GPS信号欺骗攻击对无人机(UAV)导航安全构成严重威胁。现有检测技术无法有效应对隐蔽性攻击者的渐进式欺骗和恢复。本文提出SemperFi，一种基于单天线软件定义GPS接收机的抗欺骗方案。其核心设计包括：(1) 利用大多数无人机中已有的扩展卡尔曼滤波(EKF)GPS失效安全机制，结合自定义的合法信号检索模块，检测并自动从多数欺骗攻击中恢复；(2) 开发算法精心合成恢复信号，并扩展连续干扰消除(SIC)技术，在消除攻击者信号的同时保留合法信号的到达时间(ToA)；(3) 针对能够执行隐蔽无缝接管的高级攻击者，SemperFi设计短暂机动策略，利用惯性传感器的短期稳定性识别隐蔽欺骗。系统在开源软件定义GNSS接收机GNSS-SDR中实现，并通过无人机模拟器、真实无人机、多种真实GPS数据集以及嵌入式平台评估。结果表明，执行短于100米的飞行模式即可识别欺骗峰值，并在Jetson Xavier上0.54秒内恢复真实位置。SemperFi可抵御利用惯性传感器误差的朴素和隐蔽欺骗攻击，并设计为即插即用模块，可直接为现有商用GPS接收机生成无欺骗的GPS信号。研究工作已开源。适合无人机安全、GPS安全、嵌入式系统安全研究人员阅读。

该论文针对开放、非密的安全自主研究受限于无法接触实际作战平台、受争议通信基础设施和代表性对抗测试条件的问题，提出了一种面向威胁的数字孪生方法，用于对具备学习能力的自主平台进行网络安全评估。该方法被实例化为一套开源、模块化的数字孪生系统，模拟典型的自主堆栈，包含分离的感知、自主控制和监控功能；置信度门控的多模态感知；显式的指令与遥测信任边界；以及运行时保持安全的行为。贡献在于方法论层面：一个可复现的设计模式，将威胁分析转化为可观察、可控制的测试，针对欺骗、重放、畸形输入注入、降级感知和对抗性机器学习压力。虽然实现的代理基于地面平台，但架构有意围绕与无人机和空间系统共享的堆栈元素构建，包括受限的机载计算、间歇性或高延迟链路、概率感知和关键任务恢复行为。结果是提供了一个可实施的研究框架，用于无人机和空间领域的可靠且安全自主研究。