Multiantenntekniker för detektion av vilseledningsattack mot GNSS

Detektion av störning och vilseledning kan införas som en delkomponent för att uppnå ökad robusthet i GNSS-mottagare. I denna rapport utvärderas olika multiantenn-tekniker för detektion av en vilseledningsattack mot GNSS-mottagare. Följande detektionsalgoritmer har utvärderats: ? Energidetektion. ? Egenvärdesdetektion, som utnyttjar korrelationsegenskaper hos mottagen signal på de olika antennerna innan korrelation. ? Fasskillnadsestimering (dubbeldifferens) som baseras på egenskaper hos mottagen signal efter korrelation med de kända PRN-sekvenserna och är utvecklad för att upptäcka vilseledning. En GPS-simulator utvecklades för att under kontrollerade former kunna utvärdera detektorerna. Resultat från tidigare genomförda simuleringar med en Spirent GSS 7700 GPS-simulator samt en u-Blox GPS-mottagare användes också för att validera energi-detektorn och en modifierad variant av dubbeldifferensdetektorn. De tre situationer som behandlas är störattack med bredbandigt brus, vilselednings-attack med en återutsänd signal samt vilseledningsattack med en egengenererad signal. ? Störattack med bredbandigt brus: Under ideala förhållanden är energidetektorn mest effektiv även om egenvärdesdetektorn också kan vara effektiv vid små avstånd mellan mottagarantennerna. I praktiska tillämpningar, då besluts-tröskeln för energidetektorn sätts med en marginal till brusnivån, kan dock egenvärdesdetektorn prestera bäst. ? Vilseledningsattack med en återutsänd signal: Samtliga analyserade detektorer är effektiva. Om mottagaren har fler än två antenner är sannolikt egenvärdesdetektorn den mest effektiva under realistiska förhållanden. ? Vilseledningsattack med en egengenererad signal: Vilseledningssignalen innehåller i detta fall inget brus och är därför svårare att upptäcka med energidetektorn och till viss del även egenvärdesdetektorn. Dubbeldifferens-detektorn kommer däremot i detta fall att få en bättre prestanda än för detektion av en återutsänd signal tack vare bättre signal-brus-förhållande, som gör att mottagaren lättare låser på de falska satellitsignalerna. Om endast två antenner används kommer avståndet mellan antennerna ha en betydande inverkan på egenvärdesdetektorn som fungerar sämre vid större avstånd mellan antennerna. Vid användande av fyra antenner har avståndet mellan dessa ingen märkbar effekt på detektorernas prestanda. Då de studerade detektorerna uppvisar olika fördelar och nackdelar för olika typer av störattacker är det troligt att en kombination av samtliga dessa metoder är nödvändigt för att säkert kunna detektera en stör- eller vilseledningsattack. Hur en sådan kombination ska se ut är ett område som bör utredas vidare. Metoderna som använder dubbeldifferens är i praktiken starkt beroende på mottagar-implementationen av fasestimering och satellitföljning. Vilken av metoderna som presterar bäst beror på både mottagare och typ av vilseledningsattack.