控安轩辕实验室：利用开源项目实现定位和时间欺骗（二）

GPS-SDR-SIM 项目是麻省理工学院许可下发布的开源 GPS 基带信 生成器项目。本期继续介绍该项目如何实现，想看上期请点链接https://mp.weixin.qq.com/sbiz=MzI1MTkwODMxMQ==&mid=2247484756&idx=1&sn=ea2bfabf83f4dd26f12d5f068aac0e22&chksm=e9ea9cecde9d15fa57e1b2cd56933c91ecc6b037c0ec7f8693659a876071f12353e6831a6deb&token=2100120012&lang=zh_CN#rd)。

一、下载编译gps-sdr-sim

该项目以RINEX格式的GPS星历档案和想要定位的位置为输入，生成全球定位系统基带信 ，供软件无线电平台回放。生成样本的默认最大持续时间为三分钟。可以通过以下命令在linux系统上获取GPS-SDR-SIM的代码并编译：

可以查看GPS-SDR-SIM命令的具体用法

二、软件无线电平台

为了将信 传输到真实的环境中，我们需要软件定义的无线电平台，如**HackRF、BladeRF、USRP**。**HackRF**是一个使用USB 2.0接口的开源SDR平台，工作在10MHz到6GHz的频段，最大支持20Msps采样速率，但只有半双工。它提供了从主机驱动到ARM固件甚至硬件方案、PCB布局和BOM的每一个设计细节。**BladeRF**采用USB 3.0接口，工作在300MHz至3.8GHz频段，支持独立的RX/TX 12位40MSPS正交采样和全双工。BladeRF似乎比HackRF具有更好的射频性能，因为它使用一个集成的射频芯片来支持300兆赫兹到3.8兆赫兹的所有工作射频频率范围。HackRF使用印刷电路板上的一些射频开关和射频转换器将2.3千兆赫兹和2.7千兆赫兹之间的窄工作频率扩展到10兆赫兹和6千兆赫兹，这带来了相当大的射频功率损耗。但根据我们的实验，HackRF和BladeRF发射的GPS信 都可以被常规GPS接收机解码。在这里我们使用HackRF来实现。

可以通过以上代码来生成2014年12月20日静态位置的GPS基带信 样本。这里需要指定星历文件(可自行更新至最新的星历数据)，设置经纬度，必须指定采样精度为8否则用hackRF one欺骗成功率不高。在这里需要注意的是，参考的文章都没有添加-d参数，实验的过程中发现没有这个参数生成的仿真文件为空，所以我在这里使用-d 100生成了一个100s的gps信 文件（约500M）。

另外如果有其他目的也可以伪造一个动态的GPS数据样本，例如欺骗计步器，轨迹等

三、HackRF发射GPS数据

基带信 样本产生后，我们可以通过软件无线电平台的天线进行传输。我们可以使用下面的命令行使用HackRF以1575.42兆赫兹重复传输样本。

指定GPS数据，指定频率为民用GPS L1波段频率，指定采样速率2.6Msps，开启天线增益，指定TX VGA(IF)为0(为了限制影响范围，最大为47慎用)，最后开启重复发射数据功能。其中：

? -t 文件名，从文件传输数据。

? -f 频率赫兹，频率赫兹。

? -s 采样速率，采样速率单位为赫兹。

? -a 放大器使能，接收/发射射频放大器 1 =使能，0 =禁用。

? -x 增益分贝，TX VGA(中频)增益，0-47分贝，1dB步长。

? -R 重复发射模式。

“-R”参数非常方便，因为“gpssdr-sim”只产生三分钟的样本，而GPS接收器可能在三分钟内不能完成第一次GPS捕获过程。

四、实验结果

手机终端40秒左右就可以被欺骗成功，如果不成功可以考虑将-x 0改为-x 10或20，或者重新生成基带信 文件试试。

该结果表明手机对GPS信 的依赖程度很高，手机内的应用更是如此。