Anwendungsfälle

Schutz vor Jamming und Spoofing für UAVs mit GNSS-Signalen

Das zu lösende Problem

Unbemannte Fluggeräte (Unmanned Aerial Vehicles – UAV) müssen ungehinderten Zugang zu GPS-Satellitensignalen haben, um ihren Betrieb jederzeit zu gewährleisten. Ein auch nur kurzzeitiger Verlust der für die Positionierung und Navigation notwendigen Signale könnte gefährlich werden. Völlig autonome UAVs sind sogar noch stärker von Flughilfen, Autopiloten und GPS-Signalen abhängig.

Aufgrund der relativ schwachen Signalstärke (-130 dBm) können GPS-Signale leicht durch unbeabsichtigtes Rauschen oder absichtliche Störsender gestört werden.

Hinzu kommt, dass die GPS-Satellitensignale, die Zivilisten zur Verfügung stehen, keine Verschlüsselungs- oder Authentifizierungskontrollen haben, so dass diese Signale leicht gefälscht werden können. Wenn ein bösartiger Akteur weiß, was er tut, kann er die inhärenten Schwachstellen der GPS-Signale ausnutzen und ziemlich ausgeklügelte Spoofing-Angriffe auf UAVs starten.

Luft- und Raumfahrtingenieure und UAV-Hersteller benötigen Möglichkeiten zur Erkennung und zum Schutz vor diesen Bedrohungen durch Satellitensignale, um den fortlaufenden Betrieb missionskritischer Geräte zu gewährleisten, wie z.B. autonome Taxis, Landwirtschaft, Reaktion auf Naturkatastrophen, Such- und Rettungsdienste, Überwachung kritischer Infrastrukturen und mehr.

Warum es wichtig ist

Die Geräte, die für Spoofing-Angriffe auf UAVs verwendet werden – in erster Linie Software Defined Radios (SDRs) – sind aufgrund ihrer kommerziellen Verfügbarkeit und ihrer niedrigen Kosten allgegenwärtig geworden. Der zunehmende Trend, SDRs zum Fälschen von GPS-Signalen zu verwenden, macht stärkere, integrierte Anti-Spoofing-Maßnahmen erforderlich.

Die Folgen eines Spoofing-Angriffs auf ein UAV sind potenziell gefährlich, da das UAV je nach Art des Spoofing-Angriffs und dem Ausmaß, in dem das UAV für die Steuerung, Navigation und Kontrolle auf GPS angewiesen ist, vom Kurs abgebracht und zum Absturz gebracht oder sogar gekapert werden kann.

Je mehr ein UAV auf GPS für Positionierung, Navigation und Zeitmessung angewiesen ist, desto anfälliger ist es für die Manipulation von Spoofing-Signalen. Dies gilt insbesondere für UAVs, die autonom für kommerzielle Einsätze wie Frachttransport, Taxidienste, Landwirtschaft, Katastrophenhilfe, Risikobewertung und die Überwachung kritischer Infrastrukturen eingesetzt werden. Andere Aspekte eines UAV-Systems – nicht nur das Fahrzeug selbst – könnten ebenfalls gefährdet sein, einschließlich der Bodenstation oder des Kommando- und Kontrollzentrums, das den Flug des UAVs überwacht, die Nutzlast oder die Sensoren an Bord oder sogar die Datenverbindung.

Wie wir das Problem lösen

Orolia bietet drei Sicherheitsebenen für UAVs zur Abwehr von Stör- und Spoofing-Bedrohungen. Diese drei Schutzschichten reichen von Zusatzgeräten zum Schutz vor Störungen über eingebettete Software an Bord der Drohne, die Bedrohungen der Signalnavigation erkennt, bis hin zu robusten Positionierungs-, Navigations- und Zeitsystemen. Schauen wir uns jede der drei Lösungen genauer an.

GPSdome Anti-Jammer

Die erste Verteidigungslinie gegen GNSS-Signalstörungen besteht darin, diese abzuwehren, bevor sie Ihr UAV erreichen. Der GPSdome Anti-Jammer ist eine hervorragende Möglichkeit, um zu verhindern, dass Störsignale Ihr UAV überhaupt beeinträchtigen. Der GPSdome wird an eine vorhandene Antenne auf einem UAV angeschlossen und verfügt über eine zweite Antenne, um Störsignale an den Störsender zurückzusenden. Durch die Integration des GPSdome in das System eines UAV wird die Kontinuität der autonomen Navigation und des Betriebs auch unter Störbedingungen gewährleistet. Seine kompakte Bauweise ist ideal für mobile und/oder UAV-Anwendungen. Mit dem Schutz des GPSdome wird jedes mobile Luftfahrzeug sofort robuster und besser gegen drahtlose Angriffe geschützt.

BroadShield

Die zweite Verteidigungsschicht gegen Jamming und Spoofing ist die Fähigkeit, den Verlust der Navigation in Echtzeit zu erkennen. Broadshield ist eine Software, die in ein UAV integriert werden kann, um zu erkennen, wann ein Spoofing-Angriff erfolgt. Sie können die BroadShield-Software installieren, um Jamming und Spoofing zu erkennen. Die patentierten Algorithmen von BroadShield melden sofort Störungen der Benutzeroberfläche und können auch die Störungen und/oder gefälschten Satellitensignale entschärfen.

VersaPNT

Die dritte Verteidigungsschicht besteht darin, eine Backup-Quelle für die Navigation und Bewegungsverfolgung zu haben, falls Ihr UAV durch einen Spoofing-Angriff vom Kurs abkommt. Wenn Ihre Drohne eine kritische Aufgabe ausführt, die ein GPS-Backup erfordert, und Sie sich das Risiko eines Systemausfalls aufgrund einer absichtlichen oder unabsichtlichen GPS-Unterbrechung nicht leisten können, dann ist das VersaPNT eine ideale Lösung. Die drei wichtigsten Vorteile des VersaPNT sind:

Widerstandsfähig – Leistungsstarke interne Zeitbasis und Trägheitssensor zur Bewältigung möglicher GNSS-Signalverluste.

Konfigurierbar – Konfigurierbar für mehrere UAV- und Flugwerkplattformen.

Robust – MIL-STD-810G geringe Größe, Gewicht und Leistung für eine nahtlose Integration in Ihr UAV-System.

Warum Sie uns wählen sollten

  • Einfache UAV-Integration – Alle drei Schichten des Signalschutzes – der VersaPNT, der GPSdome-Störsender und der Broadshield – können problemlos in eine UAV integriert werden, da sie für mobile Anwendungen entwickelt wurden. Der VersaPNT kann an Bord der UAV installiert werden, und die Software zur Erkennung von Spoofing, Broadshield, ist als zusätzlicher Schutz in den VersaPNT eingebettet. Der GPSdome kann an der vorhandenen Antenne einer UAV angebracht werden, ohne dass eine einmalige technische Anpassung erforderlich ist.
  • Widerstandsfähig – Durch den Einbau eines sicheren, robusten Zeitmessungssystems, das bei einem vorübergehenden GPS-Ausfall zur Navigation und Positionierung verwendet werden kann, wird Ihr UAV widerstandsfähiger.
  • Geringer SWAP – Die Anti-Störungs-Antennen und Zusatzgeräte sind kleiner als Ihre Handfläche und wiegen weniger als 150 Gramm.
  • Robust – Die Anti-Störungs-Antennen und Add-Ons sind für raue Umgebungen ausgelegt (IP67).
  • Praxiserprobt – Die Erkennungsalgorithmen von Broadshield und die Trägheitssensoren an Bord des VersaPNT wurden über 10 Jahre lang ausgiebig getestet.