Tecnologia di inganno della navigazione con droni

L'inganno della navigazione mirato ai droni si riferisce generalmente all'uso di determinati mezzi tecnici per iniettare informazioni di navigazione false e impostate artificialmente nei droni illegali, facendo sì che il sistema di navigazione satellitare del drone determini in modo errato la sua posizione e quindi effettui una pianificazione del percorso e un controllo del volo errati, ottenendo così lo scopo di allontanare il drone o di atterrare forzatamente in un luogo designato. A causa del fatto che i droni tradizionali attualmente utilizzano ilSistema di navigazione satellitare globale(GNSS) come principale fonte di informazioni sulla navigazione, la tecnologia di inganno della navigazione può colpire quasi tutti i droni, in particolare quelli civili, e ha una buona applicabilità. Nell'uso pratico, le apparecchiature di guida per la navigazione dei droni terrestri emettono generalmente pseudo segnali di navigazione che hanno una certa somiglianza con il segnale GNSS del drone reale, costringendo gli utenti interessati a ricevere e calcolare tali pseudo segnali di navigazione sul terminale ricevente, facendo così ottenere al drone falsi segnali. informazioni su posizione, velocità e tempo in condizioni nascoste e incapaci di rilevarle efficacemente. Va sottolineato che l'inganno della navigazione è diverso dall'interferenza della navigazione. L'interferenza di soppressione della navigazione utilizza generalmente jammer ad alta potenza per trasmettere diversi tipi di segnali di soppressione, rendendo il ricevitore target incapace di ricevere i normali segnali di navigazione e gli utenti incapaci di ottenere risultati di navigazione, posizionamento e cronometraggio, con conseguente indisponibilità del sistema di navigazione. Dato che l'inganno della navigazione spesso non richiede una potenza di trasmissione eccessiva, ha un buon occultamento e può guidare gli utenti interessati a navigare in una certa misura nella direzione sbagliata, ciò fa sì che l'inganno della navigazione abbia anche buoni effetti applicativi nella pratica.

Attualmente esistono due principali tecnologie di inganno della navigazione per i droni:

1） Inoltrare l'inganno

Come suggerisce il nome, l'inganno in avanti si riferisce al posizionamento di un ricevitore GNSS attorno al bersaglio da ingannare, memorizzando e inoltrando il segnale GNSS reale al bersaglio per ottenere l'effetto dell'inganno. In generale, a causa dell'inevitabile verificarsi di ritardi nell'arrivo del segnale durante la ricezione, l'archiviazione, l'elaborazione e l'inoltro del segnale, l'interferenza di inoltro può essere suddivisa in inganno di inoltro diretto e inganno di inoltro ritardato in base alla presenza di ritardo umano nel ritardo. Poiché l'inganno in avanti inoltra direttamente il segnale reale, significa che finché è possibile ricevere il segnale corrente, è possibile eseguire l'inganno. Pertanto, non è necessario conoscere in anticipo la struttura dello pseudocodice del segnale, soprattutto senza comprendere i dettagli specifici di implementazione del codice GPS M (Y). Pertanto, i segnali GPS militari possono essere ingannati direttamente. Tuttavia, ciò è dovuto al fatto che il ritardo con cui il segnale ingannevole inoltrato raggiunge il ricevitore è sempre maggiore del ritardo con cui arriva il segnale reale. A causa dell'impossibilità di modificare la struttura dello pseudocodice e solo il valore di misurazione della pseudodistanza durante il processo di inganno, la flessibilità di controllo dell'interferenza di inganno in avanti simultaneo è relativamente scarsa, spesso richiede strategie di controllo del ritardo in avanti più complesse e presenta anche alcune limitazioni sulla posizione di distribuzione dei dispositivi di inoltro. Per i ricevitori che hanno già raggiunto un tracciamento stabile dei segnali GPS, il disturbo dell'inganno in avanti è efficace solo quando il ritardo tra il segnale in avanti e il segnale diretto al centro di fase dell'antenna del ricevitore di destinazione è inferiore a un chip a causa della sua fase di pseudocodice orologio in ritardo rispetto al segnale reale. Inoltre, la ricerca ha dimostrato che, poiché i ricevitori GPS in genere ricevono più segnali satellitari (solitamente superiori a 10 canali), è spesso necessario ricevere e inoltrare più segnali satellitari durante l'inganno. Tuttavia, in pratica, se per l'inoltro viene utilizzato un metodo con una singola stazione e un'unica antenna, spesso è impossibile inoltrare simultaneamente più di quattro canali (esclusi quattro canali) di segnali satellitari e più segnali devono essere inoltrati a una stazione di inoltro, Spesso risultando in un grande volume di stazioni di inoltro, anche i segnali di spoofing di inoltro vengono facilmente rilevati. Pertanto, nella pratica, l’uso del forward spoofing è spesso limitato.

（2） Inganno generativo

Il principio di base dell'inganno generativo consiste nell'utilizzare dispositivi di inganno per calcolare in tempo reale i parametri necessari come ritardo di fase del codice, Doppler portante, messaggio di navigazione, ecc. del segnale GNSS che l'utente deve ricevere nella posizione predeterminata prevista dell'utente . Sulla base di ciò, in quel punto viene generato un falso segnale GNSS e irradiato verso l'oggetto ingannevole attraverso l'antenna trasmittente, mascherando il vero segnale GNSS con il vantaggio energetico del falso segnale, facendolo tracciare e catturare gradualmente la fase di pseudocodice specificata e portante Doppler del segnale di inganno, in modo che il bersaglio da ingannare possa ottenere valori di misurazione dello pseudo-intervallo errati e quindi calcolare le informazioni di posizione errate, raggiungendo infine lo scopo dell'inganno. Il principio di base di questo metodo è mostrato nella figura seguente:

L'inganno generativo richiede una comprensione completa dei dati e della struttura della frequenza dei segnali GNSS, come strutture di pseudocodice, messaggi di navigazione, ecc., rendendo difficile l'implementazione dell'inganno generativo sui segnali in codice P (Y). Dato che il disturbo generativo dell'inganno utilizza il proprio dispositivo per generare segnali di inganno e non si basa sul sistema GNSS, la parte che inganna può determinare liberamente il messaggio di navigazione e il tempo di trasmissione del segnale, il che consente al segnale di inganno di raggiungere il ricevitore sia in ritardo o prima del segnale reale. Quindi l'interferenza generativa può ingannare il ricevitore target attraverso vari mezzi come la modifica dei valori di misurazione sperimentali di arrivo e la manomissione delle effemeridi/almanacchi satellitari. Inoltre, poiché i segnali GNSS sono in realtà segnali a spettro esteso in sequenza diretta che si ripetono in un determinato periodo di codice, la ricerca ha dimostrato che i segnali di inganno generativo possono abbinare automaticamente la fase di codice con il segnale reale entro il periodo di pseudocodice più lungo (1 ms per i segnali GPS L1 ) e tirare il circuito di tracciamento dello pseudocodice del ricevitore per tracciare il segnale ingannevole attraverso una potenza leggermente superiore rispetto al segnale reale. Allo stesso tempo, a causa della ripetizione ciclica caratteristica dello pseudocodice nel segnale di inganno, se l'inganno non ha successo entro un ciclo di pseudocodice, il segnale di inganno può anche implementare automaticamente la trazione nel successivo ciclo di pseudocodice fino al ricevitore target è guidato con successo. Una volta che il segnale di inganno tira con successo il circuito di tracciamento dello pseudocodice del ricevitore di destinazione, la parte che interferisce può controllare i risultati di temporizzazione e posizionamento del ricevitore di destinazione regolando la fase di pseudocodice del segnale di inganno trasmesso, raggiungendo così l'obiettivo di ingannare il bersaglio ricevitore. Pertanto, questo metodo non presenta requisiti elevati per lo stato attuale del ricevitore. Può ingannare sia il ricevitore nello stato di cattura che il ricevitore nello stato di tracciamento stazionario. Pertanto, la praticità dell’inganno generativo è spesso più forte.

A causa della profonda applicazione dei sistemi di navigazione satellitare in vari aspetti della vita sociale e nelle applicazioni militari, i terminali di ricezione della navigazione satellitare che ricevono falsi segnali e ottengono risultati di temporizzazione e posizionamento errati possono portare a conseguenze catastrofiche. Pertanto, il numero di contromisure adottate dai droni che utilizzano la tecnologia di inganno della navigazione è in costante aumento. Il 4 dicembre 2011, le forze di difesa aerea iraniane hanno affermato di aver utilizzato la tecnologia dell'inganno per catturare un aereo da ricognizione senza pilota americano "RQ-170" lungo il confine orientale del paese. Se questo rapporto fosse vero, si tratterebbe della prima applicazione della tecnologia di inganno della navigazione nelle contromisure dei veicoli aerei senza pilota. Secondo i resoconti dei media, in quanto paese importante nella tecnologia e nelle attrezzature per la guerra elettronica, è molto probabile che la Russia abbia ampiamente utilizzato la tecnologia di inganno mirata al GPS negli ultimi anni. Secondo C4ADS, un'organizzazione no-profit negli Stati Uniti, negli ultimi anni in Russia si sono verificati quasi 10.000 diversi incidenti di inganno GPS, soprattutto quando il presidente russo Putin visita aree sensibili, intorno a loro appaiono segnali GPS ingannevoli. Inoltre, l'organizzazione ha riferito che a Mosca, soprattutto vicino al Cremlino, i turisti hanno più volte trovato la loro posizione designata come aeroporto a 32 chilometri di distanza. Questo approccio da parte della Russia è ampiamente considerato una misura difensiva per evitare di essere attaccati dalle armi guidate dal GPS della NATO. L’analisi suggerisce che l’esercito russo è stato in grado di contrastare ripetutamente attacchi di droni contro le sue basi militari in Siria, probabilmente grazie all’uso parziale della tecnologia di inganno GPS.