欺骗是指故意广播虚假信号以欺骗全球导航卫星系统 (GNSS) 接收器。与完全阻止 GNSS 信号的干扰不同，欺骗会诱使接收器计算错误的位置、速度或时间 (PVT) 解决方案。这种欺骗可能会在航空、海上导航、自动驾驶车辆、军事行动和关键基础设施中造成严重后果。
欺骗是如何工作的？
欺骗器生成并传输与真实卫星信号非常相似的虚假 GNSS 信号。这些信号通常比真实信号更强，使欺骗的接收器能够锁定到伪造的数据。攻击者逐渐压倒合法的 GNSS 信号并改变计算出的位置或时间，有时接收器不会检测到变化。
为了成功地进行欺骗攻击，对手必须与真实的卫星数据同步，复制信号结构，然后以对目标系统而言看起来无缝的方式对其进行操纵。高级欺骗器使用能够模拟整个卫星星座的复杂信号发生器。
检测技术
有几种方法可以帮助检测 GNSS 欺骗：
- 信号强度分析： Spoofing 信号通常表现出异常的功率水平或突然增加。
- 到达时间不一致：接收器可以识别卫星信号到达时间上的差异。
- 到达角 (AOA) 检测：天线阵列检测到异常的信号方向，从而揭示虚假来源。
- 多星座和多频监测：比较多个 GNSS 系统（GPS、Galileo、GLONASS）有助于识别异常情况。
- 惯性导航系统 (INS) 集成： INS 提供独立于 GNSS 的位置更新，可作为针对欺骗数据的交叉检查。
Spoofing对抗措施
为了对抗欺骗，系统设计人员实施了基于硬件和软件的方法：
1 – 密码 GNSS 信号：现代化的 GNSS 系统，如 Galileo（使用 OSNMA）和 GPS（使用 M 代码）提供经过身份验证的信号，但并非所有民用接收器都支持这些信号。
2 – 接收器设计改进：反欺骗算法比较信号参数、时间和方向，以滤除恶意输入。
3 – 传感器融合：将 GNSS 与惯性传感器、气压计、磁力计和视觉里程计相结合，使欺骗的有效性降低，因为导航解决方案不再仅仅依赖于卫星信号。
军用级系统通常嵌入这些功能，但它们在商业应用中（如自主无人机和航运）中变得越来越普遍。这些系统可用于缓解欺骗、干扰或阻塞。
未来会有哪些发展？
随着导航系统变得越来越自主并依赖卫星信号，Spoofing 的风险也在增加。自动驾驶汽车、无人驾驶飞行器 (UAV) 和城市空中交通等新兴行业需要值得信赖的导航数据。政府和行业必须采用弹性的导航架构，该架构集成了多源验证、强大的传感器融合和加密的定位数据。
总之，Spoofing 是一种无声的、欺骗性的威胁，它可以在不发出警报的情况下改变系统的导航数据。通过了解它的运作方式、检测它的存在以及实施强大的对策，工程师和操作员可以保护导航系统，并保持对全球移动和定位技术的信任。
为 GNSS 信号中断做好准备