Galileo导航电文认证服务性能测试分析

近年来频发的全球卫星导航系统(GNSS)欺骗事件,引起了各国对GNSS信号欺骗防护的关注,导航电文认证(NMA)作为民用信号系统级的解决方案,对生成式欺骗攻击具有较好的防护效果。伽利略(Galileo)卫星导航系统在2016年首次提出导航电文认证方案,并于2021年正式发布了公开服务导航电文认证(OSNMA)测试信号。针对OSNMA服务的性能测试,首先对Galileo导航电文认证技术和终端的认证流程进行了阐述,然后利用GNSS接收机开展了关键性能指标的技术试验与仿真。结果表明,OSNMA服务各项指标符合预期,其交叉认证的选星策略具有一定的参考性。研究成果可为中国北斗导航系统(BDS)未来电文认证服务的设计提供支持。

面向北斗导航电文认证的符号级欺骗方法研究

导航电文认证(NMA)技术已成为抵御生成式欺骗、保护全球卫星导航系统(GNSS)民用信号的重要发展方向之一。针对NMA在不改变导航电文的情况下难以抵御欺骗的漏洞,提出了面向北斗NMA的符号级欺骗(SLA)方法,并设计了最大后验概率(MAP)符号估计改进算法,以历次MAP估计值的众数作为新估计量,实现导航电文的快速恢复。基于北斗B1C信号NMA方案开展了欺骗效果评估试验。结果表明,在载噪比大于45 dB·Hz和短估计时延(小于30μs)条件下,SLA针对北斗B1C认证电文能够达到90%的序列欺骗成功率,与安全码估计-重放(SCER)相比,该方法能够显著降低符号误码率,缩短估计时延,具有更好的欺骗效果,也将为北斗NMA设计优化提供技术支撑。

基于国密算法的伪卫星导航信号认证方法研究

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)有诸多优势,但在一些有物理阻隔或电磁干扰的领域,GNSS的可用性、可靠性、精确性出现明显不足,由此可以使用一种基于地面设备的伪卫星系统进行导航定位服务。伪卫星信号体制细节公开,使得接收机易受到多种欺骗干扰的攻击。为了使信号传输更加安全,提出一种使用导航电文加密方法的信号防伪认证方案,并从安全性、可靠性和认证效率几方面对该方案进行评估。分析表明,所提方案能在保证较好的认证实效的同时,维持较低的通信成本与计算成本,解决了伪卫星系统缺乏认证机制、存在安全隐患的问题。

一种新型GNSS加密认证方案的分析与设计

针对现有全球卫星导航系统(GNSS)数据传输的开放性、低保护、认证开销成本高的问题,本文提出一种新型GNSS加密认证方案,实现卫星与接收机之间的双向身份认证和通信会话密钥协商,且每次认证可协商新的通信会话密钥。该方案可有效抵御GNSS转发式和产生式干扰攻击,防止数据被非法篡改,保证导航电文数据传输的安全性。