Technologia oszukiwania nawigacji dronów

Oszustwo nawigacyjne wymierzone w drony ogólnie odnosi się do użycia pewnych środków technicznych w celu wstrzykiwania sztucznie ustawionych fałszywych informacji nawigacyjnych o zagrożeniu do nielegalnych dronów, powodując, że własny system nawigacji satelitarnej drona błędnie określa swoją pozycję, a tym samym dokonuje nieprawidłowego planowania trasy i kontroli lotu, osiągając w ten sposób w celu odpędzenia drona lub przymusowego lądowania w wyznaczonym miejscu. Ze względu na fakt, że obecnie drony głównego nurtu korzystają zGlobalny System Nawigacji Satelitarnej(GNSS), jako główne źródło informacji nawigacyjnych, technologia oszustwa nawigacyjnego może mieć wpływ prawie na wszystkie drony, zwłaszcza drony cywilne, i ma dobre zastosowanie. W praktyce naziemne urządzenia do naprowadzania nawigacyjnego za pomocą dronów zazwyczaj emitują pseudosygnały nawigacyjne, które w pewnym stopniu przypominają rzeczywisty sygnał GNSS drona, zmuszając odpowiednich użytkowników do odbierania i obliczania takich pseudosygnałów nawigacyjnych na terminalu odbiorczym, co powoduje, że dron uzyskuje fałszywe sygnały informacje o pozycji, prędkości i czasie w ukrytych warunkach i nie są w stanie ich skutecznie wykryć. Należy podkreślić, że oszustwo nawigacyjne różni się od zakłócania nawigacji. Zakłócenia tłumienia nawigacji zazwyczaj wykorzystują zakłócacze dużej mocy do przesyłania różnych typów sygnałów tłumienia, przez co docelowy odbiornik nie jest w stanie odbierać normalnych sygnałów nawigacyjnych, a użytkownicy nie mogą uzyskać wyników nawigacji, pozycjonowania i pomiaru czasu, co skutkuje niedostępnością systemu nawigacji. Ze względu na to, że oszustwo nawigacyjne często nie wymaga zbyt dużej mocy transmisji, ma dobre maskowanie i może w pewnym stopniu naprowadzić odpowiednich użytkowników na złą nawigację, sprawia to również, że oszustwo nawigacyjne ma dobre efekty w praktyce.

Obecnie istnieją dwie główne technologie oszukiwania nawigacji dla dronów:

1) Przekazywanie oszustwa

Jak sama nazwa wskazuje, oszustwo w przód polega na umieszczeniu odbiornika GNSS wokół celu, który ma zostać oszukany, przechowywaniu i przekazywaniu rzeczywistego sygnału GNSS do celu, aby uzyskać efekt oszustwa. Ogólnie rzecz biorąc, ze względu na nieuniknione występowanie opóźnień w dotarciu sygnału podczas odbioru, przechowywania, przetwarzania i przesyłania sygnału, zakłócenia w przesyłaniu można podzielić na oszustwo w zakresie bezpośredniego przekazywania i oszustwo w zakresie opóźnionego przekazywania w oparciu o obecność ludzkiego opóźnienia w opóźnieniu. Z uwagi na fakt, że forward deception zagłusza bezpośrednio przekazywany dalej sygnał rzeczywisty, oznacza to, że dopóki bieżący sygnał może zostać odebrany, można oszukiwać. Dlatego nie ma potrzeby znać wcześniej struktury pseudokodu sygnału, szczególnie bez zrozumienia konkretnych szczegółów implementacji kodu GPS M (Y). Dlatego wojskowe sygnały GPS można bezpośrednio oszukać. Jednakże z uwagi na to, że opóźnienie przesłanego sygnału zwodniczego docierającego do odbiornika jest zawsze większe niż opóźnienie dotarcia sygnału rzeczywistego. Ze względu na brak możliwości zmiany struktury pseudokodu, a jedynie wartość pomiaru pseudoodległości podczas procesu oszukiwania, elastyczność sterowania jednoczesnymi zakłóceniami oszustwa w przód jest stosunkowo słaba, często wymagając bardziej złożonych strategii kontroli opóźnienia w przód, a także mając pewne ograniczenia w zakresie miejsce rozmieszczenia urządzeń spedycyjnych. W przypadku odbiorników, które osiągnęły już stabilne śledzenie sygnałów GPS, zakłócanie oszustwa w przód jest skuteczne tylko wtedy, gdy opóźnienie między sygnałem przekazującym a sygnałem bezpośrednim w środku fazowym docelowej anteny odbiornika jest mniejsze niż jeden chip ze względu na fazę pseudokodu zegar opóźniony w stosunku do sygnału rzeczywistego. Ponadto badania wykazały, że ze względu na fakt, że odbiorniki GPS zazwyczaj odbierają wiele sygnałów satelitarnych (zwykle więcej niż 10 kanałów), często w przypadku oszustwa konieczne jest odbieranie i przesyłanie wielu sygnałów satelitarnych. Jednak w praktyce, jeśli do przesyłania wykorzystuje się jedną stację i jedną antenę, często nie ma możliwości jednoczesnego przesłania więcej niż czterech kanałów (z wyłączeniem czterech kanałów) sygnałów satelitarnych i konieczne jest przesłanie wielu sygnałów na jednej stacji nadawczej, Często w wyniku dużej liczby stacji przekazujących można łatwo wykryć sygnały fałszowania przesyłania. Dlatego w praktyce stosowanie forward spoofingu jest często ograniczone.

（2） Oszustwo generatywne

Podstawową zasadą oszustwa generatywnego jest wykorzystanie urządzeń oszukujących do obliczenia w czasie rzeczywistym niezbędnych parametrów, takich jak opóźnienie fazy kodu, Doppler nośnej, komunikat nawigacyjny itp. sygnału GNSS, który użytkownik musi odebrać w określonej wcześniej oczekiwanej pozycji użytkownika . Na tej podstawie w tym punkcie generowany jest fałszywy sygnał GNSS, który jest emitowany do obiektu zwodniczego przez antenę nadawczą, maskując prawdziwy sygnał GNSS przewagą mocy fałszywego sygnału. Spraw, aby stopniowo śledził i przechwytywał określoną fazę pseudokodu oraz nośny Doppler sygnału oszustwa, dzięki czemu oszukany cel może uzyskać nieprawidłowe wartości pomiaru pseudoodległości, a następnie obliczyć nieprawidłowe informacje o pozycji, ostatecznie osiągając cel oszustwa. Podstawową zasadę tej metody pokazano na poniższym rysunku:

Oszustwo generatywne wymaga pełnego zrozumienia struktury danych i częstotliwości sygnałów GNSS, takich jak struktury pseudokodu, komunikaty nawigacyjne itp., co utrudnia wdrożenie oszustwa generatywnego na sygnałach kodu P (Y). Ze względu na to, że generatywne zagłuszanie dezinformacyjne wykorzystuje własne urządzenie do generowania sygnałów dezinformacyjnych i nie opiera się na systemie GNSS, strona dezinformacyjna może dowolnie ustalać komunikat nawigacyjny i czas transmisji sygnału, co pozwala, aby sygnał dezinformacyjny dotarł do odbiornika z opóźnieniem lub przed rzeczywistym sygnałem. Zatem zakłócenia generatywne mogą oszukać docelowy odbiornik na różne sposoby, takie jak zmiana eksperymentalnych wartości pomiarowych przybycia i manipulowanie efemerydami/almanachami satelitów. Ponadto, ponieważ sygnały GNSS są w rzeczywistości sygnałami o rozproszonym widmie o sekwencji bezpośredniej, które powtarzają się w określonym okresie kodu, badania wykazały, że generatywne sygnały zwodnicze mogą automatycznie dopasowywać fazę kodu do sygnału rzeczywistego w najdłuższym pseudookresie kodu (1 ms dla sygnałów GPS L1 ) i pociągnij pętlę śledzenia pseudokodu odbiornika, aby śledzić sygnał oszustwa z nieco większą mocą niż sygnał rzeczywisty. Jednocześnie, ze względu na cykliczną charakterystykę powtarzania pseudokodu w sygnale oszustwa, jeśli oszustwo nie powiedzie się w ciągu jednego cyklu pseudokodu, sygnał oszustwa może również automatycznie wdrożyć przyczepność w następnym cyklu pseudokodu, aż do momentu, w którym docelowy odbiornik jest skutecznie prowadzony. Gdy sygnał oszustwa pomyślnie przeciągnie pętlę śledzenia pseudokodu docelowego odbiornika, strona zakłócająca może kontrolować czas i wyniki pozycjonowania docelowego odbiornika, dostosowując fazę pseudokodu nadawanego sygnału oszustwa, osiągając w ten sposób cel, jakim jest oszukanie celu odbiorca. Dlatego też metoda ta nie stawia wysokich wymagań co do aktualnego stanu odbiornika. Może oszukać zarówno odbiornik w stanie przechwytywania, jak i odbiornik w stanie śledzenia w stanie ustalonym. Dlatego praktyczność oszustwa generatywnego jest często silniejsza.

Ze względu na głębokie zastosowanie systemów nawigacji satelitarnej w różnych aspektach życia społecznego i zastosowaniach wojskowych, odbieranie przez terminale nawigacji satelitarnej fałszywych sygnałów i uzyskiwanie nieprawidłowych wyników pomiaru czasu i pozycjonowania może prowadzić do katastrofalnych skutków. Dlatego liczba środków zaradczych dronów wykorzystujących technologię oszustwa nawigacyjnego stale rośnie. 4 grudnia 2011 r. irańskie siły obrony powietrznej oświadczyły, że wykorzystały technologię podstępu w celu przechwycenia amerykańskiego bezzałogowego samolotu rozpoznawczego „RQ-170” wzdłuż wschodniej granicy kraju. Jeśli raport ten okaże się prawdziwy, będzie to pierwsze zastosowanie technologii oszustwa nawigacyjnego w środkach zaradczych bezzałogowych statków powietrznych. Według doniesień mediów Rosja, będąca głównym krajem pod względem technologii i sprzętu do walki elektronicznej, w ostatnich latach z dużym prawdopodobieństwem szeroko stosowała technologię oszustwa, której celem jest GPS. Według C4ADS, amerykańskiej organizacji non-profit, w ostatnich latach w Rosji miało miejsce prawie 10 000 różnych incydentów związanych z oszustwami GPS, zwłaszcza gdy rosyjski prezydent Putin odwiedza wrażliwe obszary, wokół których pojawiają się zwodnicze sygnały GPS. Ponadto organizacja podała, że ​​w Moskwie, zwłaszcza w pobliżu Kremla, turyści wielokrotnie znajdowali swoją lokalizację jako lotnisko oddalone o 32 km. Takie podejście Rosji jest powszechnie uważane za środek obronny pozwalający uniknąć ataku ze strony broni naprowadzanej NATO przez GPS. Analiza sugeruje, że rosyjskie wojsko było w stanie wielokrotnie udaremniać ataki klastrowe dronów na ich bazy wojskowe w Syrii, prawdopodobnie dzięki zastosowaniu technologii częściowego oszustwa GPS.