Охота на рыжего демона или пеленгатор помех спутниковой навигации

  • Tutorial


Не подумайте, что я какой-нибудь преступный элемент, параноик или неверный муж, но как-то раз я решил купить глушилку GPS. Во-первых, был интересен сам процесс. Ведь дело вроде нелегальное, продавец как будто рискует. Хотелось в этом поучаствовать, а не просто послушать или почитать. Во-вторых, чисто технически и чисто экономически было интересно — как сделано и сколько стоит.

К чему это привело читайте дальше.

Эпиграф
У нас потерялся робот. Работы прекратились и должны стоять, пока мы его
не обнаружим.
А. Азимов, «Как потерялся робот»

Ко дню рождения одного товарища
И. Царик, «Пользуясь случаем»


Зачем нужны GPS-глушилки и GPS-спуферы особо рассказывать не нужно. Сегодня все знают, что даже «новая аристократия» их использует для пущей безопасности. Особенно это знают жители Москвы. Что уж тогда говорить о простых людях. Ну когда у нас кому было какое дело до мелких неудобств соседа? «Если „Им“ наплевать, то мне тем более. Если мне нужно — врубил и поехал».

Но мир серьезно увяз в технике. Сегодня навигатор является продолжением мозга немалого числа водителей, особенно «светловолосых» их представительниц. Можно улыбаться и сетовать, но этот процесс развивается. И что будет, если им всем отрубить навигацию?

А теперь представьте себе робо-водителя будущего…

Не то чтобы я лично призывал не использовать глушилки. Напротив, мне лично без них было бы менее интересно заниматься техникой, описанной ниже. Кому война, а кому…

Резюме — врага надо знать в лицо. Я знаю, что глушилка — вещь мелкая и что есть работа профессора Эбинумы по более «тонкой настройке» спутниковой навигации, но простейший метод противника тоже мне интересен.

Самый дешевый способ вырубить навигацию стоил мне 2500 рублей.


Вещь простая, но в упаковке, вид которой отдает болезнями мозга. Я, по крайней мере, сразу заразился. Вот, думаю, хороший саркофаг для любимой мышки (скорая!). И стоит, наверное, столько же, сколько и само устройство внутри.

А какой богатый у него спектр (видео)!


Далее эта зараза во мне прогрессировала в деструктивные действия и я разобрал его:


Все очень просто и со вкусом, почти по-деревенски. И теперь вы все понимаете, почему демон рыжый. (Хотя и «История рыжего демона» мне тоже нравится.)

Но каково оно в действии!


Разящий огонь инквизиции! Теперь каждый пацан, сэкономив на пиве 30 раз, может «сжечь» всю навигацию на районе. Здесь хочу заметить, что запускал я эту штуку за городом. Ни один автолюбитель не пострадал.

И повинуясь судьбе, я воспылал желанием запеленговать сие исчадье. Пеленгатор я стал делать с использованием моей любимой дополненной реальности и чудесной микросхемы NT1065.

NT1065 содержит четыре радио-тракта, которые можно настроить на использование одного гетеродина. Это видно по структурной схеме:


Тогда все четыре канала будут синфазны с точностью до неидентичностей радио-трактов. На рисунке ниже показан спектр разностей фаз.


Видно, что разности фаз стабильны, таким образом, возможно создание на базе NT1065 четырехканального фазового пеленгатора.

Берем плату из предыдущей статьи, добавляем к ней четыре антенны с малошумящими усилителями (МШУ). Можно было и без МШУ, но хотелось немного поднять сигнал в диапазонах, где антенна согласована плохо.


ВЧ-фильтры, рекомендуемые к установке на входе NT1065, для простоты и для гибкости пеленгатора, опускаем. Антенны настроены только на верхний навигационный диапазон (L1), но, закрыв глаза на чувствительность, можно будет попробовать использовать пеленгатор и на нижних диапазонах (L2, L3, L5 и т.д.). Позже посмотрим, что получится.

Вот такая получилась железяка:


Пришлось повозиться. чтобы уложить все на одну сторону, потому что с другой стороны только антенны. Без игнорирования рекомендаций по разводке микросхем не обошлось. Вылизывать буду потом.

А сейчас — софт (видео).



Исходники — здесь.

Вкратце софт работает так: берем сколько-то непрерывных отсчетов, делаем их БПФ (с окном, естественно), усредняем частотные отсчеты БПФ (бины) в выбранной пользователем полосе и вычисляем пеленг. Все это операции стандартные, которые скучно описывать образованной публике, кроме вычисления пеленга.

Здесь все сделано по-простому: алгоритм можно назвать «формирование диаграммы направленности», по-английски наверное будет beamformer — находим направление основного лепестка диаграммы направленности, наиболее соответствующее принятому антенной решеткой сигналу. Формула будет такая:


Конкретный код смотрите в GitHub'е, кому интересно.

Далее от максимума диаграммы направленности откладываем 1 процент и делаем срез. Получаем угловую область, некоторое «облако» углов, на которых вероятнее всего находится источник сигнала. Эту область углов затеняем на реальном видео с камеры планшета. В целом железяка выглядит так (как обычно смонтирована на задней стенке планшета):



И работает так: (видео).

Еще можно выбрать положение и ширину обрабатываемой полосы частот и установить порог по уровню сигнала. Также есть индикатор суммарной мощности в полосе, что позволяет сначала грубо найти сектор.

Если сравнивать такой фазовый пеленгатор с моим предыдущим амплитудным для WiFi, то этот принципиально более чувствителен. Ну и он уже не ручной, а автоматический. То есть в принципе им уже вращать не обязательно. Но все еще желательно это делать, так как точность лучше всего в фокусе. И с обратной стороны он не работает тоже. Там меньше всяких внутренних антенных искажений.

Но, как показывает видео, интерференцию никто не отменял. Если нет прямого луча, искажения могут быть значительными. И поляризационная зависимость тоже некоторая есть.

Вот на это я и хочу направить дальше свои усилия.

P.S.: На нижнем диапазоне, в навигационной формулировке L2, L3, L5 и т.д., пока работает не очень. Надо курить калибровку.
Метки:
Поделиться публикацией
Похожие публикации
Комментарии 31
  • 0
    Ведь дело вроде нелегальное, продавец как будто рискует.

    Да ладно?! Незаконный оборот специальных технических средств подразумевает производство, приобретение и (или) сбыт.
    • +4
      Ну тогда и я рискую, если точно придерживаться букве закона. Все дело в «или», как я понимаю.

      Надеюсь Хабр меня не сдаст)

      А если что, то будете носить передачки)
      • +2
        Лучше всё-таки исправить на «нашёл под сиденьем в вагоне метро»
        • +2
          Не буду, написал уже. Не к лицу в моем возрасте так егозить)
          • +1
            Я думаю это для суда будет не аргумент. Если сравнить судебную практику по ст. 228 УК РФ, то в понятие «приобрел» входит «присвоение найденного».
            • 0
              Спасибо за юридические тонкости! Буду вести себя прилично на следствии)
          • 0
            Главное доказать, что приобретено и сделано было исключительно в исследовательских целях. :)
            • +3
              Точно! А Вас возьму в свидетели :)
            • +2

              Прочитал носить передатчики

            • +4
              Джаммеры радиочастотных диапазонов доступны на рынке и продаются абсолютно публично уже лет 15. Выбирай что хочешь, на любой вкус: мобильная связь с 3G и LTE, WiFi (правда, на 5 ГГц я нормальных девайсов так и не видел), GPRS-ГЛОНАСС, что угодно, включая глушилки брелков, FM-радио (sic!) и гражданских раций.

              Торгуют в основном те же фирмы, которые поставляют оборудование МВД и гос.органам. Они монополисты, т.к. сидят на госзаказе. Есть и альтернативные поставщики. Приобрести оборудование может любое как юридическое, так и физическое лицо. Все абсолютно на поверхности и имеет массу применений — к примеру, есть компании, помешанные на корпоративной тайне, т.е. они принципиально не хотят, чтобы на их территории работал WiFi и сотовая связь.

              Точно так же можно защищать представительские или личные авто от жучков и трекеров, которые могут быть установлены скрытно конкурентами (да, большой бизнес, он такой). Видел и оборудование по выявлению скрытых прослушек, которое рекомендовано для проверки переговорных помещений. Все то же самое проецируется и на ведущих деловую деятельность технически подкованных физических лиц и индивидуальных предпринимателей, чья деятельность может мониториться конкурентами и потенциальными недоброжелателями.

              Из более приземленных примеров: сейчас широко распространяются применение джаммеров в ВУЗ-ах, особенно технических, где преподаватели (очень часто из молодого «продвинутого» коллектива) сами приобретают джаммеры и включают их во время важных проверочных мероприятий, чтобы их студенты не хитрили и не списывали. Процесс абсолютно нецентрализован и не навязан сверху (как, к примеру, джаммеры на ЕГЭ в школах). Переписки с советами выбора подобного оборудования с такими целями неоднократно видел на форумах.

              Другое дело, что хулиганство с такими устройствами — оно и есть хулиганство, кто хулиганит — тому будет плохо. Так же защищая свое личное пространство, не стоит забывать, что не следует вторгаться в пространство чужое (а с радиочастотами это сделать просто).

              В общем и целом, считаю, что налицо абсолютно правильный подход, в рамках которого подобная техника должна быть открыта и доступна. Если сравнивать с другими странами, где, к примеру, джаммеры сотовой связи строго запрещены (США, Канада, Британия), то у нас налицо куда более логичный подход. Так и хочется сказать «ура, хоть в чем-то (sarcasm), но вспоминается абсолютно бестолковая нотификация и маньячество на тему крипто-функций в аппаратуре того же CISCO, и многих других вещей.

              Все это сложилось исторически в течение последних двух десятков лет, все это надо зачастую менять и реформировать, и лично мое мнение состоит в том, что запреты только разжигают фобии и повышенный интерес к таковым технологиям. Формальные критерии добросовестного использования при фактическом доступе к всему спектру технологий гораздо проще и приносит больше пользы, нежели чем наложение ограничений на фактический доступ.
              • +1
                Большое спасибо за подробный экскурс в реальное положение дел!
                Оно почти тянет на статью.

                Я со своей стороны и за разжигание, и за повышенный интерес, и за доступ ко всему спектру технологий :)
                • +1
                  Оно почти тянет на статью.
                  Двухсмысленная фраза)
                  • 0
                    Да, я уже потом заметил эту ошибку.

                    Это «экскурс» тянет на статью.

                    Хотя и «экскурс», и «положение дел» тоже может тянуть на статью. На статью какого-нибудь кодекса)

                    Велик и могуч…
                  • 0
                    Простите, а вы не знаете, где скачать целнет без СМС и регистрации? )
                    • 0
                      Ностальгия?)
                  • +3
                    Вы абсолютно правы: то, что нельзя — это же самое интересное, самое желанное. :) О! А может наше государство просто таким образом пытается привить у населения интерес к технологиям? Хотя ждать от этих питекантропов даже такого полета мысли сложно. :-D
                    • 0
                      Такое действительно очень сложно представить. Пытаюсь и никак не получается. Скорее всего, этого нет.
                      • +1
                        Да, как-то технически подкованных людей там что-то не видно. :( Ну, впрочем, это не мешает им судить и рядить. :(
                • +1
                  Вот интересно, во время поездки в Будапешт вдруг в городе перестала работать навигация, смартфон не видел спутников, то же самое произошло и по дороге назад. Заподозрил отказ телефона, но после выезда из города снова все заработало и больше не глючило. Возможно, у них там как раз это из статьи…
                  • 0
                    Скорее всего оно.

                    Завидую Вам, я жил в Будапеште, когда был ребенком. Сейчас бы с удовольствием побывал в городе. Площадь Королей, Рыбацкий бастион… Надо как-нибудь сгонять )

                    И заодно наловить будапештских демонов )
                    • +1
                      Так Будапешт вроде один из самых доступных, особенно после прихода туда Виззэира. Кстати, а есть какой-нибудь бюджетный вариант определения того, что ДжиПиЭс глушится?
                  • 0
                    Могу быть какие-то индикаторы поля недорогие, я не знаю.

                    Но я думаю, здесь не все так просто. Если помеха узкополосная, то есть уже приемники, которые с ней справляются. И тогда одни приемники будут забиты, а другие — нет. Современные приемники на улице должны работать надежно. Если приема на улице нет, то работает глушилка. Или непреднамеренная помеха.

                    Другое дело спуфер. Прием вроде есть, но положение неправильное. Если местность имеет ориентиры, то это дело можно легко заметить. Иначе — беда.

                    Хотя мы все читали в детстве «Пятнадцатилетнего капитана». И там первый в мире навигационный спуфер — топор Негоро — сработал, хотя на небе были все ориентиры.
                    • +1

                      Красота! То есть, это по сути вырожденная фазированная антенная решётка, только в качестве пеленгатора, а не радара, верно?
                      А спутник на небе поймать у такой штуки сил хватит?

                      • 0
                        Верно.

                        И Вы как в воду глядите, первичная идея — ориентация по спутникам. Пеленгатор помех — это что-то законченное, что можно ответвить от основной ветки разработки уже сейчас. Продолжение следует…
                      • +1

                        Я всё же имел в виду не ориентацию, а именно то, что Вы продемонстрировали: показать, где летит спутник, которого просто так не видно. У меня родственник занимается дополнительным образованием в области космоса и астрономии, и постоянно ищет способы интересно что-то детям показать. Вот у меня в эту строну мысль и сработала. Интересно, как много их, хотя бы тех, что постоянно фонят: навигации и связи.

                        • +3
                          Поставьте orbitron, обновите TLE и увидите всех летающих. Из интересного для детей -можно собрать яги и прицепить её к портативной радиостанции и слушать МКС. Орбитрон предскажет появление в радиовидимости и частоты.
                          • 0
                            Их очень много.

                            Решение выше — очень для этого случая подходит.
                          • +1

                            А можно такую штуку в блок наведения поставить?

                            • +1
                              Таки в блоки наведения ракет нечто подобное уже давно ставят.
                              ПРР — противорадиолокационная ракета. Бьёт по радарам.
                              Автор придумал простейшую фазированную решётку для обнаружения направления источника сигнала.
                              • 0
                                Возможно и ставится, мне неизвестно.

                                Чисто технически, это уже давно известные вещи. Ничего особенно нового тут уже не придумать. А вот грамотно реализовать что-то новое еще можно.
                            • 0
                              Вот есть пример наведения камеры пеленгатором. У наездника маячок BLE.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.