什么是GPS/GNSS欺騙？

多年來，欺騙問題在國防領域一直引人關注，如今該問題已開始對全球民用應用產生重大影響。但究竟什么是欺騙？為何會出現欺騙？該如何保護自身系統安全呢？

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GPS/GNSS欺騙是一種針對GNSS接收器的蓄意攻擊。與完全阻斷信號的干擾（Jamming）不同，欺騙旨在操縱接收器的計算過程，使其在未察覺問題的情況下得出錯誤的位置、時間或速度信息。實際上，欺騙會誘使系統基于虛假信息執行導航或運行。

欺騙問題日益嚴峻，根源在于現代社會對衛星定位、導航與授時（PNT）服務的高度依賴。飛機、船舶、車輛、金融網絡、電網及關鍵基礎設施等核心領域均廣泛采用GNSS技術。一旦欺騙攻擊得逞，可能引發大規模系統性癱瘓；而受攻擊的接收器因持續基于虛假信息運行，其潛在危害往往具有隱蔽性，直至造成重大損失后才被察覺。

欺騙的運作機制：兩大主要攻擊類型

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● 射頻信號欺騙：這是GNSS信號欺騙的經典形式。攻擊者通過生成與真實GNSS信號高度相似的偽造衛星信號，并精準控制這些虛假信號的時序與內容，誘使接收器錯誤計算其位置、高度、速度或時間等關鍵參數。

● 導航數據篡改（中間人攻擊）：在更高級的攻擊場景中，欺騙無需生成射頻信號即可實施。攻擊者可能通過干擾GNSS信號處理鏈路（例如篡改接收后的導航數據，或入侵輔助數據服務）達成目的。此類攻擊更難被檢測，因其破壞點位于射頻信號傳輸鏈路的更下游環節，直接動搖了系統對數據完整性的信任基礎。

兩種欺騙手段均利用了導航系統對GNSS信號及相關數據流的信任機制。成功的欺騙攻擊可能極為隱蔽且高度精準，導致檢測難度極大。

欺騙的潛在用途

欺騙攻擊的動機多元，涵蓋從犯罪活動到國家安全行動的廣泛領域：

● 犯罪活動：攻擊者可利用欺騙破解追蹤系統、掩蓋贓物位置，或干擾物流與運輸業務，實現非法目的。

● 軍事行動：軍方可通過欺騙誤導敵方導航、通信、監視或武器制導系統，從而獲取戰場優勢。

● 恐怖襲擊：通過誤導飛機、船舶或自動駕駛車輛的行駛路徑，欺騙可制造混亂、引發事故或制造公共安全危機。

● 商業破壞：競爭對手或惡意行為者可能利用欺騙破壞配送服務、交通網絡或時效性關鍵業務，以實現經濟利益或報復目的。

● 地緣政治影響：國家支持的行為體可通過信號欺騙制造區域動蕩、擾亂貿易路線或保護敏感設施，進而服務其戰略目標。

隨著欺騙技術的獲取門檻降低、成本下降，其威脅范圍持續擴大。全球多場國家間沖突中頻繁出現的欺騙事件，已顯著增加了民用和商業領域遭受攻擊的風險。航空業尤為突出，商用飛機屢現不明原因的導航異常，而個人設備、海運及其他民用GNSS依賴服務亦未能幸免。

欺騙與干擾：關鍵差異解析

盡管欺騙與干擾均屬于射頻干擾范疇，但其作用機制存在本質區別：

● 干擾通過噪聲壓制GNSS信號，最終導致接收器丟失信號鎖定并報錯。GNSS干擾可能使信號劣化至產生危險誤導信息的程度——若此類誤導信息未觸發系統警告，則可能被誤判為信號欺騙。

● 欺騙則通過偽造信號主動誤導接收器，使其在正常運作狀態下持續輸出虛假信息。

由于成功的欺騙攻擊通常不會觸發警報或產生明顯異常，且所需功率遠低于GNSS干擾設備，因此其隱蔽性更強，潛在危害性可能超過干擾。

如何應對GNSS欺騙

防御GNSS欺騙需采用分層化、自適應的綜合策略。常見應對手段包括：

● 加密或認證信號：采用需加密認證的信號（如GPS軍用M碼或即將推出的民用認證信號），可大幅提高攻擊者劫持接收器的難度。但需注意，若認證過程僅在衛星與接收器間完成，則難以抵御針對性中間人（MITM）攻擊。

● 多星座、多頻段接收器：同時追蹤多個GNSS星座（GPS、伽利略、格洛納斯、北斗）的信號，可顯著增加欺騙攻擊的實施難度。

● 高級信號監測：通過精細化調整報警系統，監測異常行為（如信號功率突變、衛星仰角與信號強度不匹配、時間戳不一致等），可提升欺騙檢測能力。

● 先進天線技術：可控接收模式天線（CRPA）及類似技術可通過分析信號到達角、接收功率等參數，識別或屏蔽可疑信號源。波束成形天線則可調整天線方向圖，增強對可見GNSS衛星的信號增益，從而降低被干擾與欺騙的風險。

● 多傳感器融合：將GNSS數據與慣性測量單元（IMU）、地面信號、替代PNT系統或其他傳感器數據進行交叉驗證，可暴露數據矛盾，幫助系統抵御欺騙攻擊或從攻擊中恢復信號。

無單一方案能確保萬無一失。構建具備抗干擾能力的導航系統，通常需要綜合運用多種技術手段，并配合定期測試與更新，以應對不斷演變的欺騙戰術。

實戰化測試的重要性

欺騙已不再是假設性的威脅——它正對現代導航與PNT系統構成持續演變的現實挑戰。無論是國防、航空、海運還是商業領域，深入理解欺騙技術并構建彈性的抗干擾能力均至關重要。

持續評估與提升防御能力的唯一途徑，是通過實地測試與逼真的實驗室模擬測試。在受控的實驗室環境中開展欺騙仿真實驗，可使組織機構能安全地測試系統對復雜攻擊的抵御能力，優化檢測機制，并確保在實際部署前準備就緒，避免對現實運營造成干擾。

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