針對無人機的導航誘騙,一般由地面的無人機導航誘導設備發射與真實無人機GNSS信號具有一定相似性的偽導航信號,迫使相關用戶接收終端接收解算此類偽導航信號,從而在隱蔽條件下使無人機得到了虛假的位置、速度和時間信息并無法有效察覺。需要指出的是,導航欺騙與導航干擾不同,導航壓制干擾一般是以大功率干擾機發射不同類型的壓制信號,使得目標接收機無法接收到正常的導航信號,用戶無法獲取導航、定位和授時結果,從而導致導航系統的不可用。由于導航欺騙往往不需要太強的發射功率,隱蔽性好,并能在一定程度上引導相關用戶按照錯誤方式進行導航,這也使得導航欺騙在實際中具有較好的應用效果。
功能描述
本方案結合SKYDEL和USRP-LW X310兩大平臺,構建了一個用于GNSS信號生成、干擾與誘騙的綜合模擬平臺,可專門針對無人機的導航系統進行信號干擾、定位誘騙和導航失效的攻擊。該系統不僅可以生成高精度的真實GNSS信號,還可以模擬多種干擾和誘騙攻擊模式,影響無人機的定位精度和航向,從而測試其在惡劣環境下的抗干擾能力和安全性。
系統組成
本系統由SKYDEL GNSS模擬軟件、USRP-LW X310軟件定義無線電硬件平臺、高性能主機、天線以及被測目標(無人機與GNSS接收機)組成。

SKYDEL GNSS信號仿真平臺

USRP-LW X310軟件定義無線電硬件平臺

USRP-LW X310是一款高性能的軟件定義無線電平臺,支持實時信號生成與發射,能夠精確調制和發射多頻段GNSS信號,特別適用于GNSS信號的誘騙與干擾攻擊。
設備具體信息參見:USRP-LW X310
無人機與GNSS接收機
無人機配備高精度GNSS接收機,負責接收來自衛星的信號并進行定位。為了測試平臺的效果,接收機的響應和性能將是核心評估對象。
接收機工作原理:接收來自真實衛星和偽衛星的信號,通過三角定位法計算無人機的實時位置;接收機會分析信號的時延、頻率等特征,進行衛星身份識別和位置計算。
抗干擾能力:無人機接收機通常具有一定的抗干擾能力,但針對偽衛星和高強度干擾信號的攻擊,接收機可能會出現定位精度下降、路徑偏移等問題。
技術參數

軟件系統功能
軟件控制與監控系統用于集成SKYDEL和USRP-LW X310,實時控制信號生成、發射和攻擊模式,并且監控無人機的響應。
控制界面:
提供GUI界面供操控人員選擇攻擊模式、設定攻擊參數(如偽衛星的軌道、頻率等)和干擾參數。
實時監控信號的發射、無人機的反應以及測試進度。
數據記錄與分析:
記錄信號參數、無人機定位數據、飛行路徑等信息,方便后期分析。
支持數據可視化,展示無人機在干擾下的航跡偏差、定位誤差等。
多種攻擊模式
偽衛星攻擊
偽衛星攻擊通過發射偽造的衛星信號,誤導無人機接收機計算出錯誤的定位信息,從而引導無人機偏離預定路徑。
偽衛星信號生成:
在SKYDEL中設置偽衛星的軌道、頻率和時間信息,以確保偽衛星信號與真實衛星信號相似,難以被接收機辨別。
控制偽衛星的精確位置、時間同步信息,使其產生誤導性的定位結果。
信號發射與覆蓋:
通過USRP-LW X310發射偽衛星信號,確保信號覆蓋到無人機的接收機,產生錯誤的定位信息。
可以根據攻擊需求,調整偽衛星信號的功率和覆蓋范圍,避免干擾過于明顯。
攻擊效果:
無人機接收到偽衛星信號后,按照虛假的衛星位置計算出錯誤的定位,并調整飛行路徑。
干擾攻擊
干擾攻擊通過發送強信號干擾真實衛星信號,使無人機接收機無法正確解碼衛星信號,從而導致定位失效或精度降低。
寬帶干擾:
發射寬頻帶的隨機噪聲信號,覆蓋GNSS頻譜,強制干擾接收機所有可用的衛星信號,導致其無法正確定位。
窄帶干擾:
對特定頻段(如L1頻段)進行集中干擾,屏蔽真實衛星信號,使接收機無法使用這些信號進行定位。
多路徑干擾:
使用SKYDEL模擬多路徑效應,使無人機接收到來自多個路徑的信號,導致定位誤差增加。
多路徑效應
多路徑效應通過反射和折射信號,模擬接收機接收到多個不同路徑的信號,導致定位計算錯誤。
反射信號模擬:
使用SKYDEL仿真多路徑信號,使無人機接收到來自不同路徑的信號。通過USRP-LW X310發射多個不同路徑的信號,模擬現實環境中的多路徑效應。
干擾影響:
無人機接收機會錯誤地將反射信號當作真實衛星信號,計算出錯誤的位置,導致航跡偏移。
系統實施過程
第一步:系統配置與信號生成
(1) 配置SKYDEL仿真環境,選擇合適的衛星系統(如GPS、Galileo等)。
(2) 根據需要設置干擾與誘騙的具體類型和參數(頻率、功率、位置等)。
(3) 使用USRP-LW X310發射生成的干擾和偽衛星信號,覆蓋目標區域。
第二步:無人機定位監測與反饋
(1) 實時監控無人機的定位數據和飛行路徑。
(2) 比較無人機的實際路徑與預定路徑,評估誘騙或干擾的效果。
第三步:攻擊效果評估
(1) 記錄無人機的飛行數據,包括定位誤差、路徑偏移等。
(2) 分析無人機在攻擊下的行為和響應,評估反欺騙技術的有效性。
軟件界面圖

典型應用場景
該平臺通過結合SKYDEL和USRP-LW X310,成功實現了多種GNSS信號干擾與誘騙攻擊功能,為無人機導航系統的安全測試提供了一個強大的工具。
方案適用于以下場景:
- 測試無人機在干擾和誘騙攻擊下的定位與導航性能。
- 研究和開發反欺騙、抗干擾等無人機防護技術。
- 在各類實驗中模擬真實GNSS信號的失效或被干擾的情況。
配置清單
