Zagłuszanie i fałszowanie sygnałów nawigacji satelitarnej staje się narastającym problemem w rejonie Morza Bałtyckiego i nie tylko. Z podobnymi działaniami możemy spotkać się również w innych częściach świata, na przykład wokół Półwyspu Koreańskiego, ale z oczywistych względów większe zainteresowanie wzbudza własne podwórko. Chociaż w środkach masowego przekazu najczęściej pojawiają się wiadomości o zakłóceniach w ruchu lotniczym, zjawisko jest znacznie szersze, o czym mogliśmy przekonać się z prezentacji firmy GPSPATRON w czasie targów BALTEXPO.

Wyróżniamy dwie metody zakłócania sygnału nawigacji satelitarnej. Pierwszą jest zagłuszanie (jamming), co polega na emitowaniu silnego sygnału radiowego na tej samej częstotliwości, na której działają satelity nawigacyjne. Ponieważ sygnały globalnych systemów nawigacji satelitarnej (GNSS) są bardzo słabe po dotarciu na powierzchnię Ziemi, nawet stosunkowo niewielkie źródło zakłóceń może je skutecznie zagłuszyć i uniemożliwić odbiornikom prawidłowe określenie pozycji lub czasu.

Zagłuszanie jest stosunkowo proste technicznie i może być realizowane za pomocą urządzeń kosztujących na popularnych portalach zaledwie kilkadziesiąt złotych. Z zagłu­sza­nia sygnału satelitarnego korzystają często taksówkarze czy kierowcy ciężarówek, którzy nie chcą, aby ktoś wiedział, gdzie się w danej chwili znajdują. Podobnie zagłuszarki są wykorzystywane przez złodziei samochodów.

Drugim rodzajem zakłócenia sygnału jest jego fałszowanie (spoofing). To bardziej zaawan­so­wana technika, polegająca na podszywaniu się pod prawdziwe sygnały GNSS poprzez generowanie fałszywych danych lokalizacyjnych lub czasowych. W przeciwieństwie do zagłuszania celem spoofingu nie jest zablokowanie sygnału, lecz jego podmiana tak, aby odbiornik GNSS „myślał”, że znajduje się w innym miejscu lub czasie niż w rzeczywistości.

Spoofing może być niesynchroniczny lub synchroniczny. Ten pierwszy jest łatwiejszy do wykrycia, ponieważ w pierwszej fazie ataku wymaga zagłuszenia prawidłowego sygnału i podstawienie fałszywego, przez co załoga może zaobserwować, że odbiorniki nawigacji satelitarnej przez jakiś czas nie otrzymywały żadnego sygnału i poszukiwały nowego. Natomiast spoofing synchroniczny polega na generowaniu fałszywego sygnału, który jest identyczny z prawdziwym. Atakujący wie, gdzie jest cel ataku i które satelity są widoczne w miejscu ataku, i podstawia fałszywy sygnał. W tej sytuacji załoga może się nie zorientować od razu, że sygnał jest fałszowany.

Odkąd rozpoczęliśmy finansowanie Konfliktów przez Patronite i Buycoffee, serwis pozostał dzięki Waszej hojności wolny od reklam Google. Aby utrzymać ten stan rzeczy, potrzebujemy 2000 złotych miesięcznie.

Możecie nas wspierać przez Patronite.pl i przez Buycoffee.to.

Rozumiemy, że nie każdy może sobie pozwolić na to, by nas sponsorować, ale jeśli wspomożecie nas finansowo, obiecujemy, że Wasze pieniądze się nie zmarnują. Nasze comiesięczne podsumowania sytuacji finansowej możecie przeczytać tutaj.

GRUDZIEŃ BEZ REKLAM GOOGLE 89%

GPSPATRON wspólnie z Akademią Morską w Gdyni przeprowadził od czerwca do listopada 2024 roku pierwsze zakrojone na szeroką skalę badanie zakłóceń systemów satelitarnych w rejonie Bałtyku. Od wcześniejszych różniło się tym, że koncentrowało się na zakłóceniach na poziomie ziemi, a nie na wysokości kilku kilometrów. Ma to znaczenie, ponieważ zagłuszarki mają różną moc i możliwości, więc problemy występujące na jednej wysokości w danym punkcie, na innej wysokości mogą być nieobecne. Generalnie nie stwierdzono zależności pomiędzy detekcjami zakłóceń w powietrzu i na ziemi (morzu).

Badanie polegało na zainstalowaniu na dachu Wydziału Nawigacji Akademii Morskiej anten podłączonych do sensora monitorującego sygnały satelitarnych systemów nawigacyjnych GP‑Probe TGE2-CH3. Zebrane sygnały analizowano pod względem zagłuszania, fałszowania i innych anomalii w oprogramowaniu GP-Cloud. W ten sposób zidentyfikowano wzory zakłóceń, sklasyfikowano anomalie i uzyskano ich wizualizację w czasie rzeczywistym. Pozwoliło to określić naturę zakłóceń, oszacować ich wpływ na dokładność satelitarnych systemów nawigacyjnych i zbadać potencjalne środki przeciwdziałania.

Możliwy zasięg wykrywania zakłóceń sygnału GNSS przy zastosowaniu anteny o wysokości 5 metrów i 30 metrów.
(GPSPATRON)

W czasie badań zakłócenia sygnału występowały przez 84 godziny. W większości przypadków było to zagłuszanie, a nie fałszowanie sygnału. Najdłuższe sesje zagłuszania przekraczały siedem godzin, wpływając negatywnie na żeglugę i działalność portów. W tym czasie odnotowywano znaczące pogorszenie dokładności wskazań nawigacji satelitarnej, która rosła ze standardowych 3–5 metrów do ponad 35 metrów. W czasie manewrowania statkami w ciasnych i zatłoczonych kanałach portowych może to wywołać duże ryzyko kolizji z innymi jednostkami czy nabrzeżem. Analiza sygnału wykazywała, że źródła zakłóceń często znajdują się na jednostkach pływających. Wskazywała na to korelacja źródła sygnału ze śledzonym ruchem wybranych jednostek.

Przy okazji wspomniano również o innych przypadkach zakłóceń, z którymi spotkał się GPSPATRON. Na przykład zagłuszano sygnał w szybowcach latających w rejonie Elbląga, a źródło sygnału zagłuszającego znajdowało się około 120 kilometrów od tego miejsca. Ujawniono także, iż częstym obiektem ataków jest lotnisko w Gdańsku. W tym wypadku ze względu na klauzule poufności ujawniono jedynie, że źródła tych zakłóceń nie pochodziły z obwodu królewieckiego.

Wydawać by się mogło, że zakłócanie systemów nawigacji satelitarnej ma na powierzchni ziemi czy morza niewielkie znaczenie. W końcu są mapy, widzimy otoczenie, zawsze można się zatrzymać i rozejrzeć. Często zapomina się przy tym, że systemy GNSS odpowiadają nie tylko na określenie położenia geograficznego, ale zapewniają również uniwersalne odniesienie czasowe, które jest kluczowe dla wielu strategicznych obszarów gospodarki, szczególnie sytemu telefonii komórkowej, systemów sterowania siecią energetyczną, centrach danych czy sektora finansowego.

Przykładowa wizualizacja analizy anomalii sygnału GNSS
(GPSPATRON)

W Unii Europejskiej dyrektywa MiFID II wymaga precyzyjnego oznaczania czasu transakcji, a GNSS zapewnia synchronizację z dokładnością do mikrosekund. Jest to niezbędne na przykład do rejestrowania kolejności operacji finansowych, zwłaszcza na rynkach giełdowych, gdzie znaczenie mają milisekundy. Są używane również do synchronizacji serwerów, baz danych i systemów płatności, co zapobiega błędom i zapewnia spójność danych. Ponadto GNSS umożliwia jednolitą synchronizację czasu między instytucjami finansowymi na całym świecie, co jest kluczowe dla rozliczeń międzybankowych i systemów SWIFT. Zakłócenia sygnału mogą prowadzić do błędów w transakcjach, opóźnień lub awarii systemów finansowych.

W odpowiedzi na te zagrożenia GPSPATRON i inne firmy, na przykład również wystawiająca się na BALTEXPO Thesta z systemem BASTA (Baltic Sea Theta’s Anti-Jammer), opracowują systemy ochronne. Są to przede wszystkim różnego rodzaju urządzenia wykrywające zakłócenia sygnału GPS. Te najprostsze mają wielkość pendrive’a i prostą skalę określającą moc zakłóceń. Bardziej zaawansowane, jak wspomniany GP-Probe TGE2, są w stanie nie tylko wykrywać zagłuszanie lub zaawansowane fałszowanie sygnału, ale także dokonać identyfikacji sygnału zakłócającego i określić miejsce emisji. Pozwala to na podjęcie działań obronnych przez odpowiednie działy w przedsiębiorstwach czy instytucjach. W niektórych przypadkach możliwe jest również zablokowanie fałszywego sygnału.

Wizualizacja wykrytego równoczesnego zagłuszania czterech konstelacji nawigacji satelitarnej
(GPSPATRON)

Swego rodzaju rozwiązaniem nuklearnym jest odcięcie zagłuszanego odbiornika nawigacji satelitarnej od anteny. Polega to na wczepieniu pomiędzy antenę i odbiornik specjalnej przejściówki, która w przypadku bardzo silnego i długiego zagłuszania lub fałszowania może odciąć sygnały płynące z anteny do odbiornika. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji gdy system GNSS jest wykorzystywany właśnie do pomiaru czasu.

W takim wypadku odbiornik przechodzi w tryb holdover czyli utrzymania dokładnego czasu i synchronizacji nawet wtedy, gdy sygnał GNSS zostanie utracony. W tym trybie urządzenie korzysta z wewnętrznego oscylatora (najczęściej rubidowego lub kwarcowego), aby nadal dostarczać możliwie dokładny czas przez określony okres. Urządzenie wcześniej synchronizuje się z GNSS i zapamiętuje wzorzec czasu. Jakość utrzymania czasu zależy od klasy oscylatora, im lepszy, tym mniejszy dryf i dłuższy czas dokładnej pracy bez GNSS.

Przeprowadzone analizy wskazują, że potencjalny przeciwnik dysponuje wieloma systemami zagłuszeń o różnej sile i charakterystyce. Nie należy się spodziewać, aby w najbliższym czasie zagłuszanie sygnałów nawigacji satelitarnej w pobliżu granicy z NATO dobiegło końca. Wręcz przeciwnie. Działania tego typu mogą się nasilać, a możliwość instalowania silnych zagłuszarek na jednostkach pływających po wodach międzynarodowych może przenieść problem w głąb terytorium NATO. Zgodnie z zasadą tarczy i miecza należy się spodziewać dalszego rozwoju systemów do wykrywania i obrony przed zakłóceniami sygnałów satelitarnych lub opracowania alternatywnych do satelitarnych metod dokładnej nawigacji i pomiaru czasu.

NASA