Перешкоди
Під «заглушенням» розуміється навмисне або випадкове створення перешкод у роботі сигналів, що використовуються системами позиціонування, зокрема глобальними навігаційними супутниковими системами (GNSS), такими як GPS, Galileo, ГЛОНАСС або BeiDou. Оскільки сучасне суспільство все більше покладається на точні дані про позиціонування, навігацію та синхронізацію (PNT) як для цивільних, так і для військових операцій, загроза, яку становлять перешкоди, стала більш серйозною та поширеною. Незалежно від того, чи йдеться про порушення роботи навігації смартфонів, загрозу безпеці авіації чи погіршення військової ситуаційної обізнаності, перешкоди безпосередньо підривають довіру до навігаційних систем та їхню функціональність.
Як відбувається заглушення супутникових сигналів?
В основі навігаційних систем GNSS лежать слабкі сигнали, що передаються супутниками, які обертаються на орбіті на висоті понад 20 000 кілометрів над Землею. Ці сигнали, що надходять до приймача з рівнем потужності приблизно від -130 до -160 дБм, є надзвичайно слабкими та вразливими до будь-яких видів шуму або навмисних перешкод. Заглушення працює шляхом перекриття цих сигналів сильнішими сигналами на тій самій частоті, що ускладнює або унеможливлює виявлення приймачем справжніх супутникових передач. Це призводить до погіршення точності, втрати фіксації або повного відключення послуги.
Пристрої для заглушення, або глушилки, значно різняться за рівнем складності та дальністю дії. Недорогі портативні глушилки — часто звані пристроями захисту особистої конфіденційності (PPD) — широко доступні в Інтернеті і можуть блокувати GNSS у радіусі кількох сотень метрів. Більш потужні системи військового класу можуть порушувати роботу навігації на відстані багатьох кілометрів, потенційно впливаючи на цілі регіони. В обох випадках глушитель передає шум або помилкові сигнали, які заглушають справжні супутникові сигнали. Хоча PPD зазвичай використовуються для приховування місцезнаходження транспортних засобів від систем стеження, їхній вплив виходить далеко за межі окремої особи, іноді порушуючи роботу поблизьких літаків або критичної інфраструктури.
Наслідки створення перешкод
Наслідки радіоперешкод є дуже серйозними. В авіації GNSS можуть завадити літакам точно визначити своє місцезнаходження під час заходу на посадку та приземлення, особливо за умов поганої видимості. Пілоти можуть бути змушені повернутися до застарілих навігаційних систем, які часто не забезпечують такого ж рівня точності чи безпеки.
Під час морських операцій судна, що використовують GNSS навігації або підходу до порту, можуть збитися з курсу, що створює ризик зіткнень або посадки на мілину. На суші GNSS можуть порушити логістичні операції, роботу служб екстреної допомоги та навіть системи управління дорожнім рухом. Оскільки міська інфраструктура дедалі більше залежить від точних даних про час і місцезнаходження, перешкоди становлять дедалі більшу загрозу для громадської безпеки.
Військові операції є особливо вразливими, оскільки сучасна зброя, дрони, транспортні засоби та персонал залежать від навігації та синхронізації GNSS.
Заглушення часто використовується в електронній війні для зниження боєздатності супротивника. Наприклад, заглушення може збити з курсу боєприпаси з точним наведенням, призвести до втрати орієнтації безпілотними літальними апаратами або дезорієнтувати наземні війська, що покладаються на навігацію за допомогою GPS. У відповідь на це багато збройних сил розробили методи протидії заглушенню та резервні навігаційні системи для збереження оперативної ефективності в умовах бойових дій.
Як боротися з перешкодами?
Для протидії радіоперешкодам інженери та дослідники розробляють дедалі надійніші рішення. Одним із поширених методів є використання GNSS із функціями захисту від перешкод. До них належать вузькосмугове фільтрування, адаптивне формування променя, антени з нульовим спрямуванням та методи переходу між частотами. Багаточастотні та багатосупутникові приймачі також можуть краще протистояти перешкодам, оскільки використовують кілька незалежних джерел даних. Для критично важливих застосувань інтеграція інерційних навігаційних систем (INS) забезпечує важливий рівень стійкості. INS акселерометри та гіроскопи для обчислення положення та орієнтації незалежно від зовнішніх сигналів. Коли GNSS заглушуються, INS підтримувати достатню точність протягом обмеженого часу, що дозволяє системам залишатися функціональними до GNSS .
У цивільному секторі значну роль відіграють обізнаність та регулювання. У багатьох країнах діють суворі закони, що забороняють продаж, використання та володіння GNSS . Однак забезпечення дотримання цих законів залишається проблемою, особливо з огляду на широку доступність таких пристроїв. Влада використовує мережі моніторингу сигналів та інструменти аналізу спектру для виявлення та локалізації пристроїв для глушіння, часто залучаючи мобільні групи для визначення джерел перешкод. Підвищення обізнаності громадськості щодо більш широких наслідків навіть невеликого глушіння може допомогти запобігти випадковому зловживанню.
Майбутнє безпеки судноплавства
Майбутнє безпеки навігації, ймовірно, передбачатиме більшу надмірність та диверсифікацію джерел PNT. GNSS INS основні навігаційні дані. Альтернативні системи можуть виступати в ролі резервних або доповнюючих. До них належать eLoran, візуальна одометрія, LiDAR та астронавігація. Вони підвищують надійність у випадках, коли GNSS заглушуються або втрачаються.
Штучний інтелект допомагає виявляти заглушення в режимі реального часу. Алгоритми машинного навчання здатні розпізнавати характерні ознаки перешкод. Тоді інтелектуальні системи можуть швидко реагувати та адаптуватися. Ці технології підвищують стійкість до порушень навігації.
Заглушення сигналів навігації є серйозною та дедалі більшою проблемою, яка загрожує цілісності та безпеці критично важливих систем у всьому світі. Зі зростанням нашої залежності від супутникової навігації потреба у стійких, багаторівневих рішеннях ніколи не була настільки нагальною. Завдяки поєднанню технологічних інновацій, дотримання нормативних вимог та оперативної обізнаності можна зменшити ризики заглушення та забезпечити надійну навігацію у дедалі більш напруженому електромагнітному середовищі.
