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
29.05.2025
Первый в мире прямой широкополосный видеозвонок со спутника 5G на смартфон, проведённый учёными из Китая, поднял новые вопросы об эффективности ограничений США в отношении таких приложений, как TikTok.
28.05.2025
Как сообщили в Южно-Уральском государственном университете, этот контроллер позволяет устанавливать различные процессоры и периферийные устройства в зависимости от потребностей. При этом все компоненты остаются совместимыми и работают в единой системе управления.
26.05.2025
Пока все космические системы и услуги PNT финансировались, принадлежали и эксплуатировались исключительно мировыми правительствами со значительными бюджетами, длительными графиками и публичными документами по контролю интерфейса (ICD).
23.05.2025
В мире активно разрабатываются технологии, которые позволят создавать процессоры следующего поколения. В частности, учёные из России работают над созданием квантовых процессоров с тысячами кубитов, которые могут стать основой для практически полезных гибридных суперкомпьютеров.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

НАВИГАЦИОННОЕ ПРАВО. Отрасль ли или фикция?
В юридической науке и нормотворческой практике применяется широко термин «отрасль права/отрасль законодательства». Одни теоретики их отождествляют, то есть полагают синонимами. Другие, различая право и закон, полагают их различными. То есть соотносящимися как содержание и форма. Практикам-«неюристам» эта дискуссионность неинтересна. Для них важен качественный нормативный документ как инструмент повседневной деятельности. Но на деле этот кажущийся схоластическим вопрос имеет вполне земное значение, касающееся каждого из нас. Особенно ярко это проявляется в сфере навигации, когда уже поголовно все население, исключая грудничков, обладает смартфонами, а значит, потенциально все эти владельцы – «субъекты персональной навигации». О классическом транспорте и субъектах еще более 50 видов экономической деятельности говорить не приходится. Не будет преувеличением сказать, что «география» применения навигационной информации, как продукта одного конкретного вида экономической деятельности, стала самой широкой в жизнедеятельности общества, обогнав связь и энергетику.
Необходим поиск отечественных специалистов в области кибербезопасности сельского хозяйства
Перспективы реализации дорожной карты одного из направлений Национальной технологической инициативы (НТИ) в области сельского хозяйства, по просьбе журнала «Вестник ГЛОНАСС», оценил эксперт в навигационно-информационной сфере Семён Видный. В современных, быстроизменяющихся условиях особого решения требуют вопросы безопасности (направление SafeNet), тем более на таком значимом для государства агросекторе. В этом направлении на данный момент – огромное количество профессиональных участников. Но большинство из них используют иностранные наработки, что в настоящий момент и на перспективу неприемлемо. Также все профессионалы никогда не занимались этим специфическим сектором экономики – сельским хозяйством. Так что здесь придётся ещё поискать участников.