Drone Navigation Deception -tekniikka

Navigointipetoksella, joka kohdistuu droneihin, tarkoitetaan yleensä tiettyjen teknisten keinojen käyttöä keinotekoisesti asetettujen väärien uhkien navigointitietojen ruiskuttamiseksi laittomiin droneihin, jolloin droonin oma satelliittinavigointijärjestelmä määrittää virheellisesti sen sijainnin ja tekee siten virheellisen reitin suunnittelun ja lennonhallinnan. dronin ajaminen pois tai pakkolasku määrättyyn paikkaan. Koska valtavirran droonit käyttävät tällä hetkelläMaailmanlaajuinen satelliittinavigointijärjestelmä(GNSS) pääasiallisena navigointitiedon lähteenä, navigointipetostekniikka voi vaikuttaa melkein kaikkiin droneihin, erityisesti siviilidrooneihin, ja sillä on hyvä soveltuvuus. Käytännössä maapohjainen drone-navigointiopastuslaitteisto lähettää yleensä pseudo-navigointisignaaleja, joilla on tietty samankaltaisuus todellisen drone-GNSS-signaalin kanssa, mikä pakottaa asiaankuuluvat käyttäjät vastaanottamaan ja laskemaan tällaisia ​​pseudo-navigointisignaaleja vastaanottavassa päätteessä, jolloin drone saa vääriä. paikka-, nopeus- ja aikatiedot piilossa, eikä niitä pysty havaitsemaan tehokkaasti. On syytä huomauttaa, että navigoinnin petos on eri asia kuin navigoinnin häiriö. Navigoinnin vaimennushäiriöt käyttävät yleensä suuritehoisia häirintälaitteita erityyppisten vaimennussignaalien lähettämiseen, jolloin kohdevastaanotin ei pysty vastaanottamaan normaaleja navigointisignaaleja ja käyttäjät eivät pysty saamaan navigointi-, paikannus- ja ajoitustuloksia, mikä johtaa navigointijärjestelmän poissaoloon. Koska navigointipetos ei usein vaadi liian voimakasta lähetystehoa, sillä on hyvä peitto ja se voi ohjata asiaankuuluvia käyttäjiä jossain määrin navigoimaan väärällä tavalla, tämä tekee navigointipetoksista myös hyviä sovellusvaikutuksia käytännössä.

Tällä hetkellä droneille on olemassa kaksi pääasiallista navigointipetostekniikkaa:

1) Huijauksen välittäminen

Kuten nimestä voi päätellä, eteenpäin suuntautuva petos viittaa GNSS-vastaanottimen sijoittamiseen huijattavan kohteen ympärille, todellisen GNSS-signaalin tallentamiseen ja välittämiseen kohteeseen petoksen vaikutuksen saavuttamiseksi. Yleisesti ottaen signaalin saapumisviiveiden väistämättömän esiintymisen vuoksi signaalin vastaanoton, tallennuksen, käsittelyn ja edelleenlähetyksen aikana edelleenlähetyshäiriöt voidaan jakaa suoran edelleenlähetyksen pettämiseen ja viivästettyyn edelleenlähetyksen petokseen perustuen inhimillisen viiveen olemassaoloon. Koska eteenpäin suuntautuva huijaushäiriö välittää suoraan todellista signaalia, se tarkoittaa, että niin kauan kuin nykyinen signaali voidaan vastaanottaa, voidaan petosta suorittaa. Siksi signaalin pseudokoodin rakennetta ei tarvitse tietää etukäteen, etenkään ymmärtämättä GPS M (Y) -koodin erityisiä toteutusyksityiskohtia. Siksi sotilaalliset GPS-signaalit voidaan pettää suoraan. Kuitenkin johtuen siitä, että edelleen lähetetyn huijaussignaalin vastaanottimen saapumisen viive on aina suurempi kuin todellisen signaalin saapumisen viive. Koska pseudokoodirakennetta ja vain pseudoetäisyyden mittausarvoa ei voida muuttaa huijausprosessin aikana, samanaikaisen eteenpäin suuntautuvan petoksen häiriön ohjausjoustavuus on suhteellisen heikko, mikä vaatii usein monimutkaisempia myötäsuuntaisen viiveen ohjausstrategioita, ja sillä on myös tiettyjä rajoituksia. edelleenlähetyslaitteiden käyttöönottopaikka. Vastaanottimissa, jotka ovat jo saavuttaneet vakaan GPS-signaalien seurannan, eteenpäin suuntautuva huijaus on tehokas vain, kun lähtösignaalin ja suoran signaalin välinen viive kohdevastaanotinantennin vaihekeskuksessa on pienempi kuin yksi siru sen pseudokoodivaiheen vuoksi. kello on jäljessä todellisesta signaalista. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että koska GPS-vastaanottimet tyypillisesti vastaanottavat useita satelliittisignaaleja (yleensä yli 10 kanavaa), on usein tarpeen vastaanottaa ja lähettää useita satelliittisignaaleja petoksen aikana. Käytännössä, jos edelleenlähetykseen käytetään yhden aseman ja yhden antennin menetelmää, on kuitenkin usein mahdotonta lähettää samanaikaisesti useampaa kuin neljää kanavaa (lukuun ottamatta neljää kanavaa) satelliittisignaaleja, ja yhdellä välitysasemalla on välitettävä useita signaaleja. Usein seurauksena on suuri määrä edelleenlähetysasemia, ja myös edelleenlähetyshuijaussignaalit havaitaan helposti. Tästä syystä eteenpäin suuntautuvan huijauksen käyttö on usein rajoitettua käytännössä.

(2) Generatiivinen petos

Generatiivisen petoksen perusperiaate on käyttää petoslaitteita laskemaan reaaliajassa tarvittavat parametrit, kuten koodin vaiheviive, kantoaalto-Doppler, navigointiviesti jne. GNSS-signaalista, jotka käyttäjän on vastaanotettava ennalta määrätyssä odotetussa käyttäjän sijainnissa. . Tämän perusteella tuossa kohdassa generoidaan väärä GNSS-signaali, joka säteilee huijauskohteeseen lähetysantennin kautta, mikä peittää todellisen GNSS-signaalin väärän signaalin tehoetulla, saa sen vähitellen seuraamaan ja kaappaamaan määritettyä pseudokoodivaihetta ja kantoaallon Dopplerin petossignaalin, jotta petettävä kohde voi saada vääriä pseudoetäisyyden mittausarvoja ja laskea sitten väärät sijaintitiedot, mikä lopulta saavuttaa petoksen tarkoituksen. Tämän menetelmän perusperiaate on esitetty seuraavassa kuvassa:

Generatiivinen petos vaatii täydellisen ymmärtämisen GNSS-signaalien data- ja taajuusrakenteesta, kuten pseudokoodirakenteista, navigointisanomista jne., mikä tekee generatiivisen petoksen toteuttamisen vaikeaksi P (Y)-koodisignaaleille. Koska generatiivinen huijaushäiriö käyttää omaa laitettaan petossignaalien tuottamiseen eikä luota GNSS-järjestelmään, petososapuoli voi vapaasti määrittää navigointiviestin ja signaalin lähetysajan, jolloin petossignaali pääsee vastaanottimeen joko viiveellä. tai todellista signaalia edellä. Joten generatiiviset häiriöt voivat pettää kohdevastaanottimen useilla tavoilla, kuten muuttamalla saapumiskokeellisia mittausarvoja ja manipuloimalla satelliittien efemeridit/almanakkoja. Lisäksi, koska GNSS-signaalit ovat itse asiassa suoria hajaspektrisignaaleja, jotka toistuvat tietyllä koodijaksolla, tutkimukset ovat osoittaneet, että generatiiviset huijaussignaalit voivat automaattisesti sovittaa koodin vaiheen todelliseen signaaliin pisimmän pseudokoodijakson aikana (1 ms GPS L1 -signaaleille ) ja vedä vastaanottimen pseudokoodiseurantasilmukkaa jäljittääksesi huijaussignaalin hieman todellista signaalia suuremmalla teholla. Samanaikaisesti petossignaalissa olevan pseudokoodin syklisestä toistosta johtuen, jos petos ei onnistu yhden pseudokoodijakson sisällä, petossignaali voi myös automaattisesti toteuttaa vetoa seuraavassa pseudokoodijaksossa kohdevastaanottimeen asti. ohjataan onnistuneesti. Kun petossignaali vetää onnistuneesti kohdevastaanottimen pseudokoodiseurantasilmukan, häiritsevä osapuoli voi ohjata kohdevastaanottimen ajoitusta ja paikannustuloksia säätämällä lähetetyn petossignaalin pseudokoodivaihetta ja saavuttaa siten tavoitteen huijata kohde. vastaanotin. Tästä syystä tällä menetelmällä ei ole korkeita vaatimuksia vastaanottimen nykyiselle tilalle. Se voi pettää sekä vastaanotinta sieppaustilassa että vastaanotinta vakaan tilan seurantatilassa. Siksi generatiivisen petoksen käytännöllisyys on usein vahvempi.

Satelliittinavigointijärjestelmien laajan soveltamisen vuoksi sosiaalisen elämän eri osa-alueilla ja sotilassovelluksissa, vääriä signaaleja vastaanottavien satelliittinavigointilaitteiden vastaanottaminen ja virheellisten ajoitus- ja paikannustulosten saaminen voi johtaa katastrofaalisiin seurauksiin. Siksi navigointipetostekniikkaa käyttävien dronevastatoimien määrä kasvaa jatkuvasti. 4. joulukuuta 2011 Iranin ilmapuolustusvoimat väittivät käyttäneensä huijaustekniikkaa Yhdysvaltain "RQ-170" miehittämättömän tiedustelukoneen vangitsemiseksi maan itärajalla. Jos tämä raportti pitää paikkansa, se on ensimmäinen navigointipetosteknologian sovellus miehittämättömissä ilma-alusten vastatoimissa. Tiedotusvälineiden mukaan Venäjä on suuri sähköisen sodankäynnin teknologian ja laitteiden maana, ja se on erittäin todennäköistä, että se on viime vuosina käyttänyt laajasti GPS-kohdistettua petosteknologiaa. Yhdysvaltalaisen voittoa tavoittelemattoman järjestön C4ADS:n mukaan Venäjällä on viime vuosina sattunut lähes 10 000 erilaista GPS-petostapahtumaa, etenkin kun Venäjän presidentti Putin vierailee herkillä alueilla, niiden ympärille ilmestyy petollisia GPS-signaaleja. Lisäksi järjestö raportoi, että Moskovassa, erityisesti lähellä Kremliä, turistit ovat toistuvasti löytäneet sijaintinsa nimetyksi lentokentäksi 32 km:n päässä. Tätä Venäjän lähestymistapaa pidetään laajalti puolustuskeinona, jolla vältetään Naton GPS-ohjattujen aseiden hyökkäys. Analyysi viittaa siihen, että Venäjän armeija on pystynyt toistuvasti estämään droonirypälehyökkäykset sen Syyrian sotilastukikohtiin, mikä on mahdollisesti johtunut osittaisen GPS-huijaustekniikan käytöstä.