2021-1-capstone-design1 / JJS_Project2

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이재용
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3 연구 목적: 본 연구는 UAV의 운행과정에서 발생 할 수 있는 GPS-Spoofing 공격을 시연해보고 이에 대응 할 수 있는 AGSM을 제작 하고자 합니다. 3 연구 목적: 본 연구는 UAV의 운행과정에서 발생 할 수 있는 GPS-Spoofing 공격을 시연해보고 이에 대응 할 수 있는 AGSM을 제작 하고자 합니다.
4 4
5 5
6 -# px4 toolchain install (Ubuntu 16.04) 6 +# px4 toolchain install
7 7
8 참고 사이트:https://docs.px4.io/master/en/dev_setup/dev_env.html 8 참고 사이트:https://docs.px4.io/master/en/dev_setup/dev_env.html
9 ``` 9 ```
...@@ -24,140 +24,8 @@ $ ./QGroundControl.AppImage ...@@ -24,140 +24,8 @@ $ ./QGroundControl.AppImage
24 ``` 24 ```
25 25
26 # GPS-SPoofing 구현 26 # GPS-SPoofing 구현
27 -
28 -1. Gps Spoofing : 인공 위성보다 더 강한 신호를 전달하여 위성 신호의 정보를 누락 시키고 외부의 신호를 인식하여 기존의 정보를 변형
29 -2. FakeGps :기존의 위치 정보와는 다른 가상 위치 정보를 생성
30 -3. FakeGps는 새로운 가상 정보를 생성할 뿐 드론의 헤딩 정보를 변경하지 않음
31 -4. 단순히 FakeGps만을 실행 할 경우 기존의 정보를 따라감
32 -5. failure gps off를 통해 기존 정보를 누락시켜 가상 정보로 헤딩 할 수 있도록 진행함
33 -6. Failure과 FakeGps를 통해 Gps Spoofing 상황을 구상
34 -
35 ``` 27 ```
36 pxh> param set SYS_FAILURE_EN 1 // injection on 28 pxh> param set SYS_FAILURE_EN 1 // injection on
37 pxh> fake_gps start // fake_gps on -> make gps2_raw parameter 29 pxh> fake_gps start // fake_gps on -> make gps2_raw parameter
38 pxh> failure gps off // GPS_RAW_INT off 30 pxh> failure gps off // GPS_RAW_INT off
39 -``` 31 +```
40 -
41 -# GPS-Spoofing Demo image (영상은 발표자료 참고)
42 -
43 -![GPS-Spoofing](/uploads/3a686c20d33071d578fd4689515f5f87/GPS-Spoofing.png)
44 -
45 -
46 -# AGSM 제작 이론
47 -
48 -
49 -![기울기그림](/uploads/ae587ae1ba0872102fc9224d38d0c9da/기울기그림.png)
50 -
51 -1. 파란색의 두 점을 각각 waypoint1, waypoint2 라고 하였을 때, 두 waypoint를 통하여 기울기를 계산할 수 있다.
52 -2. 계산된 기울기를 통하여 그림과 같이 오차범위에 해당되는 기울기 2개를 추가로 생성한다.
53 -3. 3개의 기울기와 waypoints를 이용하여 회색 영역과 같은 드론의 유효 범위를 지정한다. 만약 드론이 유효 범위 밖에서 지속적으로 머물러
54 - 있다면 경고메세지를 출력한다.
55 -
56 -
57 -# 두 waypoint의 위치 정보를 통한 기울기 생성 구현
58 -```
59 -
60 -void EKF2::calculate_inclination_target()
61 -{
62 - double x,y; // latitude increment, longitude increment
63 - inclination=new double[int(mission.count)]; // dynamic allocation by waypoints for inclinations
64 - for (int i = 0; i < int(mission.count)-1; i++) {
65 - struct mission_item_s mission_item {}; // struct for current mission
66 - struct mission_item_s next_mission_item {}; // struct for next mission
67 - dm_read((dm_item_t)mission.dataman_id, i, &mission_item, sizeof(mission_item_s)); // get current mission info
68 - dm_read((dm_item_t)mission.dataman_id, i+1, &next_mission_item, sizeof(mission_item_s)); // get next mission info
69 - x=next_mission_item.lat-mission_item.lat;
70 - y=next_mission_item.lon-mission_item.lon;
71 - std::cout.setf(std::ios::fixed);
72 - std::cout.precision(7);
73 - if(x!=0.0){
74 - inclination[i]=y/x;
75 - }
76 - else
77 - {
78 - inclination[i]=0.0;
79 - }
80 - }
81 -}
82 -
83 -```
84 -
85 -
86 -# 드론의 mission waypoint(출발지) 위치 저장 코드
87 -```
88 -
89 -void EKF2::set_target_gps()
90 -{
91 - std::cout.unsetf(std::ios::fixed);
92 - for (size_t i = 0; i < mission.count; i++) {
93 - struct mission_item_s mission_item {}; // struct for current mission
94 - if(int(mission.current_seq)==int(i)){ // get waypoint info which is same as current sequence
95 - dm_read((dm_item_t)mission.dataman_id, i, &mission_item, sizeof(mission_item_s));
96 - target_lat=int32_t(mission_item.lat * long(pow(10,7))); // change number of digits lat degrees 10e-7
97 - target_lon=int32_t(mission_item.lon * long(pow(10,7))); // change number of digits lon degrees 10e-7
98 - target_alt=int32_t(mission_item.altitude * long(pow(10,4))); // change number of digits lon degrees 10e-4
99 - }
100 - }
101 -
102 -}
103 -```
104 -
105 -
106 -# 현재 드론의 위치와 mission waypoint 사이의 기울기 생성 코드
107 -```
108 -
109 -double EKF2::calculate_inclination_current(gps_message gps_msg) // gps_msg contains current gps info
110 -{
111 - double x,y; // latitude increment, longitude increment
112 - double check_inclination=0; // current inclination initialized zero
113 - x=target_lat-gps_msg.lat;
114 - y=target_lon-gps_msg.lon;
115 - if(x!=0.0){
116 - check_inclination=y/x;
117 - }
118 - std::cout.setf(std::ios::fixed);
119 - std::cout.precision(7);
120 - return check_inclination; // calculated inclination
121 -}
122 -
123 -```
124 -
125 -# 목적지간 기울기와 현재 비행 중 기울기 비교
126 -```
127 -
128 -void EKF2::check_inclination(double check) // get current inclination from calculate_inclination_current
129 -{
130 - double origin=inclination[int(mission.current_seq)-1]; // inclination between current mission's starting point and end point
131 - std:: cout << "(origin : "<<origin<<" | check : "<<check<<")";
132 - if(origin-1<=check && check <= origin+1) // compare two inclination
133 - {
134 - std::cout<<"\t--- Good moving"<<std::endl; // subtracting isn't over 1 then good flight
135 - warning_count=0; // reset warning count 0
136 - }
137 - else
138 - {
139 - std::cout<<"\t--- Bad moving"<<std::endl; // subtracting is over 1 then bad flight
140 - warning_count++; // increasing warning count
141 - }
142 -}
143 -
144 -```
145 -
146 -# AGSM을 이용한 GPS-SPoofing 탐지 (영상은 발표자료 참고)
147 -
148 -![AGSM](/uploads/31223259dd1646173809a2a0e9a98094/AGSM.png)
149 -
150 -
151 -# Reference
152 -[1] QGroundControl User Guide, Dronecode, 2021.04.26. 접속,https://docs.qgroundcontrol.com/master/en/index.html
153 -
154 -[2] PX4 Autopilot User Guide Introduction, PX4 Autopilot 2021.06.14. 접속, https://docs.px4.io/master/en/
155 -
156 -[3] 조승민, “드론 보안에 적용된 암호기술 현황”, 정보보호학회지 vol.30-2, 2020.4
157 -
158 -[4] A. Koubâa, "Micro Air Vehicle Link (MAVlink) in a Nutshell: A Survey," in IEEE Access, vol. 7, pp. 87658-87680, 2019
159 -
160 -[5] 류해원, 최성한, 하일규, “드론 운용의 보안 위협과 대응 방안", 한국정보처리학회, 2018.10
161 -
162 -[6] 서진범, “GPS 스니핑을 이용한 안티 드론 알고리즘”, 한국정보통신학회, pp. 63 –66, 2019.05.23
163 -
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