欺骗

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欺骗是指故意播发错误信号以欺骗 GNSS 接收机。与完全阻断 GNSS 信号的干扰不同，欺骗会诱使接收机计算出错误的定位、测速和定时 (PVT) 结果。这种欺骗可能会在航空、海上航行、自动驾驶汽车、军事行动以及关键基础设施中造成严重后果。

欺骗是如何实现的？

欺骗器生成并发送高度模仿真实卫星信号的假冒 GNSS 信号。因此，这些信号可能会盖过合法信号，导致接收器锁定错误的导航数据。攻击者逐渐增加假冒信号的强度，从而控制接收器的位置或时间解算结果。在某些情况下，接收器无法察觉这种转变。

为了实施成功的欺骗攻击，攻击者首先会将假冒信号与真实的卫星数据进行同步。接着，欺骗器复制 GNSS 信号结构并修改导航数据，以误导目标接收器。此外，先进的欺骗器可以使用复杂的信号发生器来模拟整个卫星星座的信号。因此，它们能够在保持看似合法的信号环境的同时，操纵接收器的导航解算结果。

检测技术

有几种方法可以帮助检测 GNSS 欺骗：

• 信号强度分析：伪造信号通常会表现出异常的功率水平或突然的功率上升。
• 到达时间不一致：接收机 能够识别卫星信号到达时间中的差异。
• 到达角（AOA）检测：天线阵列 可检测异常信号方向，从而揭示虚假信号源。
• 多星座和多频段监测：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，作为对欺骗数据的交叉检查。

反欺骗措施

为防范欺骗攻击，系统设计人员采用了基于硬件和软件的解决方案：

1 – 加密 GNSS 信号：Galileo（带 OSNMA）和 GPS（带 M 密码）等现代化 GNSS 系统提供经过身份验证的信号，尽管并非所有民用接收机都已支持它们。

2 – 接收机设计改进：抗欺骗算法通过比较信号参数、时间和方向来过滤恶意输入。

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，可降低欺骗的有效性，因为导航解决方案不再仅依赖卫星信号。

军用级系统通常嵌入这些功能，但在自动驾驶无人机和航运等商业应用中，它们正变得越来越普遍。这些系统可用于减轻欺骗、迷肯ینگ (meaconing) 或干扰。

未来会有哪些发展？

随着导航系统日益智能化并越来越依赖卫星信号，信号欺骗的风险也在不断增加。自动驾驶汽车、无人机（UAV）和城市空中交通等新兴领域都需要可靠的导航数据。政府和行业必须采用具有韧性的导航架构，该架构应整合多源验证、稳健的传感器融合以及加密的定位数据。

综上所述，欺骗（spoofing）是一种无声且具有欺骗性的威胁，它能够在不触发警报的情况下篡改系统的导航数据。通过了解其运作方式、检测其存在并实施强大的反制措施，工程师和操作人员能够保护导航系统，并维护对全球移动和定位技术的信任。