أهلاً وسهلاً بك! افتح عرضك الأول هنا
الشركة الصينية الرائدة في مجال تصنيع أجهزة التشويش المضادة للطائرات بدون طيار
كيف يعمل انتحال الملاحة بالطائرة بدون طيار؟
عندما يتحدث الناس عن اختطاف طائرة بدون طيار، يفكر معظمهم في اختراق وحدة التحكم الخاصة بها. ولكن من واقع خبرتي، تكمن الثغرة الحقيقية في الإشارات غير المرئية التي توجه الطائرة بدون طيار في السماء. إن انتحال هذه الإشارات هو أحد أكثر الطرق دقة وقوة لإعادة توجيه الطائرة بدون طيار أو تعطيلها دون لمس برامجها.
انتحال ملاحة الطائرات بدون طيار يعمل عن طريق تقليد إشارات GPS الحقيقية وتغذية نظام الملاحة الخاص بالطائرة بدون طيار ببيانات خاطئة، مما يجعلها تخطئ في تقدير موقعها أو تتبع مساراً خاطئاً.
هذا الهجوم لا يشوش على الطائرة بدون طيار. إنه لا يقطع الإشارة. إنه ببساطة يقول للطائرة بدون طيار "أنت في مكان آخر". ومعظم الطائرات بدون طيار تصدق ذلك. في هذه المقالة، سأشرح كيف يعمل الانتحال، وكيف يولد المهاجمون هذه الإشارات الخادعة، وما الذي يتطلبه شن هجوم الانتحال، وكيف يمكننا الدفاع ضدها.
إن انتحال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ليس خيالاً علمياً - إنها طريقة حقيقية تخدع الطائرات بدون طيار لتطير في الاتجاه الخاطئ من خلال تزويدها ببيانات موقع مزيفة. لقد درست كيفية عمل هذه الأنظمة ورأيت مدى سرعة تغييرها لسلوك الطيران.
ترسل أجهزة الانتحال إرسالًا كاذبًا إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بقوة أقوى من إشارات الأقمار الصناعية الحقيقية. تقفل الطائرات بدون طيار على هذه الإشارات المزيفة وتحسب موقعها بناءً على بيانات مزيفة.
التعمق أكثر: كيف يتم انتحال إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
تستخدم الطائرات بدون طيار عادةً إشارات GPS من الأقمار الصناعية لتحديد موقعها. ترسل هذه الأقمار الصناعية معلومات دقيقة عن التوقيت والموقع من الفضاء. تستقبل الطائرة بدون طيار إشارات من أربعة أقمار صناعية على الأقل وتحسب موقعها الموضع باستخدام التثليث. لكن الإشارات الحقيقية ضعيفة - عادةً ما تكون ضعيفة - حوالي -130 ديسيبل ميلي واط في الوقت الذي تصل فيه إلى الأرض.
تقوم أجهزة الانتحال على الأرض بتوليد إشارات تحاكي رسائل الأقمار الصناعية ولكنها تحمل بيانات مزيفة عن الموقع والوقت. ولأن هذه الإشارات أقرب، فإنها تصل إلى الطائرة بدون طيار بقوة أكبر، مما يجعل الطائرة بدون طيار "تفضلها".
إن إشارات مخادعة تم تصميمها بعناية لتتناسب مع التردد (عادةً L1: 1575.42 ميجاهرتز)، والتشكيل (BPSK)، والرمز العشوائي الزائف (C/A أو P-code) لإشارات نظام تحديد المواقع العالمي الحقيقي. عندما تلتقط طائرة بدون طيار الإشارة المزيفة، تبدأ الطائرة بدون طيار في التنقل بناءً على إحداثيات وسرعات وطوابع زمنية خاطئة - أي أنها تنحرف عن مسارها دون أن تعرف ذلك.
هذا لا يتسبب فقط في حدوث خطأ في الموقع. بل يمكن أن يتسبب في تحطم الطائرة بدون طيار، أو هبوطها في منطقة فخ، أو تحوم إلى ما لا نهاية في المجال الجوي الخاطئ - كل ذلك بينما تعتقد أن كل شيء طبيعي.
كيف يمكن للإشارات المخادعة أن تضلل مسار رحلة الطائرة بدون طيار أو وجهتها؟
الانتحال لا يتعلق فقط بإرسال إحداثيات خاطئة. إنها لعبة توقيت وتصعيد وتلاعب خفي. لقد رأيت كيف يمكن للمهاجم الماهر تغيير سلوك طائرة بدون طيار ببطء وبشكل خفي، وتوجيهها خطوة بخطوة إلى المكان الخطأ.
تتولى الإشارات المخادعة السيطرة تدريجياً عن طريق محاكاة بيانات القمر الصناعي الحقيقية أولاً، ثم حقن قيم موقع وسرعة متغيرة لتضليل الطائرة بدون طيار.
تعمّق أكثر عملية اختطاف الإشارة
يبدأ بـ اختطاف الإشارة. يزيد جهاز المهاجم تدريجياً من قوة الإشارة المخادعة حتى يتحول جهاز استقبال الطائرة بدون طيار من بيانات القمر الصناعي الحقيقية إلى الإشارة المزيفة. يكون هذا الانتقال خفيًا - وغالبًا ما لا يلاحظه التشخيص الداخلي للطائرة بدون طيار.
بمجرد الحصول على السيطرة، يقوم المهاجم بتعديل بيانات التنقل الرئيسية:
- المنصب: بتزويد الطائرة بدون طيار بإحداثيات غير صحيحة، تعيد الطائرة بدون طيار حساب موقعها وقد تعيد توجيه نفسها.
- السرعة والارتفاع: يمكن أن تؤدي القيم المخادعة هنا إلى تسارع الطائرة بدون طيار أو هبوطها بناءً على افتراضات خاطئة.
- الوقت: يتداخل انتحال قيم وقت GPS مع المزامنة، مما يتسبب في انحراف تحديد المواقع.
إذا كان الهدف هو إعادة توجيه الطائرة بدون طيار، فيمكن للمهاجم تغيير الإحداثيات ببطء حتى تنحرف الطائرة بدون طيار عن مسارها. أما إذا كان الهدف هو الهبوط بها، فيمكن أن تتطابق الإحداثيات الخاطئة مع شروط "الهبوط الآمن" للطائرة بدون طيار وجعلها تنزل إلى موقع محدد.
ما يجعل الأمر خطيراً هو الواقعية. تتلقى الطائرة بدون طيار كل هذه المدخلات بنفس تنسيق بيانات نظام تحديد المواقع العالمي الحقيقي. لا يوجد علم أحمر - ما لم تكن هناك ضمانات إضافية.
لقد عملت مع مهندسي الحرب الإلكترونية الذين أروني كيف تُصنع أجهزة الانتحال. بعضها متطور وعسكري. والبعض الآخر يستخدم أجهزة جاهزة. وفي كلتا الحالتين، فإن المفهوم واحد: توليد أجهزة مزيفة قابلة للتصديق.
تستخدم هجمات الانتحال مولدات الإشارات، و SDR (الراديو المعرّف بالبرمجيات)، وبرامج محاكاة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وساعات عالية الدقة لبناء وبث إشارات أقمار صناعية زائفة.
تعمّق أكثر مكونات نظام الانتحال
يعمل المخادعون بطرق مختلفة:
- الانتحال التوليدي: ينشئ هذا النظام إشارات مزيفة من الصفر، ويحاكي مجموعات كاملة من الأقمار الصناعية. ويستخدم بروتوكولات إشارة دقيقة (تعديل BPSK، تردد L1) ويضبط الإحداثيات في الوقت الفعلي.
- إعادة توجيه الانتحال: يلتقط هذا الجهاز إشارات الأقمار الصناعية الحقيقية، ويؤخرها أو يعدلها قليلاً، ثم يعيد بثها. يتسبب التأخير في أن تخطئ الطائرة بدون طيار في حساب الموقع كما لو كانت تسمع قمرًا صناعيًا مختلفًا.
- الانتحال القائم على SDR: استخدام منصات SDR مثل HackRRF أو USRP، يقوم المهاجمون بتوليد إشارات GPS مخصصة من خلال البرمجيات. تتضمن هذه الإشارات بيانات توقيت وموقع وسرعة مزيفة. تجعل SDR عملية الانتحال مرنة ومحمولة.
يتطلب إنشاء إشارات انتحال واقعية أكثر من مجرد معدات. فهو يتطلب المزامنة الزمانية والمكانية. يجب أن تحاكي الأجهزة سلوك ساعة الأقمار الصناعية (باستخدام ساعات الروبيديوم أو الساعات البلورية التي يتم التحكم فيها بالفرن)، ومحاكاة مدارات الأقمار الصناعية (استنادًا إلى قوانين كبلر)، ومطابقة تحولات دوبلر الناجمة عن حركة الطائرات بدون طيار.
تشمل الأنظمة المتقدمة ما يلي:
- تصميم تدرج الطاقة: زيادة قوة الإشارة ببطء لتجنب اكتشافها.
- هوائيات تشكيل الحزمة: توجيه إشارات مخادعة إلى طائرة بدون طيار مستهدفة مع تقليل التسرب إلى الحد الأدنى.
- الانتحال متعدد الأبراج: تزييف نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وGLONASS وBeidou للطائرات بدون طيار باستخدام أجهزة استقبال متعددة للأنظمة العالمية المتعددة لسواتل الملاحة.
- مطابقة المسار في الوقت الحقيقي: استخدام مرشحات كالمان لمحاكاة السلوك الواقعي للطائرات بدون طيار، وتجنب القفزات الحادة في الإشارات التي تؤدي إلى إطلاق الإنذارات.
في البيئات الحضرية، يقوم المهاجمون بمحاكاة الانتشار متعدد المسارات من خلال نمذجة انعكاسات الإشارة عن المباني - مما يجعل الإشارة المزيفة أكثر مصداقية.
كيف يمكن حماية الطائرات بدون طيار من الانتحال والتلاعب بالإشارة؟
يبدأ الدفاع بالوعي. لا تزال الكثير من الطائرات بدون طيار تعتمد فقط على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دون وجود دعم أو عمليات تحقق متقاطعة. أوصي دائمًا ببناء المرونة - لأنه حتى أفضل الطائرات بدون طيار معرضة للخطر إذا وثقت في الإشارة الخاطئة.
يمكن للطائرات بدون طيار الدفاع عن نفسها ضد الانتحال باستخدام الملاحة متعددة الإشارات، والتحقق من اتساق الإشارات, نظام GNSS المشفروالأنظمة الاحتياطية مثل الملاحة بالقصور الذاتي.
تعمّق أكثر بناء دفاعات قوية
من التقنية وجهة نظر:
- التحقق متعدد المصادر: يجب ألا تستخدم الطائرات بدون طيار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) فقط، بل يجب أن تستخدم أيضًا نظام غاليليو أو بيدو أو غلوناس، بالإضافة إلى أنظمة القصور الذاتي. إذا أظهرت إحدى مجموعات الإشارات شذوذاً، فإن الإشارات الأخرى تعمل بمثابة فحص للعقل.
- التحقق من صحة الإشارة: تحليل قوة الإشارة، وتحولات تردد دوبلر، وأوقات الوصول، وهندسة الأقمار الصناعية. إذا بدا أن عدة أقمار صناعية تأتي من نفس الاتجاه أو إذا كانت تحولات دوبلر لا تتطابق مع الحركة المتوقعة، فهذا مؤشر خطر.
- الإشارات المشفرة: في حين أن أنظمة الشبكة العالمية لسواتل الملاحة العسكرية لديها قنوات مشفرة، لا يزال بإمكان الأنظمة المدنية استخدام إشارات شبه موثقة مثل نظام غاليليو OS-NMA (مصادقة رسائل الملاحة المفتوحة للخدمة المفتوحة).
- احتياطي الملاحة بالقصور الذاتي: عند فقدان مدخلات النظام العالمي لتحديد المواقع أو عدم اتساقها، يجب أن تعتمد الطائرات بدون طيار على وحدات القياس المتكاملة للحفاظ على تحديد المواقع على المدى القصير.
من الإدارة المنظور
- الأسوار الإلكترونية يمكن أن تمنع الطائرات بدون طيار من دخول المناطق الحساسة في المقام الأول.
- التدريب أمر ضروري - يحتاج الطيارون إلى التعرف على علامات الانتحال مثل التغييرات المفاجئة في الاتجاه أو الانجراف مع عدم وجود رياح.
- تسجيل الرحلات الجوية يجب أن تلتقط بيانات إشارة GNSS وتحولات دوبلر والطوابع الزمنية. وهذا يساعد في تحليل ما بعد الرحلة وإنفاذ القانون في حالة الاشتباه في حدوث انتحال.
في نهاية المطاف، يتعلق الأمر بالتكرار. لا يوجد حل واحد يمكن أن يمنع الانتحال بشكل كامل - ولكن الجمع بين الكشف والملاحة الاحتياطية يمنح الطائرات بدون طيار فرصة للقتال.
الخاتمة
هجمات الانتحال لا تعطل الطائرات بدون طيار - بل تضللها. وهذا ما يجعلها خطيرة. فمع المعدات والمعرفة الصحيحة، يمكن للمهاجم السيطرة على الطائرة بدون طيار دون لمسها. ولكن كما رأيت في عمليات النشر الحقيقية، مع التصميم الذكي والدفاعات متعددة الطبقات، يمكن للطائرات بدون طيار اكتشاف الأكاذيب. في عالم حيث الملاحة هي كل شيء، أصبحت الثقة في الإشارات الآن جزءاً من بقاء الطائرات بدون طيار.
