Технология обмана навигации дронов

Навигационный обман при нацеливании на дроны обычно подразумевает использование определенных технических средств для введения искусственно установленной ложной навигационной информации об угрозах в незаконные дроны, в результате чего собственная спутниковая навигационная система дрона неправильно определяет его положение и, таким образом, осуществляет неправильное планирование маршрута и управление полетом, тем самым достигая с целью отгона дрона или вынужденной посадки в назначенном месте. В связи с тем, что основные дроны в настоящее время используютГлобальная спутниковая навигационная система(GNSS) в качестве основного источника навигационной информации, технология навигационного обмана может влиять практически на все дроны, особенно гражданские, и имеет хорошую применимость. При практическом использовании наземное навигационное оборудование дрона обычно излучает псевдонавигационные сигналы, которые имеют определенное сходство с реальным сигналом GNSS дрона, вынуждая соответствующих пользователей получать и рассчитывать такие псевдонавигационные сигналы на приемном терминале, что приводит к тому, что дрон получает ложные сигналы. Информация о положении, скорости и времени находится в скрытых условиях и не может эффективно ее обнаружить. Следует отметить, что навигационный обман отличается от навигационных помех. Помехи подавления навигации обычно используют мощные глушители для передачи различных типов сигналов подавления, в результате чего целевой приемник не может принимать нормальные навигационные сигналы, а пользователи не могут получать результаты навигации, позиционирования и синхронизации, что приводит к недоступности навигационной системы. В связи с тем, что навигационный обман часто не требует слишком высокой мощности передачи, имеет хорошую маскировку и может в определенной степени подтолкнуть соответствующих пользователей к неправильной навигации, это также приводит к тому, что навигационный обман имеет хорошие практические эффекты.

В настоящее время существуют две основные технологии навигационного обмана дронов:

1) Обман при пересылке

Как следует из названия, прямой обман означает размещение приемника GNSS вокруг цели, подлежащей обману, сохранение и пересылку реального сигнала GNSS к цели для достижения эффекта обмана. Как правило, из-за неизбежного возникновения задержек прибытия сигнала во время приема, хранения, обработки и пересылки сигнала помехи при пересылке можно разделить на обман с прямой пересылкой и обман с отложенной пересылкой, основанный на присутствии человеческой задержки в задержке. В связи с тем, что прямое глушение обмана напрямую пересылает реальный сигнал, это означает, что до тех пор, пока может быть принят текущий сигнал, обман может осуществляться. Поэтому нет необходимости заранее знать структуру псевдокода сигнала, особенно без понимания конкретных деталей реализации GPS M(Y)-кода. Таким образом, военные сигналы GPS могут быть напрямую обмануты. Однако из-за того, что задержка перенаправленного ложного сигнала, достигающего приемника, всегда больше, чем задержка прибытия реального сигнала. Из-за невозможности изменить структуру псевдокода и только значения измерения псевдорасстояния во время процесса обмана, гибкость управления одновременными прямыми помехами обмана относительно низкая, часто требующая более сложных стратегий управления прямой задержкой, а также имеющая определенные ограничения на место установки пересылающих устройств. Для приемников, которые уже достигли стабильного отслеживания сигналов GPS, прямые помехи эффективны только тогда, когда задержка между прямым сигналом и прямым сигналом в фазовом центре целевой антенны приемника составляет менее одного чипа из-за фазы псевдокода. часы отстают от реального сигнала. Кроме того, исследования показали, что из-за того, что приемники GPS обычно принимают несколько спутниковых сигналов (обычно более 10 каналов), во время обмана часто необходимо принимать и пересылать несколько спутниковых сигналов. Однако на практике, если для пересылки используется метод одной станции и одной антенны, часто невозможно одновременно пересылать более четырех каналов (исключая четыре канала) спутниковых сигналов, и необходимо пересылать несколько сигналов на одну передающую станцию. Зачастую это приводит к большому количеству пересылающих станций, поэтому пересылаемые поддельные сигналы также легко обнаруживаются. Поэтому использование прямого спуфинга на практике часто ограничено.

（2） Генеративный обман

Основной принцип генеративного обмана заключается в использовании устройств обмана для расчета в реальном времени необходимых параметров, таких как задержка фазы кода, допплер несущей, навигационное сообщение и т. д. сигнала GNSS, который пользователь должен получить в заранее определенном ожидаемом положении пользователя. . На основании этого в этой точке генерируется ложный сигнал GNSS, который передается на объект обмана через передающую антенну, маскируя истинный сигнал GNSS с преимуществом мощности ложного сигнала. Заставьте его постепенно отслеживать и захватывать указанную фазу псевдокода и Допплер несущей сигнала обмана, так что обманываемая цель может получить неправильные значения измерения псевдодальности, а затем вычислить неверную информацию о местоположении, в конечном итоге достигая цели обмана. Основной принцип этого метода показан на следующем рисунке:

Генеративный обман требует полного понимания данных и частотной структуры сигналов GNSS, таких как структуры псевдокодов, навигационных сообщений и т. д., что затрудняет реализацию генеративного обмана на сигналах кода P(Y). Благодаря тому, что генеративные помехи обмана используют собственное устройство для формирования сигналов обмана и не полагаются на систему ГНСС, сторона обмана может свободно определять навигационное сообщение и время передачи сигнала, что позволяет сигналу обмана дойти до приемника либо с запаздыванием. или впереди реального сигнала. Таким образом, генеративная интерференция может обмануть целевой приемник с помощью различных средств, таких как изменение экспериментальных измеренных значений прибытия и подделка спутниковых эфемерид/альманахов. Кроме того, поскольку сигналы GNSS на самом деле представляют собой сигналы расширенного спектра прямой последовательности, которые повторяются в определенный период кода, исследования показали, что сигналы генеративного обмана могут автоматически сопоставлять фазу кода с реальным сигналом в течение самого длинного периода псевдокода (1 мс для сигналов GPS L1). ), и потяните контур отслеживания псевдокода приемника, чтобы отслеживать ложный сигнал с немного большей мощностью, чем реальный сигнал. В то же время, из-за характеристики циклического повторения псевдокода в сигнале обмана, если обман не удался в течение одного цикла псевдокода, сигнал обмана также может автоматически осуществлять тягу в следующем цикле псевдокода до тех пор, пока целевой приемник успешно руководится. Как только сигнал обмана успешно задействует контур отслеживания псевдокода целевого приемника, мешающая сторона может управлять результатами синхронизации и позиционирования целевого приемника, регулируя фазу псевдокода передаваемого обманного сигнала, тем самым достигая цели обмана цели. получатель. Поэтому данный метод не предъявляет высоких требований к текущему состоянию приемника. Это может ввести в заблуждение как приемник в состоянии захвата, так и приемник в состоянии установившегося отслеживания. Поэтому практичность порождающего обмана зачастую оказывается сильнее.

Из-за широкого применения систем спутниковой навигации в различных аспектах общественной жизни и военного применения приемные терминалы спутниковой навигации, принимающие ложные сигналы и получающие неправильные результаты синхронизации и позиционирования, могут привести к катастрофическим последствиям. Поэтому количество средств противодействия дронам с использованием технологий навигационного обмана постоянно увеличивается. 4 декабря 2011 года силы ПВО Ирана заявили, что они использовали технологию обмана для захвата американского беспилотного разведчика RQ-170 вдоль восточной границы страны. Если это сообщение правдиво, то это будет первое применение технологии навигационного обмана в противодействии беспилотным летательным аппаратам. По сообщениям СМИ, будучи ведущей страной в области технологий и оборудования для радиоэлектронной борьбы, Россия, скорее всего, в последние годы широко использовала технологии обмана, нацеленные на GPS. По данным C4ADS, некоммерческой организации в США, за последние годы в России произошло около 10 000 различных случаев обмана GPS, особенно когда президент России Путин посещает чувствительные районы, вокруг них появляются обманчивые сигналы GPS. Кроме того, в организации сообщили, что в Москве, особенно вблизи Кремля, туристы неоднократно обнаруживали, что их местоположение обозначено как аэропорт в 32 км. Такой подход России широко рассматривается как защитная мера, позволяющая избежать нападения со стороны оружия НАТО с GPS-наведением. Анализ показывает, что российским вооруженным силам неоднократно удавалось отражать кластерные атаки беспилотников, нацеленные на их военные базы в Сирии, возможно, благодаря использованию технологии частичного обмана GPS.