述信号样本包括多个子样本构成，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；以及用于将信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息作为加密信号信息发送给接收机以供在卫星导航系统中使用的装置。
[0017]用于从数据序列中提取信号样本的装置可以被布置提取信号样本，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列。
[0018]用于从数据序列中提取信号样本的装置可以被布置成提取多个信号样本，每个信号样本都从多个加密信号中的不同的一个加密信号中提取，每一个加密信号由卫星导航系统中的不同卫星发送，并且用于发送的装置可以被布置成将多个信号样本作为加密信号信息发送。
[0019]每个加密信号可以作为码片序列发送，加密信号信息可以包括关于由卫星导航系统中的M个卫星发送的加密信号码片的信息，并且用于提取信号样本的装置可以被布置成对于每个信号样本提取长度N码片的数据序列的一部分，其中N由NS M-1给出。
[0020]所述码片序列可以为通过数据位所调制的伪随机数PRN序列，并且如果一个子样本包括数据位转换，则码片中所述子样本的长度N可以由N < 2 (M-1)给出。
[0021]用于获取加密信号的数据序列的装置可以被布置成通过直接检测由卫星发送的加密信号来获取所述数据序列。
[0022]用于获取加密信号的数据序列的装置可以被布置成基于关于伪随机数PRN编码和由卫星所用来生成所述加密信号的数据的信息来获取数据序列。
[0023]根据本发明，进一步提供了一种被布置成从卫星导航系统中的卫星接收未加密信号和加密信号的接收机，所述接收机包括:用于基于未加密信号来获取接收机的内部时钟和卫星的内部时钟之间的时间偏差的装置；用于接收关于加密信号的加密信号信息的装置，所述加密信号信息包括信号样本和关于包括在信号样本中的数据何时由卫星发送的信息，所述信号样本包括多个子样本，每个子样本都包括单独部分的数据序列使得数据序列在多个子样本中的连续子样本之间是不连续的；以及用于判定接收到的未加密信号是否真实的装置，所述用于判定的装置被布置成基于所获取的时间偏差来标识接收到的加密信号中期望对应于信号样本的部分，将所标识的部分与信号样本相关，以及如果获得预定的阈值相关性则判定接收到的未加密信号是真实的。
[0024]所述接收机被布置成以相同频率接收作为锁相信号的加密信号和未加密信号。
[0025]可以根据二进制偏移载波BOC调制方案来调制接收到的加密信号，并且用于判定接收到的未加密信号是否真实的装置可以被布置成将BOC调制应用于所述信号样本且将所标识的部分与BOC调制后的信号样本相关。
[0026]可以提供包括设备和接收机的系统。
[0027]所述系统可以进一步包括用于在发送信号样本至接收机之前确认每个信号样本的确认装置，所述确认装置被布置成检测所发送的加密信号、标识检测到的加密信号中对应于信号样本的部分、将检测到的加密信号的所标识的部分与信号样本相关、以及如果获得预定的阈值相关性则确认信号样本。
[0028]所述卫星导航系统可以为伽利略导航系统，未加密信号可以是开放服务信号而加密信号可以是公共调控服务信号。
【附图说明】
[0029]现在将参照附图仅通过示例方式描述本发明的实施例，在附图中:
[0030]图1示出了根据本发明的实施例的卫星导航系统；
[0031]图2示出了根据本发明的实施例的从加密信号