Cudzy dron pod naszą kontrolą, czyli zabawy z fałszowaniem sygnału GPS

Od kilku lat bezzałogowe, autonomiczne samoloty i helikoptery patrolują niebo nad strefami konfliktów zbrojnych. Od niedawna pojawiają się także nad USA. Kilka dni temu naukowcy ze Stanów pokazali, jak łatwo przejąć nad nimi kontrolę.

Jednym z podstawowych mechanizmów, umożliwiających prawidłowe funkcjonowanie dronów, jest odbiornik GPS. Umożliwia on przede wszystkim określenie pozycji i kursu wymaganego, by dotrzeć do kolejnego, zaprogramowane punktu lub wrócić do bazy. W przeciwieństwie do dronów wojskowych, wykorzystujących zarówno szyfrowany sygnał GPS (M-code) jak i nawigację bezwładnościową (które też, jak się okazuje, można zmusić do lądowania), drony cywilne w celu określenia swojej pozycji najczęściej polegają jedynie na publicznym sygnale GPS.

Jak oszukać GPSa

Najprostszą metodą jest zagłuszenie sygnału GPS. Na świecie specjalizuje się w tym np. Korea Północna. Zagłuszanie sygnału GPS nie gwarantuje jednak przejęcia kontroli nad dronem, a jedynie pozbawienie go informacji o aktualnej pozycji – co w zależności od wbudowanych procedur, może prowadzić do jego automatycznego lądowania lub rozbicia się po wyczerpaniu paliwa. Znacznie bardziej wyrafinowaną techniką jest fałszowanie sygnału GPS. Jest to dość skomplikowana operacja. Zaczyna się od ustalenia dokładnej pozycji odbiornika – niezbędnej do obliczenia prawidłowych wartości bazowych opóźnienia czasu dotarcia sygnału z satelity. Następnie wysyła się do odbiornika prawidłowy sygnał GPS o nieco większej sile, niż sygnał otrzymywany z satelity. W kolejnym kroku do sygnału wprowadza się stopniowo niewielkie odchylenia czasowe, by zmienić pozycję odbieraną przez urządzenie. Odchylenia muszą być niewielkie, by odbiornik nie uznał ich za błąd transmisji (wtedy fałszowanie zadziała jak zwykłe zagłuszanie). Metodą drobnych kroków i kolejno zwiększanych odchyleń od prawidłowej pozycji odbiornika można skierować drona w dowolne inne wybrane miejsce.

Pierwszy pokaz na żywo

Fałszowanie sygnału GPS było do tej pory uznawane za koncepcję teoretyczną. Dwa tygodnie temu zespół laboratorium radionawigacji University of Texas udowodnił, że możliwe jest przejęcie kontroli nad cywilnym dronem i zmuszenie go do wykonywania określonych manewrów poprzez sfałszowanie sygnału GPS. Na stadionie w Austin, na oczach pracowników Departamentu Bezpieczeństwa Wewnętrznego, naukowcy przejęli kontrolę nad lotem autonomicznego helikoptera i zmusili go do lądowania.

Co można zrobić za 1000 dolarów

Co ciekawe, oprócz głębokiej wiedzy na temat systemu GPS, naukowcy użyli wyposażenia, które kosztowało mniej niż tysiąc dolarów. Ze względu na przystępną cenę prawdopodobnie szybko znajdą naśladowców. W amerykańskich ogródkach i ich okolicach latają już tysiące dronów, budowanych przez hobbystów. Drony znajdują się na wyposażeniu służb patrolowych i porządkowych, a niedawno szef firmy kurierskiej Fed-Ex zapowiedział, że chciałby, by jak najszybciej drony zaczęły obsługiwać loty towarowe firmy.

Wyposażenie użyte do fałszowania sygnału GPS

Co czeka nas w przyszłości?

W 2015 przestrzeń powietrzna USA ma zostać oficjalnie otwarta dla dronów cywilnych i komercyjnych a do ich obsługi mają zostać przystosowane wszystkie lotniska. Bez wątpienia demonstracja naukowców skłania do zaprojektowania systemów nawigacji nie opierających się jedynie na sygnale GPS – wizja dużych samolotów bezzałogowych przejmowanych w locie przez terrorystów przebywających na ziemi powinna podziałać na wyobraźnię projektantów kolejnych systemów sterowania.

Czytelnikom zainteresowanym tematem polecamy artykuł autorstwa tych samych naukowców, którzy przejęli kontrolę nad dronem, poświęcony metodom przeciwdziałania fałszowaniu sygnału GPS oraz tegoroczny raport amerykańskiej federalnej organizacji lotniczej pt. Concept of Operations for NextGen Alternative Positioning, Navigation and Timing.