GPS導(dǎo)航，懸了！

呂之品

我們的生活已經(jīng)離不開(kāi)GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）：汽車(chē)、飛機(jī)和輪船的導(dǎo)航須臾離不開(kāi)它;未來(lái)的無(wú)人駕駛汽車(chē)少了它更不堪設(shè)想;甚至我們外出旅游，都要時(shí)不時(shí)掏出手機(jī)，通過(guò)手機(jī)GPS看看自己現(xiàn)在到哪兒了。

但是假如有一天，你開(kāi)著車(chē)，沿著GPS指示的路線開(kāi)到目的地時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)這里完全不是那個(gè)你要去的地方，你會(huì)不會(huì)嚇出一身冷汗來(lái)呢？

一起把人嚇出冷汗的GPS誤導(dǎo)事故

這可不是危言聳聽(tīng)。事實(shí)上，已經(jīng)有人被嚇出冷汗了。2017年6月22日，美國(guó)海事局公布了一起事故的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告稱(chēng)，一艘從俄羅斯新羅西克斯離港的船只，在黑海上航行了一段時(shí)間之后，船主發(fā)現(xiàn)他的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)把它誤導(dǎo)到一個(gè)全然陌生的海域。蹊蹺的是，他檢查船上的GPS，卻又發(fā)現(xiàn)狀況良好，沒(méi)有任何故障。他當(dāng)即聯(lián)系附近的船只，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，至少另有20艘船也出現(xiàn)了與他同樣的情況——大家都被GPS誤導(dǎo)，偏離了正確的航線。

我們知道，正常的GPS導(dǎo)航是這樣工作的：假如你開(kāi)著車(chē)，那么在太空中，至少有4顆以上的全球定位衛(wèi)星在同時(shí)向你車(chē)上的GPS接收器發(fā)射無(wú)線電信號(hào);不過(guò)，因?yàn)檫@些衛(wèi)星分布在太空不同位置，與你的距離各有遠(yuǎn)近，所以在你接收到的衛(wèi)星信號(hào)之間，就會(huì)有微小的時(shí)間差。根據(jù)這個(gè)時(shí)間差，可以精確計(jì)算出你此刻的位置，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的目的。

我們雖然不敢保證天上的定位衛(wèi)星絕對(duì)不會(huì)出錯(cuò)，但出錯(cuò)的概率畢竟非常小，因?yàn)槭玛P(guān)重大，全球有那么多科學(xué)家和機(jī)構(gòu)在實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)視著呢。而現(xiàn)在，船上的GPS接收器又是正常的，那么只剩下一種可能：有人在搞惡作?。〈螱PS接收器收到的信號(hào)并非來(lái)自定位衛(wèi)星，而是某種人為制造的欺騙信號(hào)！

一種可讓GPS失靈的新型電子武器

在這起事故發(fā)生之前，人們對(duì)GPS也并非完全沒(méi)有擔(dān)憂，但最大的擔(dān)憂是，它可能會(huì)被大量無(wú)意義的信號(hào)攻擊后，造成堵塞失靈。這就好比一個(gè)網(wǎng)站要是同時(shí)點(diǎn)擊的人太多，會(huì)造成網(wǎng)頁(yè)打不開(kāi)一樣。但這類(lèi)攻擊盡管會(huì)造成麻煩，卻易于發(fā)現(xiàn)：因?yàn)镚PS接收器一旦收不到信號(hào)，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。

可是，假如有人用虛假信號(hào)來(lái)欺騙地面的GPS接收器，那它就無(wú)法識(shí)別了。堵塞僅僅造成接收器不能工作，而假信號(hào)卻是堂而皇之的欺騙，后者的性質(zhì)當(dāng)然更嚴(yán)重。

因?yàn)榇舜问鹿拾l(fā)生在靠近俄羅斯的黑海海域，所以情報(bào)人員分析，這很可能是俄羅斯人所為。他們正在試驗(yàn)一種可讓GPS失靈的新型電子武器。

這可不是空穴來(lái)風(fēng)。之前已有跡象表明，俄羅斯人已具備這種攻擊能力。在過(guò)去的一年里，游戲迷們發(fā)現(xiàn)，他們?cè)谀箍剖兄行耐嫘枰蕾?lài)GPS導(dǎo)航的手機(jī)游戲時(shí)，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)異常。尤其在克里姆林宮附近玩一款叫“口袋妖怪”的手機(jī)游戲時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，游戲APP會(huì)自動(dòng)將游戲背景轉(zhuǎn)移到32英里之外的一個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)。俄羅斯人這樣做可能是出于國(guó)防安全的考慮，因?yàn)閷?dǎo)彈也需要用GPS來(lái)導(dǎo)航，而發(fā)明出一種可以欺騙和誤導(dǎo)GPS的技術(shù)，在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)就可以讓一些要害部門(mén)免遭遠(yuǎn)程武器的攻擊?，F(xiàn)在用來(lái)誤導(dǎo)手機(jī)游戲，不過(guò)是小試牛刀而已。

美國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)專(zhuān)家托德·漢費(fèi)萊斯對(duì)GPS的這種危險(xiǎn)性已經(jīng)警告了好多年。2013年，他領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組曾經(jīng)演示，一艘裝有最先進(jìn)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的超級(jí)游艇是如何被虛假GPS信號(hào)欺騙，偏離航向的。他說(shuō)，此次黑海事故很像之前他們所做的試驗(yàn)，只是地理范圍更廣而已。

誤導(dǎo)GPS會(huì)變得很容易

其實(shí)，最大的擔(dān)憂還在后頭呢：未來(lái)，發(fā)射虛假信號(hào)誤導(dǎo)GPS會(huì)變得越來(lái)越容易！

以前，要想制造一臺(tái)可發(fā)射虛假信號(hào)欺騙GPS的裝置，需要大量的技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，你得自己是導(dǎo)航系統(tǒng)專(zhuān)家才行。但現(xiàn)在，一切都變得容易起來(lái)。你可以直接從互聯(lián)網(wǎng)上花錢(qián)下載軟件，然后裝到商家提供的設(shè)備上，硬件你可以通過(guò)黑市購(gòu)買(mǎi)。所以，任何一個(gè)能力稍強(qiáng)點(diǎn)的黑客都能自己組裝出一臺(tái)能誤導(dǎo)GPS的裝置。

這就會(huì)給人可乘之機(jī)。盡管迄今還沒(méi)有聽(tīng)到關(guān)于這方面犯罪的報(bào)道，但對(duì)于某些人，利用它來(lái)誤導(dǎo)無(wú)人駕駛汽車(chē)或飛機(jī)，或者劫持自動(dòng)駕駛輪船都不是太難的事情。這將是可以被任何人，包括國(guó)家和犯罪團(tuán)伙利用的首個(gè)電子武器。敵對(duì)國(guó)家掌握了這種技術(shù)之后，戰(zhàn)時(shí)可以讓我們的現(xiàn)代化國(guó)防瞬間崩潰。

所以，研究反制措施迫在眉睫。最好的設(shè)想當(dāng)然是，教GPS接收器能夠識(shí)別信號(hào)的真?zhèn)巍５@項(xiàng)研究已經(jīng)開(kāi)展十多年了，一直沒(méi)有大的進(jìn)展：識(shí)別信號(hào)真?zhèn)尾皇悄敲慈菀椎氖隆?/p>

萬(wàn)一形勢(shì)嚴(yán)峻，我們或許會(huì)不得不做另一項(xiàng)選擇：放棄GPS，回到GPS發(fā)明之前所使用的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)——“勞蘭”?！皠谔m”是二戰(zhàn)期間盟軍方面發(fā)明的。這套系統(tǒng)需要在全球幾大洲布置一些大而復(fù)雜的天線陣列，這是有點(diǎn)麻煩的，因?yàn)榫S護(hù)這些天線陣列，代價(jià)不菲;但優(yōu)勢(shì)是，假信號(hào)相對(duì)容易探測(cè)并鎖定其來(lái)源。這套系統(tǒng)是在2011年關(guān)閉的，但很多人一直呼吁不要關(guān)閉，而是把它升級(jí)換代，以備急用。如果將來(lái)GPS的可靠性越來(lái)越差，或許我們真的只好用升級(jí)版的“勞蘭”替代它了。

（選自2018年第11期《科學(xué)之謎》，本刊有改動(dòng)）