CN1732390A - 利用加密的数据传输的gps接收机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种GPS接收机装置，其包括一个GPS天线和一个含有用来接收GPS信号和输出GPS信号样本的模拟－数字转换器的GPS RF前端；以及一种用来加密GPS信号样本并且将加密的GPS信号样本发送到外部装置的处理器。还公开了一种提供定位的对应方法，包括以下步骤：连接到一个GPS接收机装置并从中接收加密的GPS信号样本；解密所述加密的GPS信号样本；以及处理所述解密的GPS信号样本以便确定一个定位。以及一种计算机程序、计算机可读存储介质以及相应的设备。

Description

利用加密的数据传输的GPS接收机
本发明涉及一种GPS接收机装置，其包括一个GPS天线和一个含有用来接收GPS信号和输出GPS信号样本的模拟-数字转换器的GPSRF前端；以及一种用来将所接收到的GPS信号样本发送到外部装置的处理器。
本发明进一步涉及一种提供定位(position fix)的相应方法，包括以下步骤：连接到这样一个GPS接收机装置，从中接收GPS信号样本，以及通过处理所述GPS信号样本来确定一个定位；以及一种计算机程序、计算机可读存储介质以及相应的设备。
在Akos等人所著的文章“Real-time software radio architecturesfor GPS receivers(用于GPS接收机的实时软件无线电体系结构)”(GPS World，2001年7月)中公开了GPS软件接收机，其中GPS信号处理是借助可编程微处理器或者数字信号处理器而不是模拟或分立硬件组件来完成的。如该文章中的图2所示，提供了一种简化的“GPS软件接收机”，其由一个GPS天线和GPS RF前端部分组成，该GPSRF前端部分用来进行GPS信号预处理(包括滤波、放大和频率下变换)模拟-数字转换。从GPS RF前端部分输出的GPS信号样本能够馈送到一个运行适当的GPS信号处理软件的现代PC中，以便确定一个定位。该文章的作者已经设想到了“插件”模块形式的GPS软件接收机，即一种“连接器(dongle)”型的装置，因为其简单的体系结构，从而可以低成本生产，从而便于广泛采用。当然，驻留在PC上的GPS信号处理软件本质上复制起来是很便宜的。
根据本发明，提供了一种上述类型的GPS接收机装置，其中处理器首先对GPS信号样本进行加密，然后将加密的GPS信号样本发送到外部装置。
根据本发明，还提供了一种上述类型的提供定位的相应方法，其中加密的GPS信号样本被接收并被解密，被解密的GPS信号样本用来确定一个定位；以及一种计算机程序、计算机可读存储介质和相应的设备。
本发明的发明人已经意识到，在上面提及的Akos的文章中描述的插件类型的常规GPS接收机装置有一个缺点。一旦这样的GPS接收机装置变得广泛散布而且该GPS接收机装置提供GPS信号样本的数据格式已知，则用户可以随意采用替换的GPS信号处理软件来确定一个定位，而不必采用由GPS接收机装置的提供商提供或授权的GPS信号处理软件。这妨碍了以低成本发行GPS接收机装置以使其产品无处不在的GPS接收机装置提供商的商业前景，所述提供商期待通过由用户使用他们的特定GPS信号处理软件来生成利润，例如通过执照费或提供基于位置的服务。加密确保了这样的GPS接收机装置只能与经授权的GPS信号处理软件一起使用，所述经授权的GPS信号处理软件能够解密GPS信号样本以确定一个定位。
本发明将只以举例的方式参考附图来描述，附图示意性地示出一个连接到一个GPS接收机装置的PC，两者都根据本发明操作。
参考该附图，该PC通过一个USB PC端口和相应的电缆连接到GPS接收机装置10，该GPS接收机装置10由一个GPS RF前端部分Rx和一个GPS天线构成。虽然该装置可以是一个“连接器”型装置(从而省略了电缆)，但是电缆便于将GPS接收机装置(包括天线)放置在突出的位置，从而增加获取GPS信号的机会。例如，如果在室内操作的话，人们可以把GPS接收机装置安放到靠近窗户处。
当操作的时候，GPS接收机装置通过其天线接收NAVSTAR SPSGPS信号并对其进行预处理，所述预处理一般是通过无源带通滤波以最小化带外RF干扰、预放大、下变频到中频(IF)以及模拟-数字转换。最终得到的GPS信号样本包含保持被调制的IF信号，其仍然包含来自可用卫星的所有信息。
根据本发明，GPS信号样本首先被加密，然后通过USB链接从该GPS接收机装置中输出到PC存储器(未显示)。
利用合适的以PC为基础的解密和GPS信号处理软件，GPS信号样本首先被解密、然后被处理以获取GPS信号，其目的是导出伪距离信息，利用常规导航算法可以从该信息中确定PC的位置。这样的GPS信号获取和伪距离处理是众所周知的，例如参见GPS Principles andApplications(编辑：Kaplan)ISBN 0-89006-793-7 Artech House.
本领域的技术人员会自然想到适当的加密类型，但为了避免怀疑，所谓加密的意思是，通过加密，GPS信号样本值被扰乱和/或被改变，而不只是GPS信号样本块被不加扰乱或不加改变地合并到专有文件或者数据流格式中。
例如，一个很简单的加密方法将是把样本和一个由移位寄存器生成的序列进行异或(XOR)，每次从一个已知的状态开始。一个适当的32位移位寄存器将产生一个(2^32)-1样本长的序列(即～40亿个样本)。此方法还可以通过每次不同的开始状态来增强；PC软件可以在PC启动时向所述连接器指示一个随机的开始状态。还应注意，当GPS样本包含非常接近白噪音的信号时，在没有内部知识的情况下破解加密将非常困难。
此外，虽然本发明是在一个PC的情境下举例说明的，其当然也同样适用于其它能够支持解密和GPS信号处理软件的设备，并且根据本发明的GPS接收机装置可以连接到所述设备。例如，本发明可以和诸如膝上型PC、PDA和电话这样的移动设备一起采用；或者和诸如TV或TV机顶盒之类的通常固定的对象一起采用。
最后，虽然已在NAVSTAR GPS(由美国国防部开发并且当前由其操作的全天候的基于空间的导航***)的情境中描述了本发明，但是应当理解，本发明同样是用于其它的全球定位***，包括GLONASS和Galileo及其混合。

Claims (6)

1.一种GPS接收机装置，包括一个GPS天线和一个含有用来接收GPS信号和输出GPS信号样本的模拟-数字转换器的GPS RF前端；以及一种用来加密GPS信号样本并且将加密的GPS信号样本发送到外部装置的处理器。
2.一种提供定位的方法，包括以下步骤：连接到一个GPS接收机装置并从中接收加密的GPS信号样本；解密所述加密的GPS信号样本；以及处理所述解密的GPS信号样本以便确定一个定位。
3.包括用于执行权利要求2的方法的指令的计算机程序。
4.在其上记录有数据的计算机可读存储介质，所述数据包含用于执行根据权利要求2的方法的指令。
5.被配置成执行根据权利要求2的方法的设备。
6.根据权利要求5的设备，被配置成连接到如权利要求1所述的那种类型的GPS接收机装置。
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