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伽利略的身份认证和高精度服务:快来了

添加时间:2021-07-31 来源:斗室智库 作者:曹冲
 

欧盟委员会伽利略认证和高精度服务经理伊格纳西奥·费尔南德斯·埃尔南德斯
  伽利略计划汇集了三位主要合作者。欧洲航天局 (ESA) 负责卫星和地面系统的设计和开发,而欧盟航天计划署 (EUSPA) 负责服务提供、运营安全和市场开发。第三个重要的合作伙伴是欧盟委员会,它作为一个整体来监督和管理该计划。委员会还发挥着有时被忽视的有限技术作用,即定义伽利略服务。
  伊格纳西奥·费尔南德斯·埃尔南德斯(Ignacio Fernández Hernández) 是欧盟委员会伽利略身份认证(OSNMA)和高精度服务(HAS)经理。这里是《InsideGNSS》杂志对于这位经理的采访。“我们近年来的努力取得了非常令人鼓舞的结果”,他告诉 《Inside GNSS》,“这将使伽利略成为第一个提供身份验证和高精度数据服务的 GNSS”。他说,欧盟委员会预计开放服务的导航电文认证 (OSNMA) 和高精度服务 (HAS) 将很快可用。“太空中的 OSNMA 信号是在 2020 年 11 月至 2021 年 4 月期间由伽利略卫星传输的”,埃尔南德斯说。“测试结果已经过彻底分析,我们没有看到标准开放服务 (OS) 定位的精度或可用性因 OSNMA 而下降。关于 HAS,空间信号的测试于 2021 年 5 月开始,并证明了伽利略和 GPS 的轨道和时钟校正能够达到的厘米级精度”。
  一、历史和现状
  伽利略服务的定义随着时间的推移不断发展,从 2013 年开始,委员会首次将商业服务定义为伽利略提供的增值服务。最终,这个概念被分解为三个独立的服务。它们是:OSNMA,验证伽利略开放服务电文以保护它免受欺骗攻击;HAS,提供校正以允许全球范围内的 PPP,以及;商业认证服务 (CAS),通过尚未定义的商业框架提供信号认证。“首要任务是定义OSNMA 和 HAS 服务”,埃尔南德斯说,“包括空间信号导航电文和高级规范。然后我们转向了 OSNMA 和 HAS 模块的原型设计”。将 OSNMA 和 HAS 添加到伽利略服务中,所面临的特殊挑战之一是,地面和空间基础设施以及信号已经定义。“为了加快开发速度,”埃尔南德斯说,“新功能的集成方式可以最大限度地利用当前的功能,同时限制伽利略核心基础设施的变化”。
  二、信号细节
  “OSNMA 是同类产品中的首创”,埃尔南德斯说。“我们正在为全球数十亿用户定义 GNSS 信号身份验证协议,以及接收机逻辑、调整加密协议和功能,所有这些都不会影响伽利略的精度和可用性”。“在接下来的几个月里,我们将微调 OSNMA 基础设施和协议配置。然后我们将有一个公共观察阶段,计划于 2021 年秋季进行,届时 OSNMA 规范、接收机指南和加密密钥将公开可用。然后,在对关键管理功能进行服务验证和调整之后,最初的伽利略OSNMA 服务应该会在 2023 年初投入使用”。
  关于 HAS,一个关键的挑战是从最初设想的收费服务过渡到免费服务。“最初它是由伽利略传输的外部服务”,埃尔南德斯说。“现在它将成为伽利略基础设施提供的免费服务。伽利略在全球只有 14 个监测站,而 PPP 提供商通常使用更多。尽管存在这些限制,但早期测试表明,校正值在 95% 的时间内都符合 20 厘米水平精度的目标”。计划是在年底之前发布一份 HAS 接口控制文件 (ICD)。这将导致服务验证阶段,HAS 信号公开可用,然后到 2022 年进行服务声明。“在接下来的两到三年内,将增加更多的站点以实现全球覆盖和欧洲的电离层校正服务”,埃尔南德斯说。
  至于CAS,他补充说,“它仍然比同行落后几年,有服务方案;短期优先事项是将其正式化,然后启动 OSNMA 和 HAS 已经完成的流程”。预计在 2024 年之前提供基于加密伽利略 E6C 信号的早期服务,以及所谓的“半辅助”信号认证方案,这也依赖于 OSNMA。
  三、广泛合作
  “作为具有一定组织复杂性的多国计划,伽利略有一些惯性”,埃尔南德斯眨眨眼承认:伽利略,是科学家和历史人物,传统上被认为是第一个将惯性概念正式化的人。“委员会承担定义服务的技术角色一直是一个挑战,这确实超出了其作为项目经理的典型监督角色”。尽管如此,他说,该计划的特点仍然是高度合作。“许多相关的欧洲公司和研究团队为 HAS/OSNMA/CAS 服务的定义做出了贡献”,埃尔南德斯说,“不仅来自 GNSS 方面,而且来自密码学领域。委员会的联合研究中心一直提供支持,参与早期提案和最近的测试,欧盟成员国研究中心也支持 OSNMA 测试”。除了委员会的欧洲合作伙伴之外,更广泛的 GNSS 社区当然也对身份认证和高精度感兴趣,并且委员会已经在国际团体中找到了热切的合作伙伴,包括“未来GNSS服务”美国-欧盟工作组 C (WGC) 和 GNSS国际委员会 (ICG)。还与日本进行了双边讨论。
  埃尔南德斯指出,WGC 正在为 SBAS 认证提出与 OSNMA 类似的解决方案,而 HAS 协议使用与日本准天顶卫星系统 (QZSS) 兼容的格式。他说:“来自 HAS 规范以及 QZSS 海事无线电技术委员会--紧凑状态空间表示 (RTCM CSSR) 的想法可能会影响未来的 RTCM 标准。此外,最近还成立了一个 ICG 工作组,以促进 PPP 互操作性。”在应用方面,埃尔南德斯说:“这三种服务可以增强许多不同用户的导航性能和弹性,在汽车、无人机 (UAV)、海上或基于位置的服务中,这几乎是每个人会理解并受到影响的事情”。
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