Tecnologia de engano de navegação por drone

O engano de navegação direcionado a drones geralmente se refere ao uso de certos meios técnicos para injetar artificialmente informações de navegação de ameaças falsas em drones ilegais, fazendo com que o próprio sistema de navegação por satélite do drone determine incorretamente sua posição e, assim, faça planejamento de rota e controle de voo incorretos, alcançando assim com o objetivo de afastar o drone ou fazer pouso forçado em local designado. Devido ao fato de que os drones convencionais atualmente usam oSistema global de navegação por satélite(GNSS) como principal fonte de informações de navegação, a tecnologia de engano de navegação pode afetar quase todos os drones, especialmente os drones civis, e tem boa aplicabilidade. No uso prático, o equipamento terrestre de orientação de navegação de drones geralmente emite sinais de pseudo-navegação que têm uma certa semelhança com o sinal GNSS real do drone, forçando os usuários relevantes a receber e calcular tais sinais de pseudo-navegação no terminal receptor, fazendo com que o drone obtenha falsos informações de posição, velocidade e tempo sob condições ocultas e incapazes de detectá-las com eficácia. Deve-se ressaltar que o engano na navegação é diferente da interferência na navegação. A interferência de supressão de navegação geralmente usa bloqueadores de alta potência para transmitir diferentes tipos de sinais de supressão, tornando o receptor alvo incapaz de receber sinais de navegação normais e os usuários incapazes de obter resultados de navegação, posicionamento e cronometragem, resultando na indisponibilidade do sistema de navegação. Devido ao fato de que o engano de navegação muitas vezes não requer um poder de transmissão muito forte, tem boa ocultação e pode orientar os usuários relevantes a navegar na direção errada até certo ponto, isso também faz com que o engano de navegação tenha bons efeitos de aplicação na prática.

Atualmente, existem duas tecnologias principais de engano de navegação para drones:

1） Envio de fraude

Como o nome sugere, o engano direto refere-se a colocar um receptor GNSS ao redor do alvo a ser enganado, armazenando e encaminhando o sinal GNSS real para o alvo para obter o efeito do engano. Geralmente, devido à ocorrência inevitável de atrasos na chegada do sinal durante a recepção, armazenamento, processamento e encaminhamento do sinal, a interferência de encaminhamento pode ser dividida em engano de encaminhamento direto e engano de encaminhamento atrasado com base na presença de atraso humano no atraso. Devido ao fato de que o bloqueio de fraude direta encaminha diretamente o sinal real, isso significa que, desde que o sinal atual possa ser recebido, a fraude pode ser realizada. Portanto, não há necessidade de conhecer antecipadamente a estrutura do pseudocódigo do sinal, especialmente sem compreender os detalhes específicos de implementação do código GPS M (Y). Portanto, os sinais GPS militares podem ser enganados diretamente. Porém, devido ao fato de que o atraso do sinal de engano encaminhado que chega ao receptor é sempre maior que o atraso da chegada do sinal real. Devido à incapacidade de alterar a estrutura do pseudocódigo e apenas o valor de medição da pseudodistância durante o processo de engano, a flexibilidade de controle da interferência simultânea de engano direto é relativamente fraca, muitas vezes exigindo estratégias de controle de atraso direto mais complexas e também tendo certas limitações no local de implantação de dispositivos de encaminhamento. Para receptores que já alcançaram rastreamento estável de sinais GPS, o bloqueio de engano direto só é eficaz quando o atraso entre o sinal direto e o sinal direto no centro de fase da antena do receptor alvo é menor que um chip devido à sua fase de pseudocódigo relógio atrasado em relação ao sinal real. Além disso, a investigação demonstrou que, devido ao facto de os receptores GPS receberem normalmente múltiplos sinais de satélite (geralmente superiores a 10 canais), é frequentemente necessário receber e encaminhar múltiplos sinais de satélite durante a fraude. No entanto, na prática, se um método de estação única e antena única for usado para encaminhamento, muitas vezes é impossível encaminhar simultaneamente mais de quatro canais (excluindo quatro canais) de sinais de satélite, e vários sinais precisam ser encaminhados em uma estação de encaminhamento, Muitas vezes resultando em um grande volume de estações de encaminhamento, os sinais de falsificação de encaminhamento também são facilmente detectados. Portanto, o uso de forward spoofing é frequentemente limitado na prática.

（2） Engano gerativo

O princípio básico do engano generativo é usar dispositivos de engano para calcular em tempo real os parâmetros necessários, como atraso de fase de código, portador Doppler, mensagem de navegação, etc. do sinal GNSS que o usuário precisa receber na posição de usuário esperada predeterminada . Com base nisso, um sinal GNSS falso é gerado naquele ponto e irradiado para o objeto de engano através da antena transmissora, mascarando o sinal GNSS verdadeiro com a vantagem de potência do sinal falso, fazendo com que ele rastreie e capture gradualmente a fase de pseudocódigo especificada e portador Doppler do sinal de engano, de modo que o alvo a ser enganado possa obter valores de medição de pseudo-alcance incorretos e, em seguida, calcular as informações de posição incorretas, atingindo em última análise o propósito de engano. O princípio básico deste método é mostrado na figura a seguir:

O engano generativo requer uma compreensão completa dos dados e da estrutura de frequência dos sinais GNSS, como estruturas de pseudocódigo, mensagens de navegação, etc., dificultando a implementação do engano generativo em sinais de código P (Y). Devido ao fato de que o bloqueio de engano generativo utiliza seu próprio dispositivo para gerar sinais de engano e não depende do sistema GNSS, a parte enganosa pode determinar livremente a mensagem de navegação e o tempo de transmissão do sinal, o que permite que o sinal de engano chegue ao receptor atrasado ou à frente do sinal real. Portanto, a interferência generativa pode enganar o receptor alvo através de vários meios, como alterar os valores de medição experimental de chegada e adulterar efemérides/almanaques de satélite. Além disso, como os sinais GNSS são, na verdade, sinais de espectro espalhado de sequência direta que se repetem em um determinado período de código, a pesquisa mostrou que os sinais de engano generativos podem combinar automaticamente a fase do código com o sinal real dentro do período de pseudocódigo mais longo (1 ms para sinais GPS L1 ) e puxe o loop de rastreamento de pseudocódigo do receptor para rastrear o sinal de engano através de uma potência ligeiramente maior do que o sinal real. Ao mesmo tempo, devido à característica de repetição cíclica do pseudocódigo no sinal de engano, se o engano não for bem-sucedido dentro de um ciclo de pseudocódigo, o sinal de engano também pode implementar automaticamente a tração no próximo ciclo de pseudocódigo até o receptor alvo é guiado com sucesso. Uma vez que o sinal de engano puxa com sucesso o loop de rastreamento de pseudocódigo do receptor alvo, a parte interferente pode controlar os resultados de tempo e posicionamento do receptor alvo ajustando a fase de pseudocódigo do sinal de engano transmitido, atingindo assim o objetivo de enganar o alvo receptor. Portanto, este método não possui requisitos elevados para o estado atual do receptor. Ele pode enganar tanto o receptor no estado de captura quanto o receptor no estado de rastreamento em estado estacionário. Portanto, a praticidade do engano generativo é muitas vezes mais forte.

Devido à profunda aplicação dos sistemas de navegação por satélite em vários aspectos da vida social e aplicações militares, os terminais de recepção de navegação por satélite que recebem sinais falsos e obtêm resultados de tempo e posicionamento incorretos podem levar a consequências catastróficas. Portanto, o número de contramedidas de drones que utilizam tecnologia de engano de navegação está aumentando constantemente. Em 4 de dezembro de 2011, as forças de defesa aérea iranianas alegaram ter usado tecnologia de engano para capturar uma aeronave de reconhecimento não tripulada "RQ-170" dos EUA ao longo da fronteira oriental do país. Se este relatório for verdadeiro, será a primeira aplicação da tecnologia de engano de navegação em contramedidas para veículos aéreos não tripulados. De acordo com relatos da mídia, como um país importante em tecnologia e equipamentos de guerra eletrônica, é altamente provável que a Rússia tenha usado extensivamente tecnologia de engano visando GPS nos últimos anos. De acordo com a C4ADS, uma organização sem fins lucrativos dos Estados Unidos, houve quase 10.000 incidentes diferentes de engano de GPS na Rússia nos últimos anos, especialmente quando o presidente russo Putin visita áreas sensíveis, sinais de GPS enganosos aparecerão ao seu redor. Além disso, a organização informou que em Moscovo, especialmente perto do Kremlin, os turistas encontraram repetidamente a sua localização designada como aeroporto a 32 km de distância. Esta abordagem da Rússia é amplamente considerada como uma medida defensiva para evitar ser atacada por armas guiadas por GPS da OTAN. A análise sugere que os militares russos têm sido capazes de impedir repetidamente ataques de drones contra as suas bases militares na Síria, possivelmente devido ao uso de tecnologia de engano parcial de GPS.