偽造GPS信號(hào)就能把無(wú)人車帶溝里？百度Apollo工程師實(shí)驗(yàn)證明：自動(dòng)駕駛沒那么好騙

魚羊 2020-07-29 12:52:34 來(lái)源：量子位

魚羊 編輯整理
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

人在亦莊，手機(jī)卻定位到了東北旺？

可能不是你的手機(jī)出了問題，而是遇到了GPS信號(hào)欺騙。

那么，問題來(lái)了：

全靠傳感器的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，要是遇上了偽造GPS信號(hào)這種攻擊手段，豈不是分分鐘就被帶溝里了？

實(shí)踐才能出真知。百度Apollo的工程師最近決定，親自調(diào)戲一把無(wú)人車，看看自動(dòng)駕駛系統(tǒng)到底堅(jiān)挺不堅(jiān)挺。

用偽GPS信號(hào)調(diào)戲無(wú)人車

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過偽造GPS信號(hào)對(duì)手機(jī)進(jìn)行干擾，是一種常見的攻擊手段，會(huì)導(dǎo)致手機(jī)出現(xiàn)定位偏移等情況，導(dǎo)航到錯(cuò)誤的地點(diǎn)。

市面上主流的GPS欺騙方式是壓制式欺騙，即整個(gè)干擾欺騙系統(tǒng)通過生成虛假的導(dǎo)航信號(hào)播發(fā)到用戶端GPS接收機(jī)，使得用戶端接收機(jī)獲得錯(cuò)誤信號(hào)，進(jìn)而計(jì)算出錯(cuò)誤的位置、速度等信息，以達(dá)到欺騙的目的。

這種方式會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛車輛的運(yùn)行造成干擾嗎？

工程師們的具體實(shí)驗(yàn)設(shè)置是這樣的：

實(shí)驗(yàn)一：在車內(nèi)對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)發(fā)起GPS偽信號(hào)攻擊

讓自動(dòng)駕駛車輛正常運(yùn)行，車端GPS和手機(jī)GPS均處在正常狀態(tài)。

車輛行駛過程中，使用GPS欺騙設(shè)備對(duì)車輛和手機(jī)的GPS模塊同時(shí)進(jìn)行攻擊。

可以看到，在車內(nèi)發(fā)起一段時(shí)間的攻擊后，手機(jī)端的GPS已經(jīng)“上當(dāng)受騙”，完全偏離了實(shí)際位置。

不過，自動(dòng)駕駛車輛并沒有像手機(jī)那樣“一臉懵逼”，一秒從亦莊被拐到了東北旺。

其GPS定位及路線規(guī)劃均未受到影響，車輛繼續(xù)安全行進(jìn)。

看來(lái)，實(shí)驗(yàn)一，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安全過關(guān)。

實(shí)驗(yàn)二：在車外對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)發(fā)起GPS偽信號(hào)攻擊

車內(nèi)不起作用，從車外干擾能奏效嗎？

研究人員提前在車輛的行駛路線上設(shè)置了GPS偽信號(hào)干擾路段。

車輛經(jīng)過干擾路段，手機(jī)GPS又被帶跑偏了。

但自動(dòng)駕駛系統(tǒng)依然堅(jiān)挺，定位和路徑規(guī)劃還是沒有受到影響。

也就是說，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論在車內(nèi)還是車外對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)發(fā)起GPS偽信號(hào)攻擊時(shí)，自動(dòng)駕駛車輛的定位及路徑規(guī)劃均未受干擾，不影響車輛正常安全行駛。

看來(lái)，通過GPS偽信號(hào)攻擊，把自動(dòng)駕駛車輛分分鐘帶溝里，是不存在的。

三重安全保障

實(shí)際上，對(duì)于GPS衛(wèi)星來(lái)說，它們會(huì)同時(shí)發(fā)送兩種信號(hào)：民用L1（1575.42MHz波段）和軍用L2（1227.60MH波段）等波段信號(hào)。

目前，自動(dòng)駕駛車輛通常使用多模多頻高精度GNSS接收機(jī)，能夠同時(shí)接收GPS L1和L2信號(hào)，也可以接收中國(guó)北斗、俄羅斯格洛納斯和歐盟伽利略等信號(hào)。

能做到不被偽GPS信號(hào)欺騙，Apollo依靠的是三重安全保障。

第一層：算法保障

首先，基于緩存GNSS星歷和當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，高精度GNSS接收機(jī)在熱啟動(dòng)時(shí)能夠?qū)Σ糠謿v史GPS欺騙信號(hào)進(jìn)行快速分析與剔除，保證GNSS信號(hào)僅來(lái)自當(dāng)前時(shí)段。

同時(shí)，車載多模多頻高精度GNSS接收機(jī)，也接收中國(guó)北斗、俄羅斯格洛納斯和歐盟伽利略等信號(hào)，基于冗余校驗(yàn)，對(duì)單GPS信號(hào)欺騙存在一定的抗欺騙能力。

然后，車端GNSS接收機(jī)在接收到GNSS基站差分?jǐn)?shù)據(jù)后，內(nèi)部定位引擎算法會(huì)完成基站數(shù)據(jù)和本地?cái)?shù)據(jù)的比對(duì)、差分校正、定位計(jì)算，在經(jīng)過一系列嚴(yán)格質(zhì)量檢查后，輸出厘米級(jí)精度的位置輸出。

第二層：多傳感器交叉驗(yàn)證

其次，GPS（GNSS）位置僅僅是無(wú)人車的定位輸入源之一。

當(dāng)前Apollo定位系統(tǒng)基于GNSS RTK、LiDAR、輪速計(jì)和IMU等，依靠多傳感器融合，提升了定位系統(tǒng)的可用性。

同時(shí)，在傳感器之間進(jìn)行交叉驗(yàn)證，能夠進(jìn)一步剔除可能被欺騙的、錯(cuò)誤的GPS位置輸入，保障系統(tǒng)的完好性。

第三層：信息安全主、被動(dòng)防護(hù)措施

最后，Apollo自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在實(shí)際部署時(shí)，系統(tǒng)會(huì)搭載一套信息安全主、被動(dòng)防護(hù)措施，能夠通過分層防御提升網(wǎng)絡(luò)攻擊的門檻，同時(shí)系統(tǒng)將利用動(dòng)態(tài)防御體系進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊監(jiān)控并及時(shí)阻斷。

這三層安全保障形成了自動(dòng)駕駛汽車的縱深防御體系，從而提升自動(dòng)駕駛算法的抗攻擊性，增強(qiáng)了自動(dòng)駕駛的安全級(jí)別。

Apollo自動(dòng)駕駛開發(fā)平臺(tái)

目前，百度Apollo已經(jīng)構(gòu)建了獨(dú)有的開源平臺(tái)，開源代碼量超過了56萬(wàn)行，是全球最大自動(dòng)駕駛開發(fā)者社區(qū)。

百度Apollo表示，開源的目的，就在于與廣大自動(dòng)駕駛研究人員、開發(fā)者共同發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)更加堅(jiān)固安全。

當(dāng)然，對(duì)于更多普羅大眾來(lái)說，沒有比坐一坐更直觀的了。

現(xiàn)在，百度Apollo已經(jīng)在長(zhǎng)沙開啟了免費(fèi)坐模式，想更早看見未來(lái)的樣子，可以去長(zhǎng)沙試試。

— 完 —