[討論] 閒聊一下GPS的原理以及反反制
不要想太多了
GPS的原理是這樣的
假設現在有四顆GPS衛星, 分別是ABCD
他們隨時在對地球廣播著:
A: 我是衛星A, 位置在軌道上W點, 發送時間是 1.000..秒
B: 我是衛星B, 位置在軌道上X點, 發送時間是 1.000..秒
C: 我是衛星C, 位置在軌道上Y點, 發送時間是 1.000..秒
D: 我是衛星D, 位置在軌道上Z點, 發送時間是 1.000..秒
A: 我是衛星A, 位置在軌道上W+n點, 發送時間是 1.00+n..秒
...
...
然後地球這裡有隻接收雞 M:
M: 收到衛星A報告, 1.000秒時 位置在 W點, 收到時間差 0.000..秒
M: 收到衛星B報告, 1.000秒時 位置在 X點, 收到時間差 +0.238..秒
M: 收到衛星C報告, 1.000秒時 位置在 Y點, 收到時間差 -0.265..秒
M: 收到衛星D報告, 1.000秒時 位置在 Z點, 收到時間差 +0.488..秒
...
那現在 M 有了啥,
1. 在1.000 秒時, 這四顆衛星的精確位置
2. 相對秒差, 可以得出這四顆衛星距離自己多遠
然後經過大氣層電離層補償、相對論補償、
一番定位運算後，接收雞就得到了自己的經緯度、海拔高度。
當然, 還有很多影響誤差的因素,
所以頭上越多衛星越好,
接收雞越貴越好(欸)
那麼, 要如何攻擊(干擾)GPS?
(反衛星飛彈、地表雷射武器這種先不論...那在2萬公里外)
一般分文雅的跟蠻力的兩種
文雅的:
送出偽GPS碼, 位置、時間給你亂喊一通,
讓你的接收器解出假的、錯誤的資訊。
當年伊朗就用這招騙下一台RQ-170
如何反制:
1.靠接收器解碼端做檢驗,
檢查時間是不是穿越了,
檢查自己是不是學到了瞬間移動,
拋棄不合理的計算結果
2.把GPS加密...現在好像沒有
很多人都在傳, 美軍GPS還有一個加密版,
實際上那只是對高精度部分做了一些偽碼干擾、降低精度,
沒有辦法反制這種亂喊的。
理論上要做不是做不到,
只是不知道為什麼GPS設計時沒考慮這點
蠻力的:
在GPS的訊號波段(約1.22Gh、1.57Ghz), 直接大聲吼,
吵死接收雞, 讓他啥也聽不見
如何反制:
這個 靠 自 己 反 制 比較難,
好比說用指向天線、固定指向天空,
這在導引火箭上比較難實施。
或是要用很好的接收器, 仔細分別訊號...
不過效果都有限, 成本又高。
所以要 靠 別 人 反 制,
也就是他既然這麼吵, 那反輻射飛彈一定不會認錯目標
只是反輻射飛彈很貴... :(
那還有沒有?
有, 文雅+蠻力一起上, 就是把假資訊喊的特別大聲...
所以干擾GPS不是什麼新鮮事, 也不需要什麼黑科技,
甚至GPS訊號模擬器就有在賣(賣給GPS廠商開發設備用)
這是一場矛與盾的攻防之戰,
身為武器設計者, 就要在導引系統內寫很多程式,
去判斷自己收到的訊號合不合理,
收不到正確訊號時, 如何切換到陀螺儀等慣性系統繼續導航....
那有沒有終極的解決方案?
就是不要用GPS, 等看哪天光纖陀螺儀能做成半導體...
大概是這樣
有誤請指正
--
簡單說 衛星像廣播器 地面接收廣播用晶片解算
收越多顆不同位置的衛星廣播定位越準
由於會用到時間秒差 衛星上的原子鐘越準定位就越準
光纖陀螺早就有小型版本
mems也做到每小時<1度了
請問軍用gps怎麼做到更精確的定位呢？gps衛星不是
都一直廣播自己的位置而已嗎？還是會廣播不同的位
置資料？ 感謝
當然會變啊 地面站時不時還要校準一下
反反制用飛控做處理當然有，把衛星波段蓋台干擾也有
推
不依賴GPS，在航線附近可以依靠VOR導航台民航系統
做校正儀表飛行的定位.雷達高度計與電子地形地圖
軍用不是更準確 而是民用的會故意給錯誤訊息
衛星會把誤差的資訊給民用的GPS接收器
那軍用gps為什麼會更精準？還是不懂跟一般商用收到
的訊號不是一樣嗎？
兩個部分 1. 軍用GPS可以解軍用碼 精度更高 2. 軍用GPS可以用貴鬆鬆的時鐘源去解算時間差 不過在現代電子技術的進步下 這部分差異不大了
衛星給軍用GPS訊息是1 給民用可能是1.01
你民用GPS再怎麼算都會出現誤差 這種概念
軍用算法有加安全抗干擾與解碼，千分之一的解碼速度
現在沒有加sa擾碼，主要都是解算能力限制一秒更新率
維基是寫柯林頓把民碼干擾取消了 實際怎樣窩噗知道
一般民用解碼速度都是一秒一次
高速飛行器用一秒一次 只能用音速以下的設備
原來SA碼被取消了 真是驚人
因為人道救災的關係
不過軍用解碼要求搭配專門解算方程式與相關計算能力
SA取消很久了....
頻帶與校正碼要求計算不同。
光纖或者微機電陀螺儀可能都太精巧, 要額外設備維護
機械式陀螺儀的好處是拿在手上用看的就知道好壞 XD
現在看俄烏一戰復刻, 其實我也不確定哪種比較好
GPS 就是典型的三角測量, 以前是用天空中的星體
有同步衛星之後, 變成穩定的訊號源讓你解三角問題
不過GPS不是同步軌道喔 會動的
最早的時候好像是, 後來發現軌道穩定的都能用.
因為我記得以前課本會算 GPS 衛星的廣義相對論.
套用的就是三萬六千公里左右距離...
但我其實不確定那是課本簡化的關係還是真的那樣 XD
六分儀的徒子徒孫
對啊, 原理幾乎一樣, 都是球面與多個角錐相切.
push
話說對岸在90年代弄到歐洲精確原子鐘技術才搞出北斗
SA效應在2000年的時候就拿掉了，即便沒有拿掉，靠著
多個GPS接收器也可以平差掉這個效應
至於美國軍方用的是P碼，一般民間用的是C/A碼
另外美國是有在P碼上加密，是為Y碼
GPS 不是同步軌道喔 導航用同步軌道不會比較好
RQ-170事件意味著可能Y碼已經被伊朗攻破，不過正常
來講這種無人機應該是有自己的慣導系統，應該不會被
短時間的GPS干擾就飛不回來，除非是被干擾太久，慣
導修正不回來
我翻了一下 wiki, 同步軌道也蠻多導航衛星的.
不過很多都是輔助系統就是了, 不知道輔助什麼.
備援吧
不過放不放同步軌道其實還好, 天空中的星星都會動
也是可以做三角測量, 關鍵是軌道穩定（離地要很遠）
備援、增加精度，理論上接收到的衛星訊號越多越準
看起來同步軌道的導航系統不像備援, 比較像校正用
好吧, wiki 寫得挺模糊的, 是 water 兄說的沒錯
這種衛星就放在同步軌道上, 也算 GNSS 的一部份.
衛星在軌道上並非正圓形軌道 地球不同低區引力不同
地球也不是正圓形，衛星軌道會上下飄動。
低軌道衛星與中軌道，對地軌道高度差很大
高度對gps廣播功率與衛星壽命與發射成本影響差異大
未來利用低軌道衛星通訊衛星也可輔助gps定位
或者當成抗干擾的第二替代方案
低軌道通訊衛星密集度很高，很合適做備用方案
Navigation Via Commercial LEO Satellites
過去就有研究過，現在一堆商業衛星太容易
感謝以上各大的解答！！
推
1
GNSS給的海拔高度不太準確,一些好的儀器會加個氣壓高度計 : 所以頭上越多衛星越好, : 接收雞越貴越好(欸) 現在民用多模晶片很普及,GPS,GLONASS,北斗,GALILEO,日本的QZSS都通吃, 但嚴格來說,只有兩種GPS與GLONASS,16
wahaha 兄的題目借我發揮一下. 因為我這半年來深刻感受到俄烏戰場上電子戰的威力. 譬如說, 為什麼無人機很厲害? 因為跑得遠又丟得準. 你看最精銳的砲兵, 也很難在二十公里外把砲彈扔進一個散兵坑. 但無人機隨便練就這種等級, 甚至可以把手榴彈扔進坦克的頂艙口.11
來把後半段 spoofing 的部分補完, 不然總覺得有東西沒講. : GPS 衛星就是在天空中創造一組人工的星座, 功能跟前面的三角形一樣. : 用那個三角形的時候, 你一定要知道它長什麼樣子（電戰警示）. : 星座的形狀變來變去倒是無妨, 只要有精確的位置描述就可以用. : 因為這種軌道的解就是閉合的圓錐曲線, 而衛星足跡一定是圓或橢圓.18
前情回顧一下... GPS 報時讓飛彈換算距離, 然後做三角測量得到目前的位置. 欺騙飛彈用好萊塢攻擊法雖然可行, 但沒什麼效率. 簡潔有效的方法是用天線原地復述一遍, 可以蒙蔽飛彈的感官. : 所以你是美軍的話要怎麼辦?![Re: [討論] 閒聊一下GPS的原理以及反反制](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6f/Multiplexing_diagram.svg/1200px-Multiplexing_diagram.svg.png "Re: [討論] 閒聊一下GPS的原理以及反反制")
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