Angriffe auf Kameras und Sensoren

Fahrerassistenzsysteme sind heute in nahezu allen modernen Autos verbaut. Damit hängt die Sicherheit davon ab, ob Computersysteme Sensordaten zuverlässig verarbeiten. Forschende der Technischen Universität München (TUM) untersuchen deshalb, wie sich die Systeme gezielt manipulieren lassen – mit dem Ziel, Fahrzeuge künftig besser vor solchen Angriffen zu schützen. Schon eine unauffällig angebrachte Folie auf den Sensoren kann schwere Unfälle verursachen.

Autos sind mit immer mehr autonomen Funktionen ausgestattet. Gleichzeitig ist der Testbetrieb von Robotaxis im Münchner Stadtverkehr geplant. Die Fahrzeuge orientieren sich dabei in ihrer Umgebung mithilfe optischer Sensoren. Kameras erfassen Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen oder andere Verkehrsteilnehmende; LiDAR-Systeme messen Entfernungen und erstellen daraus ein räumliches Bild der Umgebung. Werden diese Wahrnehmungssysteme manipuliert, kann dies sicherheitskritische Folgen haben.

Manipulierte Sensoren können Fahrentscheidungen verfälschen

In einer aktuellen Publikation zeigt das Team um Sebastian Steinhorst, Professor für Embedded Systems and Internet of Things, und Mohammad Hamad, Gruppenleiter für Cybersicherheit des Internet of Things und autonomer Systeme, an der School of Computation, Information and Technology, dass bereits eine unauffällige Folie auf der Sensoroberfläche die Perspektive von Kameras und LiDAR-Systemen verändern kann. Dabei nutzen die Forschenden eine Polycarbonatfolie, auf der sich eine mikroskopisch kleine, asymmetrische lineare Prismenstruktur befindet. Die Folie führt dazu, dass das Licht um 20 Grad abgelenkt wird. Das Fahrzeug erkennt Objekte und Fahrspuren zwar weiterhin, nimmt deren Position jedoch falsch wahr. Diese befinden sich tatsächlich weiter links oder rechts als angenommen. Ab einer Verschiebung um mehr als einen Meter kann dies dazu führen, dass das Fahrzeug fehlerhafte Entscheidungen trifft und beispielsweise versehentlich in den Gegenverkehr fährt.

Die Forschenden analysieren deshalb, welche unterschiedlichen Angriffspunkte Fahrzeugkameras, LiDAR-Sensoren und deren Datenverarbeitung bieten. Ziel ist es, neue Angriffsmethoden zu verstehen und insbesondere Wege zu entwickeln, mit denen Fahrzeuge solche Manipulationen erkennen und abschwächen können.

Angriffe zuerst im digitalen Zwilling testen

Bevor die Forschenden Angriffe an realen Fahrzeugen untersuchen, erproben sie diese mithilfe digitaler Zwillinge, die das Fahrzeug und dessen Umgebung virtuell abbilden. So lassen sich Manipulationen kontrolliert, sicher und kostengünstig analysieren. Anschließend werden Angriffsversuche unter anderem im kontrollierten Umfeld am Forschungsfahrzeug EDGAR der TUM getestet.

Fahrzeuge sollen selbst auf Angriffe reagieren

Neben der Analyse neuer Angriffsmöglichkeiten arbeitet das Team auch daran, Angriffe abzuwehren. Langfristig sollen intelligente Fahrzeuge potenzielle Risiken selbstständig erkennen und angemessen darauf reagieren. Zum Beispiel, indem sie sicher am Straßenrand anhalten und schon vor Fahrbeginn anzeigen, dass die Sensoren nicht einwandfrei funktionieren. Das ist besonders wichtig, wenn eine menschliche Sicherheitszentrale nicht rechtzeitig eingreifen kann – etwa wegen fehlender Verbindung, knapper Reaktionszeit oder technischer Einschränkungen.

Quelle: TUM

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