ВВЕДЕНИЕ 3
1. СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ 4
1.1. Принцип работы спутниковых навигационных систем 4
1.2. Система глобального позиционирования GPS 6
1.2.1. История создания 6
1.2.2. Техническая реализация 7
1.2.3. Структура навигационного сигнала GPS 8
1.3. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС 11
1.3.1. История создания 11
1.3.2. Техническая реализация 13
1.3.3. Структура навигационного сигнала ГЛОНАСС 14
1.4. Сравнение систем GPS и ГЛОНАСС 16
1.5. Уязвимости GPS и ГЛОНАСС 18
2. БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ 20
3. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 22
3.1. Генераторы сигналов 22
3.2. Программно-определяемое радиоустройство USRP-2920 24
3.3. Полетный контроллер мультикоптера 24
4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 26
4.1. Программное обеспечение для генерации GPS сценария 26
4.2. Программное обеспечение для отслеживания сигнала GPS 30
5. ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА 31
5.1. Подготовительная часть 31
5.2. Передача и воспроизведение сигнала 33
5.3. Проведение эксперимента с мультипкоптером 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время трудно представить жизнь человека без систем спутниковой навигации. Данная технология проникла во многие сферы жизнедеятельности человечества, начиная от решения бытовых задач, таких как определение местоположения своего домашнего питомца, и заканчивая наблюдением за смещением материков.
В последние годы бурно развиваются беспилотные технологии. Не последнее место среди них занимают летательные аппараты (БЛА/БПЛА). Они используются для кардинально различных целей, таких как съемка красивых видов с большой высоты, доставка почтовых грузов, военная разведка и т. д. Главным недостатком данных устройств является уязвимость каналов связи - навигационные сигналы, как и любые сигналы, принимаемые и отсылаемые летательным аппаратом можно глушить, перехватывать и подменивать. Таким образом, остро встает вопрос безопасности автопилота БЛА, так как от него зависит успешное проведение полета.
Атака, при которой навигационному приемнику передается ложный сигнал, называется «spoofing» атакой. Для реализации такой атаки достаточно широковещательно передавать сигнал аналогичный спутниковому, но немного более мощный.
Цель работы: анализ уязвимости мультикоптера к ложным GPS сигналам.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
1) изучить принцип работы спутниковых систем навигации;
2) провести анализ имитаторов GPS сигнала;
3) провести анализ ПО для генерации GPS сценария;
4) сгенерировать GPS сценарий;
5) разработать макет для воспроизведения GPS сигнала;
6) провести эксперимент по передаче ложного GPS сигнала.
1. Были изучены принципы работы спутниковых систем навигации на примере Глобальной системы позиционирования (GPS) и Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС);
2. Проведен анализ различных устройств, способных имитировать GPS сигнал, в результате которого было для воспроизведения сигнала было выбрано программно-определяемое радиоустройство USRP-2920;
3. Проведен анализ ПО для генерации GPS сценария, в результате которого для генерации GPS сценария было выбрано ПО с открытым исходным кодом GPS-SDR-SIM;
4. С помощью ПО GPS-SDR-SIM успешно сгенерированы 4 различных GPS сценария, с различными передаваемыми координатами;
5. Разработан макет для воспроизведения GPS сигнала, который показал возможность реализации передачи ложного GPS сигнала.
6. Успешно проведен объектный эксперимент по передаче ложного GPS сигнала, в результате которого GPS-приемником был принят передаваемый сигнал. В ходе эксперимента подтверждена уязвимость мультикоптера к ложным навигационным сигналам.
