Tecnología de engaño de navegación con drones

El engaño de navegación dirigido a drones generalmente se refiere al uso de ciertos medios técnicos para inyectar artificialmente información de navegación de amenaza falsa en drones ilegales, lo que hace que el propio sistema de navegación por satélite del drone determine incorrectamente su posición y, por lo tanto, realice una planificación de ruta y control de vuelo incorrectos, logrando así con el propósito de ahuyentar el dron o realizar un aterrizaje forzoso en un lugar designado. Debido al hecho de que los drones convencionales utilizan actualmente elSistema mundial de navegación por satélite(GNSS) como su principal fuente de información de navegación, la tecnología de engaño de navegación puede afectar casi a todos los drones, especialmente a los civiles, y tiene buena aplicabilidad. En el uso práctico, el equipo de guía de navegación de drones terrestres generalmente emite señales de pseudonavegación que tienen cierta similitud con la señal GNSS real del dron, lo que obliga a los usuarios relevantes a recibir y calcular dichas señales de pseudonavegación en el terminal receptor, lo que hace que el dron obtenga falsas señales. información de posición, velocidad y tiempo en condiciones ocultas y sin poder detectarla de manera efectiva. Cabe señalar que el engaño a la navegación es diferente de la interferencia a la navegación. La interferencia de supresión de navegación generalmente utiliza bloqueadores de alta potencia para transmitir diferentes tipos de señales de supresión, lo que hace que el receptor objetivo no pueda recibir señales de navegación normales y que los usuarios no puedan obtener resultados de navegación, posicionamiento y sincronización, lo que resulta en la indisponibilidad del sistema de navegación. Debido al hecho de que el engaño de navegación a menudo no requiere una potencia de transmisión demasiado fuerte, tiene un buen ocultamiento y puede guiar a los usuarios relevantes a navegar de manera incorrecta hasta cierto punto, esto también hace que el engaño de navegación tenga buenos efectos de aplicación en la práctica.

Actualmente, existen dos tecnologías principales de engaño de navegación para drones:

1） Reenvío de engaño

Como sugiere el nombre, el engaño directo se refiere a colocar un receptor GNSS alrededor del objetivo a engañar, almacenar y reenviar la señal GNSS real al objetivo para lograr el efecto de engaño. Generalmente, debido a la inevitable aparición de retrasos en la llegada de la señal durante la recepción, almacenamiento, procesamiento y reenvío de la señal, la interferencia de reenvío se puede dividir en engaño de reenvío directo y engaño de reenvío retrasado en función de la presencia de retraso humano en el retraso. Debido al hecho de que la interferencia de engaño directo reenvía directamente la señal real, significa que siempre que se pueda recibir la señal actual, se puede llevar a cabo el engaño. Por lo tanto, no es necesario conocer de antemano la estructura del pseudocódigo de señal, especialmente sin comprender los detalles de implementación específicos del código GPS M (Y). Por tanto, las señales de GPS militares pueden engañarse directamente. Sin embargo, debido al hecho de que el retraso de la señal engañosa reenviada que llega al receptor es siempre mayor que el retraso de la llegada de la señal real. Debido a la incapacidad de cambiar la estructura del pseudocódigo y solo el valor de medición de la pseudodistancia durante el proceso de engaño, la flexibilidad de control de la interferencia de engaño directo simultáneo es relativamente pobre, requiriendo a menudo estrategias de control de retardo directo más complejas y también teniendo ciertas limitaciones en el Ubicación de implementación de los dispositivos de reenvío. Para los receptores que ya han logrado un seguimiento estable de las señales GPS, la interferencia de engaño directo solo es efectiva cuando el retraso entre la señal directa y la señal directa en el centro de fase de la antena del receptor objetivo es inferior a un chip debido a su fase de pseudocódigo. reloj retrasado con respecto a la señal real. Además, las investigaciones han demostrado que debido al hecho de que los receptores GPS normalmente reciben múltiples señales de satélite (generalmente más de 10 canales), a menudo es necesario recibir y reenviar múltiples señales de satélite durante el engaño. Sin embargo, en la práctica, si se utiliza una sola estación y un método de antena única para el reenvío, a menudo es imposible reenviar simultáneamente más de cuatro canales (excluidos cuatro canales) de señales de satélite, y es necesario reenviar múltiples señales en una estación de reenvío. A menudo, lo que resulta en un gran volumen de estaciones de reenvío, las señales de suplantación de reenvío también se detectan fácilmente. Por lo tanto, el uso de la suplantación de identidad directa suele ser limitado en la práctica.

(2) Engaño generativo

El principio básico del engaño generativo es utilizar dispositivos de engaño para calcular en tiempo real los parámetros necesarios, como el retraso de fase del código, el Doppler portador, el mensaje de navegación, etc., de la señal GNSS que el usuario necesita recibir en la posición esperada predeterminada del usuario. . En base a esto, se genera una señal GNSS falsa en ese punto y se irradia al objeto engañoso a través de la antena transmisora, enmascarando la señal GNSS verdadera con la ventaja de potencia de la señal falsa, haciendo que rastree y capture gradualmente la fase de pseudocódigo especificada y Doppler portador de la señal de engaño, de modo que el objetivo a engañar pueda obtener valores de medición de pseudorango incorrectos y luego calcular la información de posición incorrecta, logrando finalmente el propósito del engaño. El principio básico de este método se muestra en la siguiente figura:

El engaño generativo requiere una comprensión completa de los datos y la estructura de frecuencia de las señales GNSS, como estructuras de pseudocódigo, mensajes de navegación, etc., lo que dificulta la implementación del engaño generativo en señales de código P (Y). Debido al hecho de que la interferencia de engaño generativo utiliza su propio dispositivo para generar señales de engaño y no depende del sistema GNSS, la parte engañadora puede determinar libremente el mensaje de navegación y el tiempo de transmisión de la señal, lo que permite que la señal de engaño llegue al receptor ya sea con retraso. o por delante de la señal real. Por lo tanto, la interferencia generativa puede engañar al receptor objetivo a través de diversos medios, como cambiar los valores de medición experimentales de llegada y alterar las efemérides/almanaques de los satélites. Además, como las señales GNSS son en realidad señales de espectro ensanchado de secuencia directa que se repiten en un período de código determinado, las investigaciones han demostrado que las señales de engaño generativo pueden hacer coincidir automáticamente la fase de código con la señal real dentro del período de pseudocódigo más largo (1 ms para señales GPS L1). ), y tira del bucle de seguimiento del pseudocódigo del receptor para rastrear la señal de engaño a través de una potencia ligeramente mayor que la señal real. Al mismo tiempo, debido a la característica de repetición cíclica del pseudocódigo en la señal de engaño, si el engaño no tiene éxito dentro de un ciclo de pseudocódigo, la señal de engaño también puede implementar automáticamente tracción en el siguiente ciclo de pseudocódigo hasta que el receptor objetivo es guiado exitosamente. Una vez que la señal de engaño extrae con éxito el bucle de seguimiento de pseudocódigo del receptor objetivo, la parte que interfiere puede controlar los resultados de sincronización y posicionamiento del receptor objetivo ajustando la fase de pseudocódigo de la señal de engaño transmitida, logrando así el objetivo de engañar al objetivo. receptor. Por lo tanto, este método no tiene requisitos elevados para el estado actual del receptor. Puede engañar tanto al receptor en el estado de captura como al receptor en el estado de seguimiento en estado estable. Por lo tanto, la practicidad del engaño generativo suele ser más fuerte.

Debido a la profunda aplicación de los sistemas de navegación por satélite en diversos aspectos de la vida social y las aplicaciones militares, los terminales receptores de navegación por satélite que reciben señales falsas y obtienen resultados de sincronización y posicionamiento incorrectos pueden tener consecuencias catastróficas. Por lo tanto, el número de contramedidas con drones que utilizan tecnología de engaño de navegación aumenta constantemente. El 4 de diciembre de 2011, las fuerzas de defensa aérea iraníes afirmaron que habían utilizado tecnología de engaño para capturar un avión de reconocimiento no tripulado estadounidense "RQ-170" a lo largo de la frontera oriental del país. Si este informe es cierto, será la primera aplicación de la tecnología de engaño de navegación en contramedidas de vehículos aéreos no tripulados. Según informes de los medios, como país importante en tecnología y equipos de guerra electrónica, es muy probable que Rusia haya utilizado ampliamente tecnología de engaño dirigida al GPS en los últimos años. Según C4ADS, una organización sin fines de lucro en los Estados Unidos, ha habido casi 10.000 incidentes diferentes de engaño de GPS en Rusia en los últimos años, especialmente cuando el presidente ruso Putin visita áreas sensibles, aparecerán señales de GPS engañosas a su alrededor. Además, la organización informó que en Moscú, especialmente cerca del Kremlin, los turistas han encontrado repetidamente su ubicación designada como aeropuerto a 32 kilómetros de distancia. Este enfoque de Rusia se considera ampliamente como una medida defensiva para evitar ser atacado por armas guiadas por GPS de la OTAN. El análisis sugiere que el ejército ruso ha podido frustrar repetidamente los ataques en racimo de drones dirigidos a sus bases militares en Siria, posiblemente debido al uso de tecnología de engaño GPS parcial.