检测 GNSS 干扰和欺骗

GNSS 干扰可分为以下两类：

  • Jamming
  • 仿冒

干扰攻击是指在与 GNSS 相同的频段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。这可能会阻止 GNSS 接收器（包括手机）计算其位置。

欺骗是一种更复杂的攻击，在此期间会广播伪装成真实 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相差很大的位置或时间，足以让地图和导航应用向用户提供错误信息。

关于 GNSS 欺骗或干扰

信号强度或信号与噪声比 (C/N0)，以及手机中 GNSS 无线装置的自动增益控制 (AGC) 都可以很好地指示干扰。

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

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

不过，在干扰事件和欺骗事件之间，C/N0 的行为会有所不同。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，而 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，可以淹没来自卫星的真实信号，因此总体信号强度很强，从而导致 C/N0 增加。

检查是否存在 GNSS 欺骗或干扰

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

实时 AGC 和 C/N0 图

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:”。

每个 GNSS 卫星星座和频段的 AGC 和 C/N0 图。
图 2. 当手机靠近 Wi-Fi 路由器（红色椭圆）时，AGC 和 C/N0 都会下降。 每个卫星群和频段的平均前 3 个信号以虚线显示。每个卫星星座和频段的 AGC（单个值）以实线显示。图中的红色圈出部分显示了当手机靠近 Wi-Fi 路由器时，AGC 和 C/N0 都会下降，因此会观察到干扰。

实时检查欺骗和干扰情况

在 AGC 和 C/N0 的实时图下方，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。

界面显示了可能由仿冒和干扰导致的情况的证据。
图 3. 自动检查可以识别可能由欺骗和干扰引起的状况。

在干扰检查部分，应用会检查最近 10 个周期的 C/N0 和 AGC 的平均值与前 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，该卡片会显示“失败”消息以及更多信息：

可能由 GNSS 干扰引起的状况。
图 4. 一种故障，表示检测到可能由 GNSS 干扰引起的状况。

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 同时增加且 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出的 GNSS 时间与通过互联网从网络时间协议 (NTP) 服务器检索到的时间（网络时间 - GNSS 时间）之间是否存在超过 1 秒的差异。如果差值较大，则表示计算出的 GNSS 时间无效。

提示、技巧和注意事项

使用 GnssLogger 的 Spoof/Jam 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 特征的了解不断深入，用于欺骗和干扰的精确算法可能会更新。
  • 此功能无法捕获所有欺骗和干扰行为 - 实时图表和数据检查可让您更轻松地实时发现数据属性，但不够强大，无法检测到所有欺骗或干扰行为。
  • 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，但 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 - 网络时间也可能会被欺骗。

使用我们的公开问题跟踪器就欺骗/干扰功能提供反馈。