40、卫星导航与虚拟化系统安全解析

卫星导航与虚拟化系统安全解析

1 卫星导航信号认证方法

1.1 现有认证方法及局限

在卫星导航领域，为确保信号的真实性，人们提出了多种认证方法，但这些方法的安全增益有限。例如，在导航数据中大幅偏离当前太空中卫星轨道，对本地攻击者似乎并无优势。虚假星历数据在远程攻击中可能更有用，攻击者借此降低接收器重新获取真实信号的可能性，而在某些情况下，真实信号很容易被压制。

1.2 常见的欺骗检测技术

• 跳跃检测 ：该方法寻找接收到信号中的不连续性，如伪距、位置和本地时钟误差的解，或用独立传感器（惯性导航、里程表、航位推算等）限制这些变化。监测全球导航卫星系统（GNSS）时间相对于独立的、有电池支持的本地时钟的连续性是谨慎且实用的，能防范在接收器锁定真实信号后开始欺骗信号的远程攻击者。然而，对于本地攻击者，其适用性有限，因为攻击者可在接收器和替代传感器关闭时用信号发生器替换天线。而且，在GNSS接收器仅短暂开启进行认证操作的情况下，无法长时间监测卫星信号的连续性，这种方法也不实用。
• 质量指标 ：文献中提出了几种GNSS信号的质量指标。如果接收到信号的质量明显优于接收器使用真实天线时所见过的任何信号，可能表明使用了信号发生器。质量指标包括：
  • 导航解中的残差误差（当可见卫星超过四颗时，可解决一个超定方程组）。
  • 实际互相关结果与伪随机噪声（PRN）信号的理想（如三角形）自相关函数的偏差。

1.3 其他检测思路