Технологии

Изучение влияния спуфинга ГНСС на рои дронов

28 Мая 2024
Изучение влияния спуфинга ГНСС на рои дронов

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) полагаются на множество датчиков для принятия важных навигационных решений. Есть, однако, проблемы, связанные с достижением полного контроля над беспилотниками посредством подмены сигнала ГНСС. В то время как готовые дроны остаются уязвимыми к спуфинговым атакам, достижение полного контроля над БПЛА требует манипулирования спуфинговыми сигналами в реальном времени.

Сегодня растёт интерес к использованию автономных групп роботов в критически важных для безопасности приложениях, таких как поисково-спасательные операции, экстренная поддержка, строительные работы и доставка. Рои также имеют важное применение в армии как с тактической, так и с логистической точки зрения. Системы точного позиционирования, навигации и связи имеют основополагающее значение для работы этих приложений, но спуфинговые атаки и глушение систем локализации влияют на общую экосистему роя. Например, ложная атака на группу беспилотных летательных аппаратов потенциально может привести к столкновению и коллапсу группы или просто к изменению её курса.

В исследовании, проведённом сотрудниками Северо-Восточного университета в Бостоне, фокус был сделан на влияние спуфинговой атаки ГНСС на алгоритмы формирования роя. Предполагалось, что противник в состоянии генерировать и передавать сигналы ГНСС. Хотя конкретная цель злоумышленника может сильно разниться: от принуждения дрона к столкновению с другими дронами до создания зоны затемнения наблюдения. В общем, основная цель спуфинговой атаки — заставить рой вести себя иначе, чем предполагалось изначально. Предполагалось также, что БПЛА находятся в пределах радиодиапазона злоумышленника и, следовательно, могут уловить эти поддельные сигналы. То есть злоумышленник успешно подделал приёмник ГНСС либо с помощью метода плавного захвата, либо с помощью простой некогерентной атаки с тенью. Не предполагалось наличия в этих дронах передовых мер противодействия спуфингу, поскольку их стоимость существенно повлияет на развёртывание роя и операционную масштабируемость. Не рассматривались злоумышленники, способные внедрять поддельные позиции непосредственно по каналам связи, поскольку эти каналы обычно имеют меры криптографической безопасности. Не рассматривались атаки с глушением, потому что, хотя они могут нарушить связь, основная цель атаки — заставить рой вести себя определённым образом.

Децентрализованная архитектура распределяет процесс принятия решений, тем самым повышая надёжность. Гибридные архитектуры используют иерархическую систему, которая обеспечивает централизованное принятие решений и автономные локальные действия.

Исследователи рассматривали группу дронов, которым поручено наблюдение за определённым географическим регионом, каждый из которых предназначен для покрытия равной территории. Каждый дрон определяет свое местоположение с помощью ГНСС и передаёт это положение своим собратьям.

Например, это может быть группа дронов, которым поручено следить за крупным общественным мероприятием — классическая задача пространственной организации. Эти дроны должны эффективно сканировать территорию, чтобы выявить потенциальные угрозы безопасности или чрезвычайные ситуации. Важным для этой задачи является обеспечение того, чтобы агенты могли эффективно распределяться и координировать свои действия в своей среде, что делает проблему формирования первостепенной в успешных операциях дронов.

Подмена ГНСС искажает местоположение, воспринимаемое дронами. Разумно предположить, что такая подмена затронет только часть роя дронов. Во многом это связано с трудностями подделки обширного географического региона, который может занять рой. Затем целевые дроны будут оценивать и передавать неверные местоположения, что приведет к включению ошибочных данных о местоположении.

Последствия этого многогранны. Во-первых, это может привести к тому, что дроны будут оставаться в движении в течение длительного времени, и разряжать их батареи. Кроме того, это может привести к неравномерности схемы наблюдения: некоторые дроны покрывают слишком обширные для них территории, что приводит к образованию слепых зон наблюдения. Если меры по предотвращению столкновений отсутствуют, дроны могут столкнуться. Динамика алгоритма становится особенно интригующей, когда несколько дронов, подвергшихся спуфингу, сообщают об идентичных местоположениях. В таких случаях алгоритм должен интерпретировать это как два дрона, занимающих одно и то же место, что приводит к дополнительным сложностям и потенциальным несоответствиям системы.

Исследовались три различные стратегии спуфинга, чтобы понять их влияние на поведение роя: i) «Фиксированный спуфинг», при котором ложное местоположение остается постоянным на протяжении всего времени спуфинга, ii) «Относительный спуфинг», при котором устанавливается ложное местоположение, как незначительное отклонение от истинного местоположения дрона, и iii) «Случайная подмена», когда вводящее в заблуждение местоположение выбирается произвольно.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников

Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~R3JC7
14.05.2026
Управление главного специалиста по данным и искусственному интеллекту Министерства военно-воздушных сил США (DAF) опубликовало два документа: «Стратегия Министерства военно-воздушных сил в области искусственного интеллекта» и «Стратегия Министерства военно-воздушных сил в области данных». Эти стратегии, объявленные в официальном пресс-релизе ВВС, описывают единую дорожную карту по преобразованию DAF в «силу, ориентированную на ИИ».
13.05.2026
Космические силы США опубликовали своё видение того, как будет выглядеть космическая обстановка к 2040 году, и структуру сил, которая потребуется для их функционирования в этих условиях.
08.05.2026
Академик РАН, профессор, научный руководитель Института космических исследований РАН и первого этапа российской лунной программы Лев Зелёный рассказал, как Россия конкурирует с другими космическими державами, что происходит с научными разработками, насколько реалистична национальная космическая программа и почему Россия сосредоточена на освоении Луны.

07.05.2026
ВВС США впервые применили новую систему военных игр на основе искусственного интеллекта. Система, которую в армии описывают как «активную среду для военных игр», — это система на базе ИИ, которая интегрирует существующие модели, данные и рабочие процессы, ускоряя при этом анализ.

СТАТЬИ ГЛОНАСС