Global positioning system (GPS)를 비롯한 Global Navigation Satellite System (GNSS)의 위성신호에서 공공안전용 암호화 신호를 제외한 대부분의 위성항법 신호는 세부적으로 공개되어 전세계 누구나 사용할 수 있다. 최근에는 이러한 특성을 악용하여, 허위 위성항법 신호로 특정 사용자를 의도적으로 오도시키는 Spoofing이 큰 문제점으로 대두되고 있다. 이러한 Spoofing에 대응하기 위하여 여러 Anti-spoofing 방법들이 연구되고 있는데, 배열안테나를 사용하여 Spoofing 신호의 입사방향을 탐지하고 구분하여 대응할 수 있는 기법이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 이에 본 논문에서는 다수의 안 테나 소자로 구성된 배열안테나를 사용하여 재밍신호 뿐만 아니라 Spoofing에도 대응할 수 있는 기법을 연구하고 성능을 분석한다. 먼저 배열안테나의 기본적인 재밍신호 제거 알고리즘인 Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) 빔포밍 알고리즘의 기만신호 크기에 대한 반응 특성을 분석하고 실험적인 결과를 제시한다. 이후에 기만신호에 대한 방향탐지 분석결과를 제시함으로써 기만 신호 탐지 성능에 대하여 검토한다. 최종적으로 기만신호가 탐지된 방향에 대하여 널링 합성패턴을 생성하였을 경우 기만신호 제거 특성을 분석한다. 이러한 배열안테나를 사용한 기만신호 제거 기법은 미약한 GNSS 위성신호로 인하여 발생하는 재밍 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 공개된 GNSS 위성신호로 인하여 발생하는 Spoofing 문제점에도 동시에 대응할 수 있는 장점이 존재한다.

Performance Analysis of Spoofing Signal Cancellation Using Array Antenna

Kihoon Lee*, Hyungmin So, Minkyu Song, Jaegun Choi, Jangyong Lee

Satellites signals from Global Navigation Satellite System (GNSS) including Global positioning system (GPS) can be used by anyone in the world except for the public regulated restriction signals which are encrypted. Nowadays there are the growing concerns of GNSS signal spoofing which can deceive the GNSS receivers by abusing this open services. To counter this spoofing threats, many researches have been implemented including array antenna techniques which can detect the direction of arrival. Originally the array antenna techniques were developed to countermeasure the jamming signal in electronic warfare by utilizing the nullifying or beamforming algorithm toward a certain direction. In this paper, we study the anti-spoofing techniques using array antenna to overcome the jamming problem and the spoofing issue. First we will present the theoretical analysis results of spoofing signal response of Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) algorithm in array antenna. Also the direction finding analysis results of spoofing signal are discussed by means of utilizing Multiple Signal Classification (MUSIC) algorithm. Finally, the synthesized gain pattern of array antenna to cancel the spoofing signal will be shown and discussed. This anti-spoofing method using array antenna is very effective in the view point of counter measuring both the jamming and spoofing problems using the same hardware.

Keywords: GPS, spoofing, anti-spoofing, array antenna

Speaker 이기훈* 국방과학연구소