挪威研究人员用40分钟“欺骗”直升机GPS 测试显示卫星导航可能被悄悄引向错误位置

挪威研究人员在一次公开的卫星导航系统测试中，用了大约40分钟逐步增强伪造信号，最终让一架正在真实飞行的救援直升机的GPS系统“相信”自己正在飞向挪威海。与此同时，另一架小型飞机的卫星导航轨迹也被篡改，显示出飞机正在进行现实中根本不可能完成的急转弯。

这场实验并非为了制造事故，而是为了研究当全球导航卫星系统遭到干扰或欺骗时，飞机以及其他关键基础设施究竟会发生什么。

这项测试于2024年在挪威安岛（Andøya）举行的Jammertest活动期间进行。安岛位于北极圈以北约300公里，是挪威每年举行大规模卫星导航抗干扰测试的地点。工程师、政府机构以及依赖全球导航卫星系统（GNSS）的企业都会参加这项活动，通过人为制造信号干扰和欺骗，寻找各种设备在真实威胁面前可能存在的薄弱环节。

在当天的飞行测试中，一架挪威救援直升机和一架由欧洲航空安全组织Eurocontrol飞行员驾驶的小型飞机升空。两架飞机实际上都按照正常路线飞行，但地面监控设备接收到的GNSS信息却讲述了完全不同的故事。直升机在追踪画面上似乎不断进行密集、重叠的转弯，小型飞机则呈现出一连串异常尖锐的飞行轨迹，而这些动作在现实中根本不可能按照画面所显示的方式完成。

造成这一现象的并不是飞机真的改变了航线，而是研究人员向GNSS接收设备发送了经过伪造的信号。GNSS包括美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯以及中国北斗等卫星导航系统，其作用并不仅仅是告诉设备“你在哪里”，还能够提供极其精确的时间信息。

这也是Jammertest测试最值得关注的地方。研究人员不仅要验证GPS定位能否被欺骗，还希望了解卫星导航信号受到干扰后，对依赖精确时间同步的现代基础设施会产生什么影响。

在测试中，挪威计量服务机构负责时间和频率计量的首席工程师哈拉尔德·豪格林及其团队，采用了一种逐渐增强的GPS欺骗方式。他们没有突然以极强的伪造信号覆盖正常GPS信号，而是在大约40分钟内一点点提高欺骗信号的强度，让接收设备逐渐接受错误的信息。

随着伪造信号不断增强，测试地点在地图上的位置开始缓慢发生变化。屏幕上的位置标记逐渐远离真实地点，最终一路移动到了挪威海。整个过程非常缓慢，因此设备并没有立即判断自己遭遇了异常，而是逐渐接受了错误的位置数据。

这种“慢性欺骗”恰恰比简单的GPS信号丢失更加危险。如果GPS信号突然消失，系统通常能够意识到导航数据不可用，并切换到备用定位或授时系统。但如果接收设备仍然认为自己获得的是正常、有效的卫星信号，那么它可能继续使用错误数据，并将这些错误信息进一步传递给其他系统。

研究人员还测试了GNSS授时受到欺骗后的情况。要观察时间发生的变化，他们将一个受到干扰的GNSS同步时钟，与另一个通过光纤连接、位于山体另一侧且不受干扰的参考时钟进行比较。通过精确到纳秒级的测量，他们能够观察到被欺骗的GNSS时钟如何逐渐偏离真实时间。

这一问题的影响范围远远超出航空领域。现代通信网络、电力系统、交通系统、金融市场以及大量工业设施，都需要多个设备共享高度准确的时间。GNSS长期以来一直是这些系统获取统一时间基准的重要来源。

例如，电网中的不同设备需要保持精确同步，通信网络需要按照统一时间协调数据传输，金融系统则依赖精确时间记录交易。只要GNSS信号暂时中断，一些系统依靠本地时钟、原子钟或其他备用设施仍然能够维持运行，但能够坚持多久取决于备用系统的质量。

真正危险的是GNSS欺骗可能不会触发明显的故障警报。与简单的“信号消失”不同，欺骗攻击会让设备继续接收看似正常的卫星数据，只不过这些数据已经被攻击者悄悄修改。如果错误的时间或位置数据持续传播，就可能逐步影响相互连接的多个系统，形成更大范围的同步问题。

近年来，GNSS干扰的重要性正在明显上升。随着俄乌冲突持续，欧洲部分地区的卫星导航干扰事件明显增加。2026年5月，一架英国皇家空军飞机就在俄罗斯边境附近遭遇GPS干扰；2025年9月，瑞典交通管理部门曾表示当地几乎每天都出现卫星导航干扰。专家还警告称，2026年6月，俄罗斯卫星曾从太空向地面发射干扰信号，导致欧洲部分地区的GPS短暂受到影响。

航空业只是这种问题最直观的受害者。飞机一旦出现错误的定位信息，飞行员和空中交通管理人员能够很快观察到异常，但对于许多其他基础设施而言，GNSS信号遭到操纵可能不会立即表现为明显故障。

Jammertest的意义就在于提前寻找这些薄弱点。参加测试的企业和机构会带来实际商用和工业设备，在公开环境中接受人为制造的干扰与欺骗，并在测试结束后与其他参与者分享结果。这种开放式测试模式与美国军方开展的相关实验有所不同，后者通常处于更加严格的管控之下，能够公开的测试数据也较少。

面对GNSS干扰越来越常态化的趋势，挪威以及其他国家正在重新考虑关键基础设施究竟需要多少冗余系统。光纤授时网络和原子钟都是重要的备用方案，其中由欧洲核子研究中心（CERN）开发的White Rabbit技术，可以通过光纤网络以低于1纳秒的精度向不同设备分发时间。

不过，这些技术无法完全取代GNSS。卫星导航系统同时提供位置、导航和时间服务，而光纤网络或原子钟通常只能解决其中一部分问题。因此，研究人员认为，未来最现实的解决方案并不是寻找一种能够完全取代GPS的单一技术，而是建立由多种系统共同组成的冗余体系。

这次实验所展示的真正风险，并不是一架直升机的GPS地图突然显示错误，而是一个现代社会高度依赖的基础设施可能在“看起来一切正常”的情况下逐渐接受错误信息。挪威研究人员用40分钟让一架直升机的导航系统相信自己正在飞向大海，也证明了卫星导航系统面临的最大危险之一，可能并不是让它完全失去信号，而是让它继续工作，却告诉所有人一个错误的世界。