W poprzednich wpisach zajmowałem się opisem różnic pomiędzy „Jammingiem”, a znacznie groźniejszym „Spoofingiem” oraz tym, jakie są praktyczne konsekwencje tego drugiego, znacznie groźniejszego zjawiska dla cywilnej awiacji.
Przykłady incydentów ujawnionych na Ops Group pokazały, jak ważne jest szybkie zauważenie spoofingu. Idealnie byłoby, aby systemy samolotu natychmiast o nim pilota poinformowały tzn. zanim pewność co do pozycji zdegraduje się na tyle, że któryś z systemów zacznie się odłączać np. ADS-B. Podobnie cudownie by było, aby samolot sam wykrył i zaraportował manipulacje czasem GPS.
Na dzisiaj najważniejszym chyba problemem jest jednak przejrzenie połączeń systemów dużych samolotów cywilnych (np. korzystanie z pozycji GPS/FMS, czasu GPS/systemowego) i precyzyjnie ustalenie skutków różnych rodzajów spoofingu. Uzyskane informacje potrzebne są do ewentualnego „planu naprawczego” i pomogą ich użytkownikom unikać zaskoczeń. Wygląda na to, że trzeba będzie zrewidować/usprawnić logikę współpracy IRS/GPS np.. sprawdzić odporność metody kompensacji driftu INS/IRS na spoofing GPS. Nawet bez zastosowania sztucznej inteligencji systemy te powinny umieć szybko wykrywać przesunięcia pozycji 3D i czasu, bo nie można przecież przesunąć się daleko w przestrzeni bez śladu w akcelerometrach.
Użycie różnych rodzajów odbiorników lub pasm systemu GNSS (zarówno pozycjonujących jak i wspomagających) i porównywanie ich odczytów może pomóc w identyfikacji ewentualnych rozbieżności. Moc sygnałów satelitarnych ma również znaczenie, bo trudniej je jest zakłócać. GPS Spoofing jest zagrożeniem dla wielu dziedzin gospodarki i do jego wykrywania kluczowe wydaje się być monitorowanie i analiza anomalii w odbieranych sygnałach GPS , które z kolei mogą pomóc w wykrywaniu ewentualnych zakłóceń lub fałszywych danych. Typowy Airliner ma tę przewagę, że jest w stanie technicznie wykryć, że sygnał dochodzi z ziemi (spoofer?) czyli spod jego brzucha, a nie z „nieba” („na dzisiaj ok”) czyli dachu samolotu. Na ziemi stosuje się już też specjalne odbiorniki GPS wyposażone w technologie przeciwdziałające spoofingowi.
GPS Spoofingowi można też zapobiegać przez:
– Użycie kryptografii. Zastosowanie kryptografii do sygnałów GPS może utrudnić ich fałszowanie. Sygnały kryptograficzne są trudniejsze do podrobienia. Może w przyszłości doczekamy się takich rozwiązań dla lotnictwa cywilnego.
– Filtrowanie danych. Odbiorniki GPS mogą stosować filtry do danych wejściowych w celu eliminacji fałszywych sygnałów i zakłóceń.
– Zastosowanie specjalnych anten. Mogą one pomóc w odfiltrowaniu zakłóceń i poprawieniu jakości odbieranych sygnałów.
– Ulepszanie algorytmów lokalizacyjnych. Stały rozwój i ulepszanie algorytmów lokalizacyjnych może pomóc w identyfikacji anomalii i wykrywaniu spoofingu. Wiele źródeł danych umożliwia podjęcie lepszych decyzji.
– Monitorowanie sygnałów. Ciągłe monitorowanie sygnałów GPS i reagowanie na nagłe zmiany może być skutecznym środkiem zaradczym. Łatwo sobie wyobrazić system który wykrywa, że obok słabego odbieranego sygnału z satelity, „kręci się” mocniejszy sygnał (być może z naziemnego nadajnika spoofingowego). Jeżeli jest to atak, to może od sumy tych sygnałów (prawdziwego i fałszywego) można uda się odjąć ten silniejszy?
Wiele rozwiązań zapobiegających niepożądanej interferencji sygnałów GPS jest specyficznych ze względu na ich zastosowanie. Drony potrafią ustabilować się w danym miejscu nie tylko w oparciu o sygnał GPS, ale również w oparciu o obraz z kamery śledzącej powierzchnię podłoża (np. praca w hali fabrycznej z przeciągiem). W wojsku powstały nowe złożone systemy sterowania pociskami, które mogą mieć już radary, systemy nawigacji inercyjnej, … naprowadzanie laserowe, …
Na ziemi jest mnóstwo niewykorzystanych do tej pory informacji dla statków powietrznych … 😜
A może świat awiacji cywilnej pójdzie jeszcze dalej i wprowadzi do zastosowania alternatywne sensory do nawigacji cywilnej? Ciekawe rozwiązanie połączenia INS/GPS z radarem opracował potentat w dziedzinie awioniki Honeywell –> LINK . Co prawda nie jest ono na dzisiaj przeznaczone do szeroko rozumianej awiacji, ale może się to zmienić, bo potrzeba ma systemy radzące sobie z anomaliami GPS zaczyna się pojawiać. Takich alternatywnych metod nawigacji firma Honeywell oferuje więcej –> LINK . Oprócz wykorzystania radaru, gdzie IRS/INS wykorzystuje przekazaną prędkość do korekty driftu układu inercyjnego producent oferuje rozwiązania wspomagane:
– Sygnałami wizyjnym (transmisja obrazu na żywo i porównanie ich z mapą). Przetestowano je na Embraerze 170.
– Astronawigacją. Na pokładzie znajduje się teleskop do obserwacji gwiazd. Chciałbym to zobaczyć 😆
– Anomaliami Magnetycznymi. System mierzy siłę magnetyczną ziemi i porównuje ją z mapami magnetycznymi. Również przetestowane na Embraerze 170!
Jak metody te wejdą do użytku, to zdanie egzaminu teoretycznego z nawigacji i przyrządów w ramach ATPL będzie trudniejsze. Piloci zdający teorię na PPL w Polsce będą mogli jednak ciągle spać spokojnie. Dopóki nazwa „LKE” nie zostanie zdelegalizowana, pytania będę ciągle stare, głupie i wprowadzać w błąd 😚
Dodaj komentarz