遇险无人机:一种抵御GPS欺骗以保护无人机博弈论对策
系统与控制
2020-01-01 v3 计算机科学与博弈论
摘要
针对无人机(UAVs)的一个突出安全威胁是通过GPS欺骗进行捕获,攻击者操纵无人机的全球定位系统(GPS)信号以捕获它。鉴于无人机预期将广泛用于各种用途,亟需开发针对此类攻击的新安全解决方案。本文引入了一个数学框架,用于分析和缓解GPS欺骗攻击对无人机的影响。具体而言,利用系统动力学对无人机为到达目的地所采用的最优路径进行建模。该模型也刻画了GPS欺骗者对每架无人机路径的影响。为此,解析推导了欺骗者对无人机施加的最优位置,使无人机能够在受攻击时预测其飞行路线。随后,开发了一种对策机制以减轻GPS欺骗攻击的影响。该对策建立在协同定位的前提下,即无人机可利用邻近无人机而非可能已被篡改的GPS位置来确定自身位置。为更好地利用所提防御机制,构建了一个动态Stackelberg博弈来建模GPS欺骗者与无人机操作员之间的交互。具体而言,无人机操作员作为领导者,依据欺骗者预期的响应策略确定其最优策略。随后解析刻画了该博弈的均衡策略,并通过一种新提出的算法进行研究。仿真结果表明,当与Stackelberg策略结合时,所提防御机制在降低无人机被捕获可能性方面优于基线策略选择技术。
引用
@article{arxiv.1904.11568,
title = {Drones in Distress: A Game-Theoretic Countermeasure for Protecting UAVs Against GPS Spoofing},
author = {AbdelRahman Eldosouky and Aidin Ferdowsi and Walid Saad},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.11568},
year = {2020}
}
备注
Accepted to IEEE Internet of Things Journal