В конце ноября миллиардер, основатель компаний Tesla и SpaceX Илон Маск на своей странице в социальной сети Х* высказал предположение, что в войнах будущего человечество будет использовать только гиперзвуковые ракеты и беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Всего за 2024 год ВСУ нанесли более 7 тысяч ударов по российской территории. Ключевыми целями ВСУ на территории России являются склады с боеприпасами и ракетами. Поражаются инфраструктурные объекты вроде нефтеперерабатывающих заводов. Атаки беспилотников вглубь РФ становятся всё более заметной частью боевых действий.

Как сообщила французская Le Monde, Украина якобы научилась с помощью РЭБ изменять координаты цели в российских БПЛА, перенаправляя их обратно.

Подобное воздействие на беспилотник называется «спуфингом» БПЛА (GPS-spoofing). Производится подмена транслируемого спутниками сигнала GPS более сильным сигналом с наземной станции. Проще говоря, наземная станция спуфинга заменяет сигнал спутника и даёт БПЛА неверные данные о его местонахождении и положении или направляет в противоположную сторону.

Из истории вопроса

В настоящее время существуют следующие глобальные спутниковые радионавигационные системы (СРНС):

• GPS (США);
• Galileo (Евросоюз);
• ГЛОНАСС (РФ);
• BeiDou (Китай);
• QZSS (Япония);
• NavIc (Индия).

GPS (США) — наиболее старая и самая распространённая спутниковая система, характеризуемая широкой зоной охвата.

Запуск GPS-спутника. © ru.wikipedia.org

Galileo (ЕС), в отличие от других спутниковых систем, изначально имеет в основном гражданское применение. Поэтому она более доступна, но не отличается большой надёжностью, поскольку до сих пор находится в стадии формирования.

QZSS (Япония) — высокоточная (квазизенитная) спутниковая система, но зона охвата у неё пока что оставляет желать лучшего.

ГЛОНАСС (Россия) — наиболее стабильно работающая в нашей стране спутниковая система навигации.

BeiDou, или BD (Китай) — самая перспективная спутниковая система, судя по темпам развития орбитальной группировки.

NavIc (Индия) — наиболее молодая спутниковая система. Она наименее востребована в связи с тем, что надёжно работает только на полуострове Индостан и окружающих его акваториях.

Каждая из этих радионавигационных систем обладает группировкой навигационных космических аппаратов (НКА), которые непрерывно передают специальные навигационные радиосигналы. Измеряя время приёма каждого радиосигнала, можно оценить расстояние от точки приёма до каждого из НКА. Измерив не менее трёх указанных сигналов, можно рассчитать местоположение (координаты) навигационного приёмника на автомобиле или самолёте, в том числе на БПЛА.

А американцы против

В США граждане периодически находили под днищем автомобиля установленные спецслужбами следящие GPS-устройства. Не всем людям нравилась такая слежка за собой. В 2012 году Верховный суд США признал неконституционным использование следящих GPS-устройств без судебного ордера и постановил прекратить такую практику. Поскольку решение суда вступило в силу немедленно, Федеральное бюро расследований было вынуждено в тот же день отключить приём сигнала около 3000 активных GPS-жучков.

При этом в том же 2012 году американскими учёными из Техасского университета в Остине доказана практическая возможность взлома и перехвата управления БПЛА путём GPS-спуфинга.

Как происходит спуфинг-атака GPS?

Она начинается путём широковещательной передачи немного более мощного сигнала. Он указывает корректную позицию, а затем медленно отклоняется к заданной атакующим оператором точке, потому что быстрое перемещение повлечёт потерю сигнальной блокировки, после чего в этой точке спуфер станет работать только как передатчик помех.

Именно спуфинг стал одной из версий захвата американского беспилотника Lockheed RQ 170 в северо-восточном Иране.

3D-изображение Lockheed RQ 170. © ru.wikipedia.org

Специальное иранское электронное устройство заглушило сигнал спутников системы GPS на американский дрон и подменило его своим. В результате этих действий находящийся в автоматическом режиме беспилотник, ориентируясь по глобальной системе навигации, начал возвращение домой. Поскольку истинный сигнал спутников был заглушён ложным, RQ-170 сел на иранский аэродром, приняв его за родную базу.

Специалист по информационной безопасности индийской компании Citrix Рахуль Саси утверждает, что сегодня комбинированная атака с применением вирусных программ Maldrone и Skyjack позволяет не только угонять дроны, но и шпионить через встроенные камеры, перехватывая видеотрафик с атакуемых устройств.

«После того как мой вредонос атакует контроллеры, двигатели останавливаются, а беспилотник начинает падать кирпичом вниз. Однако бэкдор мгновенно перехватывает управление. Если высота действительно большая, есть достаточное количество времени, чтобы избежать падения и перенаправить БПЛА в любую сторону, даже к противнику», — поясняет исследователь.

В зависимости от характера программы спуфинг может приводить к аварийным посадкам с высокими вертикальными скоростями, резким кренам вплоть до опрокидывания, высоким скоростям по вертикали и горизонтали непредсказуемого характера.

Наверное, именно спуфинг позволяет украинским, вернее уже российским БПЛА так далеко залетать на территорию нашей страны. Ведь вражеская программа перестраивает направление полёта, а система обнаружения БПЛА «свой-чужой» остаётся неприкосновенной!

Есть ли защита от спуфинга?

На сегодняшний день более 70 стран выпускают беспилотные летательные аппараты (дроны) для нужд армии, полиции, МЧС и других ведомств. Поэтому защита от спуфинга является актуальной задачей для всех стран, включая Россию.

Защититься от спуфинга и обеспечить бесперебойные навигационные данные для БПЛА можно с помощью автономной навигации, которую могут обеспечить инерциальные навигационные системы (ИНС).

Инерциальная навигация основывается на применении законов механики, в том числе на теории устойчивости механических систем, которую разрабатывали русские математики А. М. Ляпунов и А. В. Михайлов. Первые ИНС созданы в 1950-е годы в США и СССР. Они были довольно громоздкими и могли занимать всё свободное пространство самолёта. Современные ИНС изготавливаются с применением микроэлектронных технологий и занимают гораздо меньше места.

Лазерная инерциальная навигационная система ЛИНС-100РС. © ru.wikipedia.org

ИНС — это средство для автономного определения положения и ориентации объекта в пространстве, не зависящего от внешних источников информации. С помощью ИНС движущиеся объекты могут без спутниковой связи с высокой точностью определять местоположение, свою ориентацию и скорость. В отличие от распространённой навигации по GPS, инерциальные системы более устойчивы к помехам и перехвату.

Грубо говоря, собственная система отсчёта БПЛА каждый раз подсказывает прибору, где право, где лево, где верх, а где низ, а также точку старта движения. В качестве системы отсчёта могут выступать астрономические объекты, в том числе звёзды, Земля или горизонт. Она может быть и произвольной. Перед началом полёта система производит автоматический поиск севера для последующего точного вычисления координат БПЛА.

В начинке управления такого БПЛА фактически нет никакой электроники. За измерения в составе ИНС отвечают гироскопы и акселерометры. Гироскопы могут быть механическими или лазерными, которые определяют углы наклона объекта относительно трёх основных осей: тангаж, рысканье и крен. Акселерометры считывают линейное ускорение.

Как только система навигации БПЛА обнаруживает воздействие средств РЭБ противника, блокировку или искажение сигнала GPS, она запоминает последние координаты и переключается на инерциальную систему навигации.

А в это время в России

Учёные российского МИСИС совместно со специалистами отечественной компании «Интеграл» разработали сверхкомпактную навигационную систему «НВ-микро» для малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Результаты испытаний на легкомоторном самолёте продемонстрировали высокие динамические характеристики и точность даже при выполнении фигур высшего пилотажа.

Крупнейшим производителем инерциального навигационного оборудования в нашей стране является концерн «Радиоэлектронные технологии» госкорпорации «Ростех». Его предприятия разрабатывают и выпускают инерциальные навигационные системы более 60 лет. Недавно Раменский приборостроительный завод выпустил тысячный блок уникальной инерциальной навигационной системы ИНС-2000.

GPS-спуфинг БПЛА активно применяют наши бойцы во время СВО. Они начали использовать глушители сигнала GPS в связке с таймером. Когда он включался, БПЛА продолжал полёт в режиме аса (он же ATTI). Режим ATTI — это полёт БПЛА без GPS, основанный на информации от гироскопов и акселерометров беспилотника. Он позволяет дрону сохранять стабильность и управляемость, но без возможности автоматической стабилизации по местоположению или удержанию позиции.

Другим путём пошли наши разведчики. Не имея доступа к миниатюрным глушилкам сигнала GPS, они попробовали управляемо разорвать связь между антенной и GPS-модулем установкой специального реле-переключателя. При этом приём GPS-сигнала прекращался, а БПЛА продолжал полёт в режиме аса.

Вместо послесловия

Конечно, можно предположить, что Le Monde нагнетает панику и такой проблемы нет. К сожалению, это не так. Не стоит уподобляться страусу и не замечать проблему вместо её решения.

Пока меры защиты от GPS-спуфинга носят скорее экспериментальный характер и недоступны для широкомасштабного применения. Но не надо ждать несколько громких угонов самолётов, кораблей и БПЛА, которые создадут вокруг проблемы необходимый ажиотаж, а значит, и рыночный спрос на системы антиспуфинга. Надо работать.

______________

* Решением Генпрокуратуры России от 24 февраля 2022 года социальная сеть X (бывший Twitter) заблокирована на территории РФ.