什么是gnss欺骗?
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什么是gnss欺骗?

如何欺骗影响调查和映射

随着浪费攻击的兴奋,测量级GNSS接收器需要通过利用最新的安全技术来保护受干扰减缓技术来保护可靠定位。

从GPS / GNSS精确定位技术,调查和映射行业一直受益于多年。虽然GNSS欺骗被认为是无人驾驶飞行器(无人机或“无人机”)的真正威胁,但它对调查和映射设备的影响仍然低估。可靠的数据捕获在各种映射用例中都很重要,来自基于人的测量和移动映射到UAV摄影测量。确保可靠的定位需要使用强大的设备,以这样的方式设计,以减轻所有可能的漏洞。使用抗击干扰和欺骗的GNSS接收器是值得信赖的数据捕获的关键,随时随地。

GPS / GNSS欺骗VS干扰

干扰和欺骗是一种GNSS无线电干扰,当弱GNSS信号被相同频率上更强的无线电信号被压缩时发生。干扰是一种“白噪声”干扰,导致精度丧失和潜在的定位损失。这种类型的干扰可以来自相邻的电子设备或外部来源,例如该地区的无线电恶作。欺骗是一种聪明的干扰形式,愚弄用户认为他/她处于虚假地位。在欺骗攻击期间,位于附近的无线电发射器将假GPS信号发送到目标接收器中。例如,即使是廉价的软件定义的无线电(SDR)也可以让智能手机相信它在珠穆朗玛峰上(见图1)!

GNSS用户正在经历更多的干扰案例,并且欺骗事件也在上升 - 特别是近年来,由于创造恶意欺骗系统变得更容易和更实惠。来自芬兰有很多的例子 - 2019年经历了一周漫长的欺骗袭击 - 到中国多船只是欺骗攻击的目标。因此,干扰和欺骗保护不再是“很好的具有”特征,而是GNSS接收器的关键组件。

欺骗事件正在增加

C4ADS,一个关于冲突和安全事项的数据驱动分析的非政府组织得出结论,俄罗斯已广泛使用欺骗将空中无人机转移到政府数据附近的空域,机场和港口。而一些最热情的解释措施是增强现实移动游戏'神奇宝贝Go'的粉丝,他们使用SDR来欺骗他们的GPS位置并抓住难以让他们的房间。

这种攻击通常是针对特定的接收器。但是,欺骗传输实际上将影响附近的所有GPS接收器。例如,SDR可以影响欺骗源的1km半径内的所有GPS接收器,并且可以放大信号以进一步传播。这意味着在密集的地区中的调查或映射工作处于更高的风险,这些“间接”欺骗攻击的风险较高。

图1:即使是廉价的SDR也可以过度地通过盖子信号并欺骗单频智能手机GPS相信珠穆朗玛峰。

如何欺骗接收器

解炮可以在另一个地方和时间记录的Rebroadcast GNSS信号,或者产生和传输修改的卫星信号。因此,为了打击欺骗,GNSS接收器需要能够区分来自真实信号的欺骗信号。一旦卫星信号被标记为欺骗,就可以从定位计算中排除。

接收方可以提供各种欺骗保护。使用家庭入侵检测系统的类比,它可以基于简单的入口报警系统或更复杂的移动检测系统。为增加安全性,归属主可以决定安装视频图像识别,打破玻璃声音检测或上面的组合。一个未受保护的GNSS接收器就像一个带有解锁门的房子;它甚至是最简单的欺骗形式易受攻击。另一方面,安全接收器可以通过寻找信号异常或使用旨在防止欺骗的信号来检测欺骗性,例如伽利略OSNMA和E6或GPS军用代码。

先进的干扰缓解技术,例如Septentrio AIM +,使用复杂的信号处理算法来缓解干扰和旗帜欺骗。为了欺骗检测,AIM +检查GNSS信号中的各种异常,例如异常高信号功率。它还与Raim + Integrity算法一起使用,以确保通过比较来自各种卫星的范围信息来确保范围(到卫星)有效性。AIM +甚至不会被先进的GNSS信号发生器欺骗,Spirent GSS9000。即使在信号内具有现实的功率水平和实际导航数据,它仍然可以将其识别为“非真实”信号。目前正在研究其他先进的防欺骗技术,例如使用双极化天线。

图2:GNSS欺骗可用于操纵空中无人机的运动。

卫星导航数据身份验证

各国正在通过将安全性直接建设到GNSS卫星来投资欺骗韧性。通过开放服务导航消息认证(OSNMA),欧洲伽利略是第一个直接在民用GNSS信号上引入防欺骗服务的卫星系统。

Osnma是伽利略E1频率的免费服务,可以在伽利略上进行身份验证。这种导航数据携带有关卫星位置的信息,并且如果改变,将导致错误的接收器定位计算。作为ESA的密切合作伙伴,欧洲GNSS制造商Septentrio一直为自成立以来的伽利略系统的设计和测试。如今,由于Osnma系统进入其测试阶段,Septentrio接收器已成功用于测试OSNMA信号。美国GPS系统还在试验卫星的防欺骗,为其最近称为Chimera的认证系统。

图3:欧洲伽利略卫星在E1信号上提供开放式身份验证服务和E6信号上的商业认证服务。(图片礼貌:欧洲空间机构)

先进的干扰缓解技术

Osnma是包含该难题的一部分瞄准+干扰防御系统。抗干扰组件抑制了最宽的干扰源,从简单,连续的窄带信号到最复杂,宽带和脉冲传输。抗欺骗组件由信号异常检测,OSNMA,RAIM +以及其他算法组成。

未来的GNSS接收器

干扰缓解技术,如AIM +今天保护准确定位。为确保明天的最佳保护,GNSS制造商正在提供未来的技术,允许用户在可用时尽快利用Onsma和Chimera等新GNSS安全服务。利用在调查中使用未来的GNSS接收器,映射和UAV设备使集成商能够减少与弹性产品市场的时间。安全的GNSS意味着依赖这项技术的每个人都有值得信赖的精确定位和安心。

进一步阅读

https://www.septentrio.com/en/advanced-interference-onitoring-mitigation-aim.

https://septentrio-my.sharepoint.com/:b:/p/marketing/eu99n82bwyzpsvd4dp9g5lwyzpsvd4dp9g5lwyzpsvd4i7wtw64tek-tw?e=s0fgfd.

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GIM - 问题2 - 2021

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