■文兆阳 姚昌松
卫星导航讹诈技巧观点图。阳 明供图
据外洋媒体报道,2023年9月,受“GPS诈骗”影响,多架飞机在伊拉克、伊朗空域飞翔时,航路呈现显明偏向,此中一架飞机几乎在未经允许的情形下误入伊朗领空,局势一度非常缓和。
独一无二。2013年,美国德克萨斯年夜学Humphreys团队应用一台条记本电脑跟仅公牍包巨细的克己装备,捏造GPS旌旗灯号,胜利操控一艘造价8000万美元的“白玫瑰”号超等游艇偏离航路,而游艇上的海员一直不发觉。
这为人们揭开了“卫星导航讹诈技巧”的奥秘面纱——当咱们依附的定位体系被随便改动,全部基于地位的效劳都将堕入信赖危急。而参军事角度来看,这项技巧或将对数字时期的攻防格式发生难以估计的影响。
那么,什么是“卫星导航讹诈技巧”?其有哪些技巧特色?又该怎样应答?请看本期存眷。
悄悄呈现的要挟
遍不雅天下各国,人们的生涯多少乎曾经离不开卫星导航体系。
作为古代社会的主要基本设备,卫星导航体系就像是人们的眼睛,是很多范畴的主要支持,能为交通运输、通讯、金融、动力、军事等范畴供给正确的同步时光跟地位信息,其利用直接关联到经济开展、社会稳固跟国度保险。
自20世纪70年月美国研制出寰球定位体系以来,卫星导航技巧开展敏捷,利用日益普遍。据一份市场调研数据讲演表现,2023年寰球卫星导航体系工业范围已达2082.5亿美元。
但是,令人们不得不高度警戒的是,随同着寰球卫星导航技巧的疾速开展,其受歹意攻打的变乱产生频率也在呈增添趋向。
一旦卫星导航体系的卫星接受机遭遇讹诈旌旗灯号烦扰,就可能招致定位过错、时光禁绝,乃至对要害基本设备跟利用体系形成重大要挟。
以海上交通为例,当一艘正在海上飞行的货轮遭到卫星导航讹诈时,对方会起首发送完整准确的卫星旌旗灯号让体系信赖,继而缓缓挟制全部体系。这种精细操控经常让船上职员难以发觉到“定位漂移”。直至货轮到达对方“导航”的目标地时,海员才发明定位体系早已被“电子鬼魂”挟制。
从某种意思下去说,越来越多导航讹诈攻打变乱的产生,正倒逼着全部导航定位生态的重构。
现实上,卫星导航讹诈技巧是一种极为隐藏跟极具针对性的攻打情势,重要依据导航旌旗灯号跟扩频码的特点法则对目的停止攻打。借助诈骗烦扰机发射与导航旌旗灯号雷同或类似而功率稍强的讹诈旌旗灯号,使接受机误认为讹诈旌旗灯号是实在旌旗灯号,招致接受机被误导,从而发生虚伪导航信息或许无奈输出导航信息。
早在2003年,美国德克萨斯州仪器公司的高等技巧职员Scott就曾指出,经由过程结构虚伪卫星星座或攻打差分修改链路能够实现导航讹诈。他还勇敢预言,跟着卫星定位经济效益的激增以及盘算才能“全软件化”的开展趋向,导航讹诈或将演化为连续性要挟。
据公然新闻,2011年12月,伊朗部队依靠某旌旗灯号烦扰技巧对RQ-170“尖兵”隐身无人机发挥“电子擒拿术”,初次向天下展现了电磁情况的软肋。
这一变乱的产生,推翻了人们的传统认知:已经至高无上的隐身无人侦查机,竟能被有形电磁波俘获。
固然伊方一直未流露技巧细节,但该变乱催化了导航攻防技巧的逾越式开展:从纯真旌旗灯号压抑进级为具有策略讹诈才能的“电子木马”。而“导航讹诈”这一已经技巧专家们争辩不休的料想,现在已成为科技范畴的研讨热门。
高明的“电子障眼法”
设想一下导航讹诈带来的场景:空中途径交通体系忽然瘫痪,船舶、飞机的驾驶员也无奈认识到轨迹偏离,而成绩一旦裸露,所有都为时已晚……比拟于其余范例的电磁烦扰技巧,卫星导航讹诈技巧烦扰范畴年夜,更存在隐藏性跟要挟性。
这套针对卫星定位体系的“电子障眼法”,中心在于对旌旗灯号的捏造与浸透,重要存在两种旌旗灯号天生形式:转发式讹诈跟天生式讹诈。
转发式讹诈——起首对实在卫星导航旌旗灯号停止截获跟存储,而后将旌旗灯号耽误播发,延伸旌旗灯号传布时光,进而到达混杂用户定位成果的目标。转发式讹诈直接应用了实在卫星导航旌旗灯号,无需剖析旌旗灯号外部构造,以是即便导航旌旗灯号采取了破译难度较高的军用暗码,烦扰机也可能对用户装备实行讹诈。
天生式讹诈——天生式讹诈依靠高精度卫星旌旗灯号模仿器,依据截获实在旌旗灯号的基础特点天生与实在旌旗灯号强相干的伪随机码,天生与实在电文格局完整雷同的讹诈导航电文,终极经天线发射加载该电文的讹诈旌旗灯号。
在电子战跟旌旗灯号侦查范畴,卫星导航讹诈技巧经由过程误导敌方的电子体系,能够实现对敌方低价值目的的捕捉或损坏,极年夜减弱敌方作战才能。
借助卫星导航讹诈技巧,攻打者会高度复刻目的体系的卫星旌旗灯号特点,包含载波频率、导航电文构造及扩频序列等要害参数。因为捏造旌旗灯号需与实在卫星的时空参数坚持毫秒级精准同步,其技巧实现存在极高壁垒。这类“隐身式”攻打旌旗灯号每每与实在电磁情况融为一体,传统导航终端难以经由过程惯例手腕辨认出异样。
以疆场情况中坦克车辆的导航体系为例,当遭受此类精细讹诈时,车载装备仍然会连续输出定位轨迹跟活动参数,仪表界面毫无告警提醒。在作战职员毫无防备的情形下,这可能领导军队误入伏击地区或偏离策略要地,而这种隐藏的地位讹诈每每在义务掉败后才会发明。
在电磁频谱抗衡范畴,传统压抑式烦扰平日经由过程发射高强度的噪声旌旗灯号,进而盖过敌方卫星通讯的“声响”。不外,这种方法影响范畴无限,而且易被电子侦查体系辨认。比拟之下,卫星导航讹诈技巧能够天生与导航卫星同频的引诱旌旗灯号,传输时存在空间泛在性上风。试想一下,将来都会作战中,一个经心设置的讹诈源能够影响到四周数公里乃至更年夜范畴内的作战单元,其对作战过程将带来全局性、决议性的影响。
在军事抗衡博弈中,控制制导航权如同取得战斗之眼。卫星导航讹诈技巧构建的时空基准收集,堪比疆场的视觉感知体系,直接决议着作战军队的灵活安排效力跟准确袭击效力。在信息化智能化技巧疾速开展的明天,卫星导航利用的潜伏保险隐患正在逐渐变为事实要挟。是否准确应答卫星导航讹诈技巧,曾经成为天下各国必需面临的主要保险成绩。
多档次防护系统的构建
跟着电磁空间的攻防博弈加剧,卫星导航讹诈技巧或将持续退化。在这一配景下,寰球导航保险保证系统须要停止无效的迭代跟进级。
现实上,卫星导航体系在系统计划上曾经斟酌了抗烦扰功效。现在,天下上主流的卫星导航体系曾经建成跟应用了抗烦扰星载测距接受机、终端抗烦扰单位等,具有抗烦扰才能。
别的,在卫星导航体系暗码战的配景下,天下各国还自动改良应答卫星导航讹诈的技巧,保障卫星导航体系的保险性跟牢靠性。比方,美国国防部连续停止新技巧研讨,经由过程增强对目的接受机旁边相位的正确检测等方法,进一步改良卫星导航体系天线图像辨认技巧,进步对卫星导航讹诈技巧的辨认跟抗烦扰才能。
与此同时,在技巧翻新范畴,量子导航、脉冲星授时等替换性的定位、导航与授时(PNT)技巧也正在逐渐走出试验室,向现实利用迈进。这些新技巧无望在将来为卫星导航技巧供给无效的弥补跟替换计划,加强导航体系的抗烦扰才能。美国水师研讨试验室开辟出一种新型的量子导航体系,应用持续3D冷却原子束干预仪,实现了在不GPS旌旗灯号情形下的高精度定位。这种技巧经由过程将原子冷却到濒临相对零度的方法,极年夜地增加了外界情况对原子性子的影响,使得丈量愈加准确。
这些年,导航信息保险逐步成为天下各国存眷的热门。
现在,天下各国正在减速建立寰球卫星导航体系(GNSS)旌旗灯号监测收集,以及时监测跟呼应潜伏的旌旗灯号烦扰及讹诈行动,维护国度保险跟大众好处。
为了保险牢靠地应用卫星导航信息,很多国度纷纭采用办法,综合应用多种抗讹诈手腕,构建多档次防护系统,反讹诈技巧应运而生。起首,在射频前端应用抗讹诈天线,下降讹诈旌旗灯号的强度。其次,在旌旗灯号处置阶段,搭建独自的跟踪环路,及时跟踪锁定讹诈旌旗灯号,并应用讹诈旌旗灯号参数跟其余帮助装备参数比对,打消讹诈旌旗灯号。再次,经由过程联合人工智能技巧跟呆板进修技巧,将GNSS与其余导航方法相联合,借助差别导航方法的导航成果差别来停止讹诈烦扰检测,假如差别超越设定阈值,则断定为遭到讹诈攻打,避免用户装备对讹诈旌旗灯号的误判。
除了构建多档次的卫星导航体系抗讹诈手腕,很多国度科研职员还努力于进步对讹诈装备的探测跟损伤才能。在现实任务中,讹诈装备运转时会收回大批特点旌旗灯号。任务职员经由过程技巧侦查手腕,能够对讹诈装备加以探测跟定位。
比方,在战时,能够在作战地区范畴内普遍设置烦扰源监测装备跟反烦扰定位体系,找出敌方的讹诈装备,并应用反烦扰无人机或小型反辐射导弹等兵器对其停止准确损伤,从而直接打消讹诈旌旗灯号对卫星导航用户装备的要挟。
现在,各国缭绕应答卫星导航讹诈技巧的相干研讨正连续开展,或将迎来卫星导航反讹诈技巧更多提高。