Protection against the effect of different classes of attacks on uav control channels

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKaidenko, Mykola
dc.contributor.authorKravchuk, Serhii
dc.date.accessioned2023-03-30T08:42:59Z
dc.date.available2023-03-30T08:42:59Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractBackground. Protecting the data link of an unmanned aerial vehicle (UAV) is a top priority for countering attacks on UAVs. In this case, it should be taken into account that even the use of the most protected from the effects of deliberate interference types of modulation with spectrum spread does not guarantee the protection of such a channel. Objective. The vulnerability of UAVs using cyber-attacks on a wireless channel is quite large, its study remains relevant, and therefore further development of complex effective means of countering such cyber-attacks is necessary, which is the purpose of this work. Moreover, the countermeasures presented in the work are based on the use of architectural solutions for building a UAV communication channel, which is different from traditional ones. Methods. Structural-functional methods for constructing a secure wireless system of UAV communication channels are being investigated. Results. A block diagram of the organization of UAV electronic countermeasures has been developed, which shows the data transmission channel from the UAV ground control station, the organization of the jamming channel, and the structure of the signal at the receiver input with all distortions and interference. Interferences that can act as a signal of intentional interference from an electronic warfare station are presented and analysed. An architectural solution is proposed using two channels in different frequency bands for the UAV control channel. A schematic structure of the organization of such a communication channel is presented. An expression is given for the margin of safety of a communication channel against a specific intentional interference. It is shown that the proposed architectural solution will have a similar effect when exposed to structured interference on the communication channel. In the case of the impact of imitation interference, the situation will be ambiguous, so it is very important to correctly determine the channel that is affected by intentional interference. It is shown that to determine the presence of intentional interference, it is necessary to have at least one more degree of freedom, which is necessary for classifying such interference and effectively counteracting it. Such a degree of freedom can be achieved by additional dimensions or architectural solutions for building a communication system. Conclusions. The types of intentional interference that can affect the UAV communication channel, the features of their application, and characteristics to ensure effective electronic protection are presented. Scenarios for counteracting the influence of attacks on UAV control channels are proposed. Scenarios with qualitative estimates are given, on the basis of which algorithms for detecting intentional interference and algorithms for counteracting the influence of such interference on the UAV communication channel can be built. It is assumed that the algorithms use averaged parameters, the length of the averaging interval is chosen as a multiple of the length of one data frame, which makes it possible to exclude from consideration fast fading in the communication channel that occurs in the case of frequency selective channels.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Захист каналу передачі безпілотного літального апарату (БПЛА) є першочерговим завданням для забезпечення протидії атакам на БПЛА. При цьому треба враховувати, що навіть використання найбільш захищених від впливу умисних завад видів модуляції з розширенням спектра не гарантує захисту такого каналу. Мета дослідження. Вразливість БПЛА з використанням кібератак на бездротовий канал досить велика, її дослідження залишається актуальним і тому потрібна подальша розробка комплексних ефективних засобів протидії таким кібератакам, що є метою справжньої роботи. Причому представлені в роботі засоби протидії базуються на використанні архітектурних рішень щодо побудови каналу зв'язку БПЛА, які відмінні від традиційних. Методика реалізації. Досліджуються структурно-функціональні методи побудови безпроводової захищеної системи каналів зв'язку БПЛА. Результати дослідження. Розроблено структурну схему організації радіоелектронної протидії БПЛА, в якій представлено канал передачі даних від наземної станції управління БПЛА, організацію каналу постановки завади та структуру сигналу на вході приймача з усіма спотвореннями та завадами. Представлені та проаналізовані завади, які можуть виступати як сигнал навмисної завади станції радіоелектронної боротьби. Запропоновано архітектурне рішення із використанням двох каналів у різних діапазонах частот для каналу управління БПЛА. Подано схематичну структуру організації такого каналу зв'язку. Дано вираз запасу міцності каналу зв'язку проти конкретної навмисної завади. Показано, що запропоноване архітектурне рішення матиме аналогічний ефект при впливі на канал зв'язку структурованих завад. У разі впливу імітаційної завади ситуація буде неоднозначною, тому дуже важливо правильно визначити канал, на який впливає навмисна завада. Показано, що для визначення присутності навмисної завади необхідно мати ще як мінімум один рівень свободи, необхідний для класифікації такої завади та ефективної протидії їй. Такий ступінь свободи може бути досягнутий додатковими вимірами, або архітектурними рішеннями щодо побудови системи зв'язку. Висновки. Подано типи навмисних завад, які можуть діяти на канал зв'язку БПЛА, особливості їх застосування та характеристики для забезпечення ефективного радіоелектронного захисту. Запропоновано сценарії протидії впливу атак на канали управління БПЛА. Наведено сценарії з якісними оцінками, на основі яких можуть будуватись алгоритми детектування навмисних завад та алгоритми протидії впливу таких завад на канал зв'язку БПЛА. Передбачається, що для роботи алгоритмів використовуються усереднені параметри, довжина інтервалу усереднення вибирається кратною довжиною одного кадру даних, що дозволяє виключити з розгляду швидкі завмирання в каналі зв'язку, що виникають у разі частото-селективних каналів.uk
dc.format.pagerangePp. 35-43uk
dc.identifier.citationKaidenko, M. Protection against the effect of different classes of attacks on UAV control channels / Mykola M. Kaidenko, Serhii O. Kravchuk // Information and telecommunication sciences : international research journal. – 2022. – Vol. 13, N. 1. – Pp. 35-43. – Bibliogr.: 28 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2411-2976.12022.35-43
dc.identifier.orcid0000-0002-1428-9904uk
dc.identifier.orcid0000-0002-4118-0226uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/54134
dc.language.isoenuk
dc.publisherNational Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”uk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.relation.ispartofInformation and telecommunication sciences : international research journal, 2021, Vol. 12, N. 1(22)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectunmanned aerial vehiclesuk
dc.subjectбезпілотні літаючі апаратиuk
dc.subjectcontrol channelsuk
dc.subjectканали передачі данихuk
dc.subjectsecurityuk
dc.subjectбезпекаuk
dc.subjectoppositionuk
dc.subjectпротидіяuk
dc.subjectcyber attackuk
dc.subjectкібератакаuk
dc.subject.udc621.391uk
dc.titleProtection against the effect of different classes of attacks on uav control channelsuk
dc.title.alternativeЗахист від впливу різного класу атак на канали управління БПЛАuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
259750-Article Text-597581-1-10-20220623.pdf
Розмір:
808.26 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Information and telecommunication sciences: international research journal, Vol. 13, N. 1