无人机GPS 欺骗干扰攻击对策

陈立军，潘正军，陈孝如

(广州软件学院软件工程系,广州 510990)

0 引言

无人驾驶飞行器也被称为无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)，在过去几年，私人、商业、军事[1]方面的应用急剧增加.无人机的使用案例包括搜索、救援[2]、农业田间管理、建筑、采矿以及电影业.UAV 很容易适应定制任务，只需要很少的维护，而且运行成本低.然而，UAV 执行自主任务在很大程度上依赖于GNSS的定位、导航和任务规划.由于GPS 定位准确性高，是无人机使用的主要位置估计技术.GPS 是一个由多达31 颗卫星组成的星座，其中最多可以有3 颗卫星处于储备或待机模式，每颗GPS 星发射两个信号，一个是未加密的民用信号，一个是经过加密和认证的军用信号.尽管现在民用GPS 信号使用广泛，但它不是安全应用[3].近十年，UAV 在设计、硬件和软件方面都得到了大规模的改进[4]，但许多安全问题和担忧在很大程度上仍然未得到解决.UAV 的民用领域广泛，但民用GPS 信号未经过加密和认证，安全性不高，而军用GPS 信号一般不作民用.GPS 的一个实质性问题是，接收到的信号非常弱，由于卫星和地球之间的高路径损耗，接收到的表面信号功率大约为-130 dBm[5]，这比热噪声约低20 dB.假设信号功率均匀分布在2 MHz 的带宽内，特别低的信号功率会导致GPS 容易受到干扰、故意干扰和欺骗性攻击.GPS 欺骗攻击的后果危害性很大，例如，改变飞行路线，突然加速或减速，与其他UAV 相撞，或通过传输禁飞区坐标强制切换到手动或降落模式.为了有效缓解GPS 欺骗攻击，我们需要一个可靠的欺……