پارازیت و جعل GNSS را شناسایی کنید

تداخل GNSS را می توان به دو دسته زیر تقسیم کرد:

  • پارازیت
  • جعل

حملات پارازیت شامل پخش سیگنال‌های رادیویی قوی در همان محدوده فرکانسی GNSS است که می‌تواند سیگنال‌های نسبتا ضعیف‌تری را که از ماهواره‌های GNSS پخش می‌شود، خفه کند. این می‌تواند گیرنده‌های GNSS، از جمله تلفن‌ها، از محاسبه موقعیت مکانی خود جلوگیری کند.

جعل یک حمله پیچیده‌تر است که طی آن سیگنال‌های جعلی که وانمود می‌کنند سیگنال‌های GNSS واقعی هستند پخش می‌شوند. این سیگنال‌های جعلی می‌توانند گیرنده GNSS را فریب دهند تا موقعیت یا زمانی را محاسبه کند که با واقعیت بسیار متفاوت است، که برای اشتباه گرفتن برنامه‌های نقشه‌برداری و ناوبری و دادن اطلاعات اشتباه به کاربران کافی است.

درباره جعل یا پارازیت GNSS

قدرت سیگنال یا نسبت حامل به نویز (C/N0) سیگنال و همچنین کنترل بهره خودکار (AGC) رادیو GNSS در تلفن می تواند نشانگر خوبی برای تداخل باشد.

هنگام مشاهده جعل یا پارازیت، AGC تمایل به فرو رفتن دارد. هنگامی که رادیو امواج رادیویی قوی دریافت می کند، بهره تقویت کننده (AGC) را کاهش می دهد تا قدرت سیگنال دریافتی را تنظیم کند.

مقایسه قدرت سیگنال نشان دهنده تداخل
شکل 1. AGC در طول تداخل کاهش می یابد (منطقه قرمز)، و با حذف تداخل به سطح نرمال افزایش می یابد (ناحیه سبز). (منبع تصویر: https://doi.org/10.33012/navi.537)

با این حال، رفتار C/N0 بین رویدادهای پارازیت و جعل تغییر می کند. برای رویدادهای پارازیت، نویز مشاهده شده توسط رادیو بسیار قوی تر از حالت عادی است - بنابراین، مخرج نسبت حامل به نویز افزایش می یابد و مقدار C/N0 کاهش می یابد. برای جعل، برعکس اتفاق می افتد - چون سیگنال جعلی در حال پخش است که به اندازه کافی بلند است که سیگنال واقعی ماهواره را خاموش کند، قدرت کلی سیگنال قوی است و بنابراین C/N0 افزایش می یابد.

جعل یا پارازیت GNSS را بررسی کنید

می‌توانید از تب Spoof/Jam در برنامه GnssLogger استفاده کنید تا تأثیر محیط آن‌ها بر C/N0 و AGC را در زمان واقعی بررسی کنید.

نمودار بلادرنگ AGC و C/N0

برگه Spoof/Jam نمودار بی‌درنگ AGC و C/N0 را برای هر صورت فلکی و باند GNSS نشان می‌دهد (به عنوان مثال، "GPS L1" یا "G:L1:"، "Galileo E5a" یا "E:E5A:").

نمودار AGC و C/N0 برای هر صورت فلکی و باند GNSS.
شکل 2. AGC و C/N0 هر دو زمانی که تلفن در کنار روتر Wi-Fi (بیضی قرمز) قرار می گیرد، سقوط می کنند. میانگین 3 سیگنال بالا برای هر صورت فلکی و نوار به صورت خطوط چین نشان داده شده است. AGC برای هر صورت فلکی و نوار، که یک مقدار واحد است، به صورت یک خط ثابت نشان داده شده است. بخش دایره‌ای قرمز رنگ در نمودار نشان می‌دهد که چگونه هر دو AGC و C/N0 زمانی که تلفن در کنار روتر Wi-Fi قرار می‌گیرد، سقوط می‌کنند و بنابراین تداخل مشاهده می‌شود.

بررسی زمان واقعی برای جعل و پارازیت

در زیر نمودار بی‌درنگ AGC و C/N0 ، برنامه مجموعه‌ای از بررسی‌های خودکار داده را نمایش می‌دهد که شرایط مربوط به تداخل GNSS را شناسایی می‌کند.

UI شواهدی از شرایط را نشان می دهد به طور بالقوه در اثر جعل و پارازیت ایجاد می شود.
شکل 3. بررسی های خودکار می توانند شرایطی را که بالقوه در اثر جعل و پارازیت ایجاد می شوند شناسایی کنند.

در بخش چک‌های Jamming ، برنامه بررسی می‌کند که آیا میانگین 10 دوره اخیر C/N0 و AGC در مقایسه با 50 دوره قبلی تغییر کرده است یا خیر. اگر C/N0 و AGC به طور همزمان کاهش یابد، این می تواند نشانه ای از پارازیت GNSS باشد. اگر این وضعیت شناسایی شود، کارت یک پیام FAIL به همراه اطلاعات بیشتر نشان می دهد:

شرایط بالقوه ناشی از تداخل GNSS.
شکل 4. شکستی که نشان می دهد شرایط بالقوه ناشی از تداخل GNSS شناسایی شده است.

اولین کارت در قسمت Spoofing checks C/N0 و AGC را نیز بررسی می کند، اما به دنبال افزایش همزمان C/N0 و کاهش AGC است.

دومین بررسی مربوط به جعل به دنبال اختلاف بیش از یک ثانیه بین زمان GNSS محاسبه شده روی دستگاه و زمان بازیابی شده از طریق اینترنت از سرور پروتکل زمان شبکه (NTP) است (زمان شبکه - زمان GNSS). یک تفاوت بزرگ می تواند نشان دهد که زمان GNSS محاسبه شده معتبر نیست.

نکات، ترفندها و هشدارها

در اینجا مواردی وجود دارد که هنگام استفاده از ویژگی Spoof/Jam GnssLogger باید در نظر داشته باشید:

  • این یک ویژگی آزمایشی است - همانطور که در مورد ویژگی‌های AGC در دستگاه‌های مختلف اندرویدی بیشتر می‌آموزیم، الگوریتم‌های دقیق مورد استفاده برای تغییرات جعل و پارازیت ممکن است به‌روزرسانی شوند.
  • این ویژگی همه جعل‌ها و پارازیت‌ها را نمی‌گیرد - نمودار بی‌درنگ و بررسی داده‌ها، کشف خصوصیات داده‌ها را در زمان واقعی آسان‌تر می‌کند، اما برای شناسایی هر نمونه جعل یا پارازیت به اندازه کافی قوی نیستند.
  • این ویژگی برای تشخیص تغییر در C/N0 و AGC طراحی شده است - اگر برنامه را در حضور جعل یا پارازیت باز کنید و C/N0 و AGC ثابت بماند، جعل و پارازیت شناسایی نمی‌شود.
  • سرورهای NTP لزوماً امن نیستند - زمان شبکه نیز می تواند جعل شود.

با استفاده از ردیاب مسائل عمومی ما درباره ویژگی Spoof/Jam بازخورد ارائه کنید.