Performance evaluation of GPS anti-spoofing system based on antenna array processing

This article concerns the problem of detection and mitigation of spoofing attacks in Global Navigation Satellite Systems. First, background information about spoofing and its possible countermeasures is provided. Next, concept of a novel GPS anti-spoofing system based on antenna array processing is presented and implementation of prototype of this system is described. The third section outlines the performance evaluation of proposed solution, which includes: estimation of probability of spoofing detection, performance of spoofing mitigation and general assessment of detection and mitigation in a real scenario of spoofing attack.

Pomiarowa ocena efektywności systemu antyspoofingowego opartego na przetwarzaniu wieloantenowym

Niniejszy referat dotyczy problemu wykrywania i przeciwdziałania atakom typu spoofing w globalnych systemach nawigacji satelitarnej. Pierwsza część referatu stanowi wprowadzenie w temat spoofingu oraz przegląd sposobów jemu przeciwdziałania. Następnie, przedstawiono autorską koncepcję systemu antyspoofingowego opartego na przetwarzaniu wieloantenowym, a także opisano implementację prototypu tego systemu. Część trzecią poświęcono ocenie efektywności proponowanego rozwiązania, obejmującej: prawdopodobieństwo detekcji spoofingu, działanie procedury eliminacji spoofingu oraz ogólną ocenę działania systemu w warunkach rzeczywistego ataku.

System do zdalnego monitoringu położenia osób w środowiskach zamkniętych

Referat zawiera opis uzyskanych rezultatów projektowych i konstrukcyjnych systemu lokalizacyjnego przeznaczonego do monitoringu i prezentacji położenia osób w obiektach (budynki, budowle), w których proces lokalizacji metodami radiowymi jest utrudniony. Przedstawione zostały elementy składowe systemu oraz uzyskane parametry użytkowe.

System wykrywania i przeciwdziałania spoofingowi GPS

Spoofing w systemach nawigacji satelitarnej jest atakiem elektronicznym, który polega na nieuprawnionej emisji sygnałów stanowiących imitacje rzeczywistych sygnałów odbieranych z satelitów. Powoduje on wyznaczenie nieprawidłowych informacji o czasie, położeniu i prędkości odbiornika. Z uwagi na trudność jego wykrycia, spoofing stanowi poważniejsze zagrożenie niż proste zagłuszanie sygnałów zakłóceniem o dużej mocy (ang. jamming). W niniejszym referacie przedstawiono autorskie rozwiązanie, umożliwiające wykrycie spoofingu GPS i ograniczenie jego oddziaływania na odbiornik nawigacyjny. Koncepcja zaproponowanego systemu opiera się na identyfikacji i adaptacyjnej filtracji sygnałów imitujących, które docierają do odbiornika z tego samego kierunku, gdyż są nadawane przez pojedynczą antenę. W rozwiązaniu zastosowano odbiór wieloantenowy, umożliwiający realizację przestrzennej analizy i przetwarzania sygnałów. Referat obejmuje zarys koncepcji systemu antyspoofingowego, a także realizację prototypu tego systemu w technice radia programowalnego. Zaprezentowane są również wybrane wyniki badań efektywności tego systemu w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych.

Analiza i badania systemu antyspoofingowego GPS

Artykuł dotyczy problemu spoofingu w systemie GPS, polegającego na niepowołanej transmisji sygnałów imitujących sygnały odbierane z satelitów GPS. Takie działanie prowadzi do wyznaczenia przez odbiornik nawigacyjny nieprawidłowego położenia, prędkości i czasu. Zostały opisane metody przeciwdziałania spoofingowi, w szczególności poprzez przestrzenne przetwarzanie sygnałów. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych efektywności tych metod. Opisano demonstrator sytemu antyspoofingowego i wybrane wyniki badań pomiarowych.

Analiza i badania systemu antyspoofingowego GPS

J. Magiera – 2015
W rozprawie doktorskiej podjęto problem badawczy, jakim jest przeciwdziałanie spoofingowi w systemie nawigacji satelitarnej GPS. Spoofing oznacza rodzaj ataku elektronicznego, w którym urządzenie, zwane spooferem, przesyła do odbiornika sygnały imitujące te, które są odbierane z satelitów GPS. Odbiór sygnałów imitujących powoduje wyznaczenie nieprawidłowych informacji dotyczących czasu, położenia lub prędkości. Rozprawa obejmuje przegląd stanu wiedzy o znanych metodach przeciwdziałania spoofingowi GPS. Autor rozprawy proponuje nową koncepcję systemu antyspoofingowego GPS, umożliwiającego wykrycie i eliminację spoofingu poprzez metody przestrzennego przetwarzania sygnałów. Wykrywanie spoofingu bazuje na porównywaniu opóźnień fazowych sygnałów GPS odbieranych przez elementy szyku antenowego. Eliminacja spooifngu, realizowana poprzez adaptacyjną filtrację przestrzenną odbieranych sygnałów, umożliwia ograniczenie wpływu sygnałów imitujących na pracę odbiornika GPS. Efektywność zaproponowanych metod jest wykazana na podstawie analizy wyników przeprowadzonych badań symulacyjnych i pomiarowych.

Detection and Mitigation of GPS Spoofing Based on Antenna Array Processing

In this article authors present an application of spatial processing methods for GPS spoofing detection and mitigation. In the first part of this article, a spoofing detection method, based on phase delay measurements, is proposed. Accuracy and precision of phase delay estimation is assessed for various qualities of received signal. Spoofing detection thresholds are determined. Efficiency of this method is evaluated in terms of probability of false alarm and probability of detection when 4 to 8 GPS signals are received. It is shown that the probability of spoofing detection is greater than 99 percent if carrier-to-noise ratio is at least 46 dBHz. The second part of the article presents a GPS spoofing mitigation method which uses spatial filtering (null-steering) for excision of undesired signals. Performance of this method is analyzed in various conditions. Attenuation of undesired signals is estimated to be at least 60 dB when their signal-to-noise ratio is high. Furthermore, statistical analysis of the spatial filtering influence on the availability of true signals is provided. Eventually, a concept of practical anti-spoofing system implementation is proposed.

Matching trajectory of a person to a map in inertial navigation system

Paper describes the method of matching, to a map, trajectories of a person walking indoors, obtained from inertial navigation module. General principle of matching algorithm based on particle filtering is presented. Method of detecting particle collisions is described as well. The last chapter provides test results of map matching related to a true trajectory.

Metody ochrony przed spoofingiem w systemach nawigacji satelitarnej GNSS

Przedstawiono problem spoofingu w systemach nawigacji satelitarnej. Dokonano przeglądu metod wykrywania i eliminacji spoofingu. Ponadto, przedstawiono wyniki badań rozwiązania antyspoofingowego opartego na przestrzennym przetwarzaniu sygnałów.

Zastosowanie filtracji przestrzennej do eliminacji spoofingu w systemie GPS

Artykuł podejmuje problematykę przeciwdziałania atakowi elektronicznemu typu spoofing w systemie GPS, polegającemu na niepowołanej transmisji imitacji sygnałów odbieranych z satelitów nawigacyjnych tego systemu. Odbiór sygnałów imitujących powoduje wyznaczenie nieprawidłowych wskazań czasu, położenia i prędkości odbiornika GPS. Proponowaną w artykule metodą ochrony odbiornika przed działaniem sygnałów imitujących jest adaptacyjna filtracja przestrzenna sygnałów. Filtracja ta polega na ustalaniu minimum zysku charakterystyki odbiorczej szyku antenowego w kierunku, z którego nadchodzą sygnały imitujące. Efektywność działania tej metody została zweryfikowana poprzez badania pomiarowe w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych. Artykuł zawiera prezentację metodyki oraz wybranych wyników przeprowadzonych badań.