新一代衛(wèi)星應(yīng)用程序依賴(lài)靈活且準(zhǔn)確的GNSS信號(hào)作為許多關(guān)鍵項(xiàng)目的重點(diǎn)要素，以確保高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）數(shù)據(jù)。虹科Safran提供了GNSS仿真測(cè)試解決方案，旨在確保復(fù)雜GNSS應(yīng)用系統(tǒng)的高性能、高彈性和高準(zhǔn)確性。

現(xiàn)狀

GNSS技術(shù)是全球主要的定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）技術(shù)，隨著其不斷發(fā)展，GNSS系統(tǒng)的干擾和欺騙攻擊也變得越來(lái)越普遍，所以需要變得更加安全和更有彈性。

衛(wèi)星傳輸距離很長(zhǎng)，干擾會(huì)削弱衛(wèi)星傳輸GNSS信號(hào)的能力。而欺騙是一種更復(fù)雜的攻擊，通過(guò)傳輸虛假GNSS信號(hào)來(lái)欺騙接收器，使其誤報(bào)位置和時(shí)間。

開(kāi)放服務(wù)導(dǎo)航消息認(rèn)證（OS-NMA）

開(kāi)放服務(wù)導(dǎo)航消息認(rèn)證（OS-NMA）是針對(duì)GNSS技術(shù)（特別是在伽利略衛(wèi)星星座中）新興的一種認(rèn)證服務(wù)。OS-NMA允許GNSS接收器驗(yàn)證接收數(shù)據(jù)的真實(shí)性，以防止可能導(dǎo)致服務(wù)中斷、拒絕事件和更嚴(yán)重后果的潛在欺騙攻擊。OS-NMA將為伽利略開(kāi)放服務(wù)用戶(hù)提供免費(fèi)服務(wù)，但需要兼容的接收器來(lái)解碼和驗(yàn)證。

OS-NMA服務(wù)將有助于建立更強(qiáng)大、更有彈性的GNS服務(wù)。歐洲空間局（EUSPA，European Space Agency）于2020年11月啟動(dòng)測(cè)試階段，伽利略衛(wèi)星開(kāi)始傳輸驗(yàn)證數(shù)據(jù)。目前正在傳輸這些數(shù)據(jù)以供公眾觀察和評(píng)估，目標(biāo)是在2023年實(shí)現(xiàn)全面部署與應(yīng)用。

OS-NMA架構(gòu)

OS-NMA是一種數(shù)據(jù)認(rèn)證功能。這意味著接收器可以驗(yàn)證廣播導(dǎo)航消息并確保它們沒(méi)有被修改。OS-NMA數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加密且不可預(yù)測(cè)，因此欺騙者無(wú)法復(fù)制它。

添加OSNMA數(shù)據(jù)之前/之后的E1-B I/NAV標(biāo)稱(chēng)頁(yè)面結(jié)構(gòu)（來(lái)源：OS-NMA ICD/GALILEO OS ICD）

OS-NMA數(shù)據(jù)在E1-B信號(hào)分量上廣播，并插入到先前的“E1 I/NAV”消息中的“Reserved 1”字段中。因此，OS-NMA不會(huì)修改I/NAV消息的結(jié)構(gòu)，而只是將數(shù)據(jù)添加到新字段中。不支持OS-NMA的接收器仍然可以使用具有相同性能的E1信號(hào)。

OS-NMA使用高效的流丟失容忍身份驗(yàn)證（TESLA，Timed Efficient Stream Loss-tolerant Authentication）協(xié)議來(lái)優(yōu)化計(jì)算和通信方面的身份驗(yàn)證性能，認(rèn)證數(shù)據(jù)接收延遲，并且可以在一個(gè)I/NAV子幀（30秒）內(nèi)全部檢索到數(shù)據(jù)。

OS-NMA接收器需要與GALILEO系統(tǒng)時(shí)間同步，以保證TESLA協(xié)議的安全性。此外，導(dǎo)航數(shù)據(jù)和標(biāo)簽需要在TESLA鏈密鑰之前接收。OSNMA接收機(jī)指南V1.1將時(shí)間同步要求設(shè)置為30秒。

1. 廣播導(dǎo)航數(shù)據(jù)，包括OS-NMA數(shù)據(jù)（公鑰、TESLA根/鏈密鑰和標(biāo)簽），在TESLA鏈密鑰之前接收導(dǎo)航消息、消息驗(yàn)證代碼（MAC）或標(biāo)簽；
2. ESLA根密鑰使用延遲廣播的公鑰進(jìn)行身份驗(yàn)證；
3. 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的TESLA根密鑰對(duì)TESLA鏈密鑰進(jìn)行驗(yàn)證；
4. 使用導(dǎo)航數(shù)據(jù)和TESLA鏈密鑰計(jì)算本地標(biāo)簽，將本地標(biāo)簽與接收到的標(biāo)簽進(jìn)行比較，如果匹配，則導(dǎo)航數(shù)據(jù)通過(guò)身份驗(yàn)證。

OS-NMA處理邏輯

虹科Safran Skydel仿真引擎中的測(cè)試向量

用于OS-NMA測(cè)試的虹科Safran Skydel仿真引擎解決方案，其測(cè)試階段是一系列與每個(gè)測(cè)試向量對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景列表（SDX格式）。虹科Safran通過(guò)使用每個(gè)星座可用的消息修改菜單來(lái)修改I/NAV消息生成OS-NMA場(chǎng)景。所有來(lái)自測(cè)試向量的導(dǎo)航數(shù)據(jù)都替換了Skydel計(jì)算的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

Skydel消息修改菜單

我們已使用此功能來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試向量中包含的所有I/NAV消息。導(dǎo)入測(cè)試向量場(chǎng)景之一后，您可以雙擊每個(gè)修改以查看Skydel正在管理的240位修改的描述。

I/NAV消息修改為包括測(cè)試向量的數(shù)據(jù)（配置A）

每個(gè)消息修改對(duì)應(yīng)一個(gè)I/NAV頁(yè)（偶數(shù)部分和奇數(shù)部分）。每2秒傳輸一個(gè)新頁(yè)面，由4*60位修改組成，所有Skydel場(chǎng)景都是使用遠(yuǎn)程API生成的。使用單個(gè)腳本讀取CSV測(cè)試向量文件并將消息修改發(fā)送到Skydel實(shí)例。為了確保導(dǎo)航消息和模擬衛(wèi)星位置之間的一致性，在每個(gè)場(chǎng)景中都會(huì)導(dǎo)入測(cè)試向量日期和時(shí)間的RINEX文件。

以上為虹科Safran GNSS模擬將提供伽利略O(shè)S-NMA功能（一）的主要內(nèi)容，在下一章德思特將演示如何使用OS-NMA場(chǎng)景，并提供如何修改它們以執(zhí)行欺騙測(cè)試的示例。