GPS和北斗都被“干掉”了，你还敢用导航吗？
前段时间，有个关于北斗导航的文章火了，里面介绍了中国科学院光电研究院的徐颖研究员，和她在中国科学院SELF讲坛的演讲《来自星星的灯塔》。而江湖就是，一波未平，一波又起。网上又有某文章称其所属公司可以欺骗北斗导航，任意修改其定位。在这背景下，我们的美女研究员亲自执笔写下了本文。
继成功欺骗了所有民用GPS设备之后，团队又盯上了北斗卫星，让你的手机显示你处在任何位置，操纵你的汽车导航，把你引到错误且危险的地点，让正在飞行的无人机强行降落。乍一看到这些描述，你想到的是什么？世界大战爆发了？还是007又出新续集了？都不是。这是XX公司在2015年发布的一款欺骗GPS模块的设备，对北斗系统也同样适用。
要回答清楚这个问题，首先我们要介绍一下卫星导航定位系统的定位步骤，简单概括起来如下：第一步，发射卫星；第二步，测量距离；第三步，定位。以上步骤过于极简主义风格，部分吃瓜群众表示心情是这样好吧好吧，我们来认真严肃得描述一下卫星导航系统的三球定位原理，假设发射了卫星A、B、C在天上飞着。
在这样的情况下，XX公司所提到的“欺骗”，就是扔给你一个错误的测量信息，让你算出一个错误的位置信息，基本手段就是发射与卫星导航系统同频率的错误信号，加大功率，让导航终端最终锁定到错误信号上，从而得出错误的导航定位结果。
我们都知道导航信号是比较弱的，理论上来讲，在功率上压制导航信号确实是很容易做到的事情。最大的问题在于，导航所用的频段是通过国际电联认证的，是卫星导航系统的专用频段，任何组织或个人在这个频段上发大功率信号造成对卫星导航定位系统的干扰，那都是违法的！小则造成局部混乱，大则引起国际纠纷。如果导航信号想发就发，那还要频率协调干嘛？大家都各自乱发，空间信号就彻底乱成一锅粥了。
根据目的性，干扰可以分为有意干扰和无意干扰。无意干扰是指由于电磁环境复杂而受到的其它信号的干扰；有意干扰又称为恶意干扰，是指以干扰卫星导航系统为直接目的的干扰。新闻中所提到的正是此类，下面我们主要来讲有意干扰。
在有意干扰中，按照干扰的手段不同又分为压制干扰和欺骗干扰。压制干扰技术主要通过发射大功率干扰信号，让导航终端（比如手机啊、车载导航仪等）收不到导航信号，也无法显示定位结果。欺骗技术是指让导航终端收到欺骗信号，显示出一个错误的结果，比如加了家长微信的亲们可以在发朋友圈的时候让定位结果永远显示在宿舍、图书馆、食堂，展现出三点一线的完美理想生活，为每个月增加生活费和零花钱奠定良好的基础。
针对干扰和欺骗技术，也相应的有众多的抗干扰/反欺骗技术与之对抗，比如空时滤波技术、阵列天线技术、欺骗检测、多系统RAIM技术等等，矛与盾孰轻孰重，这就需要进行详细的深入技术研讨了。
另外，对新闻中的几处描述比较模糊的地方做个简单的解读。1. 来自xxx的黑客小组在2015年最重大的成绩之一就是成功模拟GPS信号，欺骗所有采用GPS模块的设备。
事实上，GPS信号的ICD是一直公开的，国内外的模拟器（模拟器能模拟GPS的信号，主要用于设备测试调试用）都已经是非常成熟产品了，这个对于所有做模拟器的公司来说都是必备技能而已。2. 让你的手机显示你正处在任何位置。
对于静止用户来说问题不大，对于动态用户来说，用户是有既定的运动轨迹的啊，且不说怎么使造假的数据与用户的轨迹相吻合，怎么可能随意设置位置呢，难道用户当真是好傻好天真，自己在往哪个方向走都不晓得么？3. 在原理上，北斗卫星导航和GPS高度重合，并且采用了同一频段。这段话写得有些令人遐想。事实上，全世界的卫星导航定位系统的原理都是高度重合的，都是基于三球定位原理，都是通过测量时间来测量距离。
这就好像全世界的回锅肉原理都是一样的，区别不过在于刀工、火候、作料等方面。4. 所谓重放攻击，就是把北斗卫星发射的信号用类似录音机的设备“录”下来，再放给接收设备听。如果它听懂了，并且相信了这个假的信号，说明欺骗成功了如果没看错的话，这就是简单的信号存储再播发的功能，客观的说技术含量相当有限。
所以虽然新闻说的好像是黄金圣衣一样牛逼闪闪的东西，其实只是淘宝的卖家秀，和买家秀的差距我相信你懂的。So，everyone，回到标题那个问题，你还敢用导航吗？我们当然敢用导航，手无寸铁的民用接收机有法律保护，重点的行业用/军用接收机有各种抗干扰/反欺骗技术加持，为毛我们会不敢用导航？
感谢清华大学李洪副教授对本文的技术支持！“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。来源：科普中国