Implementação de zonas de acesso proibido para UAVs usando spoofing de sinais GPS

Abstract

A recente proliferação de veículos aéreos não tripulados (UAV) em aplicações civis levantam sérias preocupações técnicas e sociais, bem como desafios que precisam de ser abordados, tanto em termos de privacidade como segurança pública. Torna-se por isso crucial desenvolver soluções eficazes para a deteção, localização e neutralização de UAVs não autorizados. Neste trabalho pretendia-se estudar e implementar técnicas eficazes para a restrição do voo de uma ampla variedade de UAVs não-autorizados de forma a que posteriormente essas funções possam ser integradas num sistema sem fios escalável para deteção rápida, localização e neutralização de UAVs. Uma das técnicas que pode ser utilizada e que foi o foco deste trabalho é o Spoofing de sinais GPS, uma vez que os sistemas de navegação dos UAVs necessitam constantemente da sua utilização para se localizarem e operarem em modo autónomo. Para se implementar esta técnica recorreu-se a plataformas de SDR – Software Defined Radio, que são altamente versáteis e de baixo custo, permitindo a geração de sinais GPS através de software. Deste modo é possível induzir trajetórias alternativas ao percurso inicial do UAV, prevenindo a sua entrada se o mesmo não for autorizado. Através dos testes efetuados com o sistema de defesa anti-UAV desenvolvido, foi possível observar que os recetores GPS comuns não têm forma de verificar a informação recebida quando é transmitido o GPS contrafeito, estando por isso vulneráveis a ataques de spoofing.

The recent proliferation of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in civilian applications raises serious technical and societal concerns as well as challenges that need to be addressed, in terms of privacy and public safety. Therefore, it becomes crucial to develop effective solutions for the detection, localization and neutralization of unauthorized UAVs. The main objective of this work was to study and implement effective techniques for restraining unauthorized UAV operations and integrate those functions into a scalable wireless system capable of fast detection, localization and neutralization of a wide scope of UAVs. One of the techniques that can be used and which was the main focus of this work is GPS spoofing, since the navigation systems of UAVs constantly need their use to locate and operate in autonomous mode. To implement these techniques, it was intended to use SDR - Software Defined Radio platforms, which are highly versatile and low cost, allowing the generation of GPS signals through software. In this way it is possible to induce alternative routes to the initial course of the UAV, preventing its entrance, if it is not authorized. Through several experimental tests with the developed anti-UAV defense system, it was possible to observe that common GPS receivers have no way of verifying the information received when the GPS counterfeit signal is broadcast, which makes them vulnerable to spoofing attacks.