如果你在使用智能手機(jī)進(jìn)行定位,你第一眼看到的就可能是你的手機(jī)報(bào)告了一個(gè)明顯錯(cuò)誤的位置。 圖1 展示了一個(gè)用iPhone來(lái)報(bào)道它在珠穆朗瑪峰頂端的位置的例子。由于來(lái)自Wi-Fi和手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的附加信息也被用于定位,宏基安卓手機(jī)更難被欺騙。在這次測(cè)試中,手機(jī)所有者的妻子通過(guò)Facebook被告知她的丈夫已經(jīng)離開(kāi)朝鮮,但是,欺騙性的朝鮮之行可能會(huì)有一個(gè)稍不那么有趣的結(jié)果。

圖1:欺騙智能手機(jī)GPS接收器,以為它在珠穆朗瑪峰上。廉價(jià)的特別提款權(quán)通過(guò)天線(xiàn)耦合器向智能手機(jī)發(fā)送欺騙性的GPS信號(hào)。
 
對(duì)于使用多個(gè)衛(wèi)星群多個(gè)頻率的高端接收器,欺騙可能更具挑戰(zhàn)性。如果你懷疑自己被欺騙了,那該注意的標(biāo)志是:

The spoofed signal will be visible in the RF spectrum
 

GPS信號(hào)的低功率意味著它們幾乎看不到熱噪聲背景。為了欺騙接收器,特別提款權(quán)信號(hào)的傳輸功率要高得多,使其清晰可見(jiàn)于背景之上。 圖2 顯示。

圖2 :在香港天文臺(tái)的頻譜圖中,從哈克夫特別提款權(quán)發(fā)出的假全球定位系統(tǒng)信號(hào)。  阿斯特克斯-M2A 網(wǎng)站接口。特別提款權(quán)用一個(gè)功率來(lái)復(fù)制BPSK信號(hào)調(diào)制的正弦形狀,在這種情況下,它比實(shí)際信號(hào)高25分貝。
 
Divergent code minus carrier behaviour


在短時(shí)間內(nèi),使用編碼和衛(wèi)星信號(hào)的載波相位測(cè)量的衛(wèi)星距離應(yīng)顯示很小的差異--參見(jiàn) 圖3(上面板) .這種行為很難復(fù)制,所以被欺騙的信號(hào)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速增加- 圖3(較低面板) .

圖3:真實(shí)和欺騙性GPS信號(hào)的編碼減去載波圖。真實(shí)的信號(hào)在零度左右變化,而假碼和相位快速分散.
 
不完整和不準(zhǔn)確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)
被欺騙的衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)往往缺少全球定位系統(tǒng)星座年歷,仍然只是一個(gè)模糊的匹配實(shí)際導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

干擾全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和/或L2
欺騙技術(shù)正在進(jìn)步,但目前,只有GPSL1信號(hào)被欺騙,所以一種常見(jiàn)的策略是額外干擾L1GLONASS頻率和L2波段。這將表現(xiàn)為突然回到只使用獨(dú)立模式的GPS。   

接收器能做什么關(guān)于欺騙?
單頻率、低端設(shè)備和智能手機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)很容易被欺騙。高端多頻率接收器有許多技巧來(lái)檢測(cè)欺騙,但當(dāng)發(fā)現(xiàn)欺騙時(shí)他們能做什么?

信號(hào)完整性警報(bào)
上文所述的在射頻光譜或全球定位系統(tǒng)測(cè)量中直接檢測(cè)欺騙的技術(shù)可用作欺騙標(biāo)志。

頻率多樣性
在檢測(cè)到一個(gè)頻率的欺騙之后,接收器就轉(zhuǎn)向使用其他頻率的測(cè)量結(jié)果,而忽略了欺騙頻率。 圖4 這一技術(shù)正在發(fā)揮作用:3臺(tái)接收器受到GPSL1欺騙作用,隨著欺騙器功率的增加,7臺(tái)ASTR4接收機(jī)能夠通過(guò)從L1/L2切換到L2/L5PVT時(shí)檢測(cè)到L1欺騙作用而保持準(zhǔn)確的位置。

另一個(gè)多頻率接收器也檢測(cè)到一個(gè)問(wèn)題,但沒(méi)有替代雙頻率解決方案,所以簡(jiǎn)單地停止輸出pvt。僅有的L1模塊,沒(méi)有檢測(cè)機(jī)制,切換到跟蹤欺騙信號(hào),其位置被欺騙。 

圖4:三種不同接收器的高度圖比較,受欺騙的影響隨著欺騙功率的增加而增加。由于頻率的多樣性,七重奏星的位置能夠維持到最大的欺騙功率。
 
慣性傳感器集成
一種IMU設(shè)備,或耦合到接收器或安裝在板本身,提供明確的檢查欺騙。在存在欺騙的情況下,IMUS還可以為一個(gè)集成的PVT解決方案提供投入,以減輕欺騙的影響。

領(lǐng)先一步
高端全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器,特別是那些采用欺騙性探測(cè)和減緩方法的接收器,仍然相對(duì)安全,但這兩種硬件的日益復(fù)雜性,特別提款權(quán)和開(kāi)放源碼軟件的形式意味著沒(méi)有自滿(mǎn)的余地。

進(jìn)一步探索:

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