Misleidingstechnologie voor drone-navigatie

Navigatiemisleiding gericht op drones verwijst over het algemeen naar het gebruik van bepaalde technische middelen om kunstmatig ingestelde, valse dreigingsnavigatie-informatie in illegale drones te injecteren, waardoor het eigen satellietnavigatiesysteem van de drone zijn positie onjuist bepaalt en zo een onjuiste routeplanning en vluchtcontrole uitvoert, waardoor een onjuiste routeplanning en vluchtcontrole wordt bereikt. met als doel de drone te verdrijven of een noodlanding te maken op een aangewezen locatie. Vanwege het feit dat reguliere drones momenteel gebruik maken van deWereldwijd satellietnavigatiesysteem(GNSS) als belangrijkste bron van navigatie-informatie, kan navigatiemisleidingstechnologie bijna alle drones beïnvloeden, vooral civiele drones, en is goed toepasbaar. In de praktijk zendt de op de grond gebaseerde drone-navigatiegeleidingsapparatuur over het algemeen pseudo-navigatiesignalen uit die een zekere gelijkenis vertonen met het echte drone-GNSS-signaal, waardoor relevante gebruikers worden gedwongen dergelijke pseudo-navigatiesignalen te ontvangen en te berekenen op de ontvangende terminal, waardoor de drone valse signalen krijgt. positie-, snelheids- en tijdinformatie onder verborgen omstandigheden en niet in staat deze effectief te detecteren. Er moet op worden gewezen dat navigatiemisleiding iets anders is dan navigatie-interferentie. Navigatie-onderdrukkingsinterferentie maakt over het algemeen gebruik van krachtige stoorzenders om verschillende soorten onderdrukkingssignalen te verzenden, waardoor de doelontvanger geen normale navigatiesignalen kan ontvangen en gebruikers geen navigatie-, positionerings- en timingresultaten kunnen verkrijgen, wat resulteert in de onbeschikbaarheid van het navigatiesysteem. Doordat navigatiemisleiding vaak geen al te sterk zendvermogen vereist, goed verborgen is en relevante gebruikers tot op zekere hoogte kan begeleiden om op de verkeerde manier te navigeren, heeft dit ook tot gevolg dat navigatiemisleiding in de praktijk goede toepassingseffecten heeft.

Momenteel zijn er twee belangrijke technologieën voor navigatiemisleiding voor drones:

1) Bedrog doorsturen

Zoals de naam al doet vermoeden, verwijst voorwaartse misleiding naar het plaatsen van een GNSS-ontvanger rond het te misleiden doel, waarbij het echte GNSS-signaal wordt opgeslagen en doorgestuurd naar het doel om het effect van misleiding te bereiken. Door het onvermijdelijk optreden van signaalaankomstvertragingen tijdens signaalontvangst, opslag, verwerking en doorsturen, kan doorstuurinterferentie in het algemeen worden onderverdeeld in directe doorstuurbedrog en vertraagde doorstuurbedrog, gebaseerd op de aanwezigheid van menselijke vertraging in de vertraging. Vanwege het feit dat forward deception jamming het echte signaal direct doorstuurt, betekent dit dat zolang het huidige signaal kan worden ontvangen, er misleiding kan worden uitgevoerd. Daarom is het niet nodig om de structuur van de signaalpseudocode vooraf te kennen, vooral zonder de specifieke implementatiedetails van de GPS M(Y)-code te begrijpen. Daarom kunnen militaire GPS-signalen direct worden misleid. Dit komt echter doordat de vertraging waarmee het doorgestuurde misleidingssignaal de ontvanger bereikt altijd groter is dan de vertraging waarmee het echte signaal arriveert. Vanwege het onvermogen om de pseudocodestructuur en alleen de pseudo-afstandsmeetwaarde tijdens het misleidingsproces te veranderen, is de besturingsflexibiliteit van gelijktijdige voorwaartse misleidingsinterferentie relatief slecht, waardoor vaak complexere voorwaartse vertragingsbesturingsstrategieën nodig zijn, en ook bepaalde beperkingen hebben op het gebied van de voorwaartse vertraging. inzetlocatie van doorstuurapparaten. Voor ontvangers die al een stabiele tracking van GPS-signalen hebben bereikt, is de voorwaartse misleidingstoring alleen effectief wanneer de vertraging tussen het voorwaartse signaal en het directe signaal in het fasecentrum van de doelontvangerantenne minder dan één chip bedraagt ​​vanwege de pseudocodefase. klok loopt achter op het echte signaal. Bovendien heeft onderzoek aangetoond dat vanwege het feit dat GPS-ontvangers doorgaans meerdere satellietsignalen ontvangen (meestal meer dan 10 kanalen), het vaak nodig is om tijdens misleiding meerdere satellietsignalen te ontvangen en door te sturen. Als voor het doorsturen echter één station en één antennemethode worden gebruikt, is het in de praktijk vaak onmogelijk om tegelijkertijd meer dan vier kanalen (exclusief vier kanalen) aan satellietsignalen door te sturen, en moeten er meerdere signalen worden doorgestuurd op één doorstuurstation. Doorsturende spoofingsignalen resulteren vaak in een groot aantal doorstuurstations en worden ook gemakkelijk gedetecteerd. Daarom is het gebruik van forward spoofing in de praktijk vaak beperkt.

(2) Generatieve misleiding

Het basisprincipe van generatieve misleiding is het gebruik van misleidingsapparaten om in realtime de noodzakelijke parameters te berekenen, zoals codefasevertraging, carrier Doppler, navigatiebericht, enz. van het GNSS-signaal dat de gebruiker moet ontvangen op de vooraf bepaalde verwachte gebruikerspositie. . Op basis hiervan wordt op dat punt een vals GNSS-signaal gegenereerd en via de zendantenne naar het misleidingsobject uitgestraald, waardoor het echte GNSS-signaal wordt gemaskeerd met het vermogensvoordeel van het valse signaal. Laat het geleidelijk de gespecificeerde pseudo-codefase volgen en vastleggen en carrier Doppler van het misleidingssignaal, zodat het te misleiden doel onjuiste pseudo-bereikmeetwaarden kan verkrijgen en vervolgens de onjuiste positie-informatie kan berekenen, waardoor uiteindelijk het doel van misleiding wordt bereikt. Het basisprincipe van deze methode wordt weergegeven in de volgende afbeelding:

Generatieve misleiding vereist een volledig begrip van de gegevens- en frequentiestructuur van GNSS-signalen, zoals pseudocodestructuren, navigatieberichten, enz., waardoor het moeilijk wordt om generatieve misleiding op P(Y)-codesignalen te implementeren. Vanwege het feit dat generatieve misleidingjamming gebruik maakt van een eigen apparaat om misleidingssignalen te genereren en niet afhankelijk is van het GNSS-systeem, kan de misleidende partij vrijelijk het navigatiebericht en de signaaloverdrachttijd bepalen, waardoor het misleidingssignaal de ontvanger kan bereiken, hetzij met vertraging. of vóór het echte signaal. Generatieve interferentie kan de doelontvanger dus op verschillende manieren misleiden, zoals het wijzigen van de experimentele meetwaarden bij aankomst en het knoeien met efemeriden/almanakken van satellieten. Omdat GNSS-signalen feitelijk signalen met gespreid spectrum met directe opeenvolging zijn die zich in een bepaalde codeperiode herhalen, heeft onderzoek bovendien aangetoond dat generatieve misleidingssignalen de codefase automatisch kunnen matchen met het echte signaal binnen de langste pseudocodeperiode (1 ms voor GPS L1-signalen). ), en trek aan de pseudocode-volglus van de ontvanger om het misleidingssignaal te volgen met een iets hoger vermogen dan het echte signaal. Tegelijkertijd kan, als gevolg van de cyclische herhalingskarakteristiek van de pseudocode in het misleidingssignaal, het misleidingssignaal, als de misleiding niet succesvol is binnen één pseudocodecyclus, ook automatisch tractie implementeren in de volgende pseudocodecyclus totdat de doelontvanger wordt succesvol begeleid. Zodra het misleidingssignaal met succes de pseudocodevolglus van de doelontvanger trekt, kan de interfererende partij de timing- en positioneringsresultaten van de doelontvanger controleren door de pseudocodefase van het verzonden misleidingssignaal aan te passen, waardoor het doel van het misleiden van het doel wordt bereikt. ontvanger. Daarom stelt deze methode geen hoge eisen aan de huidige status van de ontvanger. Het kan zowel de ontvanger in de capture-status als de ontvanger in de steady-state tracking-status misleiden. Daarom is de bruikbaarheid van generatieve misleiding vaak sterker.

Als gevolg van de diepgaande toepassing van satellietnavigatiesystemen in verschillende aspecten van het sociale leven en militaire toepassingen, kunnen ontvangstterminals voor satellietnavigatie die valse signalen ontvangen en onjuiste timing- en positioneringsresultaten verkrijgen catastrofale gevolgen hebben. Daarom neemt het aantal drone-tegenmaatregelen waarbij gebruik wordt gemaakt van navigatiemisleidingstechnologie voortdurend toe. Op 4 december 2011 beweerden Iraanse luchtverdedigingstroepen dat ze misleidingstechnologie hadden gebruikt om een ​​Amerikaans "RQ-170" onbemand verkenningsvliegtuig langs de oostgrens van het land te veroveren. Als dit rapport waar is, zal het de eerste toepassing zijn van navigatiemisleidingstechnologie bij tegenmaatregelen tegen onbemande luchtvaartuigen. Volgens berichten in de media heeft Rusland, als belangrijk land op het gebied van technologie en apparatuur voor elektronische oorlogvoering, de afgelopen jaren zeer waarschijnlijk op grote schaal gebruik gemaakt van misleidingstechnologie gericht op GPS. Volgens C4ADS, een non-profitorganisatie in de Verenigde Staten, zijn er de afgelopen jaren bijna 10.000 verschillende GPS-misleidingsincidenten geweest in Rusland. Vooral wanneer de Russische president Poetin gevoelige gebieden bezoekt, zullen er misleidende GPS-signalen om hen heen verschijnen. Bovendien meldde de organisatie dat toeristen in Moskou, vooral in de buurt van het Kremlin, herhaaldelijk hun locatie hebben aangewezen als luchthaven op 32 km afstand. Deze aanpak van Rusland wordt algemeen beschouwd als een defensieve maatregel om te voorkomen dat hij wordt aangevallen door GPS-geleide NAVO-wapens. Analyse suggereert dat het Russische leger herhaaldelijk drone-clusteraanvallen op zijn militaire bases in Syrië heeft kunnen dwarsbomen, mogelijk als gevolg van het gebruik van gedeeltelijke GPS-misleidingstechnologie.