作者：中國科普博覽文字取材於科普中國作品《北斗被“幹掉”了？導航不安全？》《北斗白皮書發佈導航系統背後的年輕身影》
繼快車和專車之後，解決了“最後一公里”出行痛點的共享單車成為了新的“香餑餑”。在備受各界矚目的同時，快速發展的共享單車也正在撬開北斗高精度應用的大門。
“北斗”這個詞已經火了幾年了，眾所周知“北斗”系統應用範圍十分廣泛，目前，該系統已成功應用於測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域，產生顯著的經濟效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運會、汶川抗震救災中發揮了重要作用。
最近，遍佈大街小巷的共享單車也和“北斗”扯上了關係？
是的！“北斗”不僅可以用於減災救災，公共安全領域，也可以服務於我們身邊隨處可見的共享單車。
在細說北斗衛星導航系統之前，我們先了解一下什麼是衛星導航系統。
衛星導航系統，簡稱GNSS系統，它是距離我們一群兩萬公里的星星，它們不會發光也不會發熱，甚至肉眼沒有辦法觀察到它們，為我們提供著位置服務。
在GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員，除了大家所熟知的美國GPS系統以外，包括俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的伽利略系統以及我們國家自主建設的北斗衛星導航定位系統。
北斗衛星導航定位系統，是我們國家自主建設的衛星導航定位系統，現在正處在建設和應用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛星，和30顆非靜止軌道衛星組成，北斗衛星導航系統預計將在2020年左右提供一個全球性的服務。我國希望全世界人民都能使用北斗，不僅是中國的北斗，也是世界的北斗。
北斗系統從誕生到現在，雖然已經通過多方面證明，精度和可靠性，完全不輸GPS導航系統。或許你會問：有GPS了，還要北斗幹嘛？事實上，GPS系統並沒有想象的那麼可靠。因為GPS系統只被我們開放了民碼信號，而GPS民碼信號戰爭時候很容易說變就變，為了保障自主權，歐盟建設了伽利略系統。對我們來講也是如此，為了保障我們的可靠性，國家開始建設屬於我們自己的北斗系統。除了民碼之外，北斗還有軍碼，軍碼經過了加密等特殊設計等，想要破解它，恐怕只有穿越時空，回到北斗軍碼設計的現場偷聽才能知道咯。
看到這裡，想必大家對於“北斗”的超強性能有了初步的瞭解。那麼，北斗系統到底安全嗎？會有什麼系統導致“北斗”失靈嗎？
早在2015年XX公司發佈了一款欺騙GPS模塊的設備，對北斗系統也同樣適用。在對外發布的信息中，他們著重強調了對衛星導航系統的欺騙能力，能任意修改定位結果，並據此進行錯誤的引導，簡單歸納總結起來可以概括為以下三句話：
1.我很牛，我可以隨意欺騙GPS。
2.我很牛，我還可以隨便欺騙北斗。
3.我很牛，我不但牛我還很便宜！
幾千塊錢成本的設備能讓耗資上百億的衛星導航系統都玩完兒？而且GPS、北斗無一倖免？是欺騙技術用盡洪荒之力突然爆發了小宇宙，還是另有隱情？
要回答清楚這個問題，首先我們要介紹一下衛星導航定位系統的定位步驟，簡單概括起來如下：
第一步， 發射衛星
第二步， 測量距離
第三步， 定位
以上步驟過於極簡主義風格，部分吃瓜群眾表示心情是這樣
好吧好吧，我們來認真嚴肅得描述一下衛星導航系統的三球定位原理，假設發射了衛星A、B、C在天上飛著。
發射的三顆衛星
首先，接收衛星A信號，測量衛星A到用戶的距離，在已知衛星A位置的情況下，可知用戶在以衛星A為球心，距離L為半徑的球體上；
其次，同理測量衛星B、衛星C到用戶的距離，可再得到兩個球； 最後，根據三球交匯原理，三個球上相交的那一點就是用戶的位置了。如果考慮鐘差因素（鐘差，指用戶設備與衛星之間的時鐘差），增加了一個未知數，就是四個未知數（三維位置加上鐘差），那就需要四顆衛星的四個觀測量，這就是衛星導航定位系統的基本原理。
在這樣的情況下，xx公司所提到的“欺騙”，就是扔給你一個錯誤的測量信息，讓你算出一個錯誤的位置信息，基本手段就是發射與衛星導航系統同頻率的錯誤信號，加大功率，讓導航終端最終鎖定到錯誤信號上，從而得出錯誤的導航定位結果。
那麼，這個會有什麼問題呢？
我們都知道導航信號是比較弱的，理論上來講，在功率上壓制導航信號確實是很容易做到的事情。
最大的問題在於，導航所用的頻段是通過國際電聯認證的，是衛星導航系統的專用頻段，任何組織或個人在這個頻段上發大功率信號造成對衛星導航定位系統的干擾，那都是違法的！小則造成局部混亂，大則引起國際糾紛。如果導航信號想發就發，那還要頻率協調幹嘛？大家都各自亂髮，空間信號就徹底亂成一鍋粥了。
導航系統的頻率分佈圖
事實上，基於衛星導航的電子對抗叫做導航戰，主要目的有兩點：一是儘量讓對手無法使用導航系統，這叫做干擾；二是儘量保證自己能夠有效使用導航系統，這叫抗干擾。
根據目的性，干擾可以分為有意干擾和無意干擾。
無意干擾是指由於電磁環境複雜而受到的其它信號的干擾；有意干擾又稱為惡意干擾，是指以干擾衛星導航系統為直接目的的干擾。新聞中所提到的正是此類，下面我們主要來講有意干擾。
在有意干擾中，按照干擾的手段不同又分為壓制干擾和欺騙干擾。壓制干擾技術主要通過發射大功率干擾信號，讓導航終端（比如手機啊、車載導航儀等）收不到導航信號，也無法顯示定位結果。
欺騙技術是指讓導航終端收到欺騙信號，顯示出一個錯誤的結果，比如加了家長微信的親們可以在發朋友圈的時候讓定位結果永遠顯示在宿舍、圖書館、食堂，展現出三點一線的完美理想生活，為每個月增加生活費和零花錢奠定良好的基礎。
針對干擾和欺騙技術，也相應的有眾多的抗干擾/反欺騙技術與之對抗，比如空時濾波技術、陣列天線技術、欺騙檢測、多系統RAIM技術等等，矛與盾孰輕孰重，這就需要進行詳細的深入技術研討了。
XX公司所發佈欺騙GPS模塊的設備還有幾處漏洞。
1.來自xx公司的黑客小組在2015年最重大的成績之一就是成功模擬GPS信號，欺騙所有采用GPS模塊的設備。
事實上，GPS信號的ICD是一直公開的，國內外的模擬器（模擬器能模擬GPS的信號，主要用於設備測試調試用）都已經是非常成熟產品了，這個對於所有做模擬器的公司來說都是必備技能而已。
2.讓你的手機顯示你正處在任何位置。
對於靜止用戶來說問題不大，對於動態用戶來說，用戶是有既定的運動軌跡的啊，且不說怎麼使造假的數據與用戶的軌跡相吻合，怎麼可能隨意設置位置呢，難道用戶當真是好傻好天真，自己在往哪個方向走都不曉得麼？
3.在原理上，北斗衛星導航和GPS高度重合，並且採用了同一頻段。
這段話寫得有些令人遐想。事實上，全世界的衛星導航定位系統的原理都是高度重合的，都是基於三球定位原理，都是通過測量時間來測量距離。這就好像全世界的回鍋肉原理都是一樣的，區別不過在於刀工、火候、作料等方面。
4.所謂重放攻擊，就是把北斗衛星發射的信號用類似錄音機的設備“錄”下來，再放給接收設備聽。如果它聽懂了，並且相信了這個假的信號，說明欺騙成功了 。
如果沒看錯的話，這就是簡單的信號存儲再播發的功能，客觀的說技術含量相當有限。
所以雖然新聞說的好像是黃金聖衣一樣牛掰閃閃的東西，其實只是淘寶的賣家秀，和買家秀的差距我相信你懂的。
So，綜上所述，“北斗”安全嗎？當然！手無寸鐵的民用接收機有法律保護，重點的行業用/軍用接收機有各種抗干擾/反欺騙技術加持，我們的導航當然安全。
現在“北斗”用在了共享單車上，以後它的應用範圍將會更加廣泛更加普及。所以，我們每一個人都有可能用上“北斗”哦。