Борьба с БЛА без косвенных потерь, или как хакнуть дрона

Удивительно, но в наши дни системы управления многих коммерческих беспилотников относительно легко взламываются. Многочисленные компании разрабатывают устройства и пишут программы с целью занять места в первых рядах быстро растущего рынка неразрушающих решений борьбы с дронами. Заглянем в этот мир.

Как бы заманчиво не было, но обращаться с беспилотными летательными аппаратами (БЛА) как с надоедливыми насекомыми и бороться с ними таким же образом, как с комарами – просто уничтожая их, было бы ошибкой. Несмотря на это, кажется, что именно подобное представление, модное в настоящее время, стоит за некоторыми разработками в области борьбы с БЛА.

Сбивание беспилотников в полете - во многих случаях не самый лучший вариант. На людной городской улице или многолюдном массовом мероприятии дождь из осколков дрона определенно не может сравниться по последствиям с обычным раздражением от досаждающего присутствия незваного гостя.

На поле боя, которым всё чаще будут становиться населенные пункты вследствие распространения террористических ячеек среди гражданского населения, стрельба по дрону может спровоцировать небольшой взрыв. В октябре 2016 года курдские повстанцы на севере Ирака сбили небольшой беспилотник, запущенный боевиками Исламского государства (запрещено в РФ), который они сочли разведывательным. Когда они начали его осматривать, произошел взрыв, и двое солдат погибли. ИГ много раз пыталось использовать малоразмерные дроны для проведения атак и поэтому в контингенте американских войск была выпущена директива, в которой военнослужащим предписывалось рассматривать любой небольшой летательный аппарат в качестве потенциального взрывного устройства. По мнению одного из ведущих экспертов мира по вопросам безопасности Питера Сингера, «мы должны были быть готовы к этому, а мы не были готовы».

В бюджетном запросе министерство обороны запросило у Конгресса начальное финансирование в размере 20 миллионов долларов на «определение, закупку, интеграцию и испытания» технологий, которые помогут в борьбе с угрозой БЛА, представляющей серьезную проблему для американских военных. В запросе заявлено, что «небольшие тактические БЛА, снаряженные самодельными взрывными устройствами (СВУ), представляют прямую угрозу войскам США и коалиционным силам».

Управление перспективных оборонных исследований DARPA, также разрабатывающее концепцию использования «роев» дронов для подавления сил противника, выпустило запрос информации с целью определения «новых, гибких и мобильных систем многоуровневой обороны и соответствующих технологий для решения всё более актуальной проблемы малоразмерных БЛА, а также традиционных угроз». По мнению Жана Леде, руководителя программ в этом Управлении, «Мы ищем масштабируемые, модульные и доступные по средствам подходы, которые могли бы быть развернуты в последующие три-четыре года и могли бы быстро развиваться вслед за развитием угроз и тактических приемов».

DARPA забрасывает большие неводы, запрашивая концепции «из всех доступных источников», включая компании, физические лица, университеты, исследовательские институты, государственные лаборатории и даже «иностранные организации».

В DARPA отмечают, что размеры и низкая стоимость малоразмерных БЛА (мБЛА) «позволяет задействовать новые концепции применения, которые станут проблемой для нынешних систем обороны. Эти нарождающиеся нестандартные системы и принципы боевого применения в различных оперативных условиях требуют развития технологий для быстрого обнаружения, идентификации, слежения и нейтрализации мБЛА при одновременном снижении косвенного ущерба и обеспечения гибкости операций во множестве боевых условий».

Проверка новых технологий в реальных условиях

«Black Dart», ежегодное двухнедельное мероприятие Пентагона по тестированию новых технологий борьбы с БЛА, получило восьмикратную прибавку в финансировании в 2016 году, 4,8 миллиона долларов по сравнению с 600 тысячами в 2015 году. Мероприятие проводится под эгидой JIAMDO (Joint Integrated Air and Missile Defense Organization - Организация по совместной комплексной ПВО и ПРО). В нем приняли участие 1200 участников и обозревателей, более 20 государственных организаций, включая Министерство национальной безопасности, ФБР и Федеральное управление гражданской авиации, которое ведет работу по созданию систем защиты гражданских авиалиний и поисково-спасательных вертолетов от опасного вторжения дронов.

Место испытаний было перенесено с военно-морской базы в Калифорнии на авиабазу Эглин во Флориде. «Эглин позволяет нам предоставить дополнительную неопределенность, обеспечить множество мест запуска БЛА на различные дистанции, поэтому мы можем изучать комплексную природу угрозы и комплексную природу оборонных возможностей, - сказал руководитель учений Райан Лири. - На перешейке штата Флорида условия весьма разнообразны. Местность негористая, но для наших операций мы имеем значительную часть сухопутного полигона, также в нашем распоряжении два корабля на рейде с системой AEGIS. То есть мы можем запускать беспилотники как над сушей, так и над морем».

«Другое направление, которое мы изучаем, - это слияние данных». Лири заметил, что военные хотят избежать «слишком большого доверия к одному человеку в одном месте, они хотят видеть несколько экранов с разных источников и только тогда принимать решения».

В учениях приняли участие более 50 систем борьбы с БЛА от 10 разных производителей, варьирующихся от стартапов до крупных оборонных компаний, с упором на «некинетическое и неразрушительное воздействие на угрожающий БЛА». «Подопытные» дроны имели разные размеры, массой менее 9 кг, летающие ниже 350 метров и медленнее 160 км/ч, вплоть до аппаратов массой до 600 кг с высотами ниже 5500 метров и со скоростью не более 400 км/ч.


Для того чтобы обнаруживать малоразмерные, медленно и низколетящие воздушные цели, компания Israel Aerospace Industries (IAI) ELTA адаптировала под эту специфическую задачу свои трехкоординатные радары, а именно модели ELM-2026D, ELM-2026B и ELM-2026BF ближнего (10 км), среднего (15 км) и дальнего (20 км) радиуса действия соответственно, интегрировав в них специальные алгоритмы обнаружения и сопровождения дронов, а также объединив их с оптико-электронными сенсорами для визуальной идентификации объектов. С целью дезорганизации работы враждебных БЛА компания ELTA разработала продвинутые системы постановки помех, которые могут использоваться совместно с сенсорами обнаружения и идентификации или в качестве отдельной системы непрерывного действия. Глушение нарушает полет дрона и может заставить его либо вернуться к месту старта (функция «возвращение домой»), либо заглушить двигатель с последующей аварийной посадкой

Финансируемая из бюджета некоммерческая исследовательская организация MITRE организовала испытания противодроновых систем в августе 2016 года, сосредоточившись при этом на трех направлениях: обнаружение и определение, воспрещение и комплексные решения. MITRE выбрала из 42 участников восемь финалистов, представляющих 8 стран. Оценка реальных полетов проводилась на базе морской пехоты в Квантико.

На этом мероприятии демонстрации возможностей противодроновых систем участников просили определить решения, которые могли бы: 1) обнаруживать небольшие дроны (до 2,3 кг с ЭПО (эффективная площадь отражения) 0,006 м2) во время полета на дистанции до 6 км и определять тип угрозы на основе географических координат и траектории полета; и 2) перехватывать небольшие БЛА, воспринимаемые в качестве угрозы, заставляя их возвращаться в безопасную зону.

Искомые технологии включают автоматическое слежение за несколькими обнаруженными объектами, цветные/ИК-камеры с увеличением на поворотном устройстве для идентификации обнаруженных объектов, а также охлаждаемые и неохлаждаемые тепловизоры. Меры противодействия дроном могут быть следующими:
• Дистанционное глушение частот: покрытие диапазонов частот всех коммерчески доступных гражданских дронов
• Глушение GSNS (Global Satellite Navigation System - глобальная спутниковая навигационная система)
• Различная выходная мощность для блокирования дронов с 100 метров до нескольких километров
• Всенаправленные или направленные антенны
• Направленные антенны с большим коэффициентом усиления, устанавливаемые на поворотные платформы, для отслеживания дрона и передачи сигнала помехи в его направлении.

Потенциальное применение подобных систем включает защиту важной инфраструктуры (правительственные здания, атомные станции, аэропорты), обеспечение безопасности в интересах военных и военизированных структур, защита от шпионских атак, защита тюрем от контрабанды оружия и наркотиков, и охрана границ.

Лучшей комплексной системой и лучшей системой определения/обнаружения в соревновании MITRE Challenge стала DroneRanger. Лучшей системой изоляции и противодействия стала система SKYWALL 100.

Система DroneRanger, разработанная Van Cleve and Associates, предназначена для обнаружения БЛА любых размеров, от микродронов до больших беспилотников. Микродроны, как правило, определяются в радиусе 2-4 км. DroneRanger включает радар кругового сканирования и систему позиционирования, в которой интегрированы дневные и тепловизионные камеры и радиочастотные глушители. Радар определяет дроны, постановщики помех глушат радиочастоты, используемые для их дистанционного контроля, а также блокируют частотные диапазоны спутников GSNS, позволяющие летать дронам на автопилоте. Глушение частот может быть реализовано посредством направленных или всенаправленных антенн, а также комбинации ближнего и дальнего радиопокрытия. Диапазоны частот и выходная мощность системы глушения регулируются в зависимости от выполняемой задачи, уровня защиты и географического местоположения. Глушение может производиться автоматически при обнаружении дрона или в ручном режиме.

Компания OpenWorks Engineering защищала 57 министров иностранных дел на встрече ОБСЕ в Берлине в ноябре 2016 года, развернув там свою противодроновую «пушку» SKYWALL 100 «в стратегических местах». В системе SKYWALL, по внешнему виду напоминающей противотанковый гранатомет, для запуска кассеты по нарушителю используется сжатый воздух. Не долетая до дрона, кассета разрывается, выбрасывая сеть, в которой дрон запутывается своими винтами. Парашют затем плавно опускает аппарат на землю.

В компании заявляют, что SKYWALL может сбить дрона на дистанции до 100 метров. В ней используется лазерная система прицеливания SmartScope, которая показывает дистанцию и включает зеленый светодиод, если прицеливание корректно. Устройство работает почти бесшумно и может быть перезаряжено всего за 8 секунд. В компании также планируют представить в скором времени полустационарную пусковую установку SKYWALL 200, устанавливаемую на треноге, и модель SKYWALL 300 с возможностью дистанционного управления, предназначенную для долговременной установки.


Переносная система ARDRONIS может интегрироваться в более крупные системы

Угрозы с неба: коммерческие дроны и новые задачи обеспечения общественной безопасности

Коммерческие дроны создают угрозу общественной безопасности, поскольку могут брать на борт химические, взрывчатые, биологические или зажигательные вещества. Другие сценарии угроз включают наркотрафик, риски для воздушного движения и промышленный шпионаж. Остановить их – довольно сложная задача, так как они могут избегать полицейские кордоны, стены и изгороди, просто перелетая через них.

Эффективность мер противодействия с использованием визуального и акустического обнаружения порой снижается в связи локальной интерференцией. Для успешной работы системам обнаружения необходимо иметь высокую чувствительность, выдавать раннее предупреждение, но не выдавать ложных тревог. Но обнаружения недостаточно, комплексная система должна также иметь безопасные и надежные средства нейтрализации угроз.

Большая часть систем противодействия (полезных в определенных сценариях) не дотягивает до комплексных решений. Технологии, которые могут уничтожать коммерческие дроны, могут также уничтожать или нарушать работу не относящихся к делу объектов. Возможно, критические недостатки отдельных систем состоят в том, что у них отсутствует немедленное бесшовное взаимодействие между подсистемами обнаружения и противодействия, что критично для успешного выполнения задачи.

В системе ARDRONIS компании Rohde & Schwarz объединены обнаружение, идентификация и подавление угроз в высоконадежной портативной системе. К ее преимуществам относятся:
• Обнаружение и идентификация сигналов или канала дистанционного управления дроном и определение его направления,
• Технологическое расширение и интеграция с другими сенсорными системами, например, оптоэлектроникой или радаром,
• Комплексная осведомленность: все релевантные частоты сканируется на 360 градусов
• Выборочная нейтрализация угроз: меры противодействия системы R&S ARDRONIS не создают помехи соседним сигналам, например, Wi-Fi или Bluetooth, и
• Гибкость развертывания: R&S ARDRONIS может работать как отдельная стационарная система, как мобильный комплекс или может интегрироваться в более крупные центры безопасности.

Эффективная система противодействия должна предупреждать службу безопасности об угрозе прежде, чем дрон взлетит. В идеале она должна идентифицировать конкретные дроны и указывать точное местоположение операторов для принятия соответствующих мер. Система радиолокационного мониторинга ARDRONIS также соответствует этим критериям.

Система использует радиоканалы контроллеров беспилотника, которые, как правило, работают на частотах 2,4 ГГц или 5,8 ГГц, отведённых для промышленных научных и медицинских целей, или используют частоты 433 МГц или 4,3 ГГц. Мониторинг этих диапазонов и знание электронных «отпечатков пальцев» каждого коммерческого дрона является ключом к успеху системы R&S ARDRONIS.

Расширенная база данных управляющих сигналов позволяет ей обнаруживать и определять коммерческие дроны. Система различает их формы сигналов, позволяя работать своим дронам в этой же зоне. Персонал службы безопасности может немедленно применить меры противодействия и безопасно прекратить вторжение. R&S ARDRONIS создает помехи управляющим сигналам и не дает дрону выполнить свою задачу.

Система R&S ARDRONIS уже была проверена в реальных условиях. На саммите G7 в Германии и во время визита Барака Обамы на Ганноверскую ярмарку в 2016 году система выполняла задачи по обеспечению безопасности этих площадок от проникновения дистанционно управляемых дронов.


Основной блок системы перехвата дронов MESMER

Он пояснил, что компьютеры, дроны и программируемые системы используют несколько уровней коммуникационного протокола. Замена бита с 0 на 1 может изменить сигнал дрона так, что он сможет общаться только со своим новым контроллером. «С манипулированием протоколом у вас полный контроль над дроном. Вы можете его заставить зависнуть, сесть, послать его домой или даже управлять его полетом. Когда вы ставите помехи, вы глушите все частоты, используемые дроном. Мы только лишь изменяем сигнал дрона».

Технология работает на «известных» протоколах дрона, но может быть эффективна и на неизвестных дронах. Хантер заявил, что MESMER может перехватить сигнал, по меньшей мере, 10 дронов, представляющих примерно 75% коммерческого рынка. Компания также разрабатывает каталог дронов вероятных противников. По сообщениям, DARPA и Министерство национальной безопасности в настоящее время пристально следят за разработками устройства MESMER.

DRONE DEFENDER: Компания Drone Defence использует комбинацию своей системы обнаружения и идентификации несанкционированных БЛА Dedrone DroneTracker, затем противодроновые пушки Dynopis E1000MP или NET GUN X1 выводят их из строя. DroneTracker использует акустические, оптические и инфракрасные сенсоры для обнаружения и определения приближающихся БЛА в реальном времени. Система может устанавливаться либо на стационарной позиции, либо использоваться как мобильная установка. Радиус действия системы составляет от 200 метров до 3 километров.


В состав системы AUDS входит радар с электронным сканированием луча (справа), оптико-электронный блок и радиочастотный глушитель

Многополосный радиочастотный глушитель от ECS отличается тремя встроенными направленными антеннами, которые образуют пучок шириной 20°. Компания приобрела большой опыт в разработке технологий борьбы с самодельными взрывными устройствами. Об этом рассказал представитель компании, заметив, что несколько ее систем были развернуты коалиционными силами в Ираке и Афганистане. Он добавил, что в компании ECS знают уязвимости каналов передачи данных и как это использовать.

Сердцем системы AUDS является станция управления оператора, посредством которой можно управлять всеми компонентами системы. В нее входят дисплей слежения, главный экран управления и дисплеи видеозаписи.

DroneGun: Система постановки помех дронам DroneGun массой 6 кг глушит частоты 2,4 и 5,8 ГГц, а также сигналы системы GPS и российской спутниковой системы GLONASS. Вместо сбивания дрона он заставляет его приземлиться или возвратиться на место старта. Австралийская компания DroneShield заявляет, что система обнаруживает дроны за счет акустического распознавания. «Мы записываем шумы в конкретной зоне, убираем фоновые за счет нашей запатентованной технологии и затем можем определить присутствие дрона и какого он типа».


Рабочее место оператора автоматизированного мониторинга комплекса радиоэлектронной борьбы «Шиповник-АЭРО»

Как хакнуть дрона

Нарушение работы дрона за счет взлома его систем не является чем-то сверхсложным. Фактически любой может это сделать. Американский эклектичный журнал «Сделай сам» опубликовал пошаговые инструкции, но с предупреждением, что незаконно получать доступ к компьютерным системам, которыми вы не владеете, повреждать собственность других людей или глушить электронные сигналы.

«Современные дроны, по сути, представляют собой летающие компьютеры и поэтому большинство методов атак, которые были разработаны для традиционных компьютерных систем, также эффективно и против них», - пояснил взломщик дронов Брент Чапмен. WIFI 802.11 является ключевым интерфейсом для многих нынешних квадрокоптеров, включая ВЕВОР и AR.Drone 2.0 от Parrot, которые управляются только по Wi-Fi. По словам Чапмена, AR.Drone 2.0 создает точку доступа, которая открыта по умолчанию и не имеет аутентификации или шифрования. Как только пользователь подсоединяется к точке доступа через смартфон, хакер может запустить приложение для контроля дрона. «AR.Drone 2.0 настолько подвержен взлому, что существуют даже целые сообщества и соревнования по модификации этого конкретного дрона», - заметил он.

«Всегда убеждайтесь, когда вы проводите тесты, что под дроном нет людей или хрупких предметов», - предупредил Чапмен. Время покажет, но уже сейчас отчетливо прослеживается тенденция, которая указывает на то, что технологии борьбы с БЛА активно развиваются не только в военной и правоохранительной сферах, но и в гражданской.

По материалам сайтов:
www.nationaldefensemagazine.org
www.iai.co.il
www.darpa.mil
breakingdefense.com
www.mitre.org
www.vcasecurity.com
openworksengineering.com
www.hensoldt.net
www.rohde-schwarz.com
www.rafael.co.il
department13.com
www.lockheedmartin.com
mydefence.dk
www.theissuav.com
opkrt.ru
diymag.com
www.wikipedia.org
pinterest.com
robotrends.ru