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论北斗/GPS卫星导航被破解“绯闻”

2016-08-31发布者:skylab2 浏览数:

        前些天看到“北斗,GPSxx干掉,还能放心的用导航”,小编就在想这脆弱得像玻璃心小公举一样的系统怎么在过去几十年中苟活下来并且在全球范围内推广应用的呢?是欺骗技术用尽洪荒之力突然爆发了小宇宙,还是另有隐情?再想想前端时中国科学院光电研究院的徐颖研究员,和她在中国科学院SELF讲坛的演讲《来自星星的灯塔》就知道是什么情况了。根据以下科普知识,现对新闻中的几处描述比较模糊的地方做个简单的解读。

        1.来自xxx的黑客小组在2015年最重大的成绩之一就是成功模拟GPS信号,欺骗所有采用GPS块的设备。

        事实上,GPS信号的ICD是一直公开的,国内外的模拟器(模拟器能模拟GPS的信号,主要用于设备测试调试用)都已经是非常成熟产品了,这个对于所有做模拟器的公司来说都是必备技能而已。

        2.让你的手机显示你正处在任何位置。

        对于静止用户来说问题不大,对于动态用户来说,用户是有既定的运动轨迹的啊,且不说怎么使造假的数据与用户的轨迹相吻合,怎么可能随意设置位置呢,难道用户当真是好傻好天真,自己在往哪个方向走都不晓得么?

  
  
    3.
在原理上,北斗卫星导航和GPS高度重合,并且采用了同一频段。

        这段话写得有些令人遐想。事实上,全世界的卫星导航定位系统的原理都是高度重合的,都是基于三球定位原理,都是通过测量时间来测量距离。这就好像全世界的回锅肉原理都是一样的,区别不过在于刀工、火候、作料等方面。

卫星定位原理图
卫星定位原理图

首先,接收卫星A信号,测量卫星A到用户的距离,在已知卫星A位置的情况下,可知用户在以卫星A为球心,距离L为半径的球体上;其次,同理测量卫星B、卫星C到用户的距离,可再得到两个球;最后,根据三球交汇原理,三个球上相交的那一点就是用户的位置了。如果考虑钟差因素(钟差,指用户设备与卫星之间的时钟差),增加了一个未知数,就是四个未知数(三维位置加上钟差),那就需要四颗卫星的四个观测量。

     在这样的情况下,xx公司所提到的“欺骗”,就是扔给你一个错误的测量信息,让你算出一个错误的位置信息,基本手段就是发射与卫星导航系统同频率的错误信号,加大功率,让导航终端最终锁定到错误信号上,从而得出错误的导航定位结果。

     
       4
航所用的频段是通过国际电联认证的,是卫星导航系统的专用频段

我们都知道导航信号是比较弱的,理论上来讲,在功率上压制导航信号确实是很容易做到的事情。最大的问题在于,导航所用的频段是通过国际电联认证的,是卫星导航系统的专用频段,任何组织或个人在这个频段上发大功率信号造成对卫星导航定位系统的干扰,那都是违法的!小则造成局部混乱,大则引起国际纠纷。如果导航信号想发就发,那还要频率协调干嘛?大家都各自乱发,空间信号就彻底乱成一锅粥了。

导航系统的频率分布图
导航频率分布图

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