CC BY
111Практический опыт испытаний комплексов с беспилотными летательными аппаратами в условиях информационно-технических воздействий
Капитан запаса Р.И. ТИХОНОВ
Полковник в отставке Ю.Н. БУБЕНЩИКОВ, кандидат технических наук
АННОТАЦИЯ ABSTRACT
Представлен порядок экспериментальных исследований (испытаний) комплексов с беспилотными летательными аппаратами в условиях информационно-технических воздействий. Рассмотрены результаты проведения испытаний каналов управления, передачи данных и навигации комплексов с беспилотными летательными аппаратами ближнего действия, малой и средней дальностей в условиях информационно-технических воздействий.
The paper presents a procedure of experimental research (trials) of units with unmanned flying vehicles in conditions of information-technical influence. It examines the results of testing the channels of control, data transmission and navigation of units with short-range, lesser- and medium-range unmanned flying vehicles in conditions of information-technical influence.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Стендовый полигон, экспериментальные исследования комплексов, испытания комплексов, беспилотный летательный аппарат, информационно-технические воздействия.
СОВРЕМЕННЫЕ комплексы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА) представляют собой высокотехнологичные компьютеризированные системы с возможностью дистанционного управления по цифровому радиоканалу. По сути, они являются специализированными информационно-телекоммуникационными системами, которые становятся потенциальными объектами для реализации информационно-технических воздействий (НТВ) противником.
Под информационно-техническими воздействиями понимаются целенаправленные и взаимосвязан-
KEYWORDS
Bench test site, experimental research of units, units testing, unmanned flying vehicle, information-technical influence.
ные программно-аппаратные и радиоэлектронные воздействия с целью перехвата управления, временного
нарушения работы или вывода из строя бортовых и наземных вычислительных элементов комплексов с БЛА. Указанные действия можно считать разновидностью удаленных компьютерных атак на программно-аппаратные средства управления и передачи данных автоматизированных систем управления технологическими процессами. Радиоэлектронная составляющая данного процесса подразумевает передачу по цифровому радиоканалу программного кода реализации воздействия.
Потенциальные уязвимости комплексов с БЛА к ИТВ обусловлены наличием и доступностью для противника открытых и закрытых протоколов передачи данных в радиоканалах средств управления, навигации и спутниковой связи.
Объектами целенаправленных ИТВ на комплексы с БЛА являются прежде всего средства передачи данных, использующие радиоканалы различного назначения. Ущерб от целенаправленных ИТВ заключается во временном нарушении функционирования бортовой системы управления и наземных терминалов, а в чрезвычайных ситуациях — в перехвате управления. В то же время даже кратковременные задержки в процессе автоматического управления БЛА (на секунды) могут привести к потере управляемости и интеллектуальному выводу их из строя.
Несмотря на реализуемую государственную программу импорто-замещения, в краткосрочной и среднесрочной перспективе полностью исключить зарубежные компоненты информационных технологий и импортную элементную базу, используемую в высокопроизводительных системах реального времени современных комплексов с БЛА, не представляется возможным. Не исключены в импортной элементной базе и аппаратные закладки.
Таким образом, проведение испытаний отечественных комплексов с БЛА в условиях ИТВ в настоящее время является важным и необходимым условием обеспечения их устойчивого функционирования в процессе эксплуатации.
В большинстве случаев для управления БЛА используются средства прямого канала передачи данных. Особенностью данного применения БЛА является постоянное наличие канала управления и полезной нагрузки, используемого для получения разведданных в режиме реального времени. При этом время выполнения задач может составлять от десятков минут (для БЛА малой дальности и ближнего действия), до десятков часов (для БЛА средней дальности). Также не исключается применение БЛА в режиме автономного полета, что в значительной степени усложняет процесс его обнаружения по радиоканалу. Однако в процессе полета система управления БЛА периодически выходит на связь с целью уточнения полетного задания и вариантов применения вооружения.
В последнее время для управления БЛА средней дальности все большее распространение получает применение спутниковых каналов передачи данных. В данном случае боевое применение БЛА средней дальности становится схожим с боевым применением БЛА большой дальности.
Типовая модель обнаружения и идентификации каналов управления и полезной нагрузки комплексов с БЛА малой, средней и большой дальности1, схематично представленная на рисунке, предназначена для регистрации максимального количества возможных сигналов каналов управления в зоне прямой видимости и вне зоны видимости.
Источники излучения сигналов БЛА — сигналы: бортового ответчика системы опознавания БЛА
Основной канал управления БЛА
( Стандарт передачи у данных
Резервный канал управления БЛА
Театр военных действий
I Навигационная
| ) система
I ориентации БЛА на
I Ss^ базе сигналов GPS
Информационно-
технические воздействия на навигационные сигналы
БЛА противника
Г Средства воздействия на^>
прямые каналы I_управления_^
КА связи (Intelsat)
Информационно-
технические воздействия на спутниковые каналы связи
Наземная станция управления БЛА
Средства воздействия на спутниковые каналы управления
Наземный терминал данных
Средства радиолокации ^ Средства оптико-электронной
Информационно- Л
технические воздействия на прямые каналы управления ;
разведки
Рис. Типовая модель обнаружения и идентификации каналов управления и полезной нагрузки комплексов с БЛА
Даже кратковременные задержки в процессе автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (на секунды) могут привести к потере управляемости и интеллектуальному выводу их из строя.
в воздушном пространстве; каналов управления прямой радиовидимости БЛА; каналов управления вне зоны радиовидимости БЛА; спутниковые сигналы каналов управления БЛА. Дополнительными источниками сигналов могут быть средства обеспечения цифровой радиосвязи с наземными пунктами тактического, оперативного и стратегического звеньев управления, самолетами воздушной разведки и воздушными командными пунктами.
Обнаружение сигналов комплексов с БЛА осуществляется в процессе приема сигналов соответствующего диапазона антенно-фидерными устройствами и приемниками, а также регистрации сигналов анализаторами спектра. По обнаруженным сигналам бортового ответчика системы опознавания БЛА в воздушном пространстве определяются его азимут, дальность, высота полета и моделируется траектория движения на электронной карте местности (района театра военных действий).
Идентификация сигналов БЛА — совокупность процедур записи и обработки сигналов специализированными анализаторами сигналов и демодуляторами в соответствующем диапазоне частот, а также подтверж-
дении принадлежности сигнала к системе управления и передачи данных БЛА. Проведение идентификации сигналов заключается в оценке диапазона, несущей и тактовой частот, определении вида модуляции и предварительной оценки формата данных.
В соответствии с перечнем потенциальных уязвимых мест комплексов с БЛА, на которые могут быть реализованы ИТВ, их можно декомпозировать на уязвимости2: наземной и бортовой систем управления, средств передачи данных БЛА (цифровых радиоканалов между наземной станцией наведения (НСУ) и БЛА); спутниковых каналов управления БЛА; спутниковой навигации БЛА. Последствиями реализации ИТВ на уязвимости БЛА может быть потеря управляемости им или прекращение функционирования (выполнения боевой задачи) полезной нагрузки. При необходимости высокой оперативности доставки информации от БЛА до войскового потребителя (например, в тактическом звене от нескольких секунд до нескольких минут) замедление в получении разведывательной информации также является эффективным результатом применения средств ИТВ на уязвимости БЛА.
Наличие уязвимых мест (потенциальных точек несанкционированного доступа) БЛА определяется следующими факторами:
• практически полной цифрови-зацией каналов связи, управления и навигации БЛА, предоставления войсковым потребителям разведывательной информации;
• повсеместным использованием в БЛА открытых стандартов и основанных на них типовых технических решений вплоть до элементной компонентной базы;
• значительным усложнением схемотехнического построения, составом средств информационного
взаимодействия комплексов БЛА при их встраивании в сетецентриче-ские структуры управления войсками и оружием;
• внедрением в БЛА космических навигационных систем на базе сигналов от космических аппаратов (КА) GPS с открытыми кодами;
• использованием для управления БЛА средств спутниковой связи коммерческого и двойного назначения;
• несовершенством средств защиты информации БЛА от несанкционированного доступа и информационно-технических воздействий;
• использованием режимов полета БЛА «по программе» (по алгоритму специального программного обеспечения) без вмешательства оператора (в случае аварии БЛА создается ситуация «точки не возврата БЛА»);
• необходимостью непрерывного поддержания в условиях боевого применения цифрового радиоканала между НСУ и БЛА.
С учетом опыта испытаний разработаны обобщенные последовательности ИТВ на прямые и спутниковые каналы передачи данных, каналы навигации комплексов с БЛА.
Закономерно вытекающая из этого очередность реализации ИТВ на каналы передачи данных БЛА в общем случае включает несколько основных этапов3: проведение разведки путем прослушивания заданного частотного диапазона с целью обнаружения модулированных сигналов передачи данных управления и телеметрии комплексов БЛА; автоматическое обнаружение и идентификация сигналов путем подбора идентичной модуляции в базе данных известных модуляций; демодуляция обнаруженных сигналов для определения их принадлежности, а также подбора протокола информационного обмена БЛА; выбор алгоритма реализации ИТВ в зависимости от полученных исходных данных от средств ИТВ, а также привлекаемых
средств радиотехнической разведки (РТР); реализация ИТВ по выбранному алгоритму; фиксация результатов реализации ИТВ путем наблюдения за сигналом с помощью привлекаемых средств РТР, а также визуального наблюдения в случае, если оно возможно и осуществимо средствами ИТВ.
Информационно-технические воздействия на каналы навигации БЛА могут быть нескольких типов: радиоэлектронное подавление навигационного поля; моделирование ложного навигационного поля; искажение передачи данных в навигационном поле.
В общем случае процесс проведения испытаний систем управления и передачи данных комплексов с БЛА в условиях ИТВ, основанный на практическом опыте проведения таких испытаний, должен включать следующую последовательность действий.
1. Анализ комплексов с БЛА на предмет определения типов и характеристик используемого радиочастотного оборудования, включающий: анализ документации; осмотр элементов системы управления и передачи данных БЛА и наземной станции управления; определение типов антенных систем, особенностей их расположения и возможности позиционирования.
2. Формирование модели угроз ИТВ на комплекс с БЛА.
3. Выбор режима работы радиочастотного оборудования, включающий выбор частотных диапазонов и скоростей передачи данных и типов защиты каналов управления и передачи данных полезной нагрузки.
4. Обнаружение и анализ сигналов каналов управления и передачи данных полезной нагрузки, включающий анализ спектра сигналов, используемой модуляции, скорости передачи данных, типов помехоустойчивого кодирования.
5. Формирование и реализацию ИТВ: запись/воспроизведение радио-
частотных сигналов; поиск и имитация аварийных алгоритмов работы системы управления БЛА; формирование последовательности сигналов в заданных модуляциях; искажение протоколов управления и передачи данных полезной нагрузки; перехват данных полезной нагрузки; имитацию искажений навигационного поля; имитацию команд управления БЛА; последовательную имитацию серий ИТВ.
6. Анализ результатов имитации ИТВ.
7. Оценку реального уровня защищенности систем управления и передачи данных комплекса с БЛА в условиях ИТВ и формирования эффективных мер противодействия этим воздействиям: оценку качественных и количественных характеристик ИТВ; выполнение расче-
тов по результатам имитации ИТВ; выработку технических рекомендаций по повышению защищенности комплексов с БЛА; выработку рекомендаций по действиям операторов БЛА в случае реализации ИТВ; формирование отчета по результатам испытаний.
В модели угроз ИТВ на комплекс с БЛА, представленной в пункте 2, авторами используется теория нечетких множеств, позволяющая формировать математические модели процессов и систем в условиях неопределенности.
По результатам анализа комплекса с БЛА и проведения его испытаний в условиях ИТВ возможно формирование паспорта уязвимостей, включающего описание уязвимостей, выявленных в процессе проведения испытаний (табл.).
Таблица
Паспорт уязвимостей системы управления и передачи данных комплекса с БЛА (вариант)
№ п/п Элементы описания уязвимости БЛА Характеристики уязвимости БЛА
1 Наименование уязвимости Уязвимость БЛА «Тритон»
2 Идентификатор уязвимости UAV-2016-00023
3 Краткое описание уязвимости Уязвимость допускает реализовать имитацию канала управления БЛА для перехвата его управления
4 Класс уязвимости Уязвимость радиомодема
5 Наименование уязвимого элемента и его версия Радиомодем, тип AAA, версия 2.1
6 Частота, модуляция, режим работы, протокол, особенности доступа к системе управления БЛА Частота 930 МГц, ППРЧ 20 МГц, шаг перестройки 1 МГц, модуляция 2FSK (параметры), специализированный протокол обмена, прямой доступ к системе управления БЛА
7 Особенности аппаратной и программной реализации системы управления БЛА Платформа ArduCopter, версия ПО 2.1, протокол MAVLink
8 Тип недостатка Недостатки, связанные с аутентификацией
9 Место возникновения (проявления) уязвимости Уязвимость существует из-за отсутствия проверки легитимности источника управления БЛА
10 Идентификатор типа недостатка Нет данных
11 Дата выявления уязвимости 17.05.2016
12 Автор, опубликовавший информацию о выявленной уязвимости Подразделение управления воздушным движением БЛА
Продолжение таблицы
13 Способ (правило) обнаружения уязвимости Выполнение пошаговой инструкции
14 Критерии опасности уязвимости —
15 Степень опасности уязвимости Высокая
16 Возможные меры по устранению уязвимости Доработка протокола управления БЛА производителем
17 Дополнительные сведения —
Последствиями реализации ИТВ на уязвимости БЛА может быть потеря управляемости им или прекращение функционирования (выполнения боевой задачи) полезной нагрузки. При необходимости высокой оперативности доставки информации от БЛА до войскового потребителя (например, в тактическом звене от нескольких секунд до нескольких минут) замедление в получении разведывательной информации также является эффективным результатом применения средств ИТВ на уязвимости БЛА.
В 4 ЦНИИ Минобороны России создан и функционирует на постоянной основе стенд оценки защищенности БЛА в условиях ИТВ, предназначенный для проведения испытаний систем управления и навигации БЛА в условиях ИТВ, оценки защищенности и устойчивости функционирования каналов управления и навигации БЛА. Стенд позволяет моделировать каналы управления и навигации БЛА средней и малой дальности, изме-
рять радиотехнические параметры функционирования бортовых радиоэлектронных устройств до и после реализации ИТВ. На базе стендового полигона 4 ЦНИИ Минобороны России проводится экспертиза БЛА различных типов на предмет выявления уязвимостей каналов передачи данных, систем управления и навигации БЛА, а также оценка функционирования комплексов с БЛА в условиях ИТВ.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Климов С.Му Тихонов Р.И. Методика оценки опасности беспилотных летательных аппаратов противника для объектов военной инфраструктуры ВС РФ // Стратегическая стабильность. 2016. № 2 (76). С. 38.
2 Климов С.Му Тихонов Р.И. Логико-вероятностная модель угроз информационно-технических воздействий на беспилотные летательные аппараты в терминах нечетких множеств // Стратегическая стабильность. 2016. № 3 (77). С. 34.
3 Там же.
