u-blox ZED-X20P GNSS接收机的干扰与欺骗测试评估

简介

Jammertest 2025是一项国际性的现场活动，致力于评估GNSS系统在干扰、阻塞和欺骗下的韧性。该活动在挪威偏远的安道亚岛举行，汇集了监管机构、研究人员和技术领导者，在远超受控实验室设置的射频条件下测试定位技术。全球领先的定位与短距离通信技术供应商u-blox(SIX:UBXN)参与其中，以展示其在安全可靠定位方面的领导地位，随着GNSS日益嵌入汽车和工业应用，这是一项关键能力。我们在Jammertest 2025的目标不仅是在苛刻环境中验证我们解决方案的性能，还要挑战我们自身的能力，并收集见解以推动未来产品的渐进式改进。

来自 Jammertest 2025 的洞见

Jammertest 2025的测试项目使GNSS接收机面临各种各样的干扰和欺骗挑战。高功率活动包括跨L1、L2、L5和 L6等多个频段的连续波、扫频和PRN干扰，功率水平高达50瓦。这些场景复制了一个或多个频段受到严重破坏的极端恶劣条件。与此同时，通过手持干扰器引入了更局部的干扰，而移动欺骗则在动态驾驶测试期间创建了错误的轨迹和位置偏移。时间操纵攻击通过强制从几分钟到几年不等的突然时钟跳变增加了进一步的压力，突显了依赖精确同步的应用所面临的风险。

测试区域1（左图）同时承载了静态和动态驾驶路线。社区房屋、RX1和 RX2站点（右图）作为干扰、欺骗和信号转发的关键传输点，营造出真实的多源干扰环境。

u-blox技术展示了如何在实践中缓解此类威胁。欺骗检测依赖于一种混合策略，该策略监控跨星座的一致性，标记突然跳变，并集成认证服务（如伽利略OSNMA）以确认信号完整性。对于干扰，先进的射频滤波和抑制算法与智能多频段管理协同工作，使得当一个频率被拒止时，能利用其他频率继续定位。这种方法确保了在最严酷的射频环境下的连续性和可信赖的导航性能。

Jammertest 2025主要成果

Jammertest 2025的每项测试都旨在评估u-blox ZED-X20P接收机在特定干扰和欺骗挑战下的表现。所有测试均使用u-blox ANN-MB2多频段天线进行，确保现场条件下信号质量一致、性能具有代表性。以下摘要重点介绍了本次活动的最关键发现。

1干扰挑战测试

(测试 1.18.5, 1.18.7, 1.18.13, 1.18.15)

1.18.5	连续波信号漂移：1545 至 1620 MHz， 15 分钟扫频时间
1.18.7	连续波信号漂移：1620 至 1545 MHz， 15 分钟扫频时间
1.18.13	50 瓦漂移：1150 至 1300 MHz， 采用连续波，扫频时间 15 分钟
1.18.15	50 瓦漂移：1300 至 1150 MHz， 采用连续波，扫频时间 15 分钟

这些测试通过依次在不同频段施加高功率干扰，模拟针对性服务拒绝场景（DoS）。连续波和漂移连续波扫频 (47 dBm / ≈50 W) 覆盖了大约1150 MHz到1620 MHz的频段，在不同时段选择性地压制GPS L1 (≈1575 MHz)、L2 (≈1227 MHz)、L5 (≈1176 MHz) 和伽利略 E6 (≈1278 MHz)。设置包括 静态和动态驾驶阶段，使团队能够在静态和动态条件下观察接收机在真实天空条件下的表现。目标是评估当一个频段被离线时，接收机是否能维持导航。

尽管存在强烈干扰，u-blox ZED-X20P仍保持了连续导航，无缝切换到未受影响的频段。实际定位精度保持在厘米级，与 RTK 性能一致，虽然图中显示车辆运动期间出现短时波动（最大约2米），但这些明显偏差源于真值参考系统性能下降，而非接收机在强射频负载与动态条件下的不稳定——参考系统的精度临时降低，使得X20P看起来比实际精度要差。

在一些测试过程中，即便仅施加了干扰信号，接收机仍同时触发了干扰与欺骗检测标志。这体现了u-blox在信号完整性方面的安全优先策略：接收机在告警机制上采取保守设计，以确保用户能感知到任何潜在信号异常。在实际场景中，干扰模式有时会表现出类似欺骗的特征，系统正是通过这种机制提醒用户保持警惕。关键的是，这些告警并不影响导航性能——即使在高风险标志下，ZED-X20P仍持续输出可靠且准确的位置信息，这证明了强健的检测机制与稳定的定位性能可以并存。尽管如此，用户在面对带有风险标志的有效定位结果时，仍需保持警觉。该系统提示既表明其具备强大的抗干扰能力，也说明当前信号环境已出现异常，建议谨慎决策。

结果摘要：在所有部分频段干扰场景下，系统均保持稳定的RTK或DGNSS¹定位；未出现导航完全中断的情况。观测到的轻微动态相位偏差源于参考系统本身的局限，而非接收机性能下降所致。

1接收到校正数据，但RTK模糊度解算暂时不可用

2重放攻击 "信号转发混乱"

(测试 3.4.2 )

此场景"来自RX1的信号转发与来自社区房屋的信号转发相结合"，代表了整个活动中最具欺骗性的干扰条件之一。有两个发射器处于活动状态：一个恒定的10瓦信号转发信号和一个来自社区房屋的功率逐渐增大的传输，共同构成一个逐渐占据主导的虚假信号环境。测试包括 静态和动态驾驶阶段，从而能够在欺骗信号功率上升过程中，评估接收机在静止与运动状态下的表现。

测试开始时，u-blox ZED-X20P正常跟踪真实信号，保持 RTK 精度。随着虚假信号功率增强，接收机识别到星座间的不一致性，随即进入了无定位2

状态，而非报告一个欺骗性的位置。多个独立的欺骗检测层共同确认该事件，使系统进入 欺骗已确认状态。

在场景接近结束时，ZED-X20P的位置误差图中可见一个轻微的偏移；这与真值参考系统性能下降有关——外部真值系统在车辆承受严重射频负载时精度下降，导致其在测试后期准确性不可靠。而ZED-X20P的导航解算本身在整个过程中保持内部稳定与可信。

相比之下，测试中的其他接收机一旦干扰阶段结束，就立即跟随被转发的信号，正如在比较轨迹中看到的"飞离"真实路径。在相同条件下，ZED-X20P的轨迹保持稳定，并且 一旦信号可信度无法保证就优雅地终止，这是基于完整性导向的刻意设计选择。

结果摘要：ZED-X20P初始时使用真实信号，检测到信号转发功率上升后，进入无定位状态而非错误位置模式，并通过多种检测机制正确确认欺骗；观察到的测试结束时的偏移源于参考系统性能下降，而非接收机漂移。

2位置被保留，因为无法保证信号完整性

3相干欺骗 "幽灵路线"

(测试 2.3.5 & 2.3.8)

在这一对模拟驾驶测试中，一个静态欺骗器使用真实（广播）星历广播看起来真实的GNSS信号，发起一种相干的位置篡改攻击。测试2.3.5回放了一个仅GPS （L1 C/A, L2C, L5）路线，而2.3.8使用伽利略（E1, E5, E6）回放相同路线。这些场景中 并无干扰：初始时间和位置是真实的（开始时定时误差低于100 ns），并且欺骗信号被设计得高度可信，这是测试接收机是否会被诱导跟随错误轨迹的经典测试。

现场结果揭示了接收机在相干欺骗条件下行为差异。ZED-X20P的轨迹图显示其稳定跟随真实路线，直至欺骗信号增强；此时接收机正确识别欺骗、触发欺骗警报，并转换至无定位状态，而非上报错误位置。其检测层在确认欺骗、保护完整性的同时，并未牺牲系统可靠性。

相比之下，竞争对手接收机的轨迹明显偏离真实路径。一旦欺骗信号占主导地位，其位置解算就偏离或绕离预定路线，表明信号可信度已丧失。信号强度和状态图证实了这些设备仍在基于损坏数据进行导航，而ZED-X20P即使在完全欺骗的环境中也能保持控制和态势感知能力。

这为何重要：这些测试中的欺骗信号具有相干性，且使用真实的卫星轨道和定时数据，仅通过简单功率或C/N₀ 检查难以与真实卫星区分。ZED-X20P的分层检测方法（跨星座一致性检查、定时/位置合理性过滤器、相关形状监控以及可用时的认证机制）明确倾向于完整性高于连续性：当对定位解算的信心下降时，接收机保留位置（无定位）而非输出看似合理实则错误的位置。这种保守响可应防止下游系统基于损坏的导航数据行动，并为操作员提供清晰、可操作的警报。

结果摘要：在相干位置欺骗（仅GPS和仅伽利略模拟驾驶）场景下，ZED-X20P检测到欺骗并进入无定位状态，保护了完整性；竞争接收机跟随欺骗轨迹并报告错误位置。

关键要点：在高度逼真模仿真实GNSS信号的欺骗攻击中，保守的多层检测策略能有效防止错误定位，在必要时以连续性为代价，保障安全与对导航解算的信任。

结论：经验证的韧性，可信赖的定位

Jammertest 2025再次证明，GNSS韧性的真正衡量标准在于现场验证的，而非受控的实验室环境。跨越多个苛刻场景，在从选择性多频段干扰到协调信号转发与相干欺骗的多种严苛场景中，u-blox ZED-X20P始终遵循同一设计理念：在安全时保持连续性，在不安全时保护完整性。

当干扰发生时，接收机智能利用未受影响的频段以维持定位稳定；当欺骗威胁出现时，它选择谨慎进入无定位状态，而非上报欺骗性位置。每一个检测标志、每一次保守的决策与快速恢复，都彰显出这套为应对现实世界不确定性而精心设计的系统。

今年展示的进展建立在Jammertest 2024所获得的深刻的理解的基础上，指导了对欺骗和干扰韧性的多项渐进式改进。本文所述结果基于ZED-X20P固件的开发版本实现的，该版本计划于2026年初公开发布。本次活动经验将推动下一轮优化，进一步加强检测逻辑、认证处理与多频段恢复策略。

我们将在未来分享更深入的见解和详细分析。

要了解更多关于我们在安全抗干扰GNSS方面的工作，或合作未来的测试计划，请点击此处与我们联系。

/关于u-blox公司/

u-blox（SIX:UBXN）是汽车、工业和消费市场的全球领导者，通过我们尖端的定位和短程通信技术推动创新。我们是高精度技术的先驱，提供智能可靠的解决方案，使人、车辆和机器能够确定其精确位置并进行无线通信。总部位于瑞士