科普启示录北斗导航（北斗导航给我们的启示）
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通过北斗科普学生可以学到什么？
北斗科普一方面对推动北斗应用的行业普及，促进中国北斗事业发展有重要作用，另一方面，航天·莱特用专业的学习带动中学生基础课程的学习，用工程任务驱动中学生实践操作，对提升青少年科学素养，提高动手能力，培养创新思维有积极作用。
具体可以学习到什么：
从卫星导航原理、导航系统结构与工作原理、航天器轨道基础、时空基准认知、导航信息处理、位置服务应用等不同角度设计教学内容，使学生用已经掌握的基础数学、物理知识，解决专业的卫星导航问题，航天莱特引导学生将科学知识应用于工程实践。
中国自主开发了北斗卫星系统,从中获得哪些启示?
维护国家信息安全的需要：卫星导航作为军民双重属性的重大基础设施、对国家经济安全、国防军事以及国际地位等重大战略利益都具有重大面广泛的影响，一旦出现紧急情况或重大利益冲突，无论国防军事还是经济社会安全都将受到掣时，甚至胁迫。（以上就是我目前知道的）
“北斗”导航与共享单车？走进我们生活的“北斗”
作者：中国科普博览文字取材于科普中国作品《北斗被“干掉”了？导航不安全？》《北斗白皮书发布导航系统背后的年轻身影》
继快车和专车之后，解决了“最后一公里”出行痛点的共享单车成为了新的“香饽饽”。在备受各界瞩目的同时，快速发展的共享单车也正在撬开北斗高精度应用的大门。
“北斗”这个词已经火了几年了，众所周知“北斗”系统应用范围十分广泛，目前，该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。
最近，遍布大街小巷的共享单车也和“北斗”扯上了关系？
是的！“北斗”不仅可以用于减灾救灾，公共安全领域，也可以服务于我们身边随处可见的共享单车。
在细说北斗卫星导航系统之前，我们先了解一下什么是卫星导航系统。
卫星导航系统，简称GNSS系统，它是距离我们一群两万公里的星星，它们不会发光也不会发热，甚至肉眼没有办法观察到它们，为我们提供着位置服务。
在GNSS俱乐部中一共有4位VIP会员，除了大家所熟知的美国GPS系统以外，包括俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及我们国家自主建设的北斗卫星导航定位系统。
北斗卫星导航定位系统，是我们国家自主建设的卫星导航定位系统，现在正处在建设和应用推广的阶段，由五颗静止轨道卫星，和30颗非静止轨道卫星组成，北斗卫星导航系统预计将在2020年左右提供一个全球性的服务。我国希望全世界人民都能使用北斗，不仅是中国的北斗，也是世界的北斗。
北斗系统从诞生到现在，虽然已经通过多方面证明，精度和可靠性，完全不输GPS导航系统。或许你会问：有GPS了，还要北斗干嘛？事实上，GPS系统并没有想象的那么可靠。因为GPS系统只被我们开放了民码信号，而GPS民码信号战争时候很容易说变就变，为了保障自主权，欧盟建设了伽利略系统。对我们来讲也是如此，为了保障我们的可靠性，国家开始建设属于我们自己的北斗系统。除了民码之外，北斗还有军码，军码经过了加密等特殊设计等，想要破解它，恐怕只有穿越时空，回到北斗军码设计的现场偷听才能知道咯。
看到这里，想必大家对于“北斗”的超强性能有了初步的了解。那么，北斗系统到底安全吗？会有什么系统导致“北斗”失灵吗？
早在2015年XX公司发布了一款欺骗GPS模块的设备，对北斗系统也同样适用。在对外发布的信息中，他们着重强调了对卫星导航系统的欺骗能力，能任意修改定位结果，并据此进行错误的引导，简单归纳总结起来可以概括为以下三句话：
1.我很牛，我可以随意欺骗GPS。
2.我很牛，我还可以随便欺骗北斗。
3.我很牛，我不但牛我还很便宜！
几千块钱成本的设备能让耗资上百亿的卫星导航系统都玩完儿？而且GPS、北斗无一幸免？是欺骗技术用尽洪荒之力突然爆发了小宇宙，还是另有隐情？
要回答清楚这个问题，首先我们要介绍一下卫星导航定位系统的定位步骤，简单概括起来如下：
第一步， 发射卫星
第二步， 测量距离
第三步， 定位
以上步骤过于极简主义风格，部分吃瓜群众表示心情是这样
好吧好吧，我们来认真严肃得描述一下卫星导航系统的三球定位原理，假设发射了卫星A、B、C在天上飞着。
发射的三颗卫星
首先，接收卫星A信号，测量卫星A到用户的距离，在已知卫星A位置的情况下，可知用户在以卫星A为球心，距离L为半径的球体上；
其次，同理测量卫星B、卫星C到用户的距离，可再得到两个球； 最后，根据三球交汇原理，三个球上相交的那一点就是用户的位置了。如果考虑钟差因素（钟差，指用户设备与卫星之间的时钟差），增加了一个未知数，就是四个未知数（三维位置加上钟差），那就需要四颗卫星的四个观测量，这就是卫星导航定位系统的基本原理。
在这样的情况下，xx公司所提到的“欺骗”，就是扔给你一个错误的测量信息，让你算出一个错误的位置信息，基本手段就是发射与卫星导航系统同频率的错误信号，加大功率，让导航终端最终锁定到错误信号上，从而得出错误的导航定位结果。
那么，这个会有什么问题呢？
我们都知道导航信号是比较弱的，理论上来讲，在功率上压制导航信号确实是很容易做到的事情。
最大的问题在于，导航所用的频段是通过国际电联认证的，是卫星导航系统的专用频段，任何组织或个人在这个频段上发大功率信号造成对卫星导航定位系统的干扰，那都是违法的！小则造成局部混乱，大则引起国际纠纷。如果导航信号想发就发，那还要频率协调干嘛？大家都各自乱发，空间信号就彻底乱成一锅粥了。
导航系统的频率分布图
事实上，基于卫星导航的电子对抗叫做导航战，主要目的有两点：一是尽量让对手无法使用导航系统，这叫做干扰；二是尽量保证自己能够有效使用导航系统，这叫抗干扰。
根据目的性，干扰可以分为有意干扰和无意干扰。
无意干扰是指由于电磁环境复杂而受到的其它信号的干扰；有意干扰又称为恶意干扰，是指以干扰卫星导航系统为直接目的的干扰。新闻中所提到的正是此类，下面我们主要来讲有意干扰。
在有意干扰中，按照干扰的手段不同又分为压制干扰和欺骗干扰。压制干扰技术主要通过发射大功率干扰信号，让导航终端（比如手机啊、车载导航仪等）收不到导航信号，也无法显示定位结果。
欺骗技术是指让导航终端收到欺骗信号，显示出一个错误的结果，比如加了家长微信的亲们可以在发朋友圈的时候让定位结果永远显示在宿舍、图书馆、食堂，展现出三点一线的完美理想生活，为每个月增加生活费和零花钱奠定良好的基础。
针对干扰和欺骗技术，也相应的有众多的抗干扰/反欺骗技术与之对抗，比如空时滤波技术、阵列天线技术、欺骗检测、多系统RAIM技术等等，矛与盾孰轻孰重，这就需要进行详细的深入技术研讨了。
XX公司所发布欺骗GPS模块的设备还有几处漏洞。
1.来自xx公司的黑客小组在2015年最重大的成绩之一就是成功模拟GPS信号，欺骗所有采用GPS模块的设备。
事实上，GPS信号的ICD是一直公开的，国内外的模拟器（模拟器能模拟GPS的信号，主要用于设备测试调试用）都已经是非常成熟产品了，这个对于所有做模拟器的公司来说都是必备技能而已。
2.让你的手机显示你正处在任何位置。
对于静止用户来说问题不大，对于动态用户来说，用户是有既定的运动轨迹的啊，且不说怎么使造假的数据与用户的轨迹相吻合，怎么可能随意设置位置呢，难道用户当真是好傻好天真，自己在往哪个方向走都不晓得么？
3.在原理上，北斗卫星导航和GPS高度重合，并且采用了同一频段。
这段话写得有些令人遐想。事实上，全世界的卫星导航定位系统的原理都是高度重合的，都是基于三球定位原理，都是通过测量时间来测量距离。这就好像全世界的回锅肉原理都是一样的，区别不过在于刀工、火候、作料等方面。
4.所谓重放攻击，就是把北斗卫星发射的信号用类似录音机的设备“录”下来，再放给接收设备听。如果它听懂了，并且相信了这个假的信号，说明欺骗成功了。
如果没看错的话，这就是简单的信号存储再播发的功能，客观的说技术含量相当有限。
所以虽然新闻说的好像是黄金圣衣一样牛掰闪闪的东西，其实只是淘宝的卖家秀，和买家秀的差距我相信你懂的。
So，综上所述，“北斗”安全吗？当然！手无寸铁的民用接收机有法律保护，重点的行业用/军用接收机有各种抗干扰/反欺骗技术加持，我们的导航当然安全。
现在“北斗”用在了共享单车上，以后它的应用范围将会更加广泛更加普及。所以，我们每一个人都有可能用上“北斗”哦。
北斗卫星导航系统全面建成对我国科研有什么启示？
大国的基础科研、基础设施、基础装备、基础产业，一定要立足自我发展，兼与国际合作，一味依赖他人是相当危险的。
中国北斗导航系统的研发和建成就很能说明问题。当年中国也曾想要和美国、欧洲合作，但是人家根本就没有诚意，最后逼得中国不得不自己搞。
