Корзина
29 отзывов
Что происходит с GPS сигналом? Проблемы безопасности ГНСС систем - анализ, мнение экспертов.

Что происходит с GPS сигналом? Проблемы безопасности ГНСС систем - анализ, мнение экспертов.

Что происходит с GPS сигналом? Проблемы безопасности ГНСС систем - анализ, мнение экспертов и пользователей.

Современный мир очень сильно зависит от спутниковых навигационных технологий. Данный способ позиционирования действительно очень быстро и точно позволяет рассчитать местоположение в пространстве и тут же вывести его на электронную карту. 

В далёком прошлом остались астролябии, секстанты, а очень скоро туда же уйдут компасы и бумажные карты. Уже сегодня мало кто умеет пользоваться ими, да собственно и зачем, когда есть надежный прибор с тремя заветными буквами – GPS. Сегодня уже мало кто умеет пользоваться ими, да, собственно, и зачем, когда есть надежный прибор с тремя заветными буквами – GPS.  Но на сколько он действительно надёжен и какие факторы могут влиять на его работу?

Сигналы от GPS, ГЛОНАСС и других навигационных спутников сегодня используются практически во всех сферах нашей жизни – в авиации, в мореходстве, грузовых и пассажирских перевозках, в отслеживании и контроле грузов, техники и людей, в сейсмологии, в сельском хозяйстве и даже в медицине. Многие из нас, конечно же, пользуются различными программами навигации, а некоторые уже без навигатора из дома не выходят.  К хорошему очень быстро привыкаешь, особенно когда это еще и совершенно бесплатно, и все мы, включая летчиков и капитанов кораблей, привыкаем, что есть очень точный и очень надежный прибор, при помощи которого возможно даже вести судно или самолёт на автопилоте. Но в последнее время всё чаще приходят новости о том, что в том или ином месте перестал работать GPS или ГЛОНАСС, совсем недавно группировка ГЛОНАСС стала передавать неточные данные из-за математической ошибки.

В конце апреля в Международную ассоциацию воздушного транспорта (IATA) стали поступать новые массовые сообщения о сбоях в работе авиационного GPS оборудования при пролёте воздушного пространства над территорией Украины. Количество сообщений с конца апреля стало увеличиваться и они стали приходить от различных авиакомпаний, входящих в IATA (240 авиакомпаний из 113 стран мира). Подобные сообщения стали поступать и в Росавиацию. Надо отметить, что очень похожая ситуация уже наблюдалась в Югославии, Южной Осетии и других “горячих точках”, но официальных заявлений по этому поводу тогда никто не делал.

Проблемы безопасности ГНСС систем.

Первые массовые сбои при приёме GPS сигнала были официально зафиксированы в 2010 году в Южной Корее. В течении четырёх дней в приграничном районе Инчхон (Южная Корея) были зафиксированы массовые проблемы с приёмом GPS сигнала. Мощные сигналы, создающие помехи для работы GPS систем, были зафиксированы, и все они передавались из КНДР. В дальнейшем продолжительность всё более увеличивалась и в 2012 в течение шестнадцати дней данный сигнал оказал воздействие на GPS приемники более тысячи бортов самолётов из шестнадцати государств и на 254 корабля. После этих событий в Южной Корее была создана резервная система. 

   Сейчас официальные заявления одновременно исходили как от международной организации так и от российского авиационного ведомства. Не смотря на то, что на сайтах организаций IATA и Росавиации об этих происшествиях информации нет, вице-президент по корпоративным коммуникациям IATA Энтони Концил  4 мая 2014 года в письменном ответе на запрос ИТАР-ТАСС подтвердил сам факт фиксации сбоя бортового GPS оборудования самолётов:
«Мы получили некоторое количество докладов и мониторим ситуацию. С того момента, как GPS используется только в качестве резервной навигационной системы, непосредственной опасности для безопасности полетов нет».

 При этом он не назвал авиакомпании, которые обращались в IATA с сообщениями о сбоях в работе GPS, но 30 апреля 2014 года IATA рекомендовала использовать систему GPS лишь в качестве резервной. Авиакомпаниям, совершающим перелеты над воздушным пространством Украины, рекомендовалось  использовать навигационные системы, работающие с иными технологиями.

 В свою очередь отечественная Росавиация в конце апреля также зафиксировала первый подобный случай с российскими воздушными судами.

 Первое сообщение о сбое в работе системы GPS над Украиной поступило 24 апреля 2014 года от экипажа лайнера А321, следовавшего по маршруту Стамбул – Москва. За 96 км от Днепропетровска они зафиксировали сбой в работе бортового GPS оборудования. Сразу после пересечения границы с Россией работа системы полностью восстановилась. Новые случаи были также зафиксированы пилотами "Аэрофлота" в ночь с 29 на 30 апреля.

 29 апреля 2014 года представитель Росавиации, рекомендовал авиакомпаниям при полетах над Украиной быть готовыми использовать навигацию, не основанную на технологии GPS. Росавиация также попросила фиксировать все случаи отказа систем  и информировать ее для выработки дальнейших действий.

 Пока речь идёт о единичных случаях сбоя в работе GPS и то лишь над определёнными территориями Украины и только в определённое время. Как считают специалисты из IATA, сегодня эти факты не представляют особой опасности для пассажирского воздушного сообщения. Действительно, все пилоты гражданской авиации обязаны управлять самолётом, ориентируясь в первую очередь на данные от инерциальных систем, не зависящих от каких либо спутников, но в ряде случаев помощь от GPS просто неоценима – плохие условия видимости, заход на посадку.

Во время инцидентов в Южной Корее организация ICAO объявила о том, что несколько самолетов уходили на второй круг из-за предупреждающего сигнала GPWS (система раннего предупреждения столкновения с землей), что было вызвано пропаданием сигнала GPS. Данные факторы повышают нагрузку пилота, вынуждая его сверяться с другими аэронавигационными системами, а также повышают психологическую нагрузку на экипаж. Кроме того, уход на второй круг увеличивает полетное время, приводя к увеличению затрат, расхода топлива и вызывая тревогу среди пассажиров на борту, а так как "заход на посадку является критическим этапом полета, блокировка сигналов GPS может потенциально способствовать авиационному происшествию при выполнении подхода и посадки. С учетом возрастающей зависимости аэронавигации от GPS... последствия создаваемых помех будут, по всей вероятности, становиться все более значительными", - говорилось в письме ICAO в 2012 году.

Что же происходит с GPS над Украиной?

 Вариантов может быть несколько, и мы постараемся рассмотреть возможные причины, искусственного вмешательства в работу GPS оборудования исключив сразу естественные природные явления.

GPS jamming.

Сегодня способом постановки помех пользуются не только военные, но и автогонщики, так как стоимость маломощной “глушилки” очень низка. Но даже такой бытовой прибор может передавать помехи на частотах всех необходимых сигналов - GPS, ГЛОНАСС и даже GSM на расстоянии  до 10 метров. Размещение такого прибора в автомобиле сразу делают бесполезными все спутниковые противоугонные GPS системы и закладки, сколько бы их не было. Мощные армейские системы могут ставить помехи на расстоянии до сотни километров. 

 От действия мощного генератора помех не защищены так же и американские военные. После того как военный разведывательный самолёт RC-7  ВВС США из-за сильных помех в работе GPS оборудования был вынужден совершить аварийную посадку военное ведомство подготовило специальный доклад в котором было указано, что Северная Корея обладает одним из самых мощных комплексов постановки GPS помех в мире. Они расположены в районе северокорейских Хэчжу и Кэсон.

Подобное оборудование РЭБ ( радиоэлектронной борьбы) состоит так же на вооружении блока НАТО и Российской армии. 

GPS spoofing.

Способ подмены (замены) GPS сигнала получил название GPS спуфинг. Это целенаправленная атака на определённый объект и плавный его увод в сторону от запланированной траектории.

В декабре 2011 был захвачен американский беспилотник Lockheed RQ 170 в северо-восточном Иране. Как это удалось сделать иранским военным точно неизвестно, но одна из версий это как раз результат такой атаки. Данный способ требует специальной достаточно дорогостоящей аппаратуры и мощного направленного действия. GPS приёмник должен воспринять ложные сигналы как истинные, а для этого требуется знать точное местонахождение объекта в определённое время и посылать более мощные ложные сигналы таким образом, что бы они были приняты за истинные, а истинные либо заглушить либо сделать так, что бы они воспринимались как помехи.

Тем не менее, 29 июля 2013 студентам Техаса (университет Остина) удалось увести с курса 213-футовую яхту стоимостью 80 млн. долларов.
Существует и еще одна разновидность подобной методик - создание ложного события, например ремонта или "пробки". 

Так студенты четвертого курса Израильского технологического института Технион смогли осуществить хакерскую атаку на широко популярное GPS-приложение Waze. Студенты создали виртуальную пробку, продемонстрировав тем самым, что злоумышленники, таким образом, могут создать настоящую.
Специалисты из калифорнийской лаборатории Sandia смогли передать ложную геолокационную информацию сразу на несколько сотен тысяч виртуальных мобильных устройств на базе Android. 

Внесение коррекционных поправок.

 Так как и GPS и ГЛОНАСС системы двойного назначения – для военного и гражданского применения, то министерства обороны этих стран имеют не только возможность, но и полное право полностью отключать гражданский сигнал или вносить в него корректировки  по точности. Так как сделать это точно над определённой территорией конкретной страны невозможно, подобная коррекция будет наблюдаться и в соседних странах, что конечно скажется на безопасности всего гражданского транспорта, напичканного различными GPS и ГЛОНАСС системами. Прибегают к такому способу лишь во время масштабных военных конфликтов для того, чтобы противник не смог пользоваться гражданским оборудованием при выполнении навигационной задачи. 

Сами военные при этом способе используют более точный сигнал, передаваемый на определённой частоте в зашифрованном виде. 

 Мы рассмотрели три основных способа искусственного вмешательства в работу GPS ГЛОНАСС и других ГНСС систем и сегодня склоняемся к тому, что на территории Украины сейчас периодически используется технология GPS jamming большой мощности. Об этом говорит как кратковременность постановки помех, так и относительно небольшая территория охвата. Нам неизвестно как ведут себя ГЛОНАСС приемники, установленные совместно с GPS в российских самолётах, но скорее всего они так же не работают. В данном случае использование сигналов от ГЛОНАСС группировки не помогает решить вопроса и надеяться нужно только на инерциальные системы.

Количество вмешательств в работу ГНСС сейчас таково, что в США уже принята программа по созданию резервной системы GPS.  

Брэд Паркинсон (Brad Parkinson), главный архитектор системы GPS рассказал в своём докладе на британской конференции «GNSS Vulnerabilities and Resilient PNT 2014» о том, что для сохранения доступности навигационных сервисов во всем мире, система нуждается в повышении устойчивости . Свои опасения касательно доступности GPS он связывает с такими угрозами как исчезновение официально разрешенного спектра частот (по сути, создание лицензируемых генераторов помех), космическая погода и гиперактивные ионосферные возмущения, а также преднамеренное или непреднамеренное глушение GPS-сигналов.

 Мы рассмотрели три основных способа искусственного вмешательства в работу GPS систем и склоняемся к тому, что на территории Украины сейчас периодически используется технология GPS jamming достаточно большой мощности. Об этом говорит как кратковременность постановки помех, так и относительно небольшая территория охвата. Нам не известно, как ведут себя ГЛОНАСС приемники, установленные совместно с GPS в российских самолётах, но, скорее всего, они так же не работают. В случае использование генератора помех сигналов применение ГЛОНАСС оборудования не поможет решить вопроса точного позицонирования и надеяться придётся только на инерциальные системы.

  Член-корреспондент Российской академии космонавтики имени Циолковского (РАКЦ) Андрей Ионин считает, что военные США специально вводят над территорией Украины в систему GPS погрешности на несколько километров или сотен метров в сторону, - что и воспринимается как сбой. "Когда происходит такая ситуация на самолетах, это значит, что сигнал "зашумлен" и в систему внесена специальная ошибка. Это делается на этапе управления спутниками.

 Уважаемые специалисты, разработчики и пользователи  ГНСС систем, нам очень важно услышать ваше мнение по данному вопросу. По вашему мнению, какова может быть причина нарушения работы GPS над территорией Украины?  Не наблюдали ли вы или ваши знакомые подобных массовых сбоев в других местах?