挪威安岛 2025 年干扰试验的干扰和欺骗检测性能

简介

Jammertest 2025 是一项国际性的现场活动，致力于评估 GNSS 系统的抗干扰、抗干扰和抗欺骗能力。u-blox 将参加此次活动，以展示其在安全和弹性定位方面的领先地位，随着 GNSS 越来越多地嵌入到汽车和工业应用中，这将是一项至关重要的能力。我们参加 Jammertest 2025 的目的不仅是为了验证我们的解决方案在苛刻环境中的性能，同时也是为了挑战我们自身的能力，并收集能够推动未来产品不断改进的见解。

来自 Jammertest 2025 的启示

Jammertest 2025 的测试项目使 GNSS 接收机经受了各种干扰和欺骗挑战。高功率活动包括在 L1、L2、L5 和 L6 等多个频段上进行连续波、扫描和 PRN 干扰，功率高达 50 瓦。这些场景再现了一个或多个频段受到严重干扰的极端拒绝条件。与此同时，还通过手持干扰器引入了更多局部干扰，而移动欺骗则在动态驾驶测试中制造了虚假轨迹和位置偏移。时间操纵攻击迫使时钟突然跳变，从几分钟到几年不等，进一步增加了压力，凸显了依赖精确同步的应用所面临的风险。

测试区 1（左）同时包含静态和动态驾驶路线。社区之家、RX1 和 RX2 站点（右图）是干扰、欺骗和 meaconing 的关键传输点，创造了真实的多源干扰条件。

u-blox 技术展示了如何在实践中减轻这些威胁。欺骗检测依赖于一种混合策略，该策略可监控各星座之间的一致性，标记突然跳变，并集成伽利略 OSNMA 等验证服务以确认信号完整性。针对干扰问题，先进的射频过滤和抑制算法与智能多频段管理相结合，当一个频率被拒绝时，定位仍可在其他频率上继续进行。这种方法可确保在最恶劣的射频环境中也能保持连续性和可靠的导航性能。

2025 年干扰测试的主要结果

Jammertest 2025 的每项测试都旨在评估 u-bloxZED-X20P接收机在特定干扰和欺骗挑战下的性能表现。所有测试均使用 u-bloxANN-MB2多波段天线进行，以确保信号质量的一致性和现场条件下的代表性能。以下摘要重点介绍了此次活动中最重要的发现。

1.干扰测试（测试 1.18.5、1.18.7、1.18.13、1.18.15）

1.18.5	CW 信号漂移：1545 至 1620 MHz，15 分钟扫描时间
1.18.7	CW 信号漂移：1620 至 1545 MHz，15 分钟扫描时间
1.18.13	50 W 漂移：1150 至 1300 MHz，CW，扫描时间 15 分钟
1.18.15	50 W 漂移：1300 至 1150 MHz，使用 CW，扫描时间为 15 分钟

这些测试在各个频率范围内连续进行大功率干扰，以模拟有针对性的拒绝服务。连续波和漂移 CW 扫频（47 dBm / ≈50 W）覆盖大约1150 MHz 至 1620 MHz 的频段，在不同时间有选择性地干扰 GPS L1（≈1575 MHz）、L2（≈1227 MHz）、L5（≈1176 MHz）和伽利略 E6（≈1278 MHz）。该装置包括静态和动态驱动阶段，使研究小组能够在实况天空条件下观察接收机静止和运动时的行为。目的是评估当一个频段被有效切断时，接收机是否能够持续导航。

尽管受到强烈干扰，u-bloxZED-X20P仍能保持连续导航，并无缝切换到未受影响的频率。实际定位精度保持在厘米级，与 RTK 性能一致，但在车辆行驶过程中，图中显示的短时偏差可达 2 米。在强大的射频负载和动态条件下，参考系统的精度会暂时降低，使 X20P 看起来比实际精度要低，而这些明显的偏差是由于真实参考退化而非接收器不稳定造成的。

在其中一些运行过程中，干扰和欺骗检测标志同时被触发，尽管只应用了干扰。这种行为反映了 u-blox以安全为先的信号完整性方法，即接收器在发出警报时有意保持保守，以便客户意识到任何潜在的信号异常。在现实条件下，干扰模式有时会模仿类似欺骗的行为，因此系统的设计鼓励用户谨慎行事。重要的是，这些警报不会影响导航性能，即使在标记潜在威胁的同时，ZED-X20P 仍能继续提供可靠、准确的定位输出，这表明强大的检测功能和可靠的定位功能是可以共存的。尽管如此，用户仍应谨慎对待标记条件下的有效定位。这表明其具有很强的缓解能力，但同时也表明环境已经恶化，建议谨慎使用。

结果摘要： 在所有部分波段干扰情况下，RTK 或^DGNSS1定位均保持稳定；未观察到导航完全失效的情况，微小的动态相位变化可解释为参照系统的限制而非接收器的性能。

¹收到^校正数据，但暂时无法解决 RTK 模糊性问题

2.重放攻击 "Meaconing Mayhem"（测试 3.4.2）

在这种情况下，一个固定的 meaconing 发射器（RX1）不断重发实时 GNSS 信号，而一个移动欺骗源（"欺骗小熊"）则从不同位置引入额外的欺骗信号。稳定的 meaconing 信号和动态欺骗源相结合，创造了一个具有多个虚假信号源的高度复杂的干扰环境。

该测试旨在观察接收器在同时暴露于延时合法信号（meaconing）和人工生成的具有不同功率和运动模式的欺骗信号时的表现。测试包括静态和动态驾驶两个阶段，以评估接收器在静止和运动时随着欺骗功率水平上升的行为。

测试开始时，u-blox ZED-X20P能正常跟踪真实信号，保持 RTK 精确度。随着虚假信号功率的增加，接收器识别出星座之间的不一致性，并进入无^修复2 状态，而不是报告欺骗性位置。多个独立的欺骗检测层确认了这一事件，从而形成了欺骗确认状态。

X20P 的位置误差图在场景接近尾声时出现了轻微偏移；这与真相参考退化有关，当飞行器在严重的射频负载下移动时，外部地面实况系统会失去精度，使其在运行接近尾声时变得不可靠。X20P 的导航解决方案本身在整个过程中保持内部稳定和可信。

相比之下，其他接受测试的接收器在干扰阶段结束后会立即跟踪meaconed 信号，这一点从 "飞离 "真实路径的对比轨迹中可见一斑。在相同的条件下，ZED-X20P 的轨迹保持稳定，并在信号信任度无法再得到保证时优雅终止，这是一种深思熟虑的、以完整性为导向的设计选择。

结果总结：ZED-X20P 最初使用了真实信号，检测到了 meaconing 功率斜坡，进入了无修复模式而非错误定位模式，并通过多种检测机制正确确认了欺骗行为；观察到的测试结束偏移源于参考退化，而非接收器漂移。

²因无法保证信号完整性而暂不^定位

3.相干欺骗 "幽灵路线"（测试 2.3.5 和 2.3.8）

在这两项模拟驾驶测试中，静止的欺骗者使用真实（广播）星历表广播看似真实的 GNSS 信号，以制造相干的位置改变攻击。测试 2.3.5 重放了一条仅使用 GPS 的路线（L1 C/A、L2C、L5），而测试 2.3.8 则重放了使用伽利略系统的相同路线（E1、E5、E6）。在这些场景中不存在干扰：初始时间和位置都是真实的（开始时的时间误差小于 100 ns），欺骗信号的设计具有很强的可信度，这是测试接收器是否会被诱导追踪虚假轨迹的经典方法。

现场结果显示，接收机在相干欺骗条件下的行为形成了明显的对比。ZED-X20P 图形显示了一条稳定的轨迹，该轨迹遵循真实路线，直到欺骗信号增强时，接收器才会正确识别欺骗，发出欺骗警报，并过渡到无修复状态，而不是报告错误位置。其检测层可在不影响可靠性的情况下确认欺骗行为并保护完整性。

相比之下，竞争对手的接收器显示的轨迹与真实路径偏差很大。一旦欺骗信号占据主导地位，其位置解决方案就会偏离或绕开预定路线，从而显示出信号信任的丧失。信号强度和状态图证实，这些设备继续使用损坏的数据进行导航，而 ZED-X20P 即使在完全欺骗的环境中也能保持控制和态势感知。

为什么这很重要：这些测试中的欺骗信号是连贯的，并使用了真实的卫星轨道和定时数据，因此很难通过简单的功率或 C/N₀ 检查将其与真正的卫星区分开来。ZED-X20P 的分层检测方法（跨星座一致性检查、定时/位置正确性过滤器、相关形状监测以及可用时的验证）有意偏重完整性而非连续性：当对定位解决方案的信心下降时，接收器会保留位置（无修正），而不是提供一个看似合理但虚假的位置。这种保守的应对方式可防止下游系统根据损坏的导航数据采取行动，并为操作员提供清晰、可操作的警报。

结果摘要：在相干位置欺骗（仅 GPS 和仅伽利略模拟驾驶）情况下，ZED-X20P 检测到欺骗并进入无修复状态，从而保持了完整性；竞争接收器跟踪了欺骗轨迹并报告了错误位置。

主要启示在近似真实 GNSS 信号的高保真欺骗攻击中，保守的多层检测策略可防止错误固定，必要时可牺牲连续性，以保护导航解决方案的安全性和信任度。

结论：经过验证的复原能力，值得信赖的定位

2025 年干扰试验再次证明，GNSS 弹性的真正衡量标准是在现场而非受控实验室条件下得到验证的。在从选择性多频段干扰到协调meaconing 和相干欺骗等多种严苛场景中，u-blox ZED-X20P始终遵循相同的设计理念：在安全时保持连续性，在不安全时保护完整性。

当干扰发生时，接收器会智能地利用不受影响的频率来保持定位稳定。当出现欺骗威胁时，它会谨慎地进入无修复状态，而不是报告一个欺骗性的位置。每一个检测标志、每一个保守的决定、每一次快速恢复，都彰显了该系统专为现实世界中的不确定性而设计。

今年展示的进展直接建立在从Jammertest 2024 中获得的启示之上，该启示指导了对欺骗和干扰复原能力的若干渐进式改进。这里展示的成果是使用 ZED-X20P 固件的开发版本取得的，计划于 2026 年初公开发布。今年的经验将推动下一轮改进，进一步加强检测逻辑、验证处理和多频段恢复策略。

我们将在未来几个月内分享更深入的见解和详细分析。
欲了解更多有关我们在安全和抗干扰 GNSS 方面的工作，或就未来的测试计划进行合作，请与我们联系，以获取活动后的更新和技术深度分析。