隨著技術(shù)的進(jìn)步，使GPS / GNSS *設(shè)備的價格更加實惠，我們的生活越來越依賴精確的定位和定時。測量，建筑和物流等行業(yè)依靠精確的定位來實現(xiàn)自動化，效率和安全性。GNSS時間通過同步電信網(wǎng)絡(luò)，銀行和電網(wǎng)為我們的行業(yè)骨干提供了脈動的心跳。據(jù)估計，僅在美國，一天GNSS中斷的成本就高達(dá)10億美元（1）。GNSS是一個可靠的系統(tǒng)，因此要保持這種狀態(tài)，專業(yè)的GNSS接收器需要警惕所有可能被利用的漏洞。使用安全可靠的PNT（定位，導(dǎo)航和時間）的關(guān)鍵是使用抗干擾和欺騙能力強的GNSS接收器。  

* GNSS是指從太空廣播信號的衛(wèi)星星座，這些星座將定位和定時信息傳輸?shù)降厍蛏系腉NSS接收器。然后，接收者使用此信息來確定其位置。這些系統(tǒng)包括美國的GPS，歐洲的伽利略，俄羅斯的GLONASS，中國的北斗，日本的QZSS（Michibiki）和印度的NAVIC系統(tǒng)。“

什么是GPS / GNSS欺騙？

無線電干擾可能會使弱的GNSS信號過載，從而導(dǎo)致衛(wèi)星信號丟失，并可能導(dǎo)致定位丟失。欺騙是一種聰明的干擾形式，它使接收者認(rèn)為它在錯誤的位置。在欺騙攻擊期間，附近的無線電發(fā)射器會將偽造的GPS信號發(fā)送到目標(biāo)接收器。例如，便宜的SDR（軟件定義無線電）可以使智能手機相信它在珠穆朗瑪峰上！  

圖1廉價的SDR（軟件定義無線電）可以壓倒GNSS信號，并欺騙單頻智能手機GPS，使其認(rèn)為它位于珠穆朗瑪峰上。

為什么要進(jìn)行GPS欺騙？ 

想象一下戰(zhàn)斗情況。顯然，使用GPS / GNSS技術(shù)的一方將比不使用GPS / GNSS技術(shù)的一方具有優(yōu)勢。但是，如果一方可以操縱對手的GPS接收器怎么辦？這可能意味著接管依賴GPS定位的自動駕駛汽車和機器人設(shè)備的控制。例如，在2018年10月，俄羅斯指控美國欺騙了無人機并將其重定向到攻擊敘利亞的俄羅斯空軍基地（2）。  

圖2 GNSS欺騙可用于操縱空中無人機的運動。

在過去的三年中，在俄羅斯邊境附近的海域記錄了600多次欺騙事件。這些船似乎被“運輸”到附近的機場（3）。這種欺騙可能已被引入作為對地面間諜無人機的防御機制。市場上大多數(shù)半專業(yè)無人機都具有內(nèi)置的地理圍欄機制，當(dāng)它們靠近機場或其他禁區(qū)時會自動著陸（4）。

一些最熱衷仿冒的是學(xué)é周一GO誰使用廉價的SDR（軟件定義無線電）球迷惡搞自己的GPS位置，趕上難以捉摸學(xué)é星期一，而不必離開自己的房間。

欺騙類型

欺騙者用攜帶錯誤定位信息的無線電信號來壓倒相對較弱的GNSS信號。欺騙有兩種方法：

1. 
   

1. 重新廣播在其他地點或時間記錄的GNSS信號（所謂的meaconing）

2. 生成和發(fā)送修改后的衛(wèi)星信號

防欺騙：如何保護(hù)您的接收器免受欺騙？

為了對抗欺騙，GNSS接收器需要從真實信號和欺騙信號的混合中檢測出欺騙信號。一旦將衛(wèi)星信號標(biāo)記為欺騙信號，就可以將其從定位計算中排除。

接收器可以提供各種級別的欺騙保護(hù)。讓我們將其與房屋入侵檢測系統(tǒng)進(jìn)行比較。您可以使用簡單的進(jìn)入警報系統(tǒng)，也可以使用更復(fù)雜的運動檢測系統(tǒng)。為了提高安全性，您可以安裝視頻圖像識別，碎玻璃聲音檢測或上述各項的組合。

就像一扇開著門的房子一樣，不受保護(hù)的GNSS接收器甚至很容易受到欺騙。另一方面，受保護(hù)的接收器可以通過查找信號異常或使用旨在防止欺騙的信號（例如Galileo OS-NMA和E6或GPS軍事代碼）來檢測欺騙。 

先進(jìn)的干擾緩解技術(shù)，例如Septentrio AIM +，使用信號處理算法通過檢測信號中的各種異常來標(biāo)記欺騙。例如，欺騙信號通常比真實的GNSS信號更強大。  

AIM +甚至不會被先進(jìn)的GNSS信號發(fā)生器：思博倫GSS9000所欺騙。憑借現(xiàn)實的功率水平和信號中的實際導(dǎo)航數(shù)據(jù)，AIM +可以將其識別為“非真實”信號。

今天正在研究其他高級反欺騙技術(shù)，例如使用雙極化天線，請在此處詳細(xì)了解此方法。

衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)認(rèn)證

各個國家通過直接在其GNSS衛(wèi)星中建立安全性來投資于欺騙彈性。借助OS-NMA（開放服務(wù)導(dǎo)航消息認(rèn)證），伽利略是第一個直接在民用GNSS信號上引入反欺騙服務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)。

OS-NMA是Galileo E1頻率上的免費服務(wù)。它可以驗證Galileo甚至GPS衛(wèi)星上的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。這樣的導(dǎo)航數(shù)據(jù)攜帶有關(guān)衛(wèi)星位置的信息，如果更改，將導(dǎo)致錯誤的接收機定位計算。雖然目前正在開發(fā)中，但OS-NMA計劃在不久的將來公開提供。GPS還在通過其最新的Chimera身份驗證系統(tǒng)為民用用戶進(jìn)行基于衛(wèi)星的反欺騙實驗。

圖3歐洲伽利略衛(wèi)星在E1信號上提供開放認(rèn)證服務(wù)，在E6信號上提供商業(yè)認(rèn)證服務(wù)。圖片，由歐洲航天局提供。  

最近，在由GSA領(lǐng)導(dǎo)的FANTASTIC項目的范圍內(nèi)，在Septentrio接收器上實施了OS-NMA防欺騙保護(hù)。

最強屏蔽：信號級GNSS認(rèn)證

伽利略系統(tǒng)將在E6信號上提供商業(yè)認(rèn)證服務(wù)（CAS），為自動駕駛汽車等關(guān)鍵安全應(yīng)用提供最高的安全性。信號級別加密將基于與軍用GPS信號類似的技術(shù)。只有具有密鑰的接收者才能跟蹤這種加密信號。還需要密鑰來生成信號，使其無法偽造。CAS認(rèn)證技術(shù)目前正在與歐洲航天局合作在Septentrio進(jìn)行原型設(shè)計。

具有防欺騙性的GNSS意味著可靠的精確定位和定時，并且讓此必不可少的技術(shù)所吸引的每個人都可以放心使用。