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无人机容易被干扰的原理解析

发布日期:2019-03-20我要投稿我要评论

  设备由手持式主机和电池组组成。手持式主机为三频段发射机天线一体化设计,可以同时产生2.4GHz/5.8GHz频段无人机飞控干扰信号以及卫星定位干扰信号,通过对无人机的上行飞控信道和卫星定位信道进行阻塞式干扰,从而使其失去飞控指令和卫星定位信息,使之无法正常飞行,根据无人机的设计不同会产生返航、降落以及坠落的管控效果。

  在攻防态势上,通常无人机的操纵者和需要设防的敏感区域之间有一定距离。无人机从操纵者附近起飞,然后逐渐飞临设防区域。当无人机到达设防区域附近,能够开展有效的侦查或破坏活动时,无人机到设防区域的距离,通常比它到操纵者的距离要近得多。

  在上述态势中,操纵者发送的一切上行信号(从地面向无人机发送)都会因为距离远而比较微弱。采用同样的功率,防御者由于距离无人机更近,信号将比操纵者强。防御者收到的下行信号也会比操纵者强。但是对下行信号的防御目标是让操纵者收不到,而此时无人机到操纵者的距离,和防御者到操纵者的距离是差不多的。所以对下行信号的阻断不占地形优势。

  从上面分析可以看出干扰上行信号更为有利。恰巧上行信号通常是遥控信号,直接关系到对无人机的操控,如果上行信号被干扰,无人机将失去即时控制,只能按照程序预设的步骤运行(通常是降落或者悬停)。而下行信号主要是遥测和图像等,虽然也可能存在敏感信息,但相比控制信号而言就不那么重要了,再加上防御者在态势上不占优势,通常对下行信号采取放任态度。

  GPS依靠中轨道卫星。通俗而言就是信号经过上万公里到达地球表面,已经非常微弱。所以要在无人机离防御者很近的情况下干扰GPS信号是比较容易的。如果想欺骗它就需要用比较复杂的手段来模拟GPS卫星,会困难得多。

  目前,对无人机的控制多使用无线电通信技术,通过向目标无人机发射大功率干扰信号,对控制信号进行压制,就可以迫使无人机自行降落或返航。

  美国就是利用了这个原理。这款枪把一个电子干扰器安装在步枪的框架上,一旦扣动扳机,干扰器会向无人机发射全频段的干扰信号,使无人机脱离操作者的控制,接收不到控制信号而自动降落到地面。

  一旦无人机的信号处于混乱状态,它通常有3种选择:跌落到地面、返回操作者身边或平稳下降。这种步枪的有效射程达到了500~2000米。

  目前,在正常情况下绝大多数消费级无人机都会首选GPS导航来进行飞行控制,而民用GPS信号是非加密的,这就留下了可利用的空间。

  GPS欺骗的主要原理就是向无人机的控制系统发送虚假的地理位置坐标,从而控制导航系统,诱导无人机飞向错误的地点。GPS信号可以由发生器来产生,也可以是事先录制然后重放。由于无人机接收GPS信号总是以信号最强的信号源为准,因此在地面人造的GPS信号只要强度足够大,就可以覆盖真正的从太空中传来的GPS信号,从而欺骗无人机的GPS接收模块。

  当前,各个国家都在核心区域设置了禁飞区,许多无人机制造厂商在无人机内置固件中进行了设置,在禁飞区内无人机无法起飞,即使到达了禁飞区也会自动降落。因此,只要地面人造的GPS信号将地理位置模拟为禁飞区的坐标,就可以迫使无人机自行降落。

  现在,无人机使用的控制信号大多在1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz等常规民用频段,随着Arduino和树莓派等开源硬件的快速发展和软件无线电(SDR)技术的流行,普通爱好者也可以利用从网络买到的硬件和从论坛获得的软件源码模拟遥控器向无人机发送控制信号,并覆盖真正遥控器的信号,从而获得无人机的控制权。

  很多无人机为方便用户使用手机和平板电脑等移动设备进行操控,直接使用Wi-Fi进行交互。这样一来,一些在互联网中已经很成熟的黑客技术就可以直接应用在无人机上。

  例如,通过无人机控制系统中开放的端口或密码猜解等手段,进入控制系统实现对无人机的控制。开发出“萨米蠕虫病毒”的传奇黑客萨米 卡姆卡尔(Samy Kamkar)就利用这个原理编写了一个名为“SkyJack”的无人机劫持软件,并将软件安装到经过特殊配置的无人机中,SkyJack在空中飞行并寻找Wi-Fi范围内的其他无人机,然后入侵该无人机并取得控制权。

  业内从事反无人机应用的专业人士表示,当前国内的反无人机技术还处在摸索阶段,无线电劫持技术由于各无人机厂家对无线电信号进行了加密处理很难实现,而黑客技术由于门槛较高不易商业化,因此当前所采用的技术主要以干扰阻断为主。

 
本文链接:https://www.81uav.cn/tech/201903/20/941.html
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