Как глушить GPS
Сегодня все мы полагаемся на GPS, утверждает Стив Петри – журналист, компьютерный инженер в отставке. Эта технология превалирует в Интеллектуальных транспортных системах (ИТС). Но она потенциально уязвима. Так почему же нас так мало это беспокоит? – вопрошает он.
С момента своего полного открытия для использования в гражданских целях в 2000 году, глобальная система позиционирования США (GPS) прочно вошла в нашу жизнь. На суше, в воде и в воздухе. Местоположение, навигация, отслеживание, отображение, время. В автомобилях, телефонах, часах. Пошаговая навигация, расписание движения автобусов, добыча полезных ископаемых, геодезия...
Лучи GPS на Землю от 24 основных спутников, находящихся на орбите на расстоянии 20 000 км, радиочастотные (РЧ) сообщения идентифицируют спутник и указывают его местоположение и время.
Приёмник GPS настраивается на четыре спутника, вычисляя расстояние до каждого на основе времени, необходимого для доставки сообщения, и скорости света. Затем приёмник вычисляет свое трёхмерное местоположение относительно четырёх спутников и относительно Земли.
Чем слабее радиосигнал, тем более уязвим этот сигнал для прерывания из-за атаки с внесением случайного шума (также известной как глушение). Мощность сигнала GPS, принимаемого на поверхности Земли, более чем в пять тысяч миллиардов раз слабее мощности самого слабого радиочастотного сигнала DSRC (беспроводная сеть малого радиуса действия), который используется для связи V2V.
Для транспортных властей, инженерных ассоциаций и сообществ ИТС важно противостоять крайней уязвимости службы GPS для враждебных сторон, которые могут использовать простые и недорогие атаки с использованием помех. Уход от проблемы никому не поможет.
Сильная асимметрия между широко распространенным разрушительным воздействием и скромными ресурсами для широкомасштабного подавления сигналов GPS очень привлекательна для враждебной стороны. В отличие от жёстких террористических атак, подразумевающих насилие с применением взрывчатых веществ, оружия и ножей, подавление сигналов GPS в широком диапазоне, хотя и незаконно, однако может стать ненасильственной, но досадно очевидной проблемой для большого количества людей и организаций.
Глушители GPS ближнего действия имеются в продаже. Одна из типичных моделей – устройство подавления выходных сигналов мощностью 0,960 Вт для полного отключения сигналов GPS в пределах от 15 до 40 м.
Жизненно важный вопрос: каков практический дальний радиус действия устройства подавления сигналов GPS на большом расстоянии, которое враждебная сторона со скромными ресурсами может реально развернуть, чтобы полностью отключить приём GPS в большой географической области?
Враждебная сторона, используя недорогой портативный генератор мощностью 3 киловатт, стоимостью около 500 долларов, в бывшем в употреблении фургоне из стеклопластика стоимостью около 10 000 долларов, может полностью отключить GPS на круглой площадке диаметром 1,5 км.
Любой компетентный энтузиаст электроники, техник или инженер должен уметь собрать электронное устройство для глушения сигнала из деталей, которые стоят несколько сотен долларов.
Враждебная сторона, использующая глушитель GPS широкого диапазона на перегруженной многополосной автомагистрали, может нарушить движение. Особенно с более сложной установкой подавителя сверхдальних радиоволн, использующей пару антенн параболической формы для фокусировки всей мощности радиопомех в прямом и обратном направлениях вдоль оси движения скоростной автомагистрали.
Используемая простая формула плотности мощности не учитывает потери мощности излучения из-за влажности (водяного пара) или дождя в воздухе, но, тем не менее, аргумент в пользу асимметричной привлекательности атаки с широким диапазоном помех GPS неоспорим. Вместо кубического фургона с корпусом из стекловолокна, у меньшего по размеру фургона с металлическим корпусом можно было бы тонировать двойные задние окна, чтобы замаскировать пару направленных назад параболических антенн.
Автомобиль меньшего размера может нести аккумулятор емкостью 9 кВт/ч, что даёт три часа работы глушителя при мощности 3 кВт. Антенны могут быть замаскированы под багажники на крыше или спрятаны внутри пластикового груза или лыжного ящика, установленного на багажниках на крыше.
Целью повторяющихся отключений GPS на всей территории и случайным перемещением является так называемый «мягкий» ужас социальной деморализации, а не жёсткий ужас физического разрушения.
Враждебная сторона, развязавшая серию заслуживающих внимания и широко распространенных атак на горожан с помощью подавления сигналов GPS, наглядно продемонстрирует уязвимость этой технологии. В настоящее время в социальных сетях наблюдается сильное недовольство, а ряды недовольных растут. Небольшой заговор таких людей может легко разработать глушители GPS и развернуть их в произвольно выбранном времени и в произвольно выбранных местах, вызвав безумие в СМИ.
Определить источник атаки с помехами GPS непросто. Защитникам технологии понадобится сложное оборудование для определения местоположения методом триангуляции.
Подвижность оборудования для постановки помех затрудняет отслеживание, как и краткость сеанса постановки помех. Небольшая группа блуждающих глушителей GPS, чередующихся по псевдослучайному графику глушения, усложнит задачу по перехвату.
Власти, желающие арестовать злоумышленника, могли бы привлечь граждан-добровольцев с мобильными телефонами, оснащёнными GPS-приёмниками.
Приложение на большом количестве таких устройств может сообщать на центральный компьютер точное время и место начала и прекращения потери сигнала GPS из-за атаки с помехами. Центральный компьютер будет рассчитывать в реальном времени карту зон воздействия помех, что поможет определить местоположение с помощью триангуляции.
Некоторые смартфоны высокого класса имеют инерциальные датчики (акселерометры и гироскопы), используемые для отслеживания движения в отсутствие сигналов GPS. Однако инерционные датчики имеют эффект дрейфа, который требует корректировки по сигналу GPS каждые несколько минут.
Как бы мы ни подходили к этому, мы должны признать, что потенциальная опасность для сигналов GPS налицо – и необходимо решать эту проблему, если только мы не хотим, чтобы ламентация «GPS не работает!» стало новой нормой словотворчества.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam