CN110312205A - 适用于ipv6网络的安全定位方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于IPV6网络的安全定位方法，包括移动设备和远端服务器，基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求，获取基站信息发送至远端服务器，远端服务器根据基站信息及坐标计算得到移动设备的第一位置信息；获取WIFI接入点信息，发送至远端服务器，远端服务器根据WIFI接入点信息计算得到移动设备的第二位置信息；远程服务器分别将第一位置信息、第二位置信息和获取的GPS信号进行交叉比对，判断是否存在定位偏差；若定位偏差大于一定阈值，则判断GPS干扰，反之，判断GPS定位准确。能够验证GPS定位的准确性，发现并排除GPS干扰，并能在被干扰的情况下提供辅助定位。

Description

适用于IPV6网络的安全定位方法及***
技术领域
本发明涉及GPS定位安全性技术领域，具体地涉及一种适用于IPV6网络的安全定位方法及***。
背景技术
GPS是目前最重要的定位***，广泛用于手机、车辆及无人机等移动设备。但由于GPS欺诈干扰设备的存在，致使定位可靠性受到挑战，造成不可估量的经济损失。GPS通过移动设备上的GPS信号接收器获取GPS卫星信号，由此计算设备的位置。而GPS欺诈设备通过伪造GPS广播信号来干扰移动设备定位，致使设备使用者错误判断自身位置，偏离正确路线。
专利文献CN 104914455公开了一种解决移动设备GPS 定位不准确的方法，其利用WIFI 和基站的可信位置对移动设备通过GPS 获取的位置纠偏，同时还可以在定位纠偏时自动收集数据，并定期迭代计算WIFI和基站的可信位置。其仅仅通过定位纠偏来解决移动设备GPS不准确，无法判断并排除GPS干扰，并在被干扰的情况下进行定位的问题。本发明因此而来。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种适用于IPV6网络的安全定位方法及***。能够验证GPS定位的准确性，发现并排除GPS干扰，并能在被干扰的情况下提供辅助定位。
本发明的技术方案是：
一种适用于IPV6网络的安全定位方法，包括移动设备和远端服务器，包括以下步骤：
S01：基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求，获取基站信息发送至远端服务器，远端服务器根据基站信息及坐标计算得到移动设备的第一位置信息；
S02：获取WIFI接入点信息，发送至远端服务器，远端服务器根据WIFI接入点信息计算得到移动设备的第二位置信息；
S03：远程服务器分别将第一位置信息、第二位置信息和获取的GPS信号进行交叉比对，判断是否存在定位偏差；
S04：若定位偏差大于一定阈值，则判断GPS干扰，反之，判断GPS定位准确。
优选的技术方案中，所述步骤S01中获取的基站信息包括基站IPV6地址，每个基站将分配唯一的IPV6地址，并录入数据库，将获取的基站信息与基站信息数据库进行匹配，若基站信息与基站信息数据库匹配不成功，则判断所连基站为伪基站，不加入定位计算。
优选的技术方案中，所述步骤S02中得到移动设备的位置的方法包括：
S21：WIFI信号接收器扫描邻近WIFI接入点；
S22：WIFI接入点返回信号，获取WIFI接入点设备MAC地址信息；
S23：将邻近WIFI接入点信息发送至远端服务器，通过第三方数据库查询WIFI接入点地理位置；
S24：通过附近多个具有唯一IPV6地址的WIFI接入点地理位置信息联合计算移动设备位置。
优选的技术方案中，所述步骤S04中，当判断GPS干扰时，将第一位置信息或者第二位置信息作为移动设备的位置。
优选的技术方案中，判断第一位置信息与第二位置信息的定位精度，将定位精度高的位置信息作为移动设备的位置。
优选的技术方案中，所述步骤S03中远端服务器在获取GPS信号后对GPS信号进行检测分析，所述远端服务器内预置有检测分析模型，所述检测分析模型由机器学习训练获得，检测分析模型将学习采集到的无干扰环境下的GPS信号数据和模拟的伪造GPS信号，训练得到检测分析模型，通过检测分析模型判断GPS信号是否是伪造GPS信号，若为伪造GPS信号进行提示预警。
优选的技术方案中，所述判断GPS信号是否是伪造GPS信号包括以下步骤：
S31：通过检测分析模型分析GPS信号的发出时间、卫星数和信号频谱；
S32：判断GPS信号是否存在间断或跳跃，若是，则判断为伪造GPS信号，反之则执行下一步骤；
S33：判断GPS信号时间与服务器时间是否存在差别，若是，则判断为伪造GPS信号，反之则执行下一步骤；
S34：判断GPS信号卫星数、信号频谱与正常GPS信号匹配度是否小于阈值，若是，则判断为伪造GPS信号，反之判断为正常GPS信号。
本发明还公开了一种适用于IPV6网络的安全定位***，包括移动设备和远端服务器，所述远端服务器包括基站IPV6定位验证***和WIFI IPV6定位验证***，所述基站IPV6定位验证***通过基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求，获取基站信息发送至远端服务器，远端服务器根据基站信息及坐标计算得到移动设备的第一位置信息；
所述WIFI IPV6定位验证***获取WIFI接入点信息，发送至远端服务器，远端服务器根据WIFI接入点信息计算得到移动设备的第二位置信息；
远程服务器分别将第一位置信息、第二位置信息和获取的GPS信号进行交叉比对，判断是否存在定位偏差；
若定位偏差大于一定阈值，则判断GPS干扰，反之，判断GPS定位准确。
优选的技术方案中，所述获取的基站信息包括基站IPV6地址，每个基站将分配唯一的IPV6地址，并录入数据库，将获取的基站信息与基站信息数据库进行匹配，若基站信息与基站信息数据库匹配不成功，则判断所连基站为伪基站，不加入定位计算。
优选的技术方案中，所述远端服务器还包括GPS定位验证***，用于在获取GPS信号后对GPS信号进行检测分析，所述远端服务器内预置有检测分析模型，所述检测分析模型由机器学习训练获得，检测分析模型将学习采集到的无干扰环境下的GPS信号数据和模拟的伪造GPS信号，训练得到检测分析模型，通过检测分析模型判断GPS信号是否是伪造GPS信号，若为伪造GPS信号进行提示预警。
与现有技术相比，本发明的优点是：
能够验证GPS定位的准确性，发现并排除GPS干扰，并能在被干扰的情况下提供辅助定位，保障移动设备的GPS定位安全性及可靠性。
本发明不仅对GPS进行防伪，而且利用IPV6地址唯一的特性，对辅助GPS防伪的WIFI定位和基站定位也进行防伪。在多种定位方式交叉验证均为遭到欺诈时，优先选用定位精度较高的位置实现混合定位。同时发出警报，通知相关人员到移动设备失踪地点检视。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明适用于IPV6网络的安全定位方法的流程图；
图2为本实施例基站定位的流程图；
图3为本实施例WIFI定位的流程图；
图4为本实施例GPS信号验证的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，一种适用于IPV6网络的安全定位方法，包括以下步骤：
使用基站信号收发器、WIFI信号收发器及GPS信号收发器接受基站信号、WIFI信号和GPS信号101。
将采集到的基站信号、WIFI信号和GPS信号发送到远端服务器102。
远程服务器分别对基站信号、WIFI信号和GPS信号进行分析并进行交叉比对103。
如果103中三种信号提供的定位出现明显差异，则表明GPS信号可能受到欺诈104。
根据103和104的分析结果确认GPS定位信息或者发出GPS信号欺诈警报105。
基站辅助定位验证GPS定位的方式如图2所示，包括：
基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求201。
基站返回信号，获取基站信息202。
将邻近基站信息发往远端服务器，根据基站信息与其坐标联合计算移动设备位置203。
将203之计算结果与GPS定位相比对，如有明显差异则发出警报，反之确认GPS定位准确204。
远端服务器包括基站IPV6定位验证***，需在设备上加装4G芯片，用于获取基站IPV6地址及基站信息。基站IPV6定位验证***会主动连接附近网络基站，获取IPV6地址和基站信息。通过多基站定位，计算设备位置，并与GPS定位信息进行验证。如IPV6基站定位与GPS定位偏差大于一定阈值，则发出GPS干扰警报。设备自动扫描周围基站，获取周围基站信息。若基站ID等信息与基站信息数据库无法成功匹配，则认为所连基站为伪基站，不能加入定位计算。每个基站将分配唯一的IPV6地址，并录入数据库。伪基站无法仿造IPV6地址亦无法劫持真实基站，故无法获得基站IPV6地址。对扫描到的基站进行到达角度测距（AOA）多点定位，确定设备及车辆位置。
根据WIFI辅助定位验证GPS定位的方式，如图3所示，包括：
WIFI信号接收器扫描邻近WIFI接入点301。
WIFI接入点返回信号，设备获取WIFI接入点设备MAC地址等信息302。
将邻近WIFI接入点信息发往远端服务器，通过第三方数据库查询WIFI接入点地理位置303。
根据WIFI接入点地理位置信息联合计算移动设备位置304。
将304之计算结果与GPS定位相比对，如有明显差异则发出警报，反之确认GPS定位准确305。
本发明的WIFI定位需在设备上加装IPV6 WIFI模块，用于扫描附近WIFI接入点。通过设备移动中对沿途WIFI接入点的扫描，可获取WIFI接入点信息，并与数据库匹配，获取接入点位置，计算定位。如果IPV6 WIFI定位与GPS定位偏差大于一定阈值，则发出GPS干扰警报。如WIFI接入点无IPV6地址则认为定位可靠度低，不予采纳；若IPV6地址与WIFI数据库不符，则视为仿造WIFI接入点。
WIFI扫描不需要接入WIFI，不需要密码验证，只需获取接入点设备信息。
WIFI接入点设备信息可用于第三方数据查询，获取接入点设备位置信息。通过附近多个具有唯一IPV6地址的WIFI接入点位置信息联合计算，可以获得移动设备具体定位。
本发明IPV6基站和WIFI定位信息将通过IPV6网络实时上传远程服务器，实时计算监控。如发现GPS欺诈同时向设备和管理人员发出警报。
***在发现GPS欺诈后，将采用WIFI辅助和基站辅助定位提供的位置。
如果WIFI定位精度高于基站定位精度，将优先采用WIFI定位提供的位置。
根据GPS信号特征验证GPS信号可靠性的方式，如图4所示，包括：
GPS接收器开启，接收卫星信号401。
GPS收到卫星信号，计算定位。将定位和卫星信号发往远端服务器402。
远端服务器将检测卫星信号时间、卫星数量等基本信息是否和正常GPS信号匹配403。
远端服务器将实时保存设备回传的GPS信号，检测其波动范围，侦测信号频谱是否存在明显间断或跳跃404。
根据403、404分析结果验证GPS信号是否存在明显错误信息或与正常GPS频谱不符，发出警报或确认定位可靠405。
远端服务器包括GPS定位验证***，包括GPS信号检测装置，其置于远端服务器上。检测装置具备机器学习模型用于信号分析。
GPS信号分析模型由机器学习训练获得。模型将学习采集到的无干扰环境下的GPS信号数据和模拟的伪造GPS信号，训练分类模型。经训练的算法模型能够识别已知GPS攻击方式的信号特征。
将分析GPS信号的发出时间、卫星数和信号频谱，实时发回远端服务器。
远程服务器将实时将收到的GPS信息与标准GPS信号进行比对，并监视信号变化。
远程服务器如果发现GPS信号发现明显异常波动，则发出警报，提示发现伪造GPS信号出现。
远程服务器如果发现GPS信号时间与服务器时间出现明显差别，则发出警报，提示发现GPS伪造信号出现。
远程服务器如果发现GPS信号卫星数、信号频谱与正常GPS信号匹配度小于阈值，则发出警报，提示发现GPS伪造信号出现。
***在多种定位方式交叉验证均为遭到欺诈时，优先选用定位精度较高的位置实现混合定位。同时发出警报，通知相关人员到车辆失踪地点检视。
移动设备可以为车辆，车辆将加装加速度传感器，并和所述混合定位确定的位置一并发送至服务器。服务器将计算加速度传感器参数是否和定位运动轨迹是否吻合。攻击者再劫持车辆并对加速度传感器进行物理破坏前无法对其进行修改，具有不可欺骗的特性。如车辆定位轨迹和加速度传感器计算的运动轨迹不符，则发出警报，通知相关人员按加速度传感器所计算的轨迹前往检视。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，包括移动设备和远端服务器，包括以下步骤：
S01：基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求，获取基站信息发送至远端服务器，远端服务器根据基站信息及坐标计算得到移动设备的第一位置信息；
S02：获取WIFI接入点信息，发送至远端服务器，远端服务器根据WIFI接入点信息计算得到移动设备的第二位置信息；
S03：远程服务器分别将第一位置信息、第二位置信息和获取的GPS信号进行交叉比对，判断是否存在定位偏差；
S04：若定位偏差大于一定阈值，则判断GPS干扰，反之，判断GPS定位准确。
2.根据权利要求1所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，所述步骤S01中获取的基站信息包括基站IPV6地址，每个基站将分配唯一的IPV6地址，并录入数据库，将获取的基站信息与基站信息数据库进行匹配，若基站信息与基站信息数据库匹配不成功，则判断所连基站为伪基站，不加入定位计算。
3.根据权利要求1所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，所述步骤S02中得到移动设备的位置的方法包括：
S21：WIFI信号接收器扫描邻近WIFI接入点；
S22：WIFI接入点返回信号，获取WIFI接入点设备MAC地址信息；
S23：将邻近WIFI接入点信息发送至远端服务器，通过第三方数据库查询WIFI接入点地理位置；
S24：通过附近多个具有唯一IPV6地址的WIFI接入点地理位置信息联合计算移动设备位置。
4.根据权利要求1所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，所述步骤S04中，当判断GPS干扰时，将第一位置信息或者第二位置信息作为移动设备的位置。
5.根据权利要求4所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，判断第一位置信息与第二位置信息的定位精度，将定位精度高的位置信息作为移动设备的位置。
6.根据权利要求1所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，所述步骤S03中远端服务器在获取GPS信号后对GPS信号进行检测分析，所述远端服务器内预置有检测分析模型，所述检测分析模型由机器学习训练获得，检测分析模型将学习采集到的无干扰环境下的GPS信号数据和模拟的伪造GPS信号，训练得到检测分析模型，通过检测分析模型判断GPS信号是否是伪造GPS信号，若为伪造GPS信号进行提示预警。
7.根据权利要求6所述的适用于IPV6网络的安全定位方法，其特征在于，所述判断GPS信号是否是伪造GPS信号包括以下步骤：
S31：通过检测分析模型分析GPS信号的发出时间、卫星数和信号频谱；
S32：判断GPS信号是否存在间断或跳跃，若是，则判断为伪造GPS信号，反之则执行下一步骤；
S33：判断GPS信号时间与服务器时间是否存在差别，若是，则判断为伪造GPS信号，反之则执行下一步骤；
S34：判断GPS信号卫星数、信号频谱与正常GPS信号匹配度是否小于阈值，若是，则判断为伪造GPS信号，反之判断为正常GPS信号。
8.一种适用于IPV6网络的安全定位***，其特征在于，包括移动设备和远端服务器，所述远端服务器包括基站IPV6定位验证***和WIFI IPV6定位验证***，所述基站IPV6定位验证***通过基站信号接收器向多个邻近通信基站发送连接请求，获取基站信息发送至远端服务器，远端服务器根据基站信息及坐标计算得到移动设备的第一位置信息；
所述WIFI IPV6定位验证***获取WIFI接入点信息，发送至远端服务器，远端服务器根据WIFI接入点信息计算得到移动设备的第二位置信息；
远程服务器分别将第一位置信息、第二位置信息和获取的GPS信号进行交叉比对，判断是否存在定位偏差；
若定位偏差大于一定阈值，则判断GPS干扰，反之，判断GPS定位准确。
9.根据权利要求8所述的适用于IPV6网络的安全定位***，其特征在于，所述获取的基站信息包括基站IPV6地址，每个基站将分配唯一的IPV6地址，并录入数据库，将获取的基站信息与基站信息数据库进行匹配，若基站信息与基站信息数据库匹配不成功，则判断所连基站为伪基站，不加入定位计算。
10.根据权利要求8所述的适用于IPV6网络的安全定位***，其特征在于，所述远端服务器还包括GPS定位验证***，用于在获取GPS信号后对GPS信号进行检测分析，所述远端服务器内预置有检测分析模型，所述检测分析模型由机器学习训练获得，检测分析模型将学习采集到的无干扰环境下的GPS信号数据和模拟的伪造GPS信号，训练得到检测分析模型，通过检测分析模型判断GPS信号是否是伪造GPS信号，若为伪造GPS信号进行提示预警。
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