MIXED-SENSE: A Mixed Reality Sensor Emulation Framework for Test and Evaluation of UAVs Against False Data Injection Attacks

要約

偽データ挿入 (FDI) 攻撃に対する無人航空機 (UAV) の回復力をテストおよび評価するための、高忠実度の Mixed Reality センサー エミュレーション フレームワークを紹介します。
提案されたアプローチは、FDI 攻撃の影響を評価し、攻撃検出器のパフォーマンスをベンチマークし、単一 UAV および UAV 群運用における緩和/再構成戦略の有効性を検証するために利用できます。
当社の Mixed Reality フレームワークは、Gazebo とモーション キャプチャ システムの高忠実度シミュレーションを利用して、固有受容 (GNSS など) および外受容 (カメラなど) センサーの測定をリアルタイムでエミュレートします。
私たちは、これらの測定においてレイテンシやノイズなどの信号特性を忠実に再現するための経験的アプローチを提案します。
最後に、実際の UAV に対するエミュレートされた GNSS 攻撃からなる複合現実実験を通じて、提案したフレームワークの有効性を説明します。この実験では、(i) GNSS 測定に対する誤ったデータ挿入攻撃の影響を実証し、(ii) を利用した緩和戦略を検証します。
以前の研究で開発された分散カメラ ネットワーク。
私たちのオープンソース実装は \href{https://github.com/CogniPilot/mixed\_sense}{\texttt{https://github.com/CogniPilot/mixed\_sense}} で入手できます。

要約(オリジナル)

We present a high-fidelity Mixed Reality sensor emulation framework for testing and evaluating the resilience of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) against false data injection (FDI) attacks. The proposed approach can be utilized to assess the impact of FDI attacks, benchmark attack detector performance, and validate the effectiveness of mitigation/reconfiguration strategies in single-UAV and UAV swarm operations. Our Mixed Reality framework leverages high-fidelity simulations of Gazebo and a Motion Capture system to emulate proprioceptive (e.g., GNSS) and exteroceptive (e.g., camera) sensor measurements in real-time. We propose an empirical approach to faithfully recreate signal characteristics such as latency and noise in these measurements. Finally, we illustrate the efficacy of our proposed framework through a Mixed Reality experiment consisting of an emulated GNSS attack on an actual UAV, which (i) demonstrates the impact of false data injection attacks on GNSS measurements and (ii) validates a mitigation strategy utilizing a distributed camera network developed in our previous work. Our open-source implementation is available at \href{https://github.com/CogniPilot/mixed\_sense}{\texttt{https://github.com/CogniPilot/mixed\_sense}}

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