时频科普

时间同步中如何减少GNSS欺骗

2022-06-14 10:26:12 zhanghonglei

在之前的一篇文章中,我谈到了GNSS 干扰以及如何缓解它今天我将讨论 GNSS 欺骗。GNSS 再次意味着全球导航卫星系统,它不仅包括 GPS,还包括类似的系统,如欧洲伽利略。GNSS 干扰很糟糕,但至少你总是知道有问题。您的时间服务器将警告 GNSS 信号丢失并进入保持状态或切换到另一个时间源。但是,使用 GNSS 欺骗,您的接收器可能会认为一切都很好,只是时间不对。讨厌!

GNSS 欺骗不像 GNSS 干扰那样普遍,至少现在还没有,但它发生得更频繁。有大量关于 GNSS 欺骗的报告,尤其是在俄罗斯境内或附近以及中国附近的航海航道中不过,您是安全的,因为您的时间服务器并不靠近世界这些地区。正确的?对不起,情况变得更糟了。正如我们发现购买 GNSS 干扰器非常便宜一样,制造 GNSS 欺骗器也很便宜。科技界已经创建了如图 1 所示的软件定义无线电模块。

时间同步服务器
图 1. 软件控制的无线电模块,可在线购买,价格为 315 美元(美元)。

此类模块是实验室实验和射频产品原型设计的绝佳资源,但它们也可以转向黑暗面并欺骗 GPS、Galileo 等。可以从 GitHub 下载易于使用的软件,因此黑客甚至不需要专业的技术专长。如果它还没有发生,那么人们会使用这项技术来做一些淘气的事情,比如劫持卡车,并且意外地或者可能是故意地破坏你的时间服务器的时间。

建议采取一些步骤来减轻干扰,也适用于欺骗。确保您的时间服务器有足够好的保持振荡器来满足您的时序要求。我的理念是花钱买一个好的振荡器是非常值得的。它不仅有助于保护您的计时系统免受 GNSS 干扰器和欺骗器的影响,还有助于保护您的 GNSS 天线、电缆和接收器免受任何形式的损坏或故障。来自小型软件控制无线电的欺骗将是本地的,因此从不同的物理位置获取时间可为您提供备用时间来源。这可能包括使用我在上一篇文章中讨论的 GPS 下变频器和光纤电缆,或者通过 PTP 从附近(但不是太近)位置的另一个时间服务器获取时间。最后是抗干扰的 GNSS 天线,它可以阻止来自地面的信号,很可能会击败许多欺骗者,

与干扰不同,在您的时间服务器进入警报和暂停状态或切换另一个时间源之前,它必须知道它正在被干扰。一种方法是使用智能算法来检测欺骗的迹象,例如Meinberg 的可信参考源算法,如图 2 所示。

时间同步服务器
图 2. 使用 Meinberg 可信参考源技术识别 GNSS 欺骗并将时钟切换到保持状态的 GNSS 接收器的时钟功能框图。

TRS 算法检测意外的时间步长和斜坡错误,发出警报并将时钟置于保持状态。本地振荡器必须是具有非常低频率漂移的振荡器,以便它可以检测到即使是缓慢的斜坡误差。Meinberg 使用铷振荡器。这种方案的一个附带好处是,步进误差或斜坡误差不一定是由于 GNSS 欺骗造成的。该错误可能是由于 GNSS 天线、电缆、接收器系统中的其他故障造成的。