Trochę to trwało, ale niestety jako istota posiadająca masę podlegam pewnym ograniczeniom wynikającym z praw fizyki. Gdybym mógł rozpędzić się do prędkości C zapewne czytalibyście ten wpis (i setkę innych) już dwa tygodnie wcześniej. Niestety, czasoprzestrzeń jest nieubłagana, a doba nie jest z gumy. Zatem do sedna, czyli analiza bebechów rosyjskiej GERBERY na podstawie zdjęć opublikowanych przez Serhija Flasha.

Czym jest Gerbera?

Na początek, by nie było niejasności i rozczarowania ogrodników, którzy trafili tu przez przypadek. Gerbera (ros. Гербера) to rosyjski BSP pierwotnie zaprojektowany jako tani i masowy środek do saturacji ukraińskiej OPL, czyli cel pozorny. Głównym budulcem jest tu sklejka i pianka polistyrenowa. Z czasem prócz typowych wabi zaczęto wdrażać wersje uderzeniowe z małą 5 kg głowicą bojową. Opracowano również wersję rozpoznawczą i to właśnie z takiej wersji pochodzą prezentowane wnętrzności.

Co widać na zdjęciu?

W tej pajęczynie kabli można bez trudu wyłuskać analizator widma (1), dość popularny model wśród entuzjastów radiokomunikacji i słuchania co tam w eterze piszczy. Bardziej wtajemniczeni w temacie dostrzegą zapewne również chiński modem MESH (2). Widać tu również kontroler lotu (3), czyli układ odpowiedzialny za utrzymanie sklejki i pianki w powietrzu. Jest jeszcze antena GNSS (4), ale nie taka prosta, przeznaczona do cywilnego zastosowania w naszych telefonach, lecz skonstruowana do wyłapywania i eliminowania celowych zakłóceń sygnału nawigacyjnego.

ANALIZATOR WIDMA (1)

Na początek krótko o widocznym na zdjęciu modelu, ale bez przesadnego przywiązywania się do jego charakterystyk, bo dziś jest taki, a jutro będzie jego kolejna wersja albo zupełnie inny model.

Na zdjęciu widoczny jest analizator tinySA Ultra+ ZS407, szczyt bardzo popularnej rodziny analizatorów z uwagi na relację jakości i możliwości do ceny. Jak ktoś chce zapoznać się bliżej z jego parametrami to odsyłam do tej strony tinySA lub tej tinySA | rodzina analizatorów tinySA. Jak przystało na rasowy analizator widma urządzenie posiada port wejściowy opisany jako RF, do którego podłączamy antenę zewnętrzną i działa wtedy jako analizator widma. Warto zwrócić uwagą na opis tego portu. Prócz literek RF (czy radio frequency) jest tam odcinek zakończony z obu stron strzałkami, co oznacza, że port jest dwukierunkowy. Może odbierać ale i wysyłać sygnały. To znaczy, że urządzenie ma wewnętrzny generator sygnałów. Jest również drugi port opisany jako CAL (od calibration) ze strzałką wskazującą na wyjście. Urządzenie może zatem pełnić dwie funkcje: analizatora i generatora sygnałów. Z tym, że górne wyjście pełni rolę kalibracyjną – zarówno dla samego siebie jak i dla innych urządzeń. Zatem co może wygenerować z siebie tinySA? Generalnie dwie grupy sygnałów:

- sygnały sinusoidalne w zakresie 0,1-900 MHz lub sygnały prostokątne aż do 6,3 GHz;

- radiowy sygnał testowy nawet do 7,3 GHz, ale tylko gdy urządzenie działa jako analizator widma.

Wiedza ta przyda się w dalszej części przy wyciąganiu wniosków.

Na zdjęciu widać, że analizator został delikatnie zmodyfikowany. Wychodzi z niego „pęczek drutów” i zapewne są to wyprowadzenia do sterowania analizatorem oraz wyjście sygnału wideo. Nie wiem, czy pokuszono się o jakąś głębszą ingerencję w oprogramowanie i zmianę sposobu działania urządzenia.

Teraz kilka słów w sposób w miarę przystępny jak to działa analizator widma.

Analizator widma częstotliwości to urządzenie pozwalające zobrazować to, co się dzieje w świecie fal radiowych w użyteczny sposób. Co rozumiem przez użyteczny sposób. Popatrzcie na ten obrazek.

To zobrazowanie pliku FLAC, czyli formatu zapisu dźwięku/muzyki bez kompresji. Ja osobiście nie za bardzo potrafię z niego cokolwiek wyczytać, może amplitudę sygnału. Może dlatego, że takie zobrazowanie pokazuje właśnie jak sygnał jest mocny w danej chwili czasu, ale nie bardzo wiadomo jaką ma częstotliwość. Na osi X mamy czas, a na osi Y znormalizowaną amplitudę sygnału. Żeby wyciągnąć coś o częstotliwościach trzeba ten sygnał rozłożyć na czynniki pierwsze, czyli sprawdzić jakie w każdym ułamku sekundy były aktywne częstotliwości. Właśnie coś takiego robi analizator widma (między innymi). Przekształca czystą teorię i matematykę, czyli przemyślenia pana Fouriera zwane od pewnego czasu na jego cześć transformatą Fouriera będącą dla wielu abstrakcyjnym ciągiem robaczków na coś namacalnego, coś co można zobaczyć i dotknąć.

Po przekształceniu naszego sygnału przez robaczki pana Fouriera przenosimy się z dziedziny amplitudy do dziedziny częstotliwości. Przyjrzycie się teraz kolejnemu obrazkowi – jest to spektrogram. Nadal operujemy czasem, który tutaj nadal jest na osi X (choć częściej można go spotkać na osi Y), ale na drugiej osi mamy częstotliwość. Żeby było jeszcze ciekawiej, to amplituda jest zobrazowana kolorami: czarne – amplituda zero, jasnożółte – najwyższa jej wartość. Teraz można spokojnie analizować sobie co tam w trawie piszczy.

Nie jest to jedyna forma zobrazowania na analizatorach widma, bo nie zawsze potrzebujemy takiej formy. Czasami wystarcza nam po prostu częstotliwość na jednej z osi (X) i amplituda na drugiej (Y).

Bardzo ważnym parametrem analizatorów jest między innymi rozdzielczość. Określa on jak „dobrze” urządzenie potrafi odróżniać od siebie poszczególne składowe sygnału. Jeśli rozdzielczość wynosi 1kHz to znaczy, że jeśli w rzeczywistości będziemy mieć dwa sygnały oddalone od siebie o mniej niż 1kHz to analizator nie da rady ich rozpoznać i zinterpretuje je jako jeden sygnał. Tak więc jeśli ktoś zadaje sobie pytanie, dlaczego profesjonalny analizator kosztuje fortunę skoro za 200 zł mogę mieć taki sam od chińczyka, to proszę państwa diabeł tkwi w szczegółach. między innymi w tej rozdzielczości. W tanim urządzeniu nie ma zaawansowanych filtrów i rozdzielczość jest taka, by zadowolić amatora. Profesjonalne urządzenia są o wiele bardziej rozbudowane i bazują na o wiele droższych komponentach.

Czas wrócić do analizatora z bebechów Gerbera. Zatem to małe pudełeczko potrafi zamienić to, co odbiera antena na użyteczny zbiór danych. W zależności od tego jaki model kupimy mamy możliwość analizowania widma częstotliwości do 2, 5, 12 GHz. Zależy jak skonstruowano i jakich elementów użyto w torze wejściowym urządzenia. To samo dotyczy dołu pasma. Jeśli ktoś będzie się zastanawiał nad zakupem czegoś takiego to w pierwszej kolejności patrzy właśnie na te parametry – od jakich do jakich częstotliwości potrafi analizator „słuchać”.

Nieco bogatsze modele (tak jak ten z wewnętrzna Gerbery) mają również wbudowany generator częstotliwości. Czasami jest to prosty generatorek potrafiący wygenerować po prostu pojedynczą częstotliwość bez żadnej modulacji. W innych modelach ma możliwość zmodulowania tej częstotliwości i wyplucia z siebie sygnału AM/FM, a nawet płynnej zmiany generowanej częstotliwości, czyli wygenerowany sygnał będzie cyklicznie przemiatał spektrum zaczynając od częstotliwości X zmieniając się płynnie aż do częstotliwości X+Y.

MODEM MESH (2)

Drugim bardzo ważnym elementem ze zdjęcia jest modem MESH i to nie jakiś tam ulep, ale rozbudowana i profesjonalna konstrukcja. Z dostępnych źródeł wiadomo, że Rosjanie ochoczo korzystają z urządzeń tego typu z trzech źródeł: chińskich  producentów XINGKAI TECHNOLOGY Co., SINOSUN TECHNOLOGYIES Co. oraz krajowego AJAX TECHNOLOGIES z Petersburga, który najprawdopodobniej nie jest producentem, ale raczej dystrybutorem SINOSUN TECH (przepakowują gotowe rozwiązania w swoje pudełka, czyli jest drożej).

Na zdjęciu z wnętrznościami GERBERY na 90% widoczny jest model XK-F358 od XINGKAI TECH. Po krótce co to za urządzenie. Dwa ważne skróty MIMO i MESH. Pierwszy z nich oznacza technologię zwiększającą pojemość łącza radiowego i polega na wykorzystaniu dwóch (lub więcej) anten do nadawania sygnału. Jeśli podejdziecie teraz do swojego domowego routera WiFi to zakładam, że w większości zobaczycie technologię MIMO w praktyce: 2, 4, a może 6 anten to właśnie MIMO. Ci z Was, którzy anten nie widzą należą zapewne do grona posiadaczy urządzeń od pewnego dostawcy w kolorze pomarańczy. Nie znaczy to, że Wasze urządzenie nie korzysta z tej technologii. Anteny są po prostu schowane wewnątrz, tak jak w laptopie (zazwyczaj w ramce wyświetlacza). Temat jest na tyle szeroki, że chyba zasługuje na osobny wpis.

Drugi ze skrótów, czy MESH to technologia pozwalająca na bardzo elastyczne organizowanie systemów łączności. Cała magia polega na tym, że wdrażając takie rozwiązanie wcale nie musimy mieć doktoratu z radiokomunikacji. Wystarczy podstawowa wiedza o protokole IP i routingu. Resztę robi za nas urządzenie. W zasadzie można powiedzieć, że sieć radiowa sama się organizuje, ustala kto z kim się łączy i nie potrzebuje centralnego punktu do kierowania jej pracą. Mamy do wyboru tryb pracy typu punkt-punkt, punk-wielopunkt czy wielopunkt-wielopunkt. To przekłada się na architekturę sieci, która może przyjąć kształt linii, gwiazdy czy pełnej kratownicy lub hybrydy (trochę tego, trochę tamtego). Wiadomość krąży w sieci MESH od jednego węzła do kolejnego, aż dotrze do odbiorcy, ale nie oznacza to pseudolosowego skakania w ciemno. Nad efektywnością czuwają protokoły routingu. W praktyce zwiększa to wielokrotnie zasięg łączności radiowej, bo każdy z węzłów MESH dokłada kolejne dziesiątki kilometrów zasięgu. Znów, temat na tyle szeroki, że nie chcę go rozwijać w tym i tak już przydługim wpisie. Może kiedyś, jak rozpędzę się gdzieś do granic prędkości światła…

Z ważnych szczegółów to ten modem nadaje sygnały cyfrowe, zaszyfrowane protokołami DES czy AES128/256 (opcjonalnie można nawet zastosować zewnętrzny układ szyfrujący) z prędkością transmisji dochodzącą do 70 Mb/s. Podsłuchanie transmisji w czasie rzeczywistym jest więc niemożliwe, a na łamanie szyfru nie ma po prostu czasu. Po drugie ma również wbudowane mechanizmy obrony przed zakłóceniami, bo korzysta z technologii FH, czyli skacze sobie po różnych częstotliwościach. Przy wykryciu zakłóceń omija częstotliwości niezdatne do transmisji.

KONTROLER LOTU (3)

Trzeci z elementów to kontroler lotu GERBERY. Jak przystało na tę konstrukcję zamontowany… a jakże – na sklejce. Materiał tani, dostępny, łatwy w obróbce.

Kontroler opowiada za utrzymanie drona w powietrzu oraz integrację sygnałów z peryferii. Na zdjęciu od Flasha niewiele widać, ale chwila grzebania i można znaleźć fotki dobrej jakości. Składa się on z dwóch części: duża płytka z mikrokontrolerem, złączem do anteny, GPS, kamery, czujnika temperatury i dużym złączem dla innych podzespołów i urządzeń peryferyjnych GERBERY. Zwróćcie uwagę, że płytka ma zaznaczony kierunek montażu. Mała płytka to impulsowy konwerter DC-DC z wyświetlaczem. Jego zadaniem jest monitorowanie i regulacja napięcia we/wy z akumulatora. Po co ten wyświetlacz? Po prostu taki jest dostępny na rynku.

Całość okablowania wychodzi na złącze szeregowe.

ANTENA CRPA (4)

Antena do odbiory sygnałów nawigacji satelitarnej typu CRPA (ang. Controlled Reception Pattern Antenna), czyli wyspecjalizowany układ świadczący o tym, że GNSS jest traktowany przez obie strony konfliktu przysłowiowym prądem.

Początkowo obie strony wykorzystywały proste, jednoelementowe anteny do odbioru sygnałów GNSS (GPS, GLONASS itp.). Szybko jednaka okazało się, że celowe zakłócenia z ziemi powodują, że nawigacja nie działa. lub co gorsza przeciwnik potrafi podstawić fałszywe dane. Trzeba było temu jakoś zaradzić. Zaczęto więc stosować ekranowanie anten od dołu oraz konstruować anteny wieloelementowe. Antena CRPA potrafi określić kierunek z którego nadchodzi sygnał: góra – dobry, dół – zły. Tor obróbki sygnału wywala zły sygnał i pozostawia ten dobry.

Jak na GERBERĘ przystało antenę CRPA umieszczono oczywiście w obudowie z taniego, dostępnego i łatwego w obróbce materiału.

CO Z TEGO WYNIKA, CZYLI CZAS NA WNIOSKI

O ile obecność modemu MESH nie jest zaskoczeniem, bo Rosjanie używają ich od jakiegoś czasu, o tyle analizator widma jest sporą ciekawostką. Nie zaskoczeniem, ale właśnie ciekawostką. O tym, ze Rosjanie wykorzystują automatyczne układy wykrywania emisji radiowych i zakłóceń na GERANIACH wiadomo już od jakiegoś czasu. Na PARÓWKACH wygląda to jednak zupełnie inaczej. Jest tam układ detekcji typowych częstotliwości emisji sygnału wideo przez ukraińskie drony przechwytujące. Z chwilą wykrycia takiej emisji uruchamiany jest nadajnik zakłóceń i zrywane jest łącze wideo. Układ po chwili przechodzi w tryb czuwania i ponownie nasłuchuje, czy coś w pobliżu nie nadaje sygnału na danych częstotliwościach.

W przypadku GERBERY z analizatorem widma mamy zdecydowanie do czynienia z próbą stworzenia powietrznego systemu rozpoznania radiowego. Do tej pory GERBERY raczej raportowały to, co wychwyciło ich oko kamery oraz fakt utraty sygnału GNSS. Również fakt zerwania łącza radiowego dawał pewien obraz w centrali: w tym rejonie działa ukraińskie WRE i/lub mobilne grupy OPL. Trzeba zmodyfikować trasy przelotów kolejnych fal środków napadu powietrznego i ominąć ten rejon. Wyposażenie GERBERY w analizator wskazuje, że Rosjanie chcą rozszerzyć możliwości rozpoznawcze tej latającej platformy. Przelatująca nad pozycjami ukraińskimi GERBERA może przekazywać nie tylko obrazy z pasma widzialnego, ale zbierać i transmitować to, co dzieje się wokół niej w niewidzialnym spektrum radioelektronicznym: pracę sieci radiowych, identyfikować zakłócenia czy wykrywać emisje radarowe.

Sporą zagadką była dla mnie informacja o tym, że wyjście CAL z analizatora sygnałów zostało podłączone do jednego z dwóch gniazd antenowych modemu MESH. Zastanawiałem się jakich przeróbek dokonano i w jakim celu połączono w ten sposób te dwa elementy i nie wymyśliłem nic sensownego. Pierwsza myśl była taka, że zamysłem inżynierów było wykorzystanie trybu pracy tinySA jako generatora i generowanie zakłóceń jak w przypadku GERANIA gdy zbliży się do niego dron-interceptor. Jednak to nie ma sensu, bo w trybie generatora sygnałów tinySA wystawia sygnał na złączu RF, nie na CAL. Dodatkowo modem MESH to przecież praca MIMO i obie anteny są potrzebne do jego prawidłowej pracy. Nie może on pracować nadając na jednej antenie sygnały z np. kamery i kontrolera lotu, a drugą wykorzystywać do generowania zakłóceń czy przesyłania danych z analizatora. To tak nie działa i układ połączeń opisany przez Flasha nie ma sensu. Kolega zasugerował mi jedno rozwiązanie, ale wydaje mi się ono absurdalnie złożone i bez sensu. Po co komplikować sobie życie i cały układ jeśli można skorzystać z jednego z czterech interfejsów modemu? Ostatecznie doszedłem do wniosku, że osoba patrosząca GERBERĘ z wnętrzności popełniła błąd przy odtwarzaniu połączeń i nie wiedząc co zrobić z wyjście CAL analizatora po prostu połączyła je z modemem MESH, bo pasowała mu końcówka.

Nie zmienia to faktu, że zaprezentowane wnętrzności świadczą o rosyjskich próbach zbudowania platformy o szerszych możliwościach. Być może są to wstępne próby, a może jest to już rozwiązanie wdrożone na szerszą skalę i sukcesywnie rozwijane. W każdym bądź radzie stanowi to poważne zagrożenie dla systemów łączności i wymaga wdrażania po naszej stronie skutecznego system C-UAS zamykającego jak największe obszary dla wrogich bezzałogowców.

Na koniec film do obejrzenia z sekcji zwłok innej GERGERY, link do strony producenta modemu MESH i innego ciekawego sprzętu (dla chętnych) oraz link do pewnego portalu handlowego, gdzie możecie sobie poszukać podobnych rozwiązań.

Crashed Russian Gerbera Drone - Teardown

Xingkai XINGKAI TECHNOLOGY Co strona producenta

Link do pewnego portalu kojarzącego się z 40 rozbójnikami