【定位不准的烦心事系列】第1篇:谈谈卫星定位的位置干扰

简介: 卫星定位欺骗,或者位置干扰,是通过地面上的卫星伪基站广播定位信号,让周边的定位设备误以为接受到了真实的定位信号,从而将定位结果设置为干扰者预设的一个位置。

现代人的生活已经离不开手机,离不开地图,一旦遇到定位不准的问题,就会产生很多问题,而且有些会很严重,比如打车找不到车、外卖找不到顾客,更惨的是开车的时候在高速上转圈圈,多跑个100公里也是有可能的。

大家把定位准确当做一个理所应当的事情,现在定位技术这么发达,北斗3代成功组网,定位怎么还会不准呢?确实,随着时间的推进,定位的精度是越来越高的,但是有一个潜在风险,会导致定位精度下降。

这个风险来自卫星定位欺骗技术的泛滥。卫星定位欺骗,或者位置干扰,是通过地面上的卫星伪基站广播定位信号,让周边的定位设备误以为接受到了真实的定位信号,从而将定位结果设置为干扰者预设的一个位置。之前我们比较多的听说一些人用伪通信基站去群发垃圾短信,而今天,位置干扰也越来越普遍,比如:

  • 驾考作弊:驾校学习都会要求学员上车练习,而且车上有一些设备会记录学员的练习轨迹,作为学员完成学习的证据,但是一些学员不想花时间学车,于是有一些人员会利用伪基站播发伪信号,让车辆记录仪的定位点自动围绕驾校道路行驶,即使这个设备在远离驾校的地点。这样学员不需要花1分钟学车,就可以达到所要求的学车时长。
  • 远程打卡:一些企业会基于轨迹对员工进行工时统计,少数员工可能会通过伪造自身位置的方法作假。
  • 打车刷单:一些司机为了获取接单奖励或者挑单,用作弊办法修改自己的定位点,让平台以为他在某个指定的位置,或者完成了某个订单。
  • 无人机反制:一些企业不希望无人机靠近自己的场所,于是对无人机的位置进行干扰,让其误以为进入禁飞区自动降落,或者偏离航线。
  • 反跟踪:运营车辆上都装有北斗定位装置,一些企业或个人不希望自己的真实位置被发现,于是进行位置干扰。

定位伪造方法有很多种,有些只影响单一的设备(比如在设备上直接修改定位结果),而卫星伪基站的方法,则是技术含量比较高的方法,这个方法可以将附近所有设备的位置全部干扰,具体的影响范围和基站的发射功率有关,小功率的基站只影响附近几米的范围,而大功率的基站,可以影响周边几十公里,甚至在室内接受不到卫星信号的情况下,都会被干扰。

这种干扰能够将定位点定位到任意位置,而且运动速度、方向都可以指定。于是用户可能发现自己的定位点在几千公里之外,或者轨迹成为一个奇怪的形状,比如画圆圈或者沿某条道路在行驶。

位置干扰技术的原理是什么呢?简单来说,卫星定位是通过接收到卫星信号,读取信号报文,获得时间戳,然后用时间戳和本地时间相减计算出和卫星的距离,再求解一个4元方程组(x,y,z坐标以及本地时钟偏移量)。

由于卫星信号的规格是公开的,我们可以将任意的时间填充到信号报文中,再通过特定的载波信号发射出去,就可以让其他设备获得错误的定位信号。最简单的方法,是直接把某个地点的信号录下来,然后在另一个位置回放。要定位到指定位置,只需要用该位置计算出每颗星播发的时间戳即可。而现在已经有人把整个报文编写、载波调制、信号发射这一系列步骤做了封装,成为货架产品,任何人只要买了设备就可以自己输入目标经纬度以及速度方向,甚至是整段轨迹,然后就可以进行位置干扰了。

比如,HackRF是一款设备,可以发射自定义的信号,有一些开源软件可以生产GNSS的软信号,再通过HackRF发射出去,就成了一个伪基站。而且,一个设备可以同时发送多路信号,模拟多颗卫星。

为什么卫星信号这么容易被干扰呢?因为GPS设计之初并没有在安全性上考虑的很严谨,所以报文完全没有加密,用户侧也没有做鉴权,是完全开放的。

后续的伽利略、格洛纳兹、北斗也都遵循相同的设计理念,报文、调制过程都是类似的,都会被干扰。安全性比较好的方式,是军码,这种报文采用专门的频率进行发射,其报文规格、编码方式都是保密的,要读取报文需要专门的秘钥,因此难以破解或者干扰,但这种方法无法解决民用设备的安全性问题。

目前一些芯片厂商,以及高德,在做一些工作去发现这种干扰,从而避免影响到用户。具体的方法包括:

1.载波校验:真信号和假信号同时出现时,可以检查信号强度是否有异常(假信号往往信号很强,才能覆盖真信号)。

2.信号方向校验:检测信号的来源方向,如果不是来自天空,则有异常(对天线有要求)。

3.报文一致性校验:检查报文的每个字段是否和真实信号一致。

4.解算校验:解算后发现某些卫星的距离异常,比如同时收到真信号和假信号。

5.多源校验:结合惯导、网络定位以及其他定位方式校验卫星定位的结果是否异常。

以上这些方法可以在一定程度上降低被干扰的概率,但是还是无法彻底杜绝。对于普通用户来讲,当发现自己的定位结果异常时,如何发现是由于卫星信号干扰导致呢?

1.首先,看自己的定位结果是不是出现在机场、油库、驾校这些地点,或者自己的位置附近是否有油库或者是一些敏感设施。

2.然后,确认自己设备的定位结果来自卫星定位而不是网络定位,如果是安卓用户可以下载一个AndroiTS GPS Test软件,如果显示Fix或ON,则代表卫星定位成功,否则是网络定位。

对于iPhone,下载phyphox,进入GPS页面,如果速度为负说明是网络定位,否则是卫星定位。

3.此外,在明确手机定位方式是卫星定位的情况下,如果周边的多台手机都定位在了错误的位置(至少偏离了200米以上,如果偏离距离不远,有可能是卫星定位点漂移了),则大概率此地被某个周边的伪卫星基站给干扰了。

有些干扰未必是干扰者的本意,他本来可能只想控制某个小范围的设备,但是天线功率设置不合理,信号被扩散到很远的地方。

能够明确有干扰,如何解决呢?只能向政府部门寻求帮助,可以打电话给当地的无线电管理部门,要求排查。无线电管理部门有专门的仪器可以检测伪基站信号,确定位置,并将设备关停。欢迎大家举报非法的无线电干扰行为。

具体电话可参考

https://www.miit.gov.cn/gzcy/cydh/art/2020/art_ba58d28194884d66b0032861a11e0bd2.html

相关文章
|
编解码 IDE 算法
2023年电赛---运动目标控制与自动追踪系统(E题)发挥题思路
2023年电赛---运动目标控制与自动追踪系统(E题)发挥题思路
606 0
ArcMap矢量图层的零碎、空洞区域填补与独立区域剔除:消除面部件
本文介绍在ArcMap软件中,基于消除面部件(“Eliminate Polygon Part”)工具,对矢量面要素的零碎、空洞区域加以删除,同时将游离于要素主体之外的部分剔除的方法~
112514 1
ArcMap矢量图层的零碎、空洞区域填补与独立区域剔除:消除面部件
|
5月前
|
监控 定位技术 Android开发
如何获得你的准确位置及iphon手机应用定位不准确原因分析
如何获得你的准确位置及iphon手机应用定位不准确原因分析
136 0
|
量子技术
叠加态和超级定位:量子世界的奇特现象
在量子力学中,叠加态是一种非常特殊的态。当一个量子系统可以处于多个可能的状态时,它可以被描述为这些状态的线性叠加。这意味着系统处于叠加态时,它同时处于多个状态的叠加之中。叠加态可以用波函数的线性组合来表示
168 0
叠加态和超级定位:量子世界的奇特现象
|
机器学习/深度学习 边缘计算 5G
室内定位之5G定位
室内定位之5G定位
456 1
|
11月前
|
监控 算法 安全
UWB定位技术源码:实现微米级精度的人员定位系统
UWB人员定位系统是一种基于超宽带技术的人员定位系统,它通过发送和接收超短脉冲信号,在测距方面可以达到微米级精度。这种系统通常需要具备高精度的定位能力,通常需要达到微米级别,这样可以在室内和室外的复杂环境中精确定位,为人员的个人安全提供更好地保障。
122 0
UWB定位技术源码:实现微米级精度的人员定位系统
|
12月前
|
5G 定位技术
UWB定位系统的定位维度及功能介绍
室内定位系统方案中,UWB室内定位技术目前应用较多,得益于UWB室内定位10-30厘米的超高定位精度。 UWB全称是超宽带技术,它是一种无线载波通信技术。 UWB不采用载波,而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。
199 0
UWB定位系统的定位维度及功能介绍
|
前端开发 芯片
【芯片前端】保持代码手感——不重叠序列检测
【芯片前端】保持代码手感——不重叠序列检测
|
机器学习/深度学习 传感器 安全
【目标定位】多站纯方位被动定位(ca模型)附Matlab代码
【目标定位】多站纯方位被动定位(ca模型)附Matlab代码
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
【WSN定位】基于GDOP时差和频差无源定位方法研究附matlab代码
【WSN定位】基于GDOP时差和频差无源定位方法研究附matlab代码