挪威JammerTest测试结果 - Septentrio定期验证并提升其GNSS核心技术的抗干扰能力
在全球范围内，提升 PNT（定位、导航、授时）系统韧性的需求愈发迫切。众多国家期望借助 PNT 服务，进一步增强国家的安全与稳定。地缘政治的紧张态势，也对导航战（NAVWAR）区域内的操作安全性提出了更高要求。对于参考站网络、无人机巡检、无人机物流以及时间同步等依赖 GNSS 的应用来说，一旦 PNT 系统性能下降甚至失效，极有可能引发灾难性后果。因此，在这些关键任务应用中所使用的 GNSS 接收机，必须具备顶级韧性，以确保在复杂环境中稳定运行。
AIM+ 抗干扰和防欺骗技术应对实时 GNSS 干扰
Septentrio 致力于提供具备顶级韧性的接收机，能够有效抵御恶意和无意的 GNSS 干扰与欺骗。其中，干扰指的是 GNSS 系统频率受到其他无线电信号影响，进而导致定位精度下降，甚至完全无法输出定位结果的现象；而欺骗则是一种恶意无线电干扰，通过向 GNSS 接收机发送误导信号，使其输出错误坐标，致使设备偏离预定轨道。在实时干扰条件下对 GNSS 接收机技术进行测试，对于验证和持续改进抗干扰与防欺骗算法至关重要。为此，Septentrio 积极参与由挪威政府在偏远岛屿安德亚（Andøya）组织的 JammerTest活动，该活动旨在受控环境下开展实时干扰测试。尽管 Septentrio 会定期参与各类类似测试，但由于许多测试活动涉及保密内容，测试结果无法公开分享。而JammerTest 是少数鼓励分享测试结果的公开活动之一，因此，我们能够在此将本次测试结果分享给大家，以供参考。
经过在挪威为期 5 天的密集测试，充分证明了 Septentrio 的 AIM + 抗干扰和防欺骗技术在实际干扰条件下切实有效。测试结果显示，在实际干扰环境中，接收机技术起着关键作用，而天线技术则发挥辅助作用。通过在多种不同类型的欺骗攻击下对接收机进行测试，结果表明，当多种防欺骗机制协同发挥作用时，接收机具备最佳的抗欺骗性能。
萨博作为一家大型航空航天和安防设备公司，携带基于 Septentrio GNSS 接收机的空中交通管理系统参与了此次JammerTest 活动，并对Septentrio 接收机的韧性进行了验证。
萨博空中交通管理公司销售和战略总监罗伯特・布朗表示：“虽然乘客们可能并未意识到，但每年都有数以亿计的乘客依靠萨博的空中交通管理系统安全抵达目的地。这些系统中的绝大多数依赖 GPS/GNSS进行定位和时间同步。安全无小事，萨博很荣幸能够借助 Septentrio 设备，提供业界领先的抗欺骗和抗干扰能力。萨博和 Septentrio 在本次干扰测试（JammerTest）中的合作，充分展示了我们组合的卓越成效。”
JammerTest 2024的显著成果
图1：Septentrio接收机（橙色轨迹）即使在强干扰下也未被干扰，而两个对比测试的竞品接收机（红色、蓝色）解算出了错误的位置。
在为期 5 天的活动中，Septentrio 接收机与多台友商接收机一同在多种干扰情况下接受测试。其中一项静态测试结果如图 1 所示：在极强干扰条件下，干扰信号强度达到 GNSS 信号的一千万倍，多台接收机接受评测。蓝线和红线代表两款竞品接收机的定位结果，受干扰影响，这两款接收机输出的定位结果偏移了数百米；而橙色轨迹的 Septentrio 接收机则展现出超强的抗干扰能力，不仅始终能够提供准确的 GNSS 定位，还能主动检测并输出干扰信号指示位。
在 GNSS 系统欺骗攻击时，攻击者通常会先利用干扰信号破坏接收机对 GNSS 信号的 “锁定”，以此增加欺骗信号在重捕时被接受的几率。
防欺骗的GNSS接收机
图 2 展示了在 Meaconing 测试中，Septentrio 接收机与其它几款常见的竞品 RTK 模组的性能对比。Meaconing 是一种欺骗形式，GNSS 信号被记录并延迟转发，被欺骗的接收机会错误地解算为 GNSS 转发信号的天线位置。在测试中，当汽车沿着海岸公路行驶时，Septentrio接收器（橙色线）始终保持准确的定位；相比之下，竞品接收机（红色线）则被欺骗，报告其位置位于山上，即JammerTest 中使用的干扰传输天线所在地，请参考本文封面图片。
图2：路测结果为Septentrio接收机（橙色）对meaconing类型GNSS欺骗具有防护能力，而竞品接收机被欺骗到了转发天线所在的山顶。
危险：接收机被欺骗却未输出告警信息
图 3 总结了在 5 天测试中各家接收机在欺骗场景中的表现。绿色部分表示接收机未被欺骗，输出正确位置或成功抑制欺骗信号的百分比；灰色表示接收机在被欺骗期间不定位的百分比；红色表示接收机被成功欺骗，输出错误位置的百分比，其中 flagged 表示接收机检测并标记欺骗事件发生，unflagged表示接收机并未检出并标记欺骗事件。
Septentrio 接收机在复杂的欺骗攻击下，输出的欺骗定位极少，并且始终能够检测并标记欺骗事件，充分展示了其强大的环境感知能力。相比之下，后三个竞品接收机在许多情况下未能标记欺骗，输出错误位置时也未向上层系统发出接收机已被欺骗的警告。
图3：强大的GNSS抗欺骗算法（绿色）和欺骗信号检测功能（红色，标记）的结合表明Septentrio接收机在各种欺骗攻击中表现可靠，
GNSS授时系统欺骗测试
图 4 显示了 GNSS 系统时间被欺骗的测试结果。Septentrio 接收机始终保持准确的时间，而竞品接收机则被欺骗，输出了错误时间。电信、电网和金融机构等应用高度依赖精确的 GNSS 授时，恶意欺骗可能导致系统服务中断，造成数千万的损失。因此，对弹性 GNSS 技术进行投资，对于保护关键应用及其用户服务至关重要。
图4：当GNSS时间被欺骗时，Septentrio接收机持续提供正确的时间信息，而竞品接收机输出了错误时间。
OSNMA伽利略信号鉴权：检测 GNSS 系统欺骗行为
另一种防欺骗保护措施是使用导航电文鉴权（NMA）功能，它利用加密技术鉴别虚假生成的信号。图 5 展示了伽利略系统的 OSNMA 工作情况，在欺骗攻击中，伽利略系统的 OSNMA 验证机制检测到了欺骗行为，这是 Septentrio 接收机用户 Web 界面所示的 OSNMA 欺骗检测功能。
图 5：在欺骗攻击中，伽利略系统的 OSNMA 验证机制检测到了欺骗行为，上图是Septentrio接收机用户Web界面所示OSNMA欺骗检测功能。
虽然 OSNMA 对许多类型的欺骗都十分有效，但仍有可能被“meaconing” 欺骗，这是一种复制和延时重播真实信号的欺骗方法。因此，NMA 应当与其他多重保护方式，如高级异常检测等联合使用，以确保更全面的欺骗保护性能。
多重接收机保护机制成效显著
在 JammerTest 2024 中，采用 AIM+ 技术的 Septentrio 接收机展现出对高功率干扰器和各种类型欺骗信号的超强防御能力。这一出色表现，充分反映了Septentrio 超过 25 年在开发可靠 GNSS 定位专业技术方面的深厚知识积累，其中包含多重保护机制：
多频技术：确保信号多样性，在干扰或欺骗发生时，提供更多可用频点，有效降低被欺骗的概率。
加密信号认证（OSNMA）：用于验证信号的真实性，确保接收的是真实信号。
异常检测算法：基于多年积累的现场日志文件开发，能够精准检测观测数据中的异常情况。
正如新闻中常见的，由于干扰信号发射机硬件和信号模拟器软件易于获取，GNSS 欺骗现象日益普遍。欺骗比干扰的风险更大，因为其不仅可能导致设备停止工作，还可能劫持导航，引发蓄意碰撞或盗窃等高风险后果。在接收器核心确保系统安全，是实现弹性、可靠运行的最有效策略。
久经考验且值得信赖
始终准确有效的定位、导航和时间，是在具有挑战性的环境中成功开展工业或特殊行业应用的关键。通过定期参加干扰测试大会（JammerTest）等现场活动，Septentrio 的抗干扰和抗欺骗技术不断得到实际测试和改进，以抵御最新的干扰攻击，该技术的有效性也得到了现场用户的充分证实。
虽然测试中选用的抗干扰螺旋天线能够起到一定的辅助抗干扰作用，但最为有效的方法仍是使用具备先进抗干扰和防欺骗功能的 GNSS 接收机。对于欺骗问题，在接收机内采用多重保护技术，可使其更大程度地免受不同类型欺骗的攻击。
Septentrio 接收机拥有多种产品形态，从坚固耐用的接收机整机，到 OEM 板卡，再到重量轻、功耗低的紧凑型模组 mosaic-X5，可满足不同应用需求。此外，mosaic-X5 易于集成，并与 Pixhawk、ArduPilot 和 PX4 Autopilot 等主流飞控系统兼容。欲了解更多有关弹性 GNSS 接收机和相关技术信息，请联系 Septentrio。
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