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Bundewehr Technical and Airworthiness Center for Aircraft（WTD-61）正在嘗試使用思博倫的便攜式GNSS模擬平臺(tái)來(lái)找到上述問(wèn)題的答案。

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背景

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）提供了精確可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)（PNT），對(duì)于各種運(yùn)動(dòng)載體的有效操作都至關(guān)重要。從數(shù)以百萬(wàn)計(jì)運(yùn)送貨物的卡車(chē)到在用于影視行業(yè)的新型好萊塢全自動(dòng)拍攝無(wú)人機(jī)，精確的定位信息對(duì)于 效率和安全都不可或缺。

隨著無(wú)人飛行器系統(tǒng)（UAS, 通常包含一個(gè)飛行器，一個(gè)地面控制系統(tǒng)以及飛行器和地面控制系統(tǒng)間的通訊鏈路）越來(lái)越廣泛的使用，不精確的GNSS信息會(huì)導(dǎo)致UAS墜機(jī)或其他事故，比如突然闖入限飛區(qū)就非常危險(xiǎn)。另外，近期的惡意攻擊，例如在機(jī)場(chǎng)周邊活動(dòng)的無(wú)人機(jī)就引起了涉及安全方面的擔(dān)憂、大量的延誤和經(jīng)濟(jì)損失。這些因素推動(dòng)了保護(hù)合法UAS用戶免于侵?jǐn)_的研究——同時(shí)也是針對(duì)在限飛區(qū)惡意UAS的潛在干擾方法的研究。

Bundewehr Technical and Airworthiness Center for Aircraft（WTD-61）是一個(gè)專(zhuān)注于評(píng) 估軍用飛行器和航天武器的德國(guó)空軍測(cè)試中心，啟動(dòng)了一項(xiàng)旨在評(píng)估一系列商用UAS在GNSS欺騙下脆弱性的測(cè)試項(xiàng)目。在最容易理解的形式下，GNSS欺騙是一種用更高功率廣播“欺騙”GNSS信號(hào)的行為，這種行為可能會(huì)使UAS的GNSS接收機(jī)跟蹤鎖定“欺騙”的GNSS信號(hào)，操縱接收機(jī)的位置或軌跡，可能會(huì)產(chǎn)生盜取、破壞甚至恐怖襲擊等非法活 動(dòng)。

代表Bundewehr測(cè)試業(yè)內(nèi)開(kāi)發(fā)飛行器設(shè)備，確保操作過(guò)程中飛行器配備安全、高性能的 設(shè)備是WTD-61首要任務(wù)。這使得WTD-61成為UAS廠家在德國(guó)國(guó)家層面的角力場(chǎng)。作為這個(gè)測(cè)試范圍中的一部分，WTD-61和來(lái)自于Fraunhofer IIS的專(zhuān)家們使用思博倫的測(cè)試裝備來(lái)廣播GNSS欺騙信號(hào)，測(cè)試環(huán)境是一處遠(yuǎn)離城市的開(kāi)闊場(chǎng)地，不會(huì)影響其他的市民和公用設(shè)施。

思博倫便攜式GNSS模擬器平臺(tái)是一個(gè)定制測(cè)試單元，尤其是為專(zhuān)用的測(cè)試場(chǎng)景而設(shè)計(jì)。這個(gè)單元基于商用的、最頂尖的思博倫模擬器引擎，支持多頻點(diǎn)、多星座的信號(hào)，同時(shí)具備高度靈活的可配置性。這套便攜式單元也使用思博倫的真實(shí)信號(hào)同步工具-Standpoint，在室外真實(shí)環(huán)境中創(chuàng)造空口測(cè)試條件。這使得GNSS模擬器可以同步并產(chǎn)生UAS接收到的真實(shí)的GNSS信號(hào)。在這WTD-61特定測(cè)試?yán)?，思博倫便攜式GNSS模擬器平臺(tái)通過(guò)一個(gè)本地連接的天線來(lái)發(fā)射的Galileo E1，GPS L1和GLONASS G1信號(hào)。這項(xiàng)測(cè)試設(shè)定到被測(cè)試GNSS接收機(jī)的功率為-90dBm——比實(shí)際的GNSS強(qiáng)度要高很多，來(lái)模擬一種通常的PNT“接管”技術(shù)。這種測(cè)試設(shè)置利用一個(gè)高增益的發(fā)射天線和一個(gè)外置信號(hào)放大器以及思博倫的高增益口來(lái)補(bǔ)償空口輻射的能量損耗。

WTD-61的研究者們?cè)u(píng)估了最常見(jiàn)的8款來(lái)自于知名廠家的UAS在GNSS欺騙信號(hào)下受到的影響，這其中包括DJI和Parrot。這些被測(cè)試的UAS范圍很廣，從重量300克的、通過(guò)智能手機(jī)控制消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)到重量4.5千克的、用于影視制作的專(zhuān)用無(wú)人機(jī)都會(huì)涉及。借助于思博倫的Standpoint，測(cè)試可以在嚴(yán)格與真實(shí)信號(hào)同步的條件下開(kāi)始。緊接著會(huì)廣播10秒長(zhǎng)度的與真實(shí)信號(hào)相同但功率高出很多的信號(hào)來(lái)欺騙UAS的定位引擎，使其跟蹤鎖定欺騙的信號(hào)。UAS鎖定欺騙的GNSS信號(hào)后，研究者們會(huì)通過(guò)改變GNSS信號(hào)進(jìn)行一系列測(cè)試，這些設(shè)置會(huì)通過(guò)欺騙信號(hào)讓UAS從其本該懸停的位置加速下降。多數(shù)被測(cè)UAS理應(yīng)在一個(gè)固定的位置懸停，但在測(cè)試中會(huì)加速偏移來(lái)補(bǔ)償被欺騙的位置和真實(shí)位置的差異。這種行為會(huì)多次重復(fù)，盡管每個(gè)被測(cè)試的UAS都有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的無(wú)人機(jī)操控手準(zhǔn)備隨時(shí)接管，許多UAS在飛行的方向和高度上還是有一些不可預(yù)測(cè)的的變化。

一些被測(cè)的UAS擁有其他的傳感器和融合定位技術(shù)來(lái)輔助對(duì)抗這種欺騙。然而所有的UAS都表現(xiàn)出或被記錄到不可預(yù)測(cè)的行為，這意味著這些UAS對(duì)欺騙的敏感程度需要被深度研究。這項(xiàng)測(cè)試也結(jié)論性地演示了僅憑針對(duì)GNSS接收機(jī)的欺騙來(lái)操控UAS的無(wú)人機(jī)的位置是可行的。這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論是: 除非針對(duì)UAS可能遇到的各種威脅進(jìn)行測(cè)試，UAS在視線之外飛行，甚至于完全自動(dòng)飛行，仍然有非常嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。

包含思博倫便攜式模擬器及Standpoint的安裝設(shè)置

被測(cè)無(wú)人機(jī)表現(xiàn)出預(yù)期之外的異常