耦合载波相位测量的消费级惯性导航系统用于GNSS欺骗检测
密码学与安全
2025-02-07 v1
摘要
全球导航卫星系统(GNSS)即使对高机动性设备也能实现精确定位与授时，但传统实现方式对新一代安全增强信号的支持有限。惯性测量单元(IMU)已被证明能有效增强GNSS导航解的精度与鲁棒性，但在拒止环境下基于惯性技术的有效导航需要高端传感器。然而，商用移动设备通常仅嵌入低等级惯性系统。为对抗从单天线发射所有对抗信号的攻击者，我们利用基于载波相位的观测数据，结合低端惯性传感器来识别欺骗与转发干扰。通过与跟踪GNSS天线位移的惯性平台进行短时积分，接收机处的高频运动与载波相位的变化相关联。通过这种方式，我们基于合法发射源相对于天线系统运动的几何多样性来识别它们。我们引入了一个平台，旨在有效比较不同级别的商用惯性导航系统(INS)平台与GNSS接收机。通过表征不同的惯性传感器，我们表明简单的MEMS INS性能与高端工业级传感器相当。传统上被认为不适合导航用途的传感器，在用于评估载波相位信息与高频运动一致性的短积分时间内，表现出极佳的性能。实验室评估及在Jammertest 2024的现场测试结果表明，该检测器在正确识别欺骗（或无欺骗）方面准确率高达90%，无需对接收机结构进行任何修改，且使用手机中常见的大规模量产级INS。
引用
@article{arxiv.2502.03870,
title = {Consumer INS Coupled with Carrier Phase Measurements for GNSS Spoofing Detection},
author = {Tore Johansson and Marco Spanghero and Panos Papadimitratos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.03870},
year = {2025}
}
备注
Presented at ION ITM/PTTI 2025