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無人機容易被干擾的原理解析

發布日期:2019-03-20我要投稿我要評論

  設備由手持式主機和電池組組成。手持式主機為三頻段發射機天線一體化設計,可以同時產生2.4GHz/5.8GHz頻段無人機飛控干擾信號以及衛星定位干擾信號,通過對無人機的上行飛控信道和衛星定位信道進行阻塞式干擾,從而使其失去飛控指令和衛星定位信息,使之無法正常飛行,根據無人機的設計不同會產生返航、降落以及墜落的管控效果。

  在攻防態勢上,通常無人機的操縱者和需要設防的敏感區域之間有一定距離。無人機從操縱者附近起飛,然后逐漸飛臨設防區域。當無人機到達設防區域附近,能夠開展有效的偵查或破壞活動時,無人機到設防區域的距離,通常比它到操縱者的距離要近得多。

  在上述態勢中,操縱者發送的一切上行信號(從地面向無人機發送)都會因為距離遠而比較微弱。采用同樣的功率,防御者由于距離無人機更近,信號將比操縱者強。防御者收到的下行信號也會比操縱者強。但是對下行信號的防御目標是讓操縱者收不到,而此時無人機到操縱者的距離,和防御者到操縱者的距離是差不多的。所以對下行信號的阻斷不占地形優勢。

  從上面分析可以看出干擾上行信號更為有利。恰巧上行信號通常是遙控信號,直接關系到對無人機的操控,如果上行信號被干擾,無人機將失去即時控制,只能按照程序預設的步驟運行(通常是降落或者懸停)。而下行信號主要是遙測和圖像等,雖然也可能存在敏感信息,但相比控制信號而言就不那么重要了,再加上防御者在態勢上不占優勢,通常對下行信號采取放任態度。

  GPS依靠中軌道衛星。通俗而言就是信號經過上萬公里到達地球表面,已經非常微弱。所以要在無人機離防御者很近的情況下干擾GPS信號是比較容易的。如果想欺騙它就需要用比較復雜的手段來模擬GPS衛星,會困難得多。

  目前,對無人機的控制多使用無線電通信技術,通過向目標無人機發射大功率干擾信號,對控制信號進行壓制,就可以迫使無人機自行降落或返航。

  美國就是利用了這個原理。這款槍把一個電子干擾器安裝在步槍的框架上,一旦扣動扳機,干擾器會向無人機發射全頻段的干擾信號,使無人機脫離操作者的控制,接收不到控制信號而自動降落到地面。

  一旦無人機的信號處于混亂狀態,它通常有3種選擇:跌落到地面、返回操作者身邊或平穩下降。這種步槍的有效射程達到了500~2000米。

  目前,在正常情況下絕大多數消費級無人機都會首選GPS導航來進行飛行控制,而民用GPS信號是非加密的,這就留下了可利用的空間。

  GPS欺騙的主要原理就是向無人機的控制系統發送虛假的地理位置坐標,從而控制導航系統,誘導無人機飛向錯誤的地點。GPS信號可以由發生器來產生,也可以是事先錄制然后重放。由于無人機接收GPS信號總是以信號最強的信號源為準,因此在地面人造的GPS信號只要強度足夠大,就可以覆蓋真正的從太空中傳來的GPS信號,從而欺騙無人機的GPS接收模塊。

  當前,各個國家都在核心區域設置了禁飛區,許多無人機制造廠商在無人機內置固件中進行了設置,在禁飛區內無人機無法起飛,即使到達了禁飛區也會自動降落。因此,只要地面人造的GPS信號將地理位置模擬為禁飛區的坐標,就可以迫使無人機自行降落。

  現在,無人機使用的控制信號大多在1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz等常規民用頻段,隨著Arduino和樹莓派等開源硬件的快速發展和軟件無線電(SDR)技術的流行,普通愛好者也可以利用從網絡買到的硬件和從論壇獲得的軟件源碼模擬遙控器向無人機發送控制信號,并覆蓋真正遙控器的信號,從而獲得無人機的控制權。

  很多無人機為方便用戶使用手機和平板電腦等移動設備進行操控,直接使用Wi-Fi進行交互。這樣一來,一些在互聯網中已經很成熟的黑客技術就可以直接應用在無人機上。

  例如,通過無人機控制系統中開放的端口或密碼猜解等手段,進入控制系統實現對無人機的控制。開發出“薩米蠕蟲病毒”的傳奇黑客薩米 卡姆卡爾(Samy Kamkar)就利用這個原理編寫了一個名為“SkyJack”的無人機劫持軟件,并將軟件安裝到經過特殊配置的無人機中,SkyJack在空中飛行并尋找Wi-Fi范圍內的其他無人機,然后入侵該無人機并取得控制權。

  業內從事反無人機應用的專業人士表示,當前國內的反無人機技術還處在摸索階段,無線電劫持技術由于各無人機廠家對無線電信號進行了加密處理很難實現,而黑客技術由于門檻較高不易商業化,因此當前所采用的技術主要以干擾阻斷為主。

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