GNSS信號本身的脆弱性和衛(wèi)星信號傳輸中面臨的風(fēng)險一直被人們所關(guān)注著，例如干擾和欺騙，而GNSS接收設(shè)備也普遍缺乏對各種干擾的抵抗性與穩(wěn)定性。根據(jù)GPS的創(chuàng)始架構(gòu)師Brad Parkinson的說法，任何GNSS星座正變得越來越容易受到蓄意信號干擾或高級欺騙等威脅的影響。

為什么GNSS容易受到攻擊？

為什么GNSS信號容易受到攻擊？首先，來自太空的GNSS信號一開始就非常微弱，假設(shè)GNSS信號以52dBm（即158W）傳輸，而衛(wèi)星的運行高度約為20200公里，它們必須經(jīng)過如此遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)地球，信號穿過大氣層后，接收天線得到的功率為-130dBm。在地球表面，這些微弱信號非常容易受到干擾和欺騙。

射頻干擾

干擾信號往往會無意中從各種來源產(chǎn)生，包括相鄰的射頻波段，大功率的信號會“溢出”鄰頻干擾信號。設(shè)計不當(dāng)?shù)钠渌O(shè)備和來自本身設(shè)備內(nèi)部組件的“子系統(tǒng)”也會產(chǎn)生干擾，從而產(chǎn)生各種負(fù)面影響，例如使設(shè)備故障、不穩(wěn)定、停機或定位和定時錯誤。而隨著使用RF的設(shè)備數(shù)量不斷增長，發(fā)生干擾的風(fēng)險也越來越大。

其次是有意的干擾。這些干擾可能來自于那些很容易在網(wǎng)上購買到的非法干擾設(shè)備，例如有些員工使用的那些試圖破壞雇主安裝的跟蹤設(shè)備的設(shè)備。它們的工作范圍通常大于它們的設(shè)計區(qū)域，因此會干擾周圍的其他射頻設(shè)備，在2013 年曾有一個著名事件，一名建筑工人想讓公司要求在車中安裝的位置跟蹤設(shè)備失效，卻在紐瓦克機場成功關(guān)閉了飛機衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)。

干擾也可以來自專門用作電子武器的成熟的信息戰(zhàn)系統(tǒng)，以干擾和欺騙對方的導(dǎo)航和通信能力。然而，它不需要花費數(shù)百萬美元就能產(chǎn)生軍事級效果，即便是使用帶有廉價SDR的GNU Radio并擁有一些基本RF知識的業(yè)余愛好者也可以造成重大損害和破壞。

現(xiàn)在，GNSS已經(jīng)成為了關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備與關(guān)鍵行業(yè)的重要組成部分。電網(wǎng)中使用的很大一部分設(shè)備依賴于GNSS定時來進行同步，因此受到干擾的話將會帶來巨大的影響。實際中，有數(shù)量超出想象的現(xiàn)代技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施依賴于這些公共信號，此類基礎(chǔ)設(shè)施使用的電子元件質(zhì)量差異很大，且通常會將多個設(shè)備集成到一個更大的系統(tǒng)中，然后在未經(jīng)RF漏洞測試的情況下部署到現(xiàn)場，也因此通常會面臨著巨大的風(fēng)險。而隨著技術(shù)的不斷進步，新應(yīng)用不斷出現(xiàn)，例如V2X（用于自主交通）將嚴(yán)重依賴無線電頻率來確保安全和可預(yù)測的公共服務(wù)，此時，干擾與欺騙將會對人身安全和財產(chǎn)安全造成極大的危害。

衛(wèi)星信號干擾和欺騙測試

眾所周知，現(xiàn)場測試（例如使用實時天空）是不完整的。首先，它是不可重復(fù)的，這使得數(shù)據(jù)分析變得非常困難。其次，從長遠(yuǎn)來看，這是非常耗費時間、人力與經(jīng)濟成本的，尤其是在需要處理多種情況時。

相對應(yīng)的，唯一可行的、提供更強大和可預(yù)測的方法是實驗室測試。然而，目前實驗室內(nèi)測試的主要障礙是缺乏簡單、靈活且成本低廉的干擾測試解決方案。目前通常采用的GNSS干擾測試臺是在一個機箱里構(gòu)建了一個復(fù)雜的專門構(gòu)建的模擬器、連接器和信號發(fā)生器的組合，旨在提供多種干擾。

這是一種由很多昂貴硬件組合與集成的方案，而隨著復(fù)雜干擾測試需求的增加，硬件需求也在增長。作為一種解決方案，它缺乏直觀性和易用性。

軟件定義解決方案

虹科Safran Skydel軟件定義GNSS模擬器提供有效的干擾模擬解決方案。Skydel采用功能強大、全新且靈活的干擾模塊，該模塊將與GNSS仿真方案的其他組件完全集成。

為什么軟件無線電（SDR）的架構(gòu)可以不需要再添加額外的硬件？

• SDR可用于生成GNSS信號和干擾，無需專門為干擾器添加專用硬件。
• SDR僅用于傳輸RF。這是因為干擾調(diào)制是通過計算機GPU的計算進行的（類似GNSS信號），這使得它可以同時模擬大量的干擾設(shè)備。
• 諸如NI USRP之類的軟件定義無線電可以在多個頻段、多個頻率上生成干擾信號。
• 產(chǎn)生的干擾可以是靜態(tài)的或動態(tài)的，并且是GNSS模擬的一部分，它們可以進行交互、在地圖上查看、由UI和/或API控制等。

虹科Safran Skydel是一個基于軟件的GNSS仿真平臺，可生成與真實衛(wèi)星相同的射頻信號，使測試工程師能夠模擬任何場景并測試GNSS接收設(shè)備。虹科Skydel利用GPU加速計算與軟件定義的無線電（SDR）相結(jié)合，是真正高效的干擾測試平臺。