衛星導航欺詐技術——
不容小覷的“定位漂移”
■文兆陽 姚昌松
衛星導航欺詐技術概念圖。陽 明供圖
據國外媒體報道，2023年9月，受“GPS欺騙”影響，多架飛機在伊拉克、伊朗空域飛行時，航線出現明顯偏差，其中一架飛機險些在未經許可的情況下誤入伊朗領空，形勢一度十分緊張。
無獨有偶。2013年，美國德克薩斯大學Humphreys團隊利用一臺筆記本電腦和僅公文包大小的自制設備，偽造GPS信號，成功操控一艘造價8000萬美元的“白玫瑰”號超級游艇偏離航線，而游艇上的船員始終沒有覺察。
這為人們揭開了“衛星導航欺詐技術”的神秘面紗——當我們依賴的定位系統被隨意篡改，所有基于位置的服務都將陷入信任危機。而從軍事角度來看，這項技術或將對數字時代的攻防格局產生難以估量的影響。
那么，什么是“衛星導航欺詐技術”？其有哪些技術特點？又該如何應對？請看本期關注。
悄然出現的威脅
遍觀世界各國，人們的生活幾乎已經離不開衛星導航系統。
作為現代社會的重要基礎設施，衛星導航系統就像是人們的眼睛，是許多領域的重要支撐，能為交通運輸、通信、金融、能源、軍事等領域提供準確的同步時間和位置信息，其應用直接關系到經濟發展、社會穩定和國家安全。
自20世紀70年代美國研制出全球定位系統以來，衛星導航技術發展迅速，應用日益廣泛。據一份市場調研數據報告顯示，2023年全球衛星導航系統產業規模已達2082.5億美元。
然而，令人們不得不高度警惕的是，伴隨著全球衛星導航技術的快速發展，其受惡意攻擊的事件發生頻率也在呈增加趨勢。
一旦衛星導航系統的衛星接收機遭受欺詐信號干擾，就可能導致定位錯誤、時間不準，甚至對關鍵基礎設施和應用系統造成嚴重威脅。
以海上交通為例，當一艘正在海上航行的貨輪受到衛星導航欺詐時，對方會首先發送完全正確的衛星信號讓系統信任，繼而慢慢劫持整個系統。這種精密操控常常讓船上人員難以覺察到“定位漂移”。直至貨輪抵達對方“導航”的目的地時，船員才發現定位系統早已被“電子幽靈”劫持。
從某種意義上來說，越來越多導航欺詐攻擊事件的發生，正倒逼著整個導航定位生態的重構。
事實上，衛星導航欺詐技術是一種極為隱蔽和極具針對性的攻擊形式，主要根據導航信號和擴頻碼的特征規律對目標進行攻擊。借助欺騙干擾機發射與導航信號相同或相似而功率稍強的欺詐信號，使接收機誤以為欺詐信號是真實信號，導致接收機被誤導，從而產生虛假導航信息或者無法輸出導航信息。
早在2003年，美國德克薩斯州儀器公司的高級技術人員Scott就曾指出，通過構造虛假衛星星座或攻擊差分修正鏈路可以實現導航欺詐。他還大膽預言，隨著衛星定位經濟效益的激增以及計算能力“全軟件化”的發展趨勢，導航欺詐或將演變為持續性威脅。
據公開消息，2011年12月，伊朗軍隊依托某信號干擾技術對RQ-170“哨兵”隱身無人機施展“電子擒拿術”，首次向世界展示了電磁環境的軟肋。
這一事件的發生，顛覆了人們的傳統認知：曾經高高在上的隱身無人偵察機，竟能被無形電磁波俘獲。
雖然伊方始終未透露技術細節，但該事件催化了導航攻防技術的跨越式發展：從單純信號壓制升級為具備戰略欺詐能力的“電子木馬”。而“導航欺詐”這一曾經技術專家們爭論不休的猜想，如今已成為科技領域的研究熱點。
高超的“電子障眼法”
想象一下導航欺詐帶來的場景：地面道路交通系統突然癱瘓，船舶、飛機的駕駛員也無法意識到軌跡偏離，而問題一旦暴露，一切都為時已晚……相比于其他類型的電磁干擾技術，衛星導航欺詐技術干擾范圍大，更具有隱蔽性和威脅性。
這套針對衛星定位系統的“電子障眼法”，核心在于對信號的偽造與滲透，主要存在兩種信號生成模式：轉發式欺詐和生成式欺詐。
轉發式欺詐——首先對真實衛星導航信號進行截獲和存儲，然后將信號延遲播發，延長信號傳播時間，進而達到混淆用戶定位結果的目的。轉發式欺詐直接利用了真實衛星導航信號，無需分析信號內部結構，所以即使導航信號采用了破譯難度較高的軍用密碼，干擾機也可能對用戶設備實施欺詐。
生成式欺詐——生成式欺詐依托高精度衛星信號模擬器，根據截獲真實信號的基本特征生成與真實信號強相關的偽隨機碼，生成與真實電文格式完全相同的欺詐導航電文，最終經天線發射加載該電文的欺詐信號。
在電子戰和信號偵察領域，衛星導航欺詐技術通過誤導敵方的電子系統，可以實現對敵方高價值目標的捕獲或破壞，極大削弱敵方作戰能力。
借助衛星導航欺詐技術，攻擊者會高度復刻目標系統的衛星信號特征，包括載波頻率、導航電文結構及擴頻序列等關鍵參數。由于偽造信號需與真實衛星的時空參數保持毫秒級精準同步，其技術實現存在極高壁壘。這類“隱身式”攻擊信號往往與真實電磁環境融為一體，傳統導航終端難以通過常規手段識別出異常。
以戰場環境中裝甲車輛的導航系統為例，當遭遇此類精密欺詐時，車載設備依然會持續輸出定位軌跡和運動參數，儀表界面毫無告警提示。在作戰人員毫無戒備的情況下，這可能引導部隊誤入伏擊區域或偏離戰略要地，而這種隱蔽的位置欺詐往往在任務失敗后才會發現。
在電磁頻譜對抗領域，傳統壓制式干擾通常通過發射高強度的噪聲信號，進而蓋過敵方衛星通信的“聲音”。不過，這種方式影響范圍有限，并且易被電子偵察系統識別。相比之下，衛星導航欺詐技術可以生成與導航衛星同頻的誘導信號，傳輸時具有空間泛在性優勢。試想一下，未來城市作戰中，一個精心設置的欺詐源可以影響到周圍數公里甚至更大范圍內的作戰單位，其對作戰進程將帶來全局性、決定性的影響。
在軍事對抗博弈中，掌握制導航權猶如獲得戰爭之眼。衛星導航欺詐技術構建的時空基準網絡，堪比戰場的視覺感知系統，直接決定著作戰部隊的機動部署效率和精確打擊效能。在信息化智能化技術快速發展的今天，衛星導航應用的潛在安全隱患正在逐步變為現實威脅。能否正確應對衛星導航欺詐技術，已經成為世界各國必須面對的重要安全問題。
多層次防護體系的構建
隨著電磁空間的攻防博弈加劇，衛星導航欺詐技術或將繼續進化。在這一背景下，全球導航安全保障體系需要進行有效的迭代和升級。
事實上，衛星導航系統在體系設計上已經考慮了抗干擾功能。目前，世界上主流的衛星導航系統已經建成和使用了抗干擾星載測距接收機、終端抗干擾單元等，具備抗干擾能力。
此外，在衛星導航系統密碼戰的背景下，世界各國還主動改進應對衛星導航欺詐的技術，保證衛星導航系統的安全性和可靠性。比如，美國國防部持續進行新技術研究，通過加強對目標接收機中間相位的準確檢測等方式，進一步改進衛星導航系統天線圖像識別技術，提高對衛星導航欺詐技術的識別和抗干擾能力。
與此同時，在技術創新領域，量子導航、脈沖星授時等替代性的定位、導航與授時（PNT）技術也正在逐步走出實驗室，向實際應用邁進。這些新技術有望在未來為衛星導航技術提供有效的補充和替代方案，增強導航系統的抗干擾能力。美國海軍研究實驗室開發出一種新型的量子導航系統，利用連續3D冷卻原子束干涉儀，實現了在沒有GPS信號情況下的高精度定位。這種技術通過將原子冷卻到接近絕對零度的方式，極大地減少了外界環境對原子性質的影響，使得測量更加精確。
這些年，導航信息安全逐漸成為世界各國關注的熱點。
目前，世界各國正在加速建設全球衛星導航系統（GNSS）信號監測網絡，以實時監測和響應潛在的信號干擾及欺詐行為，保護國家安全和公共利益。
為了安全可靠地使用衛星導航信息，許多國家紛紛采取措施，綜合運用多種抗欺詐手段，構建多層次防護體系，反欺詐技術應運而生。首先，在射頻前端使用抗欺詐天線，降低欺詐信號的強度。其次，在信號處理階段，搭建單獨的跟蹤環路，實時跟蹤鎖定欺詐信號，并利用欺詐信號參數和其他輔助設備參數比對，消除欺詐信號。再次，通過結合人工智能技術和機器學習技術，將GNSS與其他導航方式相結合，借助不同導航方式的導航結果差異來進行欺詐干擾檢測，如果差異超過設定閾值，則判定為受到欺詐攻擊，防止用戶設備對欺詐信號的誤判。
除了構建多層次的衛星導航系統抗欺詐手段，許多國家科研人員還致力于提高對欺詐設備的探測和毀傷能力。在實際工作中，欺詐設備運行時會發出大量特征信號。工作人員通過技術偵察手段，可以對欺詐設備加以探測和定位。
比如，在戰時，可以在作戰區域范圍內廣泛設置干擾源監測設備和反干擾定位系統，找出敵方的欺詐設備，并運用反干擾無人機或小型反輻射導彈等武器對其進行精確毀傷，從而直接消除欺詐信號對衛星導航用戶設備的威脅。
目前，各國圍繞應對衛星導航欺詐技術的相關研究正持續展開，或將迎來衛星導航反欺詐技術更多進步。
本文鏈接：http://m.020gz.com.cn/news-1-40224-0.html揭秘衛星導航欺詐技術：不容小覷的“定位漂移”
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