KR102480380B1 - 드론에서 해킹을 방지하는 장치 및 방법 - Google Patents

드론에서 해킹을 방지하는 장치 및 방법 Download PDF

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한화시스템 주식회사
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Abstract

외부로부터 수신되는 간섭신호를 측정하는 무선신호 감지부; 드론의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS 위치신호를 수신하는 RTK-GPS 수신부; 상기 RTK-GPS 위치신호를 이용하여 지도 상에서의 상기 드론의 현재 위치를 측정하는 위치정보 감지부; 상기 드론의 출발점부터 상기 드론의 이동궤적을 저장하는 위치궤적 저장부; 및 상기 드론의 위치신호 교란 시, 상기 위치궤적 저장부에 저장된 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 드론 동적 제어부를 포함한다.

Description

드론에서 해킹을 방지하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING HACKING IN DRON}
본 발명은 드론에서 해킹을 방지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
드론은 조종사가 탑승하지 않고 원격으로 조정되는 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 의미한다. 각국에서는 이러한 드론으로 안보 목적상 군 정찰 및 감시를 한다. 이를 막기위해 드론의 GPS(global positioning system) 연결을 차단해 자동 비행모드로 전환하도록 하고 다시 암호화되지 않은 GPS 주파수를 찾도록 조작하는 GPS 스푸핑 기법이 있다. 미국의 드론이 GPS 스푸핑으로 위조된 GPS 위치를 수신받아, 이란에 탈취당한 사례가 있다.
도 1은 일반적인 드론의 구성도이다.
GPS 수신기 위치를 수신받아, 보안장치가 없는 드론을 제어하는 드론 시스템 구성은 다음과 같다.
드론 시스템은 GPS 수신부(100) 및 드론 제어부(120)로 구성될 수 있다.
상기 GPS 수신부(100)는 드론의 위치를 측정하기 위한 GPS 위치 정보를 수신한다.
상기 드론 제어부(120)는 드론의 제어를 관리하도록 구성될 수 있다.
전술한 드론을 막기위한 안티드론 시스템은 많이 소개되었지만, 정찰 및 감시용 드론을 지키기 위한 방안은 미흡한 실정이다.
본 발명은 정찰 및 감시용 드론이 GPS 스푸핑 기법으로 빼앗기지 않도록 보안장치를 적용하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 정찰 및 감시용 드론을 보호하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 외부로부터 수신되는 간섭신호를 측정하는 무선신호 감지부; 드론의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS(real time kinematic-global positioning system) 위치신호를 수신하는 RTK-GPS 수신부; 상기 RTK-GPS 위치신호를 이용하여 지도 상에서의 상기 드론의 현재 위치를 측정하는 위치정보 감지부; 상기 드론의 출발점부터 상기 드론의 이동궤적을 저장하는 위치궤적 저장부; 및 상기 드론의 위치신호 교란 시, 상기 위치궤적 저장부에 저장된 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 드론 동적 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선신호 감지부에서, 외부로부터 수신되는 간섭신호를 측정하는 과정; RTK-GPS(real time kinematic-global positioning system) 수신부에서, 드론의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS 위치신호를 수신하는 과정; 위치정보 감지부에서, 상기 RTK-GPS 위치신호를 이용하여 지도 상에서의 상기 드론의 현재 위치를 측정하는 과정; 위치궤적 저장부에서, 상기 드론의 출발점부터 상기 드론의 이동궤적을 저장하는 과정; 및 드론 동적 제어부에서, 상기 드론의 위치신호 교란 시, 상기 위치궤적 저장부에 저장된 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 과정을 포함한다.
본 발명은 해킹 또는 무선 간섭 및 위조 GPS를 통한 신호 왜곡으로 인해 GPS 좌표가 변경되어 드론이 탈취되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 정찰 및 감시용 드론이 GPS 스푸핑 기법으로 빼앗기지 않을 수 있다.
본 발명은 정찰 및 감시용 드론을 외부의 이상 신호로부터 지킬 수 있다.
도 1은 일반적인 드론의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 드론에서 해킹을 방지하는 장치 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 Jamming 신호로 인한 GPS 신호가 교란되는 경우 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호가 변경되는 경우 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 드론 동적 제어부를 직접 해킹 할 경우 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명은 해킹 또는 무선간섭으로 및 위조 GPS를 통한 신호 왜곡으로 인한 GPS 좌표가 변경되었을 경우, 드론이 이를 오인식하여 드론이 탈취되는 것을 방지하기 위해 위치궤적 저장부에 저장된 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시킨다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 드론에서 해킹을 방지하는 장치 블록 구성도이다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 무선신호 감지부(210), RTK-GPS(real time kinematic-global positioning system) 수신부(220), 위치정보 감지부(230), 위치궤적 저장부(240), 드론 동적 제어부(252)를 포함하는 암호 저장/입력부(250) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 무선신호 감지부(210)는 외부로부터 들어오는 간섭신호를 측정하기 위한 신호감지부이다.
상기 RTK-GPS 수신부(220)는 드론 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS 위치정보를 수신받는 신호수신부이다.
상기 위치정보 감지부(230)는 RTK-GPS로부터 지도 상의 현재 위치를 측정하기 위한 모듈이다.
상기 위치궤적 저장부(240)는 드론의 출발점부터 드론의 이동궤적을 저장해주는 모듈이다.
상기 드론 동적 제어부(252)는 드론의 동적 제어를 관리하고, 드론의 동적 제어를 하기 위해서는 상기 암호 저장/입력부(250)에 저장되어 있는 암호를 입력해야 동작하도록 구성되어 있다.
상기 드론 동적 제어부(252)는 상기 간섭신호가 미리 지정된 신호 세기 이상이면, 외부로부터 재밍 신호가 수신되는 것으로 결정하고, 상기 위치궤적 저장부(240)에 저장된 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 크게 3가지 해킹 기법에 대한 보안책을 제시한다.
첫번째로는 Jamming 신호로 인한 GPS 신호가 교란 될 경우, 두번째로는 위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호 변경 시, 마지막으로는 드론 동적 제어부를 직접 해킹 시도 시의 경우이다.
첫번째로, Jamming 신호로 인한 GPS 신호가 교란되는 경우이다.
외부로부터 Jamming 신호가 수신되면, 간섭신호로 인한 GPS 신호가 부정확하게 측정이 된다. 이 경우, 무선신호 감지부에서 무선신호 세기를 측정하여 간섭신호 감지 시, 드론의 자동복귀 시스템을 동작시킨다. 자동복귀 시스템은 위치궤적 저장부에 있는 출발점으로 복귀하는 동작을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 Jamming 신호로 인한 GPS 신호가 교란되는 경우 동작 흐름도이다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 301 단계에서 상기 무선신호 감지부(210)에 의해 외부로부터 Jamming 신호로 인한 GPS 신호 교란이 발생했음을 감지한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 303 단계에서 상기 무선신호 감지부(210)에 의해 수신된 무선신호 세기를 측정한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 무선신호 세기 측정 결과 간섭신호 감지시, 305 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 자동복귀 시스템을 동작시킨다. 상기 자동복귀 시스템은 위치궤적 저장부(240)에 있는 출발점으로 복귀하는 동작을 수행한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 307 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 상기 위치궤적 저장부(240)에 있는 드론의 출발점으로 드론을 복귀시킨다.
두번째로, 위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호가 변경되는 경우이다.
위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호가 왜곡되는 경우, 드론은 현재 있는 위치와 다른 위치에 있다고 판단한다. 이 경우, 위치정보 감지부에서는 초당 GPS 신호 위치를 확인하고 있다가, 순간 GPS 변화범위가 오차범위인 50cm를 넘어가면(초과하면), 위조 GPS 신호가 감지되었다고 판단한다. 위조 GPS 신호가 감지되면 자동 복귀 시스템을 동작시키고 위치궤적 저장부에 있는 출발점으로 복귀를 수행한다. 여기서 오차범위는 RTK-GPS 위치 신호를 기반으로 결정된다. 순간 GPS 변화범위는 3~50cm로 매우 정밀하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호가 변경되는 경우 동작 흐름도이다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 401 단계에서 상기 RTK-GPS 수신부(220)에 의해 위조 GPS 신호를 통한 GPS 신호가 왜곡되었음을 감지한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 403 단계에서 위치정보 감지부(230)에 의해 GPS 신호 위치 정보를 확인한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 405 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 초당 GPS 신호 위치를 확인하고 있다가 순간 GPS 변화범위를 측정한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 407 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 순간 GPS 변화범위를 측정한 결과, 초당 50cm 변화가 발생하였는가를 판단한다. 만약, 초당 50cm 변화가 발생하지 않은 경우, 드론에서 해킹을 방지하는 장치는 407 단계의 동작을 반복하여 수행한다.
그러나 초당 50cm 변화가 발생한 경우, 즉, 순간 GPS 변화범위가 오차범위인 50cm 를 넘어가면, 드론에서 해킹을 방지하는 장치는 409 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 위조 GPS 신호 감지 시 자동 복귀 시스템을 동작시킨다. 여기서, 오차범위는 RTK-GPS 위치 신호를 기반으로 결정되고, 3~50cm로 매우 정밀하다. 상기 자동복귀 시스템은 위치궤적 저장부(240)에 있는 출발점으로 복귀하는 동작을 수행한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 411 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 상기 위치궤적 저장부(240)에 있는 드론의 출발점으로 드론을 복귀시킨다.
마지막으로, 드론 동적 제어부를 직접 해킹 할 경우이다.
이 경우에는 위치정보를 변경하지 않고, 드론의 동작 시스템을 조작하여 해킹하는 경우이다. 이 경우에는 동적 제어 명령을 내리기 위해서는 암호 저장/입력부(250)에서 암호 입력을 요구한다. 저장된 암호키와 입력된 암호키를 매칭하여 일치되는 경우에는 드론 동적 제어부 시스템에 접속하여, 드론 제어가 가능하도록 한다. 반면에, 불일치 할 경우, 자동복귀 시스템이 동작하고 위치궤적 저장부(240)에 있는 출발점으로 복귀시킨다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 드론 동적 제어부를 직접 해킹 할 경우 동작 흐름도이다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 501 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 해킹이 시도되었음을 감지한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 503 단계에서 암호 저장/입력부(250)에 의해 암호 입력이 요구된다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 505 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 저장된 암호키와 입력된 암호키가 매칭되었는가 판단한다.
저장된 암호키와 입력된 암호키가 일치하지 않은 경우, 드론에서 해킹을 방지하는 장치는 507 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 자동 복귀 시스템을 동작시킨다. 상기 자동복귀 시스템은 위치궤적 저장부(240)에 있는 출발점으로 복귀하는 동작을 수행한다.
드론에서 해킹을 방지하는 장치는 509 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 상기 위치궤적 저장부(240)에 있는 드론의 출발점으로 드론을 복귀시킨다.
저장된 암호키와 입력된 암호키가 일치한 경우, 드론에서 해킹을 방지하는 장치는 511 단계에서 상기 드론 동적 제어부(252)에 의해 드론 동적 제어부 시스템에 접속한다.
본 발명은 해킹 또는 무선간섭으로 및 위조 GPS를 통한 신호 왜곡으로 인한 GPS 좌표가 변경되었을 경우, 드론이 이를 오인식하여 드론이 탈취되는 것을 막을 수 있다.
전술된 내용은 본 발명가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 외부로부터 수신되는 무선신호의 세기를 측정하는 무선신호 감지부;
    드론의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS(real time kinematic-global positioning system) 위치신호를 수신하는 RTK-GPS 수신부;
    상기 RTK-GPS 위치신호를 이용하여 지도 상에서의 상기 드론의 현재 위치를 측정하는 위치정보 감지부;
    상기 드론의 출발점부터 상기 드론의 이동궤적을 저장하는 위치궤적 저장부;
    암호키를 저장하는 암호 저장/입력부; 및
    상기 측정된 무선신호의 세기가 미리 지정된 신호 세기 이상이면, 상기 무선신호인 재밍(Jamming) 신호가 수신된 것으로 결정한 후, 상기 드론을 상기 출발점으로 이동시키는 드론 동적 제어부를 포함하며,
    상기 드론 동적 제어부는, 초당 RTK-GPS 위치 신호를 확인하는 중에 RTK-GPS 신호의 초당 변화 범위가 미리 지정된 오차범위를 초과하면, 위조 GPS 신호가 감지된 것으로 결정한 후, 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키고,
    상기 오차범위는, 상기 위조 GPS 신호를 감지하기 위해 미리 지정된 상기 RTK-GPS 신호의 순간 변화 범위를 나타내며, 50cm이고,
    상기 지정된 신호 세기는, 상기 재밍 신호의 수신 여부를 확인하기 위해 미리 지정되고,
    상기 드론 동적 제어부는, 상기 드론 동적 제어부의 해킹이 시도되면, 암호키의 입력을 요구하며, 상기 요구에 따라 상기 암호키가 입력되면, 상기 입력된 암호키와 상기 저장된 암호키를 비교하고, 상기 입력된 암호키와 상기 저장된 암호키가 일치하지 않는 경우, 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 것을 특징으로 하는 드론에서 해킹을 방지하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 드론 동적 제어부는,
    상기 입력된 암호키와 상기 저장된 암호키가 일치하는 경우, 드론 동적 제어부 시스템에 접속하여, 상기 드론의 제어가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론에서 해킹을 방지하는 장치.
  6. 무선신호 감지부에서, 외부로부터 수신되는 무선신호의 세기를 측정하는 과정;
    RTK-GPS(real time kinematic-global positioning system) 수신부에서, 드론의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 RTK-GPS 위치신호를 수신하는 과정;
    위치정보 감지부에서, 상기 RTK-GPS 위치신호를 이용하여 지도 상에서의 상기 드론의 현재 위치를 측정하는 과정;
    위치궤적 저장부에서, 상기 드론의 출발점부터 상기 드론의 이동궤적을 저장하는 과정;
    드론 동적 제어부에서, 상기 측정된 무선신호의 세기가 미리 지정된 신호 세기 이상이면, 상기 무선신호인 재밍(Jamming) 신호가 수신된 것으로 결정한 후, 상기 드론을 상기 출발점으로 이동시키는 과정;
    상기 드론 동적 제어부에서, 초당 RTK-GPS 위치 신호를 확인하는 중에 RTK-GPS 신호의 초당 변화 범위가 미리 지정된 오차범위를 초과하면, 위조 GPS 신호가 감지된 것으로 결정한 후, 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 과정; 및
    상기 드론 동적 제어부에서, 상기 드론 동적 제어부의 해킹이 시도되면, 암호키의 입력을 요구하며, 상기 요구에 따라 상기 암호키가 입력되면, 상기 입력된 암호키와 암호 저장/입력부에 저장된 암호키를 비교하고, 상기 입력된 암호키와 상기 저장된 암호키가 일치하지 않는 경우, 상기 출발점으로 상기 드론을 이동시키는 과정을 포함하고,
    상기 오차범위는, 상기 위조 GPS 신호를 감지하기 위해 미리 지정된 상기 RTK-GPS 신호의 순간 변화 범위를 나타내며, 50cm이고,
    상기 지정된 신호 세기는, 상기 재밍 신호의 수신 여부를 확인하기 위해 미리 지정되는 것을 특징으로 하는 드론에서 해킹을 방지하는 방법.
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