Phát hiện hành vi gây nhiễu và giả mạo GNSS

Nhiễu GNSS có thể được chia thành 2 loại sau:

  • Gây nhiễu
  • Giả mạo

Các cuộc tấn công gây nhiễu liên quan đến việc phát sóng các tín hiệu vô tuyến mạnh trong cùng dải tần số với GNSS, có thể làm nhiễu các tín hiệu tương đối yếu hơn được phát sóng từ các vệ tinh GNSS. Điều này có thể ngăn các thiết bị nhận GNSS (bao gồm cả điện thoại) tính toán vị trí của chúng.

Giả mạo là một cuộc tấn công tinh vi hơn, trong đó các tín hiệu giả mạo giả vờ là tín hiệu GNSS thực được phát đi. Những tín hiệu giả này có thể đánh lừa bộ thu GNSS để tính toán vị trí hoặc thời gian khác xa so với thực tế, đủ để khiến các ứng dụng bản đồ và chỉ đường cung cấp thông tin sai cho người dùng.

Giới thiệu về hành vi giả mạo hoặc gây nhiễu GNSS

Cường độ tín hiệu hoặc tỷ lệ sóng mang trên tạp âm (C/N0) của tín hiệu cũng như chế độ kiểm soát độ khuếch đại tự động (AGC) của đài GNSS trong điện thoại có thể là một chỉ báo tốt về nhiễu.

AGC có xu hướng giảm khi phát hiện thấy hành vi giả mạo hoặc gây nhiễu. Khi nhận được sóng vô tuyến mạnh, đài sẽ giảm mức tăng của bộ khuếch đại (AGC) để điều chỉnh công suất của tín hiệu nhận được.

So sánh cường độ tín hiệu cho biết nhiễu
Hình 1. AGC giảm trong quá trình nhiễu (vùng màu đỏ) và tăng trở lại mức bình thường khi nhiễu bị loại bỏ (vùng màu xanh lục). (Nguồn hình ảnh: https://doi.org/10.33012/navi.537)

Tuy nhiên, hành vi của C/N0 sẽ thay đổi giữa các sự kiện gây nhiễu và giả mạo. Đối với các sự kiện gây nhiễu, tiếng ồn mà đài phát thanh quan sát được mạnh hơn nhiều so với bình thường. Do đó, mẫu số của tỷ lệ sóng mang trên tạp âm sẽ tăng lên và giá trị C/N0 sẽ giảm xuống. Đối với hành vi giả mạo, điều ngược lại sẽ xảy ra – vì một tín hiệu giả đang được phát sóng đủ lớn để lấn át tín hiệu thực từ vệ tinh, cường độ tín hiệu tổng thể sẽ mạnh và do đó, C/N0 sẽ tăng.

Kiểm tra xem có hành vi giả mạo hoặc gây nhiễu GNSS hay không

Bạn có thể sử dụng thẻ Spoof/Jam (Giả mạo/Gây nhiễu) trong ứng dụng GnssLogger để khám phá tác động của môi trường lên C/N0 và AGC theo thời gian thực.

AGC và C/N0 theo thời gian thực

Thẻ Spoof/Jam (Giả mạo/Gây nhiễu) hiển thị biểu đồ theo thời gian thực về AGC và C/N0 cho từng chòm sao và băng tần GNSS (ví dụ: "GPS L1" hoặc "G:L1:", "Galileo E5a" hoặc "E:E5A:").

Biểu đồ AGC và C/N0 cho từng chòm sao và băng tần GNSS.
Hình 2. Cả AGC và C/N0 đều giảm khi điện thoại được đặt bên cạnh bộ định tuyến Wi-Fi (hình bầu dục màu đỏ). 3 tín hiệu hàng đầu trung bình cho mỗi chòm sao và băng tần được thể hiện dưới dạng đường nét đứt. AGC cho mỗi chòm sao và băng tần (là một giá trị duy nhất) được thể hiện dưới dạng một đường liền nét. Phần được khoanh tròn màu đỏ trên biểu đồ cho thấy cả AGC và C/N0 đều giảm khi điện thoại được đặt bên cạnh bộ định tuyến Wi-Fi, do đó, hiện tượng nhiễu sóng sẽ xảy ra.

Kiểm tra hành vi giả mạo và gây nhiễu theo thời gian thực

Bên dưới biểu đồ AGC và C/N0 theo thời gian thực, ứng dụng sẽ hiển thị một loạt các quy trình kiểm tra dữ liệu tự động để xác định các điều kiện liên quan đến nhiễu GNSS.

Giao diện người dùng hiển thị bằng chứng về các điều kiện có thể do hành vi giả mạo và gây nhiễu gây ra.
Hình 3. Các quy trình kiểm tra tự động có thể xác định những điều kiện có thể do hành vi giả mạo và gây nhiễu gây ra.

Trong phần Kiểm tra nhiễu, ứng dụng sẽ kiểm tra xem giá trị trung bình của 10 khoảng thời gian gần đây nhất của C/N0 và AGC có thay đổi so với 50 khoảng thời gian trước đó hay không. Nếu C/N0 và AGC giảm đồng thời, thì đây có thể là triệu chứng của hiện tượng gây nhiễu GNSS. Nếu phát hiện thấy trường hợp này, thẻ sẽ hiển thị thông báo THẤT BẠI cùng với thông tin khác:

Các điều kiện có thể do nhiễu GNSS gây ra.
Hình 4. Lỗi cho biết rằng các điều kiện có thể do nhiễu GNSS gây ra đã được phát hiện.

Thẻ đầu tiên trong phần Spoofing checks (Kiểm tra hành vi giả mạo) cũng kiểm tra C/N0 và AGC, nhưng tìm kiếm sự gia tăng đồng thời về C/N0 và sự sụt giảm về AGC.

Hoạt động kiểm tra thứ hai liên quan đến hành vi giả mạo sẽ tìm sự khác biệt lớn hơn một giây giữa thời gian GNSS được tính toán trên thiết bị và thời gian được truy xuất qua Internet từ một máy chủ Giao thức thời gian mạng (NTP) (thời gian mạng – thời gian GNSS). Sự khác biệt lớn có thể cho biết thời gian GNSS được tính toán không hợp lệ.

Mẹo, thủ thuật và cảnh báo

Sau đây là một số điều cần lưu ý khi sử dụng tính năng Giả mạo/Gây nhiễu của GnssLogger:

  • Đây là một tính năng thử nghiệm. Khi chúng tôi tìm hiểu thêm về các đặc điểm của AGC trên nhiều thiết bị Android, các thuật toán chính xác được dùng để thay đổi hành vi giả mạo và gây nhiễu có thể được cập nhật.
  • Tính năng này không phát hiện được mọi trường hợp giả mạo và gây nhiễu – Biểu đồ và dữ liệu theo thời gian thực giúp bạn dễ dàng phát hiện các thuộc tính dữ liệu theo thời gian thực, nhưng không đủ mạnh mẽ để phát hiện mọi trường hợp giả mạo hoặc gây nhiễu.
  • Tính năng này được thiết kế để phát hiện sự thay đổi về C/N0 và AGC – nếu bạn mở ứng dụng khi có hành vi giả mạo hoặc gây nhiễu và C/N0 cũng như AGC vẫn không đổi, thì hành vi giả mạo và gây nhiễu sẽ không được phát hiện.
  • Máy chủ NTP không nhất thiết phải an toàn – Thời gian mạng cũng có thể bị giả mạo.

Đưa ra ý kiến phản hồi về tính năng Tạo video giả mạo/Tạo video kết hợp bằng công cụ theo dõi lỗi công khai của chúng tôi.