GPS tabanlı konum belirleme sistemlerinin güvenliği ve sinyal geliş doğrultusu kestirimi ile saldırı tespiti

Abstract

Bu tez kapsamında GPS sinyal karıstırıcı ve GPS aldatma saldırılarının tespiti amacıylaçoklu kaynaktan yapılan karmasık saldırıları daha hassas tespit etmeye yönelik sinyal gelisdogrultusu (DOA-Direction of Arrival) tabanlı saldırı tespit yöntemi üzerine çalısılmıstır.Yöntem literatürde yaygın olarak kullanılan MUSIC, Root-MUSIC, ESPRIT, CAPONDOA algoritmalarının GPS sinyalinin ve aldatma saldırılarının karakteristik özelliklerinegöre parametre optimizasyonu ile gerçeklestirilmistir. Gerçek hayattaki saldırılardaGPS aldatma sinyalleri çogunlukla tek bir kaynaktan üretilir. Bu yöntemdeki parametreoptimizasyonu gerçek GPS uydularından alınan farklı noktalardaki uydu konum ve açıbilgileriyle tek kaynaktan gelen aldatma sinyallerinin farkı gözönüne alınarak saldırı tespitigerçeklestirilmistir. Tez kapsamında önerilen yöntemin basarım analizi MATLABsimülasyon aracı kullanılarak yapılmıstır. Simülasyon senaryolarını olusturmak için GPSuydularından alınan gerçek GPS sinyal örneklerine ilave olarak yapay olarak olusturulansanal aldatma sinyalleri kullanılmıstır.Simülasyon sonuçları DOA algoritmalarında kullanılanparametrelerin uygun seçiminin basarım performansını önemli derecede etkilediginigöstermektedir.

In this thesis, we propose a new GPS signal jamming and spoofing attack detectionmethod based on DOA (Direction of Arrival) which can handle more complex attackscenarios from multiple sources. For this purpose, the heavily used GPS signal jammingand spoofing attack detection methods in literature, namely MUSIC, Root-MUSIC, ESPRIT,CAPON DOA are analyzed and the parameters of these methods that can optimizethe performance are identified according the characteristics of the attack scenarios. Inreal-life attacks, GPS spoofing signals are often generated from a single source. The parameteroptimization in the proposed method is based on the difference between thesatellite position and angle information obtained from the real GPS satellites and multiplespoofing signals. The performance analysis of the proposed method has been doneusing the MATLAB simulation tool. Artificial virtual spoofing signals are used to generatesimulation scenarios in addition to the actual GPS signal samples received from realGPS satellites. Simulation results show that the proper selection of the parameters usedin the DOA algorithms significantly affect the performance.