什么是GPS/GNSS欺骗？

多年来，欺骗问题在国防领域一直引人关注，如今该问题已开始对全球民用应用产生重大影响。但究竟什么是欺骗？为何会出现欺骗？该如何保护自身系统安全呢？

GPS/GNSS欺骗是一种针对GNSS接收器的蓄意攻击。与完全阻断信号的干扰（Jamming）不同，欺骗旨在操纵接收器的计算过程，使其在未察觉问题的情况下得出错误的位置、时间或速度信息。实际上，欺骗会诱使系统基于虚假信息执行导航或运行。

欺骗问题日益严峻，根源在于现代社会对卫星定位、导航与授时（PNT）服务的高度依赖。飞机、船舶、车辆、金融网络、电网及关键基础设施等核心领域均广泛采用GNSS技术。一旦欺骗攻击得逞，可能引发大规模系统性瘫痪；而受攻击的接收器因持续基于虚假信息运行，其潜在危害往往具有隐蔽性，直至造成重大损失后才被察觉。

欺骗的运作机制：两大主要攻击类型

欺骗攻击通常可分为以下两类：

射频信号欺骗：这是GNSS信号欺骗的经典形式。攻击者通过生成与真实GNSS信号高度相似的伪造卫星信号，并精准控制这些虚假信号的时序与内容，诱使接收器错误计算其位置、高度、速度或时间等关键参数。

导航数据篡改（中间人攻击）：在更高级的攻击场景中，欺骗无需生成射频信号即可实施。攻击者可能通过干扰GNSS信号处理链路（例如篡改接收后的导航数据，或入侵辅助数据服务）达成目的。此类攻击更难被检测，因其破坏点位于射频信号传输链路的更下游环节，直接动摇了系统对数据完整性的信任基础。

两种欺骗手段均利用了导航系统对GNSS信号及相关数据流的信任机制。成功的欺骗攻击可能极为隐蔽且高度精准，导致检测难度极大。

欺骗的潜在用途

欺骗攻击的动机多元，涵盖从犯罪活动到国家安全行动的广泛领域：

犯罪活动：攻击者可利用欺骗破解追踪系统、掩盖赃物位置，或干扰物流与运输业务，实现非法目的。

军事行动：军方可通过欺骗误导敌方导航、通信、监视或武器制导系统，从而获取战场优势。

恐怖袭击：通过误导飞机、船舶或自动驾驶车辆的行驶路径，欺骗可制造混乱、引发事故或制造公共安全危机。

商业破坏：竞争对手或恶意行为者可能利用欺骗破坏配送服务、交通网络或时效性关键业务，以实现经济利益或报复目的。

地缘政治影响：国家支持的行为体可通过信号欺骗制造区域动荡、扰乱贸易路线或保护敏感设施，进而服务其战略目标。

随着欺骗技术的获取门槛降低、成本下降，其威胁范围持续扩大。全球多场国家间冲突中频繁出现的欺骗事件，已显著增加了民用和商业领域遭受攻击的风险。航空业尤为突出，商用飞机屡现不明原因的导航异常，而个人设备、海运及其他民用GNSS依赖服务亦未能幸免。

欺骗与干扰：关键差异解析

尽管欺骗与干扰均属于射频干扰范畴，但其作用机制存在本质区别：

干扰通过噪声压制GNSS信号，最终导致接收器丢失信号锁定并报错。GNSS干扰可能使信号劣化至产生危险误导信息的程度——若此类误导信息未触发系统警告，则可能被误判为信号欺骗。

欺骗则通过伪造信号主动误导接收器，使其在正常运作状态下持续输出虚假信息。

由于成功的欺骗攻击通常不会触发警报或产生明显异常，且所需功率远低于GNSS干扰设备，因此其隐蔽性更强，潜在危害性可能超过干扰。

如何应对GNSS欺骗

防御GNSS欺骗需采用分层化、自适应的综合策略。常见应对手段包括：

加密或认证信号：采用需加密认证的信号（如GPS军用M码或即将推出的民用认证信号），可大幅提高攻击者劫持接收器的难度。但需注意，若认证过程仅在卫星与接收器间完成，则难以抵御针对性中间人（MITM）攻击。

多星座、多频段接收器：同时追踪多个GNSS星座（GPS、伽利略、格洛纳斯、北斗）的信号，可显著增加欺骗攻击的实施难度。

高级信号监测：通过精细化调整报警系统，监测异常行为（如信号功率突变、卫星仰角与信号强度不匹配、时间戳不一致等），可提升欺骗检测能力。

先进天线技术：可控接收模式天线（CRPA）及类似技术可通过分析信号到达角、接收功率等参数，识别或屏蔽可疑信号源。波束成形天线则可调整天线方向图，增强对可见GNSS卫星的信号增益，从而降低被干扰与欺骗的风险。

多传感器融合：将GNSS数据与惯性测量单元（IMU）、地面信号、替代PNT系统或其他传感器数据进行交叉验证，可暴露数据矛盾，帮助系统抵御欺骗攻击或从攻击中恢复信号。

无单一方案能确保万无一失。构建具备抗干扰能力的导航系统，通常需要综合运用多种技术手段，并配合定期测试与更新，以应对不断演变的欺骗战术。

实战化测试的重要性

欺骗已不再是假设性的威胁——它正对现代导航与PNT系统构成持续演变的现实挑战。无论是国防、航空、海运还是商业领域，深入理解欺骗技术并构建弹性的抗干扰能力均至关重要。

持续评估与提升防御能力的唯一途径，是通过实地测试与逼真的实验室模拟测试。在受控的实验室环境中开展欺骗仿真实验，可使组织机构能安全地测试系统对复杂攻击的抵御能力，优化检测机制，并确保在实际部署前准备就绪，避免对现实运营造成干扰。

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