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再谈智能设备陀螺仪等元件该如何应对超声波干扰
超声波会影响手机、VR、平衡车、无人机等电子设备中的陀螺仪。那么，我们该如何理解超声波与陀螺仪的关系呢？在此之前，我们就需要先弄清什么是陀螺仪，其工作原理是什么。
生活中，在我们常见的智能VR眼镜内部，便包含有陀螺仪等多种传感器元件。资料图
用超声波干扰VR等智能电子设备，资料图
MEMS陀螺仪模块产品，资料图
生活中，在我们常见的智能VR眼镜内部，便包含有陀螺仪等多种传感器元件。资料图
陀螺仪的简单原理和常见应用有哪些？
最早，陀螺仪被应用于航海以及航空领域中，帮助船舶和飞机在视线不佳时保持平衡，它的作用更像是人类内耳中前庭的作用——保持身体平衡。在使用VR设备玩游戏时，陀螺仪可让游戏者在不断奔跑和扭转中感知虚拟世界中的平衡。在智能手机中，陀螺仪负责检测手机的姿态，比如当用户将手机从直立状态旋转90度时，手机屏幕上显示的内容也会随之发生旋转，以适应手机改变；甚至，手机拍照时的防抖功能也离不开陀螺仪。
随着智能设备应用领域的拓展，汽车上也出现了陀螺仪，有些汽车甚至配备了多只陀螺仪，用来检测汽车不同部位的工作状态，给行车电脑提供信息，让用户更好地控制汽车。
手机上的陀螺仪元件，资料图
与其他软件应用程序相比，陀螺仪几乎不必担心会被黑客攻击，但令人意想不到的是，虽然电脑攻击可以避免，但是来自声波的物理攻击却令其溃不成军。
那么，人们是否可以关闭陀螺仪来避免这种潜在的威胁呢？专业人士指出，手机中并没有关闭陀螺仪的选项。而且，它在平衡车、无人机等设备中，属于基本传感器，不可关闭。
用超声波干扰VR等智能电子设备，资料图
超声波如何干扰陀螺仪及相关电子设备？
这个漏洞看起来那么明显，可是人们在一开始却并没有注意。直到2015年，韩国先进科学技术研究院（KAIST）的研究人员，对无人机中的一个关键组件陀螺仪进行了共振测试，发现可利用声波使陀螺仪发生共振，输出错误信息，从而导致无人机坠落。甚至就在今年3月，美国密歇根大学的科研人员也成功利用声波攻击了加速度传感器，并且成功入侵智能手机和智能可穿戴设备Fitbit手环。
在国内，也有阿里巴巴的技术人员通过大量实验测试，发现27kHz左右的共振超声波频率，可以对虚拟现实设备产生不同的效果影响。技术人员进测试发现，超声波可让VR和AR发生画面抖动、旋转甚至静止的现象。当这些情况出现在用户使用过程中，他们可能会因为无法观察外界环境，让大脑跟随眼前画面的旋转和抖动产生眩晕，造成摔倒。
更令人担心的是，多款市面常见的平衡车都会因超声波干扰失去平衡，从而使其向前运动寻找平衡点，不同平衡车受干扰程度不一样，有的甚至会直接发生翻倒。而当声波“瞄准”汽车时，它甚至可能干扰汽车的安全气囊传感器或者车身系统，从而影响安全驾驶。
技术人员还发现，除了陀螺仪，GPS及定位信息也在物理攻击的范围内，例如，利用软件无线电设备实施GPS位置、时间欺骗，或者基于WiFi辅助定位系统的位置实施欺骗。研究发现，基于WiFi位置欺骗比GPS欺骗更容易被攻击者利用，攻击者甚至不需要任何特殊硬件设备，只需一台普通笔记本电脑，即可对市面上常见的地图类应用进行攻击。
对此，中科院计算机技术研究所副研究员翟立东表示，物理攻击造成信息泄露的概率比较小，但更为严重的是会令设备瘫痪。
MEMS陀螺仪模块产品，资料图
传感器智能设备该如何免受超声波干扰？
但有个好消息是，并非所有设备中的陀螺仪都在同一频率。在技术人员解释称，在测试时，他们选择演示的设备都使用了同一家陀螺仪，它的频段是统一的。而在实际应用中，还有不同位置的共振频率的MEMS传感器。
此外，声波的攻击范围与功率有关，因为声波也会随着传播距离增加而衰减，且具有指向性，所以，不必太担心有人会利用声波对智能设备进行大范围的攻击。
当然，目前尚未出现的漏洞，不代表以后也不会出现，这就需要相关制造产品的企业配备更高级别的防护。王康进一步解释说，针对这种物理攻击，我们也提供了可能解决的方案。一方面，厂商研发产品时可对设备增加缓冲层，如增加一些覆盖材料，让外界声音进入不了陀螺仪，来防止由于传感器的声波或超声波干扰所造成的安全威胁，并为造成威胁的声音频率提供声音消除的功能；或者在设备上加装降噪装置，通过主动发射反向声音，抵消进行干扰的超声波，实现防干扰。
不过，王康补充道，长期而言，最佳的解决方案还是开发出可以抵抗声波攻击的新型传感器，例如不易受外部震动影响的陀螺仪。
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