民用 GNSS 接收机长期面临欺骗(spoofing)攻击的威胁,尤其在冲突地区周边,民航、海事作业与关键基础设施的定位与授时服务已受到日常性干扰。欺骗之所以可行,是因为传统民用 GNSS 信号的导航电文与测距码在结构上高度可预测,攻击者据此可以伪造出看似正常的信号,让毫不知情的接收机输出错误的定位与时间。Galileo 的开放服务导航电文认证(OSNMA)等密码学认证机制已能验证导航电文数据的真实性,但测距码本身仍未受保护,攻击者仍可能通过伪造测距观测值实施欺骗。为弥补这一缺口,Galileo 正在 E6-C 信号中引入信号认证服务(SAS),对测距测量值本身直接进行认证。当前 SAS 仅由两颗位于椭圆轨道的卫星播发,同一时刻最多只有一颗可见,因此尚无法构成完整的定位解算;但对于已知自身大致位置的接收机(georeferenced receiver),仍可借此获得一个经过认证的时间解算。本文据作者所知,首次给出由经过认证的民用 GNSS 信号计算得到的时间解算结果。作者实现了一个快照式(snapshot)软件接收机,采用简化版的 Galileo SAS 协议,从经过认证的伪距中计算接收机钟差,所使用的射频数据由 Septentrio 提供的工程样机软件定义无线电接收机采集。作者利用在不同地点采集的两颗具备 SAS 能力卫星的记录数据对所得时间解算进行了评估,证明了在 SAS 全面运行部署之前,认证授时方案已经具备可行性。该工作属于信号处理与导航安全交叉方向的研究,适合从事 GNSS 安全、授时基础设施保护、信号认证与接收机实现的工程师与研究人员阅读。
💡 推荐理由: GNSS 授时是金融、电信、电力、交通等基础设施的时间基准,传统信号可被伪造成假时间。该文首次展示基于认证信号的授时解算,为 spoofing 防护提供了从“认证电文”走向“认证测距/授时”的可行路径。
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