Статьи

Спуфинг сигналов ГНСС и методы борьбы с ним  10.02.2025 00:00

За последние 20 лет ГНСС действительно зарекомендовала себя как часть критической инфраструктуры в современном мире — уже не только для позиционирования и навигации, но и в самых разных приложениях и рынках, особенно для автономных транспортных средств на земле, в воздухе и на море. Эти сигналы спутниковой навигации очень слабы и уязвимы для помех. Несмотря на то, что различные ГНСС группировки (GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou) передают сигналы в выделенных диапазонах частот, существует множество радиочастотных сигналов, которые излучаются «прямо рядом» с ГНСС. Некоторые из этих сигналов проникают в диапазоны ГНСС, влияя на качество и точность определения местоположения, а иногда даже полностью заглушая сигналы ГНСС. Более того, иногда люди мешают сигналам ГНСС напрямую, непреднамеренно или намеренно. А с распространением систем слежения за транспортными средствами и взимания платы за проезд на дорогах на основе ГНСС наблюдается явный рост присутствия нелегальных, но дешевых автомобильных глушилок ГНСС.

Эффективность позиционирования ГНСС зависит от доступности и точности спутниковых измерений (кодовых и псевдофазовых). Для обеспечения высокой точности и устойчивости такие высокопроизводительные приемники отслеживают сигналы на различных частотах и нескольких созвездий ГНСС, как показано ниже.

Рисунок 1. Радиочастотный спектр для ГНСС

Эта избыточность позволяет точности позиционирования высококлассных приемников оставаться неизменной, когда помехи нарушают только несколько спутниковых измерений. Однако источник помех, вероятно, повлияет на несколько сигналов в одном и том же диапазоне частот ГНСС и может даже полностью заблокировать прием всего диапазона ГНСС. В этом случае эффект на уровне позиционирования может быть более серьезным. Рассмотрим, если бы прием GLONASS L2 (G2 на рис 2) был полностью потерян, приемник в двухчастотном режиме GPS и GLONASS RTK должен был бы переключиться в двухчастотный режим RTK только GPS, что может привести к снижению точности. Если бы прием L2 был полностью потерян как на GPS, так и на GLONASS, тот же приемник должен был бы вернуться в другой режим позиционирования, такой как L1-only RTK, к работе DGNSS или даже в автономный режим. Для работ, требующих точность RTK-решения в несколько сантиметров, возврат к не-RTK-режиму может оказаться неприемлемым и привести к невозможности работы приложения.

Рисунок 2. Шкала точности ГНСС

Подмена сигнала GPS или спуфинг (от англ. Spoofing)

Спуфинг - это преднамеренное вмешательство, которое имитирует сигналы GNSS и вызывает неправильную навигацию. Спуфер вводит в заблуждение целевой GPS-приемник и берет на себя позиционирование или время всей системы. Для таких приложений, как автономные транспортные средства, а также критическая инфраструктура, это создает серьезную уязвимость. Ложные сигналы приводят к ложным позициям. Существуют различные методы спуфинга с возрастающим уровнем сложности. Чем сложнее метод, тем сложнее обнаружить и нейтрализовать.

Непривязанная атака (самая простая) - эту форму атаки довольно легко настроить с помощью дешевого SDR и программного обеспечения с открытым исходным кодом. Часто некогерентному спуфингу предшествует глушение, чтобы сначала сломать «замок» с реальным сигналом. Сигнал спуфинга не точно синхронизирован с аутентичным сигналом, однако многие приемники будут его обнаруживать, поскольку он более мощный.

Привязанная (альтернатива фразе когерентности) - этот тип атаки сначала выравнивает сигнал подмены с менее мощным аутентичным сигналом ГНСС и постепенно задерживает его во времени, чтобы взять на себя отслеживание приемника. Злоумышленник использует симулятор или аналогичное оборудование для создания поддельного сигнала. Если используется высокотехнологичное оборудование и настройка выполнена правильно, его может быть очень сложно обнаружить.

Повторная передача сигнала - этот метод перехватывает и ретранслирует записанные сигналы спутниковой навигации. Это направлено на то, чтобы заставить приемник поверить, что он находится в месте расположения антенны, используемой для перехвата сигнала.

Технологии защиты от спуфинга от современных производителей

1. Постоянный анализ оцифрованных сигналов на предмет корреляционных пиков

• Каждый сигнал имеет один корреляционный пик
• Если обнаружен второй пик, сигнал помечается как поддельный и исключается из PVT
• Более 2 спутников cо спуфингом помечают все спутники как ложные (Spoofed)

2. Остальные спутники определяют надежное местоположение

Рисунок 3. Отображение ложных сигналов в ПО NetView Javad

Приёмники JAVAD обладают запатентованной функцией защиты от спуфинга (Патент № 10983220). Все обнаруженные ложные сигналы подавляются для защиты PVT.