Aplikace softwarového rádia pro zpracování GNSS signálů

Bc. Tomáš FLACHS

Master's thesis

The Software Radio Application for GNSS signal processing

Abstract:

S přibývající dostupností a klesající cenou softwarově definovaných vysílačů roste také možnost využití pro útoky na přijímače pro určení polohy ze signálů globálních satelitních navigačních systémů (GNSS). Tato diplomová práce se zabývá problematikou aplikace softwarově definovaného rádia pro zpracování GNSS signálů se zaměřením na zabezpečení GNSS přijímačů. Cílem práce bylo otestovat schopnost vybraných GNSS přijímačů odhalit podvržené signály vygenerované pomocí softwarově definovaného rádia. V této práci je nejprve prostudována technologie satelitních navigačních systémů s důrazem na globální navigační systém GPS a jejich zranitelnost. Dále se tato práce zabývá rozborem opatření, zajišťujících odolnost zařízení proti podvrženým signálům. V další části práce jsou shrnuty možnosti generování GNSS signálů pomocí komerčních a volně dostupných generátorů a následně je realizován generátor GPS signálu. Na základě poznatků o zranitelnosti byly navrženy a realizovány dva testovací postupy simulující středně obtížný útok. Dostupné GPS přijímače byly testovány na schopnost odhalit útok pomocí podvrženého signálu. V závěru práce jsou výsledky diskutovány a přijímače porovnány s ohledem na jejich schopnost detekovat příjem podvrženého signálu.

Abstract:

With decreasing cost and increasing availability of the Software Definated Radio transmitters increases the possibility of using the attacks to the Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers. This master thesis deals with the application of software-defined radio for processing of GNSS signals. Specifically, with focus on secure of GNSS receivers. The aim of this master thesis was to test the ability of selected GNSS receivers to detect fake signals generated by software-defined-radio. In this thesis we first study the technology of satellite navigation systems with focus on American GPS and their vulnerability. Further, this thesis deals with analysis of the measures that ensure the resistance of the device against the fake signals. The next part of thesis summarizes the possibilities of generating GNSS signals using commercial and freely available generators and after that, GPS signal generator is implemented. In the final part of this thesis, based on knowledge of vulnerability, two test procedures simulating medium-heavy attacks are realizated. Varied GPS receivers of varied generations are tested for ability to detect a spoofing attack. At the end of the thesis are the results discussed and the GPS receivers are compared with respect to their ability to detect fake signals.

Keywords

GNSS, GPS, softwarově definované rádio, zranitelnost, podvržení navigačních rádiových signálů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Richard Linhart, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Telecommunication and Multimedia Systems