Технологія обману навігації дронов

Навігаційний обман, націлений на безпілотні літальні апарати, загалом означає використання певних технічних засобів для введення штучно встановленої хибної навігаційної інформації про загрозу в незаконні безпілотні літальні апарати, що змушує власну супутникову навігаційну систему безпілотного літального апарату неправильно визначати його положення, а отже, неправильно планувати маршрут і керувати польотом, досягаючи таким чином з метою відведення дрона або вимушеної посадки у визначеному місці. У зв’язку з тим, що звичайні дрони зараз використовуютьГлобальна супутникова навігаційна система(GNSS) як основне джерело навігаційної інформації, технологія навігаційного обману може впливати майже на всі безпілотні літальні апарати, особливо цивільні, і має хорошу застосовність. У практичному використанні наземне навігаційне обладнання для навігації дрона зазвичай випромінює псевдонавігаційні сигнали, які мають певну схожість із реальним GNSS-сигналом дрона, змушуючи відповідних користувачів отримувати та обчислювати такі псевдонавігаційні сигнали на приймальному терміналі, таким чином змушуючи дрон отримувати помилкові інформацію про місцезнаходження, швидкість і час у прихованих умовах і неможливо її ефективно виявити. Слід зазначити, що навігаційний обман відрізняється від навігаційного втручання. Перешкоди для придушення навігації зазвичай використовують потужні перешкоди для передачі різних типів сигналів придушення, через що цільовий приймач не може приймати звичайні навігаційні сигнали, а користувачі – отримати результати навігації, позиціонування та часу, що призводить до недоступності навігаційної системи. Завдяки тому факту, що навігаційний обман часто не потребує надто сильної потужності передачі, має гарне приховування та може певною мірою скеровувати відповідних користувачів до неправильної навігації, це також робить навігаційний обман хорошим ефектом застосування на практиці.

На даний момент існує дві основні технології обману навігації для дронів:

1) Пересилання обману

Як випливає з назви, прямий обман стосується розміщення GNSS-приймача навколо цілі, яку потрібно обманути, збереження та пересилання реального сигналу GNSS до цілі для досягнення ефекту обману. Загалом, через неминучі затримки надходження сигналу під час прийому, зберігання, обробки та пересилання сигналу, перешкоди при пересиланні можна розділити на обман прямого пересилання та обман із затримкою пересилання на основі наявності затримки людини в затримці. Завдяки тому факту, що глушіння прямого обману безпосередньо пересилає реальний сигнал, це означає, що поки поточний сигнал може бути прийнятий, обман може бути здійснений. Тому немає необхідності заздалегідь знати структуру псевдокоду сигналу, особливо без розуміння конкретних деталей реалізації коду GPS M (Y). Тому військові сигнали GPS можуть бути безпосередньо обмануті. Однак через те, що затримка надходження переданого сигналу обману до одержувача завжди більша, ніж затримка надходження справжнього сигналу. Через неможливість змінити структуру псевдокоду та лише значення вимірювання псевдовідстані під час процесу обману, гнучкість керування одночасними перешкодами прямого обману є відносно низькою, часто потребує більш складних стратегій керування затримкою прямого передачі, а також має певні обмеження на розташування пристроїв пересилання. Для приймачів, які вже досягли стабільного відстеження сигналів GPS, перешкоди для прямого обману ефективні лише тоді, коли затримка між прямим сигналом і прямим сигналом у фазовому центрі цільової антени приймача становить менше одного чіпа через його фазу псевдокоду. годинник відстає від реального сигналу. Крім того, дослідження показали, що через те, що GPS-приймачі зазвичай приймають кілька супутникових сигналів (зазвичай понад 10 каналів), під час обману часто необхідно приймати та пересилати кілька супутникових сигналів. Однак на практиці, якщо для переадресації використовується метод однієї станції та однієї антени, часто неможливо одночасно передавати більше ніж чотири канали (за винятком чотирьох каналів) супутникових сигналів, і кілька сигналів потрібно пересилати на одній станції переадресації, Сигнали підробки пересилання також легко виявляються, що часто призводить до великої кількості станцій переадресації. Тому на практиці використання прямого спуфінгу часто обмежене.

（2） Генеративний обман

Основний принцип генеративного обману полягає у використанні пристроїв обману для обчислення в режимі реального часу необхідних параметрів, таких як затримка фази коду, доплерівська частота несучої, навігаційне повідомлення тощо сигналу GNSS, який користувач повинен отримати в заздалегідь визначеному очікуваному місці користувача. . Виходячи з цього, у цій точці генерується помилковий сигнал GNSS, який випромінюється на обманний об’єкт через передавальну антену, маскуючи справжній сигнал GNSS перевагою потужності помилкового сигналу. Змусити його поступово відстежувати та фіксувати задану фазу псевдокоду та несучий допплер обманного сигналу, щоб ціль, яку потрібно ввести в оману, могла отримати неправильні значення вимірювання псевдодальності, а потім обчислити неправильну інформацію про місцезнаходження, в кінцевому підсумку досягнувши мети обману. Основний принцип цього методу показаний на наступному малюнку:

Генеративний обман вимагає повного розуміння даних і частотної структури сигналів GNSS, таких як структури псевдокоду, навігаційні повідомлення тощо, що ускладнює реалізацію генеративного обману на P (Y) кодових сигналах. Завдяки тому факту, що генеративне обманне глушіння використовує власний пристрій для генерування обманних сигналів і не покладається на систему GNSS, обманна сторона може вільно визначати навігаційне повідомлення та час передачі сигналу, що дозволяє оманливому сигналу досягати приймача або запізнюватися. або випереджає реальний сигнал. Отже, генеративні перешкоди можуть ввести в оману цільовий приймач за допомогою різних засобів, таких як зміна експериментальних значень вимірювань надходження та підробка супутникових ефемерид/альманахів. Крім того, оскільки сигнали GNSS насправді є сигналами з розширеним спектром прямої послідовності, які повторюються з певним кодовим періодом, дослідження показали, що генеративні обманні сигнали можуть автоматично збігати фазу коду з реальним сигналом протягом найдовшого періоду псевдокоду (1 мс для сигналів GPS L1). ), і потягніть петлю відстеження псевдокоду приймача, щоб відстежити обманний сигнал через трохи більшу потужність, ніж справжній сигнал. У той же час, через характеристику циклічного повторення псевдокоду в сигналі обману, якщо обман не є успішним протягом одного циклу псевдокоду, сигнал обману також може автоматично реалізувати тягу в наступному циклі псевдокоду, доки цільовий приймач не отримає успішно керується. Після того, як обманний сигнал успішно перетягує петлю відстеження псевдокоду цільового приймача, сторона, яка заважає, може контролювати результати синхронізації та позиціонування цільового приймача, регулюючи фазу псевдокоду переданого обманного сигналу, таким чином досягаючи мети обману об’єкта. приймач. Тому даний метод не має високих вимог до поточного стану приймача. Він може ввести в оману як приймач у стані захоплення, так і приймач у стаціонарному стані відстеження. Тому практичність генеративного обману часто сильніша.

Через глибоке застосування супутникових навігаційних систем у різних аспектах суспільного життя та військових застосувань прийомні термінали супутникової навігації приймають помилкові сигнали та отримують неправильні результати визначення часу та позиціонування можуть призвести до катастрофічних наслідків. Тому кількість засобів протидії безпілотників з використанням технології навігаційного обману постійно зростає. 4 грудня 2011 року сили протиповітряної оборони Ірану заявили, що вони використали технологію обману для захоплення американського безпілотного літака-розвідника "RQ-170" біля східного кордону країни. Якщо цей звіт правдивий, це буде перше застосування технології навігаційного обману в протидії безпілотним літальним апаратам. Згідно з повідомленнями ЗМІ, Росія, будучи провідною країною в технологіях і обладнанні для радіоелектронної боротьби, з високою ймовірністю широко використовувала технологію обману, націлену на GPS в останні роки. За даними C4ADS, некомерційної організації в Сполучених Штатах, за останні роки в Росії сталося майже 10 000 різних випадків омани GPS, особливо коли російський президент Путін відвідує чутливі місця, навколо них з’являються оманливі сигнали GPS. Крім того, організація повідомила, що в Москві, особливо поблизу Кремля, туристи неодноразово знаходили своє місце розташування як аеропорт за 32 км. Такий підхід Росії широко розглядається як оборонний захід, щоб уникнути нападу зброї НАТО з GPS-наведенням. Аналіз свідчить про те, що російським військовим вдалося неодноразово перешкоджати атакам безпілотників, спрямованих на їхні військові бази в Сирії, можливо, завдяки використанню технології часткового обману GPS.