检测 GNSS 干扰和欺骗

GNSS 干扰可分为以下两类：

  • 干扰
  • 仿冒邮件

干扰攻击涉及在与 GNSS 相同的频率范围内广播强无线电信号，这可能会淹没 GNSS 卫星广播的相对较弱的信号。这可能会导致 GNSS 接收器（包括手机）无法计算其位置。

欺骗是一种更复杂的攻击，攻击者会广播伪装成真实 GNSS 信号的虚假信号。这些虚假信号可能会欺骗 GNSS 接收器，使其计算出与实际情况大相径庭的位置或时间，这足以让地图和导航应用混淆，从而向用户提供错误信息。

关于 GNSS 欺骗或干扰

信号的信号强度或载噪比 (C/N0) 以及手机中 GNSS 无线电的自动增益控制 (AGC) 可以很好地指示干扰。

当观察到欺骗或干扰时，AGC 往往会下降。当无线电接收到强无线电波时，它会调低放大器 (AGC) 的增益，以调整接收信号的功率。

信号强度比较，显示干扰情况
图 1. AGC 在干扰期间（红色区域）下降，并在干扰消除后（绿色区域）恢复到正常水平。 （图片来源：https://doi.org/10.33012/navi.537）

不过，C/N0 的行为在干扰和欺骗事件之间会有所不同。对于干扰事件，无线电观测到的噪声比正常情况强得多，因此载噪比的分母会增加，C/N0 值会下降。对于欺骗，情况正好相反：由于广播的虚假信号足够强，足以淹没来自卫星的真实信号，因此整体信号强度很高，C/N0 也会随之增加。

检查是否存在 GNSS 欺骗或干扰

您可以使用 GnssLogger 应用中的欺骗/干扰标签页，实时探索环境对 C/N0 和 AGC 的影响。

实时 AGC 和 C/N0 绘图

Spoof/Jam（欺骗/干扰）标签页会显示每个 GNSS 星座和频段（例如“GPS L1”或“G:L1:”、“Galileo E5a”或“E:E5A:”）的 AGC 和 C/N0 实时图表。

每个 GNSS 星座和频段的 AGC 和 C/N0 图。
图 2. 当手机靠近 Wi-Fi 路由器时，AGC 和 C/N0 都会下降（红色椭圆）。 每个星座和频段的前 3 个信号的平均值以虚线显示。每个星座和频段的 AGC（单个值）显示为实线。图表上用红圈标出的部分显示，当手机靠近 Wi-Fi 路由器时，AGC 和 C/N0 都会下降，因此可以观察到干扰。

实时检查欺骗和干扰

在 AGC 和 C/N0 的实时图下方，该应用会显示一系列自动数据检查，用于识别与 GNSS 干扰相关的条件。

界面显示可能由欺骗和干扰引起的状况的证据。
图 3. 自动化检查可以识别可能由欺骗和干扰引起的情况。

在干扰检查部分，应用会检查最近 10 个周期的 C/N0 和 AGC 平均值与前 50 个周期相比是否发生了变化。如果 C/N0 和 AGC 同时降低，则可能是 GNSS 干扰的症状。如果检测到这种情况，卡片会显示“失败”消息以及更多信息：

可能由 GNSS 干扰引起的情况。
图 4. 失败，表示检测到可能由 GNSS 干扰引起的情况。

Spoofing checks（欺骗检查）部分中的第一张卡片也会检查 C/N0 和 AGC，但会查找 C/N0 同时增加和 AGC 下降的情况。

第二项与欺骗相关的检查会查找设备上计算的 GNSS 时间与通过互联网从网络时间协议 (NTP) 服务器检索的时间（网络时间 - GNSS 时间）之间是否存在超过 1 秒的差异。如果差异较大，则可能表示计算出的 GNSS 时间无效。

提示、技巧和注意事项

使用 GnssLogger 的欺骗/干扰功能时，请注意以下事项：

  • 这是一项实验性功能，随着我们对各种 Android 设备上的 AGC 特性有更深入的了解，用于欺骗和干扰检测的确切算法可能会更新。
  • 此功能无法捕获所有欺骗和干扰 - 实时图表和数据检查功能可让您更轻松地实时发现数据属性，但其功能还不够强大，无法检测到每个欺骗或干扰示例。
  • 此功能旨在检测 C/N0 和 AGC 的变化。如果您在存在欺骗或干扰的情况下打开应用，而 C/N0 和 AGC 保持不变，则系统不会检测到欺骗和干扰。
  • NTP 服务器不一定安全，网络时间也可能被伪造。

使用我们的公开问题跟踪器提供有关欺骗/干扰功能的反馈。