KR20210019371A - Gps 기만 신호를 이용한 안티 드론 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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Abstract

GPS 기만 신호를 이용한 안티 드론 방법 및 그 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계를 포함하며, 상기 드론 특성을 분석하는 단계는 상기 GPS 기만 신호를 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석할 수 있다.

Description

GPS 기만 신호를 이용한 안티 드론 방법 및 그 시스템 {Method for Anti-drone Using GPS Spoofing Signal and System Therefore}
본 발명은 GPS 기만신호를 이용한 안티 드론 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 GPS 기만 신호(spoofing signal)을 주입하여 드론의 특성을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 납치 전략으로 자동으로 생성함으로써, 일정 구역 내에 침범한 드론을 효과적으로 납치할 수 있는 안티 드론 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
최근 테러나 범죄를 위해 드론을 활용하거나 보호구역에 무단으로 침입하여 경제적 손실을 입히는 사례가 늘어나고 있다. 예를 들어, 2015년에 일본 총리 관저로 방사능 물질을 담은 드론을 날린 사례가 있고, 분쟁지역에서 IS등의 단체가 민간용 드론에 폭발물을 싣는 등 무기화를 하고 사상자를 발생시킨 사례가 있으며, 2018년에 드론을 이용한 베네수엘라 대통령 암살을 시도한 사례가 있고, 공항에 나타난 드론으로 인해 비행기가 취소되어 경제적 손실이 발생한 사례가 있다. 또한, 미국 연방항공청(FAA)과 영국 이상 접근 비행 조사위원회(Airprox Board)의 최신 보고서에 따르면 2018년 2분기만 총 103건으로 많은 사고사례 및 이상접근 문제가 발생하였다.
대부분의 안티 드론 기법은 전파 교란, 레이저 공격, 그물 등과 같이 드론의 비행을 무력화 하는데에 초점을 맞추고 있다. 하지만 테러를 목적으로 폭발물이나 무기를 장착한 드론이나 공항에 불법으로 침입한 드론 등과 같이 최대한 빨리 드론을 안전하게 처리해야 하는 상황에서는 이러한 안티 드론 기법은 적합하지 않다.
레이저공격과 총격 등에 의한 안티 드론 기법은 멀리 떨어져 있는 드론을 정확하게 조준하기 매우 어렵고 일종의 위험한 무기이기 때문에 주변의 안전을 확보하기 매우 어렵다. 또한 드론이 위험한 물질을 탑재하고 있을 경우 해당 물질이 보호 구역 내에 그대로 남게 되기 때문에 한계가 뚜렷하다.
불법 드론이 그 목적을 다하기 전에 드론을 무력화 시킬 수 있어야 하지만 그물에 의한 안티 드론 기법은 사거리가 짧아서 보호 해야 할 지역이 넓은 경우 드론이 사거리에 들어올 만큼 가까이 도달하는 시간 자체가 굉장히 오래 걸린다.
전파교란에 의한 안티 드론 기법은 많은 드론들은 전파교란이 발생하면 그 자리에서 그대로 호버링(hovering)을 하고 있어 드론 배터리가 다 소진되기 전까지는 계속 비행상태를 유지하기 때문에 드론을 처리하는 속도가 느릴 수 밖에 없다. 또한 드론이 위험한 물질을 탑재하고 있을 경우 해당 물질이 보호 구역 내에 그대로 남게 되기 때문에 한계가 뚜렷하다.
GPS 기만 신호(spoofing signal)를 통해 드론이 위치를 착각하게 만드는 방식으로 드론을 납치할 수 있다는 연구와 이를 이용한 안티 드론 발명이 제시된 바 있으나 다음과 같은 관점에서 한계가 있다.
범용성의 한계로, 기존 연구의 드론 납치 전략은 특정 유형의 드론이나 특정 비행 모드로 동작중인 드론에만 적용 가능하다.
납치 방향의 정확도와 안정성에 대한 한계로, 드론이 위험한 물질을 탑재하고 있는 경우 주변 구조물에 드론이 충돌하지 않도록 드론의 납치 방향이 정확해야 하고 방향 변화 없이 안정적으로 납치할 수 있어야 한다. 그러나 드론의 특성을 고려하지 않는 기존의 접근 방법은 납치 방향이 부정확하고 납치 도중에 급격한 방향 변화가 있을 수 있어 안티 드론에는 적합하지 않다.
그리고, 기존 안티 드론 발명의 경우 안티 드론에 GPS 기만 신호를 사용한다는 점만 기술되어 있고 구체적으로 드론의 안전한 납치를 위해 드론의 어떤 특성을 고려해야 하고 가짜 GPS 위치가 어떤 절차로 정해져야 하는지 그 방법은 기술되어 있지 않다.
위의 한계를 극복하기 위해서는 안티 드론 장치가 드론의 특성을 사전 분석을 통해 미리 파악을 하고 이에 맞는 전략을 미리 세워놓고 있어야 한다. 드론 제조사나 모델에 따라 달라질 수 있는 특성은 안전장치(GPS fail-safe) 메커니즘과 경로 추종 알고리즘(Path-following algorithm)이다.
안전장치 메커니즘에 대해 설명하면, GPS 오류가 발생했을 때 드론은 fail-safe 기능을 활성화 하여 GPS에 의존하지 않고 관성센서만을 이용해 호버링을 하게 된다. Fail-safe가 활성화 되었을 때 드론이 어떤 비행모드로 동작하게 되는지, 그리고 활성화 된 상태에서 GPS 수신기의 동작이 다시 복구되었을 경우 어떻게 행동하는 지 등의 메커니즘은 드론 모델이나 제조사에 따라 달라진다.
경로 추종 알고리즘에 대해 설명하면, 자율주행을 하는 드론은 비행 전 미리 정해놓은 경로를 따라 움직이게 되는데 외부 요인으로 인해 드론이 경로에서 이탈하게 되었을 때 경로로 다시 복귀하기 위한 알고리즘으로, 이 알고리즘 또한 드론 모델이나 제조사에 따라 달라진다.
본 발명의 실시예들은, GPS 기만 신호(spoofing signal)을 주입하여 드론의 특성을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 납치 전략으로 자동으로 생성함으로써, 일정 구역 내에 침범한 드론을 효과적으로 납치할 수 있는 안티 드론 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계를 포함한다.
상기 드론 특성을 분석하는 단계는 상기 GPS 기만 신호를 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석할 수 있다.
상기 드론 특성을 분석하는 단계는 상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
상기 대상 드론을 납치하는 단계는 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 상기 대상 드론의 측정 위치 및 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 상기 GPS 기만 신호를 생성하여 상기 대상 드론에 주입함으로써, 상기 납치 방향으로 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 대상 드론을 납치하는 단계는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 대상 드론을 납치하는 단계는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 대상 드론을 납치하는 단계는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기의 동작 중단 없이 상기 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 상기 대상 드론의 위치가 미리 설정된 보호 구역을 벗어나는 경우 전파 재밍을 통해 상기 대상 드론의 비행을 무력화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 포함하는 드론 특성을 분석하는 단계; 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 대상 드론의 안전장치 메커니즘과 경로 추종 알고리즘에 대응하는 드론 납치 전략을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계를 포함한다.
상기 드론 특성을 분석하는 단계는 상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 시스템은 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 분석부; 및 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 제어부를 포함한다.
상기 분석부는 상기 GPS 기만 신호를 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석할 수 있다.
상기 분석부는 상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
상기 제어부는 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 상기 대상 드론의 측정 위치 및 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 상기 GPS 기만 신호를 생성하여 상기 대상 드론에 주입함으로써, 상기 납치 방향으로 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기의 동작 중단 없이 상기 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 대상 드론의 위치가 미리 설정된 보호 구역을 벗어나는 경우 전파 재밍을 통해 상기 대상 드론의 비행을 무력화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및 상기 분석된 드론 특성에 대응하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, GPS 기만 신호(spoofing signal)을 주입하여 드론의 특성을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 납치 전략으로 자동으로 생성함으로써, 일정 구역 예를 들어, 공항과 민간인 거주지역 등에서 위험 드론을 효과적으로 납치하고, 이를 통해 인적, 물적 및 경제적 피해를 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 드론의 특성을 분석하여 드론을 납치하기 때문에 기존의 드론 뿐만 아니라 새롭게 개발되는 드론에 대해서도 효과적으로 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 시스템을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 드론 납치 알고리즘을 구축하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 단계 S330에 대한 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 단계 S330에 대한 다른 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 도 3의 단계 S330에 대한 또 다른 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 시스템에 대한 개념적인 구성을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형 태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
전파교란을 주로 활용하는 기존 안티드론 시스템만으로는 충분하지 않은 시설이 있다. 예를 들어, 폭발물을 실은 드론을 이용한 테러 공격이 빈번한 곳의 경우 발견 즉시 드론을 무력화 한다고 해도 드론이 보호 구역 내에 그대로 머물고 있기 때문에 폭발물 반경 내로는 피해가 생길 수 밖에 없다. 또한 공항의 경우, 대부분의 공항은 공항 내에서 비행하고 있는 드론이 발견되면 그 즉시 모든 비행기의 이착륙이 금지된다. 그러나 기존 안티 드론 시스템의 전파 교란은 드론을 그대로 호버링 하도록 할 수 밖에 없기 때문에 비행기 이착륙 금지로 인한 피해를 줄일 수 없다.
본 발명의 실시예들은, 대상 드론 예를 들어, 보호 구역에 침입한 위험 드론에 GPS 기만 신호(spoofing signal)을 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하고, 분석된 드론 특성에 기초하여 드론 특성에 따라 미리 구축된 드론 납치 전략들 중 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략을 선택한 후 선택된 드론 납치 전략에 따라 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입함으로써, 위험 드론을 효과적으로 납치하고, 이를 통해 인적, 물적 및 경제적 피해를 최소화하는 것을 그 요지로 한다.
여기서, 본 발명은 대상 드론을 탐지 및 식별 그리고 위치를 측정할 수 있는 측정 수단을 통해 대상 드론에 주입된 GPS 기만 신호에 의한 대상 드론의 위치를 측정하고, 이러한 측정을 통해 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 포함하는 드론 특성을 분석할 수 있다.
이 때, 본 발명은 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별할 수 있고, GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
나아가, 본 발명은 드론 특성에 따라 3가지 유형의 드론으로 분류할 수 있으며, 분류된 각 드론 유형에 따른 드론 납치 알고리즘을 데이터베이스(DB)에 미리 구축한 후 보호 구역 내에서 위험 드론이 탐지되면 GPS 기만 신호를 생성하여 위험 드론에 주입함으로써, 위험 드론의 위치, 이동 방향, 비행 모드 등을 관측(또는 측정)하고, 위험 드론의 관측 결과에 기초하여 위험 드론의 드론 특성을 분석함으로써, 위험 드론의 유형을 확인하고, 확인된 위험 드론의 유형에 따른 드론 납치 알고리즘을 수행하여 위험 드론을 미리 설정된 납치 방향으로 안정적으로 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명의 시스템은 GPS 기만 신호를 주입하는 방식으로 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 알아내는 수단 예를 들어, 드론 특성 분석 모듈과 분석 결과에 맞게 드론 납치 전략을 세워주는 수단 예를 들어, 드론 납치 전략 생성 모듈을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명은 GPS 기만 신호를 통해 드론의 위치를 속이는 방식으로 긴급 상황에서 드론을 원하는 방향으로 급격한 방향 변화 없이 안전하게 움직이도록 유도하는 것이다. GPS 기만 신호를 통해 드론이 자신의 위치를 착각하게 만들어서 정해진 위치나 경로로부터 드론을 이탈시키는 공격 기법은 기존의 연구를 통해 알려진 바 있으나 이러한 공격 기법은 드론 이동 방향의 정확도와 안정성이 떨어져서 안티 드론 기술로 활용하기엔 한계가 있다. 하지만, 본 발명은 드론의 특성에 맞게 가짜 GPS 위치를 결정하여 정확도와 안정성을 확보할 수 있다.
GPS는 인공위성 기반 내비게이션 시스템으로, 수십 개의 GPS 위성이 지구 궤도를 돌면서 RF 신호를 통해 지상의 GPS 수신기에 위치와 시간 정보를 제공한다. GPS 수신기는 위성 좌표와 각 GPS 위성과 수신기 사이의 거리를 기준으로 지리적 위치를 추정할 수 있다. 각 GPS 위성은 민간인이 사용하는 coarse acquisition(C/A) 코드 신호와 P(Y) 코드 신호를 전송하는데, 이 신호는 군사적 목적으로만 사용할 수 있다.
민간 GPS 수신기는 C/A 코드 GPS 신호를 여러 단계로 처리한다. 첫째, coarse Doppler 주파수 이동과 C/A 코드가 시작되는 지점을 나타내는 코드 위상을 결정한다. 이 단계를 "acquisition"이라고 한다. 다음으로, 시간이 지남에 따라 변화하는 주파수 이동과 코드 위상을 추적한다. 따라서 GPS 수신기는 GPS 위성과 수신기의 움직임에 의한 다중 경로와 Doppler 효과에도 불구하고 신호를 지속적으로 추적할 수 있다. GPS 수신기는 내비게이션 데이터 비트를 추출하고, 신호를 추적하면서 대기 지연과 클럭 오류를 포함하는 거리 측정인 의사범위(pseudorange)를 측정한다. 그런 다음 수신기는 내비게이션 데이터 및 의사범위를 사용하여 위치, 속도 및 시간을 추정한다. 신호 중단 또는 신호 손실의 경우, 수신기는 잠금을 상실하고 acquisition 단계에서 작동을 재시작한다.
P(Y) 코드 신호는 군사적 목적으로 암호화되는 반면, 민간인이 사용하는 C/A 코드 신호는 암호화되거나 인증되지 않는다. 따라서, 민간 GPS 수신기는 GPS 기만(spoofing)에 취약하다. GPS 기만 신호가 진짜 신호를 가릴 정도로 충분히 강한 경우 GPS 수신기는 기만 신호에 잠기게 된다. GPS 기만 신호 중단 없이 부드럽게 잠기는지에 따라 GPS 기만은 소프트 또는 하드로 분류된다. 여기서, 소프트 GPS 기만과 하드 GPS 기만은 이 기술 분야에 종사하는 당업자라면 알 수 있는 기술적 사항이기에 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 이러한 GPS 기만 신호를 이용하여 대상 드론에 대한 안티 드론 기술을 제공하는 것으로, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 시스템을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 안티 드론 시스템은 드론 탐지, 식별 및 위치 측정부(110), 안티드론 신호 생성부(120), 드론 납치 알고리즘 DB(130) 및 사용자 입력부(140)를 포함한다.
측정부(110)는 보호 구역 내에 침입한 대상 드론(100)을 탐지하고, 대상 드론(100)을 식별하며, 보호 구역 내에서의 대상 드론(100)의 위치를 측정한다.
이 때, 측정부(110)는 대상 드론(100)을 탐지하고 식별함으로써, 대상 드론의 모델 정보를 추출할 수도 있고, 안티드론 신호 생성부(120)에 의해 생성된 GPS 기만 신호가 대상 드론에 주입됨에 따라 대상 드론의 위치 변경, 이동 방향, 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 대상 드론(100)의 드론 특성을 분석할 수도 있다.
여기서, 측정부(110)는 DroneShield 사의 DroneSentry나 Dedrone 사의 DroneTracker와 같이 레이더, 카메라, 마이크, 광학 센서, RF 감지기 및 적외선 센서 등 다양한 센서를 통해 드론 침입 탐지, 드론 모델 식별, 드론 제조사 식별, 드론 위치 측정 등을 할 수 있다.
이러한 측정부(110)는 드론 침입 탐지, 드론 모델 식별, 드론 위치 측정 등을 통해 드론 모델 정보를 획득할 수 있으며, 이러한 드론 모델 정보에 맞는 드론 납치 알고리즘을 DB로부터 획득할 수 있다. 물론, 본 발명은 측정부를 통해 측정된 데이터에 기초하여 대상 드론의 드론 특성 예컨대, 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석할 수 있으며, 이렇게 분석된 드론 특성에 맞는 드론 납치 알고리즘을 DB로부터 획득할 수도 있다.
안티드론 신호 생성부(120)는 대상 드론(100)의 드론 특성을 파악하기 위하여 GPS 기만 신호를 생성하여 대상 드론에게 주입하고, DB로부터 획득된 대상 드론의 드론 납치 알고리즘, 사용자 입력부(140)를 통해 사용자로부터 입력된 납치 방향 또는 납치 위치 그리고 측정부에 의해 측정된 현재 드론 위치에 기초하여 GPS 기만 신호를 맞춤으로 생성하여 대상 드론에게 주입함으로써, 대상 드론(100)을 납치 방향으로 정확하고 안정적으로 납치할 수 있다.
여기서, 안티드론 신호 생성부(120)는 대상 드론(100)이 보호구역으로 벗어난 것으로 판단되면 대상 드론을 무력화할 수 있는 재밍 신호를 생성하여 대상 드론으로 전송함으로써, 대상 드론을 무력화시킬 수 있다. 물론, 안티드론 신호 생성부(120)는 재밍 신호를 생성하는 것으로 한정하지 않으며, 대상 드론을 무력화시킬 수 있는 적용 가능한 모든 종류의 드론 비행 무력화 신호 또는 드론 비행 무력화 방법을 이용하여 대상 드론을 무력화시킬 수도 있다. 나아가, 본 발명은 RC 재머(jammer)를 구비하고, RC 재머를 이용하여 대상 드론의 원격 제어 신호를 방해할 수 있다.
도 2는 드론 납치 알고리즘을 구축하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것으로, 드론 납치 알고리즘 DB를 구축하는 방법의 개념도에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 드론 납치 알고리즘을 구축하는 시스템은 드론 특성을 분석하는 분석부와 드론 납치 알고리즘을 생성하는 생성부를 포함한다.
드론 특성을 분석하는 분석부는 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 분석하는 드론 경로 추종 알고리즘 분석부(230)와 드론의 안전장치 메커니즘을 분석하는 드론 안전장치 메커니즘 분석부(240)를 포함한다.
드론 경로 추종 알고리즘 분석부(230)는 GPS 기만 신호 생성부(210)를 통해 대상 드론(200)의 GPS 위치를 다양한 위치로 바꿔보고 드론 위치 측정부(220)를 통해 드론의 이동 방향을 관측한 결과를 바탕으로 분석함으로써, 대상 드론(200)이 어떤 경로 추종 알고리즘을 사용하는지 식별한다. 여기서, 드론 경로 추종 알고리즘 분석부(230)에 의해 식별된 경로 추종 알고리즘은 보호 구역 내에 침입하는 위험 드론의 납치를 수행할 때 조작하고자 하는 GPS 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
드론 안전장치 메커니즘 분석부(240)는 드론 컨트롤러(270)를 통해 GPS 기만 신호에 의해 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)이 활성화 되기 전후와 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 다시 복구된 순간에 대상 드론의 비행모드가 어떻게 변하는지 관찰함으로써, 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 분석한다.
여기서, 드론의 안전장치 메커니즘은 크게 3가지 유형으로 나눠질 수 있다. 첫 번째 유형은 GPS 수신기 동작이 복구된 후에 GPS를 활용한 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 바뀌는 유형이고, 두 번째 유형은 GPS 수신기 동작이 복구된 후에 안전장치 메커니즘 활성화 전의 원래 비행모드를 재개하는 유형이며, 세 번째 유형은 GPS 수신기 동작이 복구되더라도 안전장치 메커니즘 비행모드를 그대로 유지하는 유형이다.
드론 납치 알고리즘 생성부(250)는 대상 드론(200)에 대해 분석된 경로 추종 알고리즘과 안전장치 메커니즘을 포함하는 드론 특성에 기초하여 대상 드론을 안전하게 납치하기 위한 드론 납치 알고리즘을 생성하고, 생성된 대상 드론에 대한 납치 알고리즘을 대상 드론의 모델과 매핑하여 드론 납치 알고리즘 DB(260)에 저장한다.
여기서, 드론 납치 알고리즘 생성부(230)는 대상 드론의 모델과 드론 납치 알고리즘을 매핑하여 저장할 수도 있지만, 이에 한정되지 않고 드론 특성과 드론 납치 알고리즘을 매핑하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 드론 납치 알고리즘 생성부(230)는 대상 드론에 대해 분석된 경로 추종 알고리즘과 3가지 유형 중 어떤 유형의 안전장치 메커니즘인지 파악하고, 사용자에 의해 입력될 납치 방향을 고려한 드론 납치 알고리즘을 생성함으로써, 드론 특성과 드론 모델 중 적어도 하나와 드론 납치 알고리즘을 매핑하여 드론 납치 알고리즘 DB(260)에 저장할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해, 본 발명의 드론 납치 알고리즘 DB(260)가 구축되고, 이렇게 구축된 드론 납치 알고리즘 DB는 보호 구역 예를 들어, 공항, 주거 지역 등에 침입한 위험 드론이 탐지되는 경우 위험 드론의 드론 특성을 분석함으로써, 드론 특성에 대응하는 드론 납치 알고리즘을 수행하고, 이를 통해 위험 드론을 납치 방향으로 안전하고 정확하게 납치할 수 있다. 물론, 위험 드론을 납치 방향으로 이동시키기 위하여, 본 발명은 해당 드론 납치 알고리즘과 위험 드론의 현재 위치를 고려하여 조작하고자 하는 GPS 기만 신호를 생성하고 이렇게 생성된 GPS 기만 신호를 위험 드론에 주입함으로써, 위험 드론을 납치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 방법은 일정 구역 예를 들어, 보호 구역 내에 드론이 탐지되는 경우 대상 드론에 GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석한다(S310).
여기서, 단계 S310은 GPS 기만 신호를 주입하여 대상 드론의 안전장치 메커니즘과 경로 추종 알고리즘을 분석함으로써, 대상 드론의 드론 특성을 분석할 수 있다. 예를 들어, 단계 S310은 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별(또는 분석)하며, GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
단계 S310에 의해 대상 드론의 드론 특성이 분석되면 드론 납치 알고리즘 DB에 미리 저장된 드론 납치 전략들(또는 드론 납치 알고리즘들) 중 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략을 선택한다(S320).
여기서, 단계 S320은 대상 드론의 드론 모델을 다양한 센서들을 이용하여 탐지될 수도 있으며, 드론 모델이 탐지되는 경우 드론 모델에 대응하는 드론 납치 전략이 선택될 수도 있다.
단계 S320에 의해 대상 드론에 대응하는 드론 납치 전략이 선택되면, 선택된 드론 납치 전략에 기초하여 생성된 GPS 기만 신호를 보호 구역에 침입한 대상 드론에 주입 즉, GPS 기만 신호를 대상 드론에 전송함으로써, 사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 납치 방향으로 대상 드론을 납치한다(S330).
여기서, 단계 S330은 대상 드론의 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 대상 드론의 측정 위치 및 사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 조작된 GPS 위치를 포함하는 GPS 기만 신호를 생성하여 대상 드론에 주입함으로써, 납치 방향으로 대상 드론을 납치할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 방법은 대상 드론의 현재 위치를 측정함으로써, 납치하고자 하는 대상 드론이 미리 설정된 보호 구역이 벗어났는지 판단하고 대상 드론이 보호 구역을 벗어난 것으로 판단되면 전파 재밍 등을 통해 대상 드론의 비행을 무력화시킬 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 방법은 전파 재밍을 통한 드론 무력화 뿐만 아니라 적용 가능한 모든 종류의 드론 비행 무력화 신호 또는 드론 비행 무력화 방법을 이용하여 대상 드론을 무력화시킬 수도 있다.
본 발명에서 GPS 기만 신호가 위치를 조작하는 방식은 신호의 Doppler 주파수 변화와 코드 위상을 적절하게 바꿔주면서 마치 해당 신호를 수신하고 있는 GPS 수신기가 움직이고 있기 때문에 Doppler 주파수와 코드 위상이 변화하는 것으로 착각하게 만드는 방식이다.
이 때, 본 발명은 3가지 유형의 안전장치 메커니즘에 따라 대상 드론을 납치하는 드론 납치 알고리즘 구조가 상이할 수 있으며, 이에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3의 단계 S330에 대한 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 첫 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대한 드론 납치 알고리즘에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 대상 드론을 납치하는 단계(S330)는 첫 번째 유형의 대상 드론은 GPS 수신기 동작이 복구되면 GPS를 이용해서 호버링을 유지한다. 따라서, GPS 기만신호를 통해 드론이 마치 드론 납치 방향의 반대 방향으로 움직이는 것 같이 착각하게 만들어서 드론이 제자리에 서 있기 위해 드론 납치 방향으로 가속을 하도록 유도하는 방식으로 드론을 납치한다. 이를 위해서는, 단계 S330은 안전장치 메커니즘이 활성화 되어야 하기 때문에 하드(Hard) GPS 기만 신호를 생성하여 대상 드론에 주입한다(S410).
여기서, 단계 S410은 소프트 GPS 기만 신호는 현재의 실제 GPS 신호와 최대한 비슷하게 만들어서 GPS 수신기가 끊김 없이 조작된 위치를 계산하도록 만들 수 있는 신호로, 소프트 GPS 기만 신호를 만들기 위해서는 GPS 수신기의 물리적 위치, GPS 시스템 시간, GPS 메시지 내용을 맞춰줘야 하기 때문에 그럴 필요가 없는 하드 GPS 기만 신호 생성보다 더 까다로우며, 따라서 첫 번째 유형의 경우 하드 GPS 기만 신호를 생성하여 주입한다.
단계 S410에 의해 하드 GPS 기만 신호가 주입되면 하드 GPS 기만 신호를 이용하여 GPS 수신기가 조작된 GPS 위치를 계산하기 까지 시간이 다소 소요되기 때문에 GPS 위치가 하드 GPS 기만 신호에 의해 조작될 때까지 대기한다(S420). 이는 드론 납치 알고리즘 구축을 위해 안전장치 메커니즘을 분석할 때 같이 측정을 할 수 있다.
측정한 시간 이상이 지나면 드론이 보호구역 밖으로 나갈 때까지 드론 납치 알고리즘을 이용하여 GPS 위치가 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것처럼 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론의 GPS 위치가 납치 방향의 반대 방향으로 계속 이동하는 것처럼 조작한다(S430, S440). 즉, 하드 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 GPS 수신기가 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치한다.
이러한 과정을 통해 드론이 보호구역 밖으로 나가면 전파 재밍 등을 통해 드론 비행 무력화를 시도한다(S450).
도 5는 도 3의 단계 S330에 대한 다른 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 두 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대한 드론 납치 알고리즘에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 대상 드론을 납치하는 단계(S330)는 두 번째 유형의 대상 드론은 GPS 수신기 동작이 복구되면 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율주행 비행을 재개한다. 따라서, 대상 드론이 경로 추종 알고리즘에 의해 경로에서 이탈하더라도 경로로 복귀하려고 하는 성질을 이용하여 GPS 기만 신호를 통해 대상 드론이 마치 경로를 이탈한 것처럼 착각하게 만든다. 이 때, GPS 조작 위치를 잘 정하면 원하는 방향으로 드론을 납치할 수 있으며, GPS 조작 위치는 경로 추종 알고리즘과 더불어서 대상 드론의 현재 위치, 원하는 납치 방향만 알면 정할 수 있다.
이를 위해서는, 단계 S330은 안전장치 메커니즘이 활성화 되어야 하기 때문에 하드 GPS 기만 신호(스푸핑 신호)를 생성하여 대상 드론에 주입한다(S510).
단계 S510에 의해 하드 GPS 기만 신호가 주입되면 하드 GPS 기만 신호를 이용하여 GPS 수신기가 조작된 GPS 위치를 계산하기 까지 시간이 다소 소요되기 때문에 GPS 위치가 하드 GPS 기만 신호에 의해 조작될 때까지 대기한다(S520). 이는 드론 납치 알고리즘 구축을 위해 안전장치 메커니즘을 분석할 때 같이 측정을 할 수 있다.
측정한 시간 이상이 지나면 드론이 보호구역 밖으로 나갈 때까지 드론 납치 알고리즘을 이용하여 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 원하는 납치 방향을 고려하여 GPS 위치를 정하고, 정해진 GPS 위치인 것처럼 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론이 마치 경로를 이탈한 것처럼 조작하고, 이를 통해 대상 드론을 납치 방향으로 납치한다(S530, S540). 즉, 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치한다.
이러한 과정을 통해 드론이 보호구역 밖으로 나가면 전파 재밍 등을 통해 드론 비행 무력화를 시도한다(S550).
도 6은 도 3의 단계 S330에 대한 또 다른 일 실시예의 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 세 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대한 드론 납치 알고리즘에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 대상 드론을 납치하는 단계(S330)는 세 번째 유형의 대상 드론은 안전장치 메커니즘이 한번 활성화되면 GPS 수신기 동작이 복구되더라도 안전장치 메커니즘을 그대로 유지한다. 따라서, 안전장치 메커니즘이 한번 활성화 되면 GPS 기만 신호로 드론에 영향을 더 이상 주지 못하기 때문에 해당 유형의 드론은 절대 안전장치 메커니즘이 활성화 되지 않아야 GPS 기만 신호를 이용해 납치를 할 수 있다. 즉, 세 번째 유형의 대상 드론은 소프트 GPS 기만 신호에 의해 안전장치 메커니즘이 활성화되지 않고 소프트 GPS 기만 신호에 의해 잠기기 때문에 기만 신호에 의해 GPS 위치를 적절하게 이동시킬 수 있다.
이를 위해서는, 단계 S330은 소프트 GPS 기만 신호를 생성하여 대상 드론에 주입함으로써, GPS 수신기 동작 중단 없이 GPS 위치를 조작한다(S610). 이 때, 세 번째 유형의 대상 드론 역시 경로 추종 알고리즘에 의해 경로에서 이탈하더라도 경로로 복귀하려고 하는 성질을 이용하여 GPS 기만 신호를 통해 대상 드론이 마치 경로를 이탈한 것처럼 착각하게 만든다. 여기서, GPS 조작 위치는 대상 드론의 경로 추종 알고리즘, 대상 드론의 현재 위치 및 원하는 납치 방향에 의해 정해질 수 있다.
그 다음, 대상 드론이 보호구역 밖으로 나갈 때까지 드론 납치 알고리즘을 이용하여 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 원하는 납치 방향을 고려하여 GPS 위치를 정하고, 정해진 GPS 위치인 것처럼 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론이 마치 경로를 이탈한 것처럼 조작하고, 이를 통해 대상 드론을 납치 방향으로 납치한다(S620, S630). 즉, 소프트 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 GPS 수신기의 동작 중단 없이 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치한다.
이러한 과정을 통해 드론이 보호구역 밖으로 나가면 전파 재밍 등을 통해 드론 비행 무력화를 시도한다(S640).
세 번째 유형의 대상 드론은 GPS 위치가 급격하게 바뀌어도 안전장치 메커니즘이 활성화 될 수 있기 때문에 위치를 목표하는 GPS 조작 위치로 서서히 이동시킨다. 대상 드론이 목표된 GPS 조작 위치로 GPS 위치를 이동하고 있는 동안은 납치 방향과 다소 다른 방향으로 이동할 수 있지만 이동이 완료되면 정확한 방향으로 납치할 수 있다. 일부 안전장치 메커니즘의 경우는 짧은 시간 동안 GPS 위치가 급격하게 바뀌는 것을 용인하기 때문에 이런 경우는 한번에 원하는 위치로 GPS 위치를 조작하게 할 수도 있다. 다만, 드론이 납치되고 있는 동안 드론의 실제 움직임과 GPS 상의 움직임이 달라지면 역시 안전장치 메커니즘이 활성화 될 수 있기 때문에 이런 경우 GPS 위치도 드론의 움직임에 맞춰서 이동 시키는 방식으로 안전장치 메커니즘의 활성화를 계속 막아야 한다.
비록, 도 6의 드론 납치 알고리즘이 세 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대한 드론 납치 알고리즘으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않으며, 도 6의 드론 납치 알고리즘은 첫 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론과 두 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대한 드론 납치 알고리즘으로 적용할 수도 있다 즉, 첫 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대해서는, 도 4와 도 6의 드론 납치 알고리즘을 적용할 수 있고, 두 번째 유형의 안전장치 메커니즘을 갖는 드론에 대해서는, 도 5와 도 6의 드론 납치 알고리즘을 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 방법은 GPS 기만 신호(또는 스푸핑 신호)을 주입하여 드론의 특성을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 납치 전략(또는 드론 납치 알고리즘)으로 자동으로 생성함으로써, 보호 구역 예를 들어, 공항과 민간인 거주지역 등에서 위험 드론을 효과적으로 납치하고, 이를 통해 인적, 물적 및 경제적 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 방법은 드론의 특성을 분석하여 드론을 납치하기 때문에 기존의 드론 뿐만 아니라 새롭게 개발되는 드론에 대해서도 효과적으로 대응할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 방법은 드론의 안전장치 메커니즘을 분석하는 과정에서 세번째 유형의 드론의 안전장치 메커니즘이 활성화되어 대상 드론을 납치하지 못하는 경우가 생길 수도 있기 때문에 다음과 같은 방법을 이용하여 대상 드론을 납치할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안티 드론 방법은 소프트 GPS 기만 신호를 이용하여 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 파악 또는 분석하고, 파악된 대상 드론의 경로 추종 알고리즘과 도 6에서 설명한 드론 납치 알고리즘을 이용하여 대상 드론을 납치할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 방법은 드론 납치 알고리즘을 DB에서 읽어오는 것으로 한정되지 않으며, 작동중인 소프트웨어에 미리 설정된 다양한 드론 납치 알고리즘을 포함하고 드론 모델 또는 안전장치 메커니즘이나 경로 추종 알고리즘이 파악되면 이에 해당하는 알고리즘을 포함하고 있는 함수를 호출함으로써, 대상 드론을 사용자가 원하는 위치 또는 방향으로 납치할 수도 있다. 물론, 이러한 소프트웨어는 업데이트될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안티 드론 방법은 일부 드론의 경우 드론 제조사가 소스 코드를 공개하거나 내부의 작동원리를 공개하고 있기 때문에 GPS 기만신호 주입 없이 드론의 특성을 파악할 수 있으며, 이러한 드론의 특성은 DB에 저장되거나 함수 형태로 저장될 수도 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안티 드론 방법은 대상 드론의 드론 특성을 분석한 후 미리 정의된 드론 납치 전략들 중 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 대상 드론을 납치할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안티 드론 방법은 납치 전략을 미리 정의하지 않은 상태에서 GPS 기만 신호의 주입을 통해 분석된 드론의 특성에 대응하여 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 대상 드론을 납치할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 드론 시스템에 대한 개념적인 구성을 나타낸 것으로, 상기 도 1 내지 도 7을 수행하는 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안티 드론 시스템(700)은 생성부(710), 측정부(720), 분석부(730), 제어부(740) 및 데이터베이스(DB)(750)를 포함한다.
DB(750)는 본 발명과 관련된 다양한 데이터 및 알고리즘을 저장하며, 드론 모델 정보, 안전장치 메커니즘, 경로 추종 알고리즘, 드론 특성에 따른 드론 납치 알고리즘들 등과 같이 본 발명과 관련된 모든 정보를 저장한다.
생성부(710)는 대상 드론에 주입하고자 하는 GPS 기만 신호를 생성하고, 필요에 따라 재밍 신호를 생성한다.
여기서, 생성부(710)는 대상 드론의 드론 납치 알고리즘에 의해 조작된 GPS 위치를 포함하는 GPS 기만 신호를 생성하여 전송할 수 있다.
측정부(720)는 대상 드론의 침입 탐지, 대상 드론의 모델 식별, 대상 드론의 제조사 식별, 대상 드론의 위치 측정과 같이 다양한 센서를 이용하여 대상 드론에 대한 정보를 탐지하거나 측정한다.
분석부(730)는 일정 구역 예를 들어, 보호 구역 내에 드론이 탐지되는 경우 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석한다.
여기서, 분석부(730)는 GPS 기만 신호를 주입하여 대상 드론의 안전장치 메커니즘과 경로 추종 알고리즘을 분석함으로써, 대상 드론의 드론 특성을 분석할 수 있다. 예를 들어, 분석부(730)는 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별(또는 분석)하며, GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별할 수 있다.
제어부(740)는 분석부(730)에 의해 대상 드론의 드론 특성이 분석되면 드론 납치 알고리즘 DB에 미리 저장된 드론 납치 전략들(또는 드론 납치 알고리즘들) 중 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략을 선택하고, 선택된 드론 납치 전략에 기초하여 생성된 GPS 기만 신호를 보호 구역에 침입한 대상 드론에 주입함으로써, 사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 납치 방향으로 대상 드론을 납치한다.
여기서, 제어부(740)는 대상 드론의 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 대상 드론의 측정 위치 및 사용자에 의해 입력되거나 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 조작된 GPS 위치를 포함하는 GPS 기만 신호를 생성하여 대상 드론에 주입함으로써, 납치 방향으로 대상 드론을 납치할 수 있다.
나아가, 제어부(740)는 대상 드론의 현재 위치를 측정함으로써, 납치하고자 하는 대상 드론이 미리 설정된 보호 구역이 벗어났는지 판단하고 대상 드론이 보호 구역을 벗어난 것으로 판단되면 전파 재밍 등을 통해 대상 드론의 비행을 무력화시킬 수 있다.
이 때, 제어부(740)는 대상 드론의 유형에 따라 드론 납치 알고리즘을 상이하게 적용할 수 있다.
일 예로, 제어부(740)는 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 GPS 수신기의 GPS 위치를 조작하고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같은 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부(740)는 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 GPS 수신기의 GPS 위치를 조작하고, 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향에 의해 설정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치할 수 있다.
또 다른 일 예로, 제어부(740)는 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 대상 드론에 주입하여 GPS 수신기의 동작 중단 없이 GPS 위치를 조작하고, 대상 드론의 현재 위치, 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향에 의해 설정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 대상 드론을 납치할 수 있다.
비록, 도 7의 시스템에서 그 설명이 생략되었더라도, 도 7을 구성하는 각 구성 수단은 도 1 내지 도 6에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있으며, 이는 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (24)

  1. GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및
    미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계
    를 포함하는 안티 드론 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론 특성을 분석하는 단계는
    상기 GPS 기만 신호를 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드론 특성을 분석하는 단계는
    상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 상기 대상 드론의 측정 위치 및 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 상기 GPS 기만 신호를 생성하여 상기 대상 드론에 주입함으로써, 상기 납치 방향으로 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기의 동작 중단 없이 상기 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대상 드론의 위치가 미리 설정된 보호 구역을 벗어나는 경우 전파 재밍을 통해 상기 대상 드론의 비행을 무력화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  9. GPS 기만 신호(spoofing signal)를 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 포함하는 드론 특성을 분석하는 단계;
    미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 대상 드론의 안전장치 메커니즘과 경로 추종 알고리즘에 대응하는 드론 납치 전략을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계
    를 포함하는 안티 드론 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 드론 특성을 분석하는 단계는
    상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 상기 대상 드론의 측정 위치 및 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 상기 GPS 기만 신호를 생성하여 상기 대상 드론에 주입함으로써, 상기 납치 방향으로 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 대상 드론을 납치하는 단계는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기의 동작 중단 없이 상기 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 방법.
  15. GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 분석부; 및
    미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 제어부
    를 포함하는 안티 드론 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분석부는
    상기 GPS 기만 신호를 주입하여 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘(GPS fail-safe)과 경로 추종 알고리즘(path-following algorithm)을 분석하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 분석부는
    상기 대상 드론의 GPS 위치를 변경하는 상기 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 대상 드론의 이동 방향을 관측함으로써, 상기 관측된 이동 방향의 결과에 기초하여 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘을 식별하며, 상기 GPS 기만 신호에 의한 안전장치 메커니즘의 활성화 전후와 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후의 상기 대상 드론의 비행 모드를 관찰함으로써, 상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘을 식별하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략, 상기 대상 드론의 측정 위치 및 미리 설정된 납치 방향에 기초하여 상기 GPS 기만 신호를 생성하여 상기 대상 드론에 주입함으로써, 상기 납치 방향으로 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 GPS를 이용하여 호버링 모드로 비행모드가 자동으로 변경되는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향으로 이동하는 것과 같이 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘이 활성화 되기 전의 자율 주행 비행을 다시 수행하는 경우 하드 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기가 상기 하드 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 하드 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 대상 드론의 안전장치 메커니즘에 의해 상기 대상 드론의 GPS 수신기의 동작이 복구된 후 상기 안전장치 메커니즘을 유지하는 경우 소프트 GPS 기만 신호를 상기 대상 드론에 주입하여 상기 GPS 수신기의 동작 중단 없이 상기 소프트 GPS 기만 신호를 추적하도록 만들고, 상기 대상 드론의 현재 위치, 상기 대상 드론의 경로 추종 알고리즘 및 미리 설정된 납치 방향의 반대 방향을 고려하여 결정된 목표 GPS 위치로 인식하게 하도록 상기 소프트 GPS 기만 신호를 지속적으로 조작함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 대상 드론의 위치가 미리 설정된 보호 구역을 벗어나는 경우 전파 재밍을 통해 상기 대상 드론의 비행을 무력화하는 것을 특징으로 하는 안티 드론 시스템.
  23. 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및
    미리 정의된 드론 납치 전략들 중 상기 분석된 드론 특성에 대응하는 드론 납치 전략에 기초하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계
    를 포함하는 안티 드론 방법.
  24. GPS 기만 신호(spoofing signal)를 주입하여 대상 드론의 드론 특성을 분석하는 단계; 및
    상기 분석된 드론 특성에 대응하여 상기 대상 드론에 GPS 기만 신호를 주입함으로써, 상기 대상 드론을 납치하는 단계
    를 포함하는 안티 드론 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230063098A (ko) 2021-11-01 2023-05-09 서울대학교산학협력단 광역 gnss 기만 신호 생성 시스템 및 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193738B1 (en) * 2020-08-18 2021-12-07 Michael Schultheis Drone defense system
CN114338411B (zh) * 2021-12-24 2023-12-19 安天科技集团股份有限公司 一种武器系统网空模型创建方法、装置、设备及介质
KR20230151802A (ko) 2022-04-26 2023-11-02 한국원자력연구원 지능형 안티드론 통합 시스템 및 그 운용 방법
CN114995520B (zh) * 2022-08-03 2022-12-30 广东德九新能源有限公司 一种无人机协同防御控制方法、电子设备及介质
CN117574693B (zh) * 2024-01-17 2024-04-16 江西联创精密机电有限公司 一种反无人机模拟训练目标数据生成方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101668196B1 (ko) * 2015-09-22 2016-10-20 인하대학교 산학협력단 불법 무인 비행장치 감지, 추적 및 퇴치를 위한 감시 무인 비행장치 애드혹 네트워크
KR20170139386A (ko) * 2016-06-09 2017-12-19 한국과학기술원 Uav 비행 방해 장치 및 방법
KR102001181B1 (ko) * 2019-03-13 2019-07-17 유콘시스템 주식회사 무허가 드론을 격추시키는 드론

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9529360B1 (en) * 2015-01-28 2016-12-27 Howard Melamed System and method for detecting and defeating a drone
US10103835B2 (en) * 2015-09-23 2018-10-16 Battelle Memorial Institute Portable countermeasure device against unmanned systems
AU2016332918B2 (en) * 2015-09-28 2019-07-25 Department 13, Inc. Unmanned aerial vehicle intrusion detection and countermeasures
US10735131B2 (en) * 2016-08-24 2020-08-04 Global Tel*Link Corporation System and method for detecting and controlling contraband devices in a correctional facility utilizing portable electronic devices
US10044465B1 (en) * 2017-02-03 2018-08-07 Aai Corporation Adaptively disrupting unmanned aerial vehicles
CN108833049B (zh) * 2018-06-12 2020-03-24 北京邮电大学 一种无人机网络中基于认知的欺骗式抗干扰方法及装置
US20200064443A1 (en) * 2018-08-21 2020-02-27 Sung Wook Yoon Method of identifying and neutralizing low-altitude unmanned aerial vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101668196B1 (ko) * 2015-09-22 2016-10-20 인하대학교 산학협력단 불법 무인 비행장치 감지, 추적 및 퇴치를 위한 감시 무인 비행장치 애드혹 네트워크
KR20170139386A (ko) * 2016-06-09 2017-12-19 한국과학기술원 Uav 비행 방해 장치 및 방법
KR102001181B1 (ko) * 2019-03-13 2019-07-17 유콘시스템 주식회사 무허가 드론을 격추시키는 드론

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230063098A (ko) 2021-11-01 2023-05-09 서울대학교산학협력단 광역 gnss 기만 신호 생성 시스템 및 방법

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