SemperFi：一种用于无人机的抗欺骗 GPS 接收机
密码学与安全
2021-05-06 v1
摘要
众所周知，GPS 易受信号欺骗攻击。尽管存在若干欺骗检测技术，它们无法在隐蔽攻击者下进行缓解与恢复。本工作中，我们提出 SemperFi，一种单天线 GPS 接收机，能够在欺骗攻击期间跟踪合法 GPS 卫星信号并估计真实位置。构建 SemperFi 的主要挑战在于，与大多数依赖无线信号中“数据”重要的无线系统不同，GPS 依赖卫星信号的到达时间（ToA）。SemperFi 能够区分欺骗信号并恢复即便被强敌完全压制的合法 GPS 信号。我们利用惯性传感器的短期稳定性识别欺骗信号，并扩展连续干扰消除算法以保留合法信号的 ToA。我们在开源软件定义 GNSS 接收机 GNSS-SDR 中实现 SemperFi，并使用无人机模拟器、真实无人机、多种真实世界 GPS 数据集及各种嵌入式平台评估其性能。我们的评估结果表明，在许多场景中，SemperFi 可通过执行少于 50 m 长的飞行模式识别对抗峰值，并在 10 秒内（Jetson Xavier）恢复真实位置。我们展示我们的接收机可抵御利用惯性传感器误差并实施无缝接管攻击的隐蔽攻击者。我们将 SemperFi 设计为可插拔模块，能够为当今任何商用现货 GPS 接收机处理生成无欺骗 GPS 信号。最后，我们向社区发布实现以供使用与进一步研究。
引用
@article{arxiv.2105.01860,
title = {SemperFi: A Spoofer Eliminating GPS Receiver for UAVs},
author = {Harshad Sathaye and Gerald LaMountain and Pau Closas and Aanjhan Ranganathan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01860},
year = {2021}
}