Normal
0
21
false
false
false
PL
X-NONE
X-NONE
/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:Standardowy;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-priority:99;
mso-style-parent:””;
mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;
mso-para-margin-top:0cm;
mso-para-margin-right:0cm;
mso-para-margin-bottom:8.0pt;
mso-para-margin-left:0cm;
line-height:107%;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:11.0pt;
font-family:”Calibri”,sans-serif;
mso-ascii-font-family:Calibri;
mso-ascii-theme-font:minor-latin;
mso-hansi-font-family:Calibri;
mso-hansi-theme-font:minor-latin;
mso-bidi-font-family:”Times New Roman”;
mso-bidi-theme-font:minor-bidi;
mso-font-kerning:1.0pt;
mso-ligatures:standardcontextual;
mso-fareast-language:EN-US;}
poprzednim wpisie obiecałem zająć się nieco szerzej GPS Spoofingem,
bo wydaje się on być na dzisiaj sporym problemem dla lotnictwa cywilnego.
Nadzory lotnicze certyfikujące samoloty musiały nie czytać gazet, które od lat
pisały jakim zagrożeniem może być on dla całego sektora transportu. Celem przypomnienia GPS Spoofing („podszywanie się”) to sposób manipulowania
sygnałami GPS w taki sposób, aby odbiornik GPS otrzymywał fałszywe informacje o
pozycji 3D i czasie. Tak jak pisałem wcześniej z GPS Jammingiem („zagłuszanie”)
świat awiacji się obył, nawet w Polsce. Póki co nie słyszałem, aby nad
terenem naszego kraju awiatorzy zetknęli się w ogóle z tą bardziej wyrafinowaną formą interferencji sygnałów.
Złożoność
tematu
się z opiniami, że są proste rozwiązania problemu np. wystarczy żeby samolot korzystał z IRS lub RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring)
lub innego niż amerykański GPS satelitarnego systemu wyznaczania pozycji, albo że niektóre typy
samolotów są na niego odporne. Niestety tak
nie jest.
Spoofing
ma wiele odmian
Technologia
spoofingu cały czas się niestety rozwija. Tak jak pisałem wcześniej system spoofingowy może „przenieść
samolot” w inne miejsce na ziemi, fałszować jego wysokość i czas. Bardziej zaawansowane systemy
mogą wręcz przejąć nawigację i zaprowadzić
statek powietrzny w inne niż zamierzone miejsce. OPS Group w jednym z
artykułów zauważył już różne zachowania samolotów w zależności od jego miejsca nad
ziemią np. „Beirut type” –>LINK. Swoją
drogą odnoszę wrażenie, że nagłośnienia
problemu przez OPS Group okazało się bardziej skuteczne (w sensie reakcji nadzorów lotniczych) niż dane
z wewnętrznych systemów SMS (Safety Management System) operatorów. Myślę, że nadzory tego operatorom nie wybaczą!
😊 Spoofing
może zniekształcać sygnały każdego systemu pozycjonowania w ramach GNSS (GPS,
GLONASS, Beidu itd) na kilku pasmach
jednocześnie. Walka producentów samolotów/awioniki ze spooferami będzie trwała
przez długie lata, a teraz jest czas na działania tych pierwszych.
Różne systemy pozycjonowania satelitarnego i ich wspomagania
Jak
wiemy systemy pozycjonowania pracują w pasmach cywilnych i wojskowych,
kodowanych i niekodowanych, różnej mocy (co ma wpływ na możliwość „nadpisania”)
itd.
Kupując
zegarek Apple Watch mamy w nim już odbiorniki L1 GPS, GLONASS, Galileo, QZSS, BeiDou, a IPhone od wersji 14 Pro przygotowany
jest na odbiór sygnałów z pasma L5 GPS, który posiada 8 krotnie silniejszy sygnał przez co jest bardziej odporny na zakłócenia. Te dostępne również do zastosowań
cywilnych systemy są w różnych fazach
rozwoju, ale nawet na dzisiaj ich zastosowanie pomogłoby walczyć ze
spoofingiem. Wiele typów samolotów ogranicza się jednak do odbioru pasma L1 GPS, a ich operatorów czeka zapewne w przyszłości konieczność zakupu
solidnego upgrade-u awioniki floty. Jak nie wiadomo o co chodzi…
Certyfikowane
do zastosowań lotniczych GPSy posiadają system wspomagania ABAS (Aircraft-Based
Augmentation System), którego głównym celem jest monitowanie wiarygodności
sygnałów. Jednym z jego typów jest wcześniej wymieniony RAIM. Jak widać z raportowanych
zdarzeń nie musi on stanowić wystarczającego zabezpieczenia wykrywania i zabezpieczania
przed każdym rodzajem spoofingu.
Podobnie
zastosowanie systemu SBAS (Satellite Based Augmentation System) dostępnego na
niektórych samolotach (paradoksalnie czołowi światowi producenci samolotów nie stosowali go licząc na szybszy
rozwój systemu GBAS – Ground Based Augmentation System) nie do końca rozwiązuje problem spoofingu, bo jego sygnały
są ciągle otwarte, a więc podatne na przerabianie.
Efektywne
zastosowanie wszystkich wymiennych systemów oraz ich szerokich możliwości
pozwoliłoby na efektywniejsze wykrywanie spoofingu i zapobieganie jego skutkom.
Upadek
mitu INS/IRS
Inercyjne
sensory tych autonomicznych urządzeń miały być panaceum na brak sygnałów
radiowych z ziemi i systemów satelitarnych. Sprawdziły się przez długie lata w
awiacji. Niestety systemy inercyjne posiadają tzw. drift , który związany z
kumulacją błędów w pomiarach w miarę upływu czasu. W celu
kompensacji błędów driftu, systemy IRS są zazwyczaj wyposażone w mechanizmy
korekcyjne. Jednym z powszechnych podejść jest aktualizacja IRS przy użyciu
zewnętrznych źródeł danych nawigacyjnych np. sygnału GPS, a ten z kolei …. . Błędnymi danych
korekcyjnymi można nie tylko wpłynąć na pozycję IRS, ale jak pokazały przykłady
które zdarzyły się ostatnio uczynić je całkowicie bezużytecznymi.
Integracja GPS/IRS w systemach
FMS realizowana jest w ramach różnych architektur systemów np.:
- Luźne połączenie (Loose coupling): IRS i GPS oddzielnie dostarczają danych do
filtru Kalmana w celu uzyskania „ważonej” pozycji samolotu; GPS ciągle
aktualizuje pozycję inercyjną, ale brak jest kalibracji błędów w IRS. - Ścisłe połączenie (Tight
coupling): GPS jest używany do kalibracji błędów w IRS jako część układu
filtru Kalmana.
Każdy
wariant architektury wymaga nieco innego podejścia do problemu spoofingu.
Przykład „rozjechania się” pozycji jednego z GPS w wyniku spoofingu.
Problem
z pewnością jest do rozwiązania i istnieje wiele opracowań naukowych w tym
zakresie, łącznie z możliwością dekodowania i wykluczania GPSowego spoofingu. Kluczową
sprawę jest jego detekcja, najlepiej nie przez pilota patrzącego na mapę i
zegarek (patrz reakcje nadzorów), ale przez sam system samolotu. Nie ma na dzisiaj nawet 100 % pewności czy rekomendowane załogom samolotów (oficjalnie lub
nieoficjalnie) ręczne wyłączenie update-u GPS w FMS z kalkulacji pozycji rozwiązuje
wszystkie problemy.
Już nawet niewielka degradacja danych nawigacyjnych ma niekorzystny wpływ na niektóre systemy samolotu np. ADS-B, TAWS (Terrain Awareness and Warning System).
Problem
dotyczy również czasu
Czas to nie tylko pieniądz, ale również, a może
przede wszystkim bezpieczeństwo. Jeżeli GPS Spoofing jest w stanie
zafundować nam nawet kilkugodzinną podróż w czasie (w obu wariantach pokazywanych w filmie „Back
to the Future), to jest problem nie do zlekceważenia.
Starsze
generacje samolotów korzystały z zegarów niezależnych od GPS, potem się to zmieniało.
Czas
wykorzystywany jest w samolotach do różnych kalkulacji np. zużycia paliwa. Trudno
powiedzieć jak zachowują się rejestratory danych lotu jeżeli czas jest fałszowany.
Niektóre systemy np. ADS-C (Automatic Dependent Surveillance –
Contract) raportują pozycje i ich czas, itd.
Samoloty
są różne
Nawet
małe samoloty wykonujące loty według VFR (Visual Flight Rules) korzystają z
GPSów do wspomagania nawigowacji.
Przestrzeń powietrzna w naszym kraju naszpikowana jest dużą ilością stref, a za
ich naruszenie w ramach krajowej implementacji Just Culture pilotom grozi 5 lat
odsiadki, więc warto się dodatkowo zabezpieczać .😊
Im
samolot jest większy (masa, liczba pasażerów), to zgodnie z przepisami musi on posiadać
cały szereg systemów związanych głównie z bezpieczeństwem lotu np. GPWS (Ground Proximity Warning
System). W opisie tego systemu na wikipedii są niestety polskie akcenty (Smoleńsk i Mirosławiec) –> LINK. Podobnie niektóre rejony lotów mogą
narzucić posiadanie określonych urządzeń na pokładzie. Produkcją tych systemów i urządzeń zajmują się
wyspecjalizowane firmy np. Honeywell, Thales, podobnie jak w motoryzacji są
firmy wyspecjalizowane w produkcji np. skrzyni biegów lub systemów audio. Nawet w
ramach jednego modelu samolotu mogły być stosowane historycznie rozwiązania
wielu producentów. Każde z nich ma zazwyczaj wiele wariantów i wersji sprzętowych
i zainstalowane różne wersje oprogramowania.
Latałem
kiedyś na B737 Classic bez GPS do nawigacji, okazało się jednak, że system EGPWS
korzystał ze specjalnego GPS, o którym nie było wprost napisane w dokumentacji
samolotu.
Trudno
jest więc powiedzieć, że samolot producenta X jest odporny na spoofing, a Y już
nie.
Na
targach samochodowych w Genewie w 2019 roku spooferzy przetestowali bojem systemy
nawigacji samochodów. Zarówno BMW, AUDI, Rolls-Royce jak i inne znane marki wyświetlały pozycję Buckingham
w Anglii w 2036 roku –> LINK. Myślę, że różnice „odporności” na
spoofing producentów samolotów są podobne.
Bez
producenta ani rusz
W
przypadku spoofingu pozycja wyliczona przez FMS jest różna od pozycji z GPS.
W
ramach jednego samolotu mogą być stosowane 2 zegary: wewnętrzny i „sfałszowany” z GPS.
Dokumentacja
samolotów (szczególnie ta dostępna dla pilotów) nie zawsze zawiera szczegóły wszystkich połączeń
pomiędzy systemami i trudno jest niekiedy odgadnąć z której pozycji (FMS czy GPS)
i którego zegara (wewnętrzny czy GPS) dane urządzenie korzysta.
Wyobraźmy
sobie teraz sytuację, która
może zobrazować praktyczne konsekwencje tego typu zależności. Samolot leci na wysokości przelotowej i blisko
pułapu, spooferzy wysyłają nieprawidłową pozycję samolotu w tym dotyczącą wysokości
lotu np. obniżając ją do np. 1000 stóp. Jeżeli EGPWS korzysta z własnego GPS, a
FMS nie dał się jeszcze nabrać na tą pozycję, wygenerowany zostanie ostrzeżenie
TERRAIN AHEAD, PULL UP. Jeżeli pilot wykona w takiej sytuacji manewr unikania zderzenia
z terenem może to być niebezpieczne. Incydenty fałszywych ostrzeżeń tych systemów w wyniku spoofingu były już raportowane nie tylko przez OPS Group –> LINK .
Myślę, że w opisywanych kwestiach trwa obecnie ożywiona korespondencja pomiędzy producentami samolotów, awioniki i operatorami lotniczymi.
Do
czasu kiedy producenci nie przekażą zainteresowanym wielu szczegółów technicznych i podpowiedzą procedur na wypadek
różnych rodzajów spoofingu operatorzy, a w pierwszej linii piloci muszą sobie
na bazie doświadczeń radzić sami. Ważna jest tutaj przede wszystkim świadomość praktycznych efektów tego zagrożenia.
Awiacja
sobie ze spoofingiem poradzi, chaosu można było uniknąć, zajmie to trochę czasu i będzie kosztować.
O
wykrywaniu spoofingu i zapobieganiu jego
skutkom w PART 3.
Dodaj komentarz