伪造GPS信号就能把无人车带沟里？百度Apollo工程师实验证明：自动驾驶没那么好骗
三重保险构成自动驾驶汽车的纵深防御体系
鱼羊 编辑整理
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
人在亦庄，手机却定位到了东北旺？
可能不是你的手机出了问题，而是遇到了GPS信号欺骗。
那么，问题来了：
全靠传感器的自动驾驶系统，要是遇上了伪造GPS信号这种攻击手段，岂不是分分钟就被带沟里了？
实践才能出真知。百度Apollo的工程师最近决定，亲自调戏一把无人车，看看自动驾驶系统到底坚挺不坚挺。
用伪GPS信号调戏无人车
在移动互联网时代，通过伪造GPS信号对手机进行干扰，是一种常见的攻击手段，会导致手机出现定位偏移等情况，导航到错误的地点。
市面上主流的GPS欺骗方式是压制式欺骗，即整个干扰欺骗系统通过生成虚假的导航信号播发到用户端GPS接收机，使得用户端接收机获得错误信号，进而计算出错误的位置、速度等信息，以达到欺骗的目的。
这种方式会对自动驾驶车辆的运行造成干扰吗？
工程师们的具体实验设置是这样的：
实验一：在车内对自动驾驶系统发起GPS伪信号攻击
让自动驾驶车辆正常运行，车端GPS和手机GPS均处在正常状态。
车辆行驶过程中，使用GPS欺骗设备对车辆和手机的GPS模块同时进行攻击。
可以看到，在车内发起一段时间的攻击后，手机端的GPS已经“上当受骗”，完全偏离了实际位置。
不过，自动驾驶车辆并没有像手机那样“一脸懵逼”，一秒从亦庄被拐到了东北旺。
其GPS定位及路线规划均未受到影响，车辆继续安全行进。
看来，实验一，自动驾驶系统安全过关。
实验二：在车外对自动驾驶系统发起GPS伪信号攻击
车内不起作用，从车外干扰能奏效吗？
研究人员提前在车辆的行驶路线上设置了GPS伪信号干扰路段。
车辆经过干扰路段，手机GPS又被带跑偏了。
但自动驾驶系统依然坚挺，定位和路径规划还是没有受到影响。
也就是说，实验结果表明，无论在车内还是车外对自动驾驶系统发起GPS伪信号攻击时，自动驾驶车辆的定位及路径规划均未受干扰，不影响车辆正常安全行驶。
看来，通过GPS伪信号攻击，把自动驾驶车辆分分钟带沟里，是不存在的。
三重安全保障
实际上，对于GPS卫星来说，它们会同时发送两种信号：民用L1（1575.42MHz波段）和军用L2（1227.60MH波段）等波段信号。
目前，自动驾驶车辆通常使用多模多频高精度GNSS接收机，能够同时接收GPS L1和L2信号，也可以接收中国北斗、俄罗斯格洛纳斯和欧盟伽利略等信号。
能做到不被伪GPS信号欺骗，Apollo依靠的是三重安全保障。
第一层：算法保障
首先，基于缓存GNSS星历和当前系统时间，高精度GNSS接收机在热启动时能够对部分历史GPS欺骗信号进行快速分析与剔除，保证GNSS信号仅来自当前时段。
同时，车载多模多频高精度GNSS接收机，也接收中国北斗、俄罗斯格洛纳斯和欧盟伽利略等信号，基于冗余校验，对单GPS信号欺骗存在一定的抗欺骗能力。
然后，车端GNSS接收机在接收到GNSS基站差分数据后，内部定位引擎算法会完成基站数据和本地数据的比对、差分校正、定位计算，在经过一系列严格质量检查后，输出厘米级精度的位置输出。
第二层：多传感器交叉验证
其次，GPS（GNSS）位置仅仅是无人车的定位输入源之一。
当前Apollo定位系统基于GNSS RTK、LiDAR、轮速计和IMU等，依靠多传感器融合，提升了定位系统的可用性。
同时，在传感器之间进行交叉验证，能够进一步剔除可能被欺骗的、错误的GPS位置输入，保障系统的完好性。
第三层：信息安全主、被动防护措施
最后，Apollo自动驾驶系统在实际部署时，系统会搭载一套信息安全主、被动防护措施，能够通过分层防御提升网络攻击的门槛，同时系统将利用动态防御体系进行网络攻击监控并及时阻断。
这三层安全保障形成了自动驾驶汽车的纵深防御体系，从而提升自动驾驶算法的抗攻击性，增强了自动驾驶的安全级别。
Apollo自动驾驶开发平台
目前，百度Apollo已经构建了独有的开源平台，开源代码量超过了56万行，是全球最大自动驾驶开发者社区。
百度Apollo表示，开源的目的，就在于与广大自动驾驶研究人员、开发者共同发现问题、解决问题，让自动驾驶系统更加坚固安全。
当然，对于更多普罗大众来说，没有比坐一坐更直观的了。
现在，百度Apollo已经在长沙开启了免费坐模式，想更早看见未来的样子，可以去长沙试试。
— 完 —
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