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This paper considers a GPS anti-spoofing problem. Spoofing is an intentional interference that mislead the GNSS receiver. The spoofing attack is very significant since the target receiver is not aware of being attacked from spoofing. Accelerometers can be used to detect the spoofing signal by being ...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • GPS기만 검출에 대한 연구는 많이 있지만 가속도계를 사용한 기만 검출에 대한 연구발표는 아직 없다. 따라서 본 논문에서는 GPS 수신기와 결합된 IMU 가속도계 센서를 이용하여 기만신호를 검출하는 방법을 제안하고 그 결과에 대해서 분석해보고자 한다. 표적 수신기가 기만당하여 공격자가 원하는 방향으로 이동하도록 제어되고 있다고 가정하여 기만상황에 대한 GPS 데이터를 생성하고 가속도 값을 계산하여 IMU 가속도계 센서값과의 비교를 통해 기만 신호를 검출하는 방법을 사용한다.
  • 본 논문에서는 IMU 가속도계 센서를 이용하여 GPS 기만신호를 감별하기 위한 알고리듬을 제안하였다. GPS 출력으로 칼만 필터를 사용하여 가속도를 계산하고 이 값을 가속도계 센서값과 비교함으로서 이상신호를 검출하고 이상 신호가 계속 발생하는지를 체크하여 기만신호를 감별하였다.
  • 본 장에서는 IMU의 가속도계를 사용하여 GPS의 기만신호를 검출할 수 있는지 가능성을 검토해 본다.
  • 본 장에서는 IMU의 가속도계를 사용한 GPS의 기만신호 검출 알고리듬을 제안한다. 먼저 GPS의 속도출력에 대한 용어를 간단히 정의하고자 한다.

가설 설정

  • 원운동 궤적에 대한 가속도계 출력을 구하고 이를 정상적인 신호의 참값으로 사용한다. 원운동 도중에 기만신호가 들어오는 것으로 가정하고 기만 신호는 직선운동으로 가정한다. 이렇게 만들어진 경로에 대한 GPS 정보로부터 가속도 값을 계산한 다음 가속도계 센서값과 함께 기만신호 검출에 사용한다.
  • 정상 동작 중에 기만당하는 실험을 위하여 5분 30초의 원운동 궤적 중에서 3분 30초 지점에서 기만신호가 동작하는 것으로 가정한다. 기만시점 이후에도 IMU 가속도계 센서는 실제 원운동에 대한 가속도 값을 제공해주기 때문에 이를 이용한 RMSE 계산 결과를 모니터링 하면 특정 시점이후로 오차범위 이상의 가속도 계산 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
  • 따라서 본 논문에서는 GPS 수신기와 결합된 IMU 가속도계 센서를 이용하여 기만신호를 검출하는 방법을 제안하고 그 결과에 대해서 분석해보고자 한다. 표적 수신기가 기만당하여 공격자가 원하는 방향으로 이동하도록 제어되고 있다고 가정하여 기만상황에 대한 GPS 데이터를 생성하고 가속도 값을 계산하여 IMU 가속도계 센서값과의 비교를 통해 기만 신호를 검출하는 방법을 사용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
재밍이란? GPS 신호의 수신을 방해하는 의도적인 간섭으로 재밍(jamming)과 기만(spoofing)이 있다. 재밍은 GPS 신호와 동일한 주파수 대역의 신호를 GPS 신호보다 강한 세기로 발생시켜 GPS 수신기로 하여금 GPS 신호의 신호획득 및 추적을 정상적으로 수행할 수 없도록 하는 방식이다. 재밍 신호는 GPS보다 강한 신호를 전송해야 하기 때문에 오랜 시간 동안 교란을 하기 어렵지만 광범위한 지역에 대해 영향을 줄 수 있다.
GPS 신호를 의도적으로 방해하는 간섭 방식은 무엇이 있는가? GPS 신호는 20,200km 상공에서 전송되기 때문에 지상에서의 세기가 -160dBW로 매우 낮아 여러 가지 전파 간섭의 영향을 받기 쉽다. GPS 신호의 수신을 방해하는 의도적인 간섭으로 재밍(jamming)과 기만(spoofing)이 있다. 재밍은 GPS 신호와 동일한 주파수 대역의 신호를 GPS 신호보다 강한 세기로 발생시켜 GPS 수신기로 하여금 GPS 신호의 신호획득 및 추적을 정상적으로 수행할 수 없도록 하는 방식이다.
IMU 가속도계 센서를 이용한 GPS 기만신호 감별은 무엇인가? 본 논문에서는 IMU 가속도계 센서를 이용하여 GPS 기만신호를 감별하기 위한 알고리듬을 제안하였다. GPS 출력으로 칼만필터를 사용하여 가속도를 계산하고 이 값을 가속도계 센서값과 비교함으로서 이상신호를 검출하고 이상신호가 계속 발생하는지를 체크하여 기만신호를 감별하였다. 정상적인 운동중에 위치기만을 당하고 있는 상황을 만들기 위해 INS Toolbox를 이용하여 두 가지 궤적과 이에 대한 GPS 정보를 생성하였다.
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참고문헌 (4)

  1. Mi-young Shin, Sung-Lyong Cho, Jun-Oh Kim, ki-Won Song, Sang-Jeong Lee, "Analysis of GPS Spoofing Characteristics and Effects on GPS Receiver", The Korea Institute of Military Science and Technology, vol. 13, no. 2, 2010. 4, pp. 296-303. 

  2. SungLyong Cho MiYoung Shin, SangJeong Lee, Chansik Park, "Performance Comparison of Anti-Spoofing Methods using Pseudorange Measurements", The Korea Institute of Military Science and Technology, vol13, no 5, pp.793-800, 2010.10 

  3. H. Wen, P. Y. Huang, J. Dyer, A. Archinal and J.Fagan, "Countermeasures for GPS signal spoofing", Proc. of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation, pp. 1285-1290, 2005. 

  4. S.K Jeong, Taehee Kim, Cheon Sig Sin, Sanguk Lee, "Technical Trends of Smart Jamming for GPS Signal", Electronics and Telecommunications Trends, vol 27, no 6, 2012.12 

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