悦乐程：什么叫做欺骗？如何保障GNSS定位安全？
子鱼
悦乐程：什么叫做欺骗？如何保障GNSS定位安全？
什么是GNSS欺骗？如何保护我们的GNSS接收器免受欺诈攻击？随着技术进步，GNSS接收设备变得更加便宜，我们的生活越来越依赖于准确的定位和时机。勘测调查、建筑工程、物流运输等行业依靠准确的位置和时机实现自动化，提高效率和安全性。GNSS定时通过时间同步对通信网、银行网、电网进行协调，为行业骨干系统提供脉动心跳。据估计，仅在美国，一天的GNSS中断就会造成10亿美元的损失。因此，GNSS必须是一个可靠的系统，为了保持这种状态，必须警惕专业GNSS接收器可能利用的所有漏洞和威胁。抗干扰和反欺诈，使用功能强大的GNSS接收器是确保位置、导航和时间安全的关键。
悦乐程：什么叫做欺骗？如何保障GNSS定位安全？
GNSS的骗局是什么？无线电干扰会压倒微弱的导航卫星信号，导致信号丢失，找不到位置。欺骗是一种智能干扰形式，允许收件人接收错误的位置数据。在欺骗攻击期间，附近的无线电发射器会向大象接收器发送虚假的GNSS信号。例如，廉价的软件定义收音机可以让人们相信智能手机在珠穆朗玛峰上！
图 1 廉价的 SDR可以压制GNSS信号并欺骗单频智能手机中的导航接收机，使其相信它位于珠穆朗玛峰上
图1廉价的软件定义无线电抑制了GNSS信号，欺骗了单频智能手机的导航接收器，使人们相信自己在珠穆朗玛峰。
为什么要搞GNSS的骗局？在战斗情况下可以想象。显然，使用GNSS技术的一方比不使用的一方占优势。但是如果一方可以操纵控制对方的卫星导航接收器呢？这可能意味着收购依赖卫星定位的自动驾驶汽车和机器人设备。例如，2018年10月，俄罗斯指责美国欺骗无人机，重定向到攻击叙利亚的俄罗斯空军基地。过去三年来，俄罗斯边境附近海域记录了600多起诈骗事件。这些船好像被“运输”到附近机场了。这种欺骗可以作为地面间谍无人机的防御机制引入。市场上的大多数半电动无人机都内置了地理栅栏机制，一旦接近机场或其他限制区，就可以自动着陆。一些最狂热的骗子是口袋妖怪Pokmongo的粉丝。他们利用廉价的软件定义无线电进行诈骗，提出错误的卫星位置位置，不离开房间，操纵难以捉摸的神奇婴儿。
图2 GNSS欺骗可用于操纵空中无人机的运动。
悦乐程：什么叫做欺骗？如何保障GNSS定位安全？
欺诈的类型。骗子使用具有错误位置信息的无线信号来抑制相对微弱的GNSS信号。转播在不同位置或时间记录的GNSS信号，或生成和发送修改后的卫星信号有两个骗局。防止欺诈：如何保护接收器免受欺诈？为了对抗欺诈，GNSS接收器必须从真相和欺诈信号的混合中检测欺诈信号。如果卫星信号显示为欺诈，则可以从位置计算中排除。接收器可以提供不同程度的欺骗保护。我们来对比一下房屋入侵检测系统。可以有简单的进入警报系统或更复杂的运动检测系统。为了提高安全性，可以安装视频图像识别、碎玻璃声音检测或这些组合。像打开的门房子一样，未受保护的GNSS接收器即使是最简单的欺诈形式也很容易受到攻击。另一方面，安全接收器可以找到信号异常或使用防止欺诈的信号来检测欺诈。
高级干扰抑制技术使用信号处理算法来检测信号的各种异常，从而显示欺诈。例如，欺骗信号通常比实际的GNSS信号更强。AIM不会被高级GNSS信号生成器迷惑。实际功率水平和信号的实际导航数据使AIM能够将其识别为“非实际”信号。目前正在研究其他尖端反射器技术，如使用双极化天线。
卫星导航数据认证。很多国家通过直接在GNSS卫星上建立安保，加强了士气复原力。通过OS-NMA，伽利略是第一个将反欺诈服务直接引入民用GNSS信号的卫星系统。OS-NMA是伽利略E1频率下的免费服务。我们可以查看伽利略，甚至GPS卫星的导航数据。这些导航数据包含卫星位置的信息，修改可能会导致错误的接收器位置计算。目前正在进行公开实验测试。另外，GPS最近正在使用Chimera认证系统为民用用户试验基于卫星的欺诈行为。
欧洲伽利略卫星为E1信号提供开放式认证服务，为E6信号提供商业认证服务。最近在欧洲的FANTASTIC项目范围内，在Septentrio接收器中引入了OS-NMA反射器保护认证技术。最强有力的后盾是信号级GNSS认证认证权，伽利略系统为E6信号提供商业认证认证认证认证服务，为汽车自动驾驶等安全核心应用程序提供最高级别的安全性。信号级加密基于类似于军用GPS信号的技术。只有拥有密钥的收件人才能跟踪这些加密信号，需要密钥才能生成无法伪造的信号。CAS认证技术目前正与Septentrio和欧洲航天局共同进行原型设计，并正式进行验证测试。
