За пределами GPS: границы сервисов PNT

Институт национальной безопасности (NSI) опубликовал статью об альтернативах GPS. Авторы: Лори Гордон – приглашённый научный сотрудник NSI, возглавляет Аэрокосмическую корпорацию, специализирующуюся на национальной безопасности, кибербезопасности и защите инфраструктуры, а также руководит Стратегической инициативой в области устойчивости PNT; и Брайан Смит – старший научный сотрудник NSI, занимавший высокие карьерные посты в правительстве в области национальной безопасности, бывший сотрудник комитетов по разведке Палаты представителей и Сената.

GPS – зависимости, уязвимости и альтернативы

Глобальная система позиционирования США (GPS) – это сеть, состоящая в настоящее время из 31 спутника на средней околоземной орбите (MEO) и нескольких наземных станций, эксплуатируемых Министерством обороны (МО), которые обеспечивают работу сервисов позиционирования, навигации и синхронизации (PNT) в качестве бесплатной глобальной утилиты.

• GPS имеет решающее значение для систем высокоточного оружия США и союзников, навигации, связи и широкого спектра других военных функций.
  

• Нарушение работы системы окажет разрушительное воздействие на национальную безопасность, экономическую безопасность, а также на здоровье и безопасность населения. При этом постоянно возникают новые угрозы для GPS.

GPS использует слабый сигнал, который подвержен отключению и отказу, в том числе из-за ухудшения состояния окружающей среды; непреднамеренных помех, как, например, помехи смежного спектра; или преднамеренных помех, таких как враждебные действия, спуфинг или кинетическая атака.

• Оборудование для постановки помех и подмены может быть недорогим, а тактика его использования широко доступна – что позволяет гасить сигналы, препятствовать или манипулировать данными PNT, ставя под угрозу военную, гражданскую и коммерческую Национальные жизненно важные инфраструктуры.
  

К альтернативным источникам PNT относятся наземные системы радиомаяков, опто-волоконные, сотовые и беспроводные сигналы, локальные наземные системы и различные спутниковые системы на низкой околоземной орбите (LEO).

• Эти разные альтернативы имеют как сильные стороны, так и ограничения, представляя разные диапазоны технологической зрелости. Тем не менее, Министерство внутренней безопасности (DHS) отметило, что некоторые промышленные системы, находящиеся в коммерческом использовании, могут соответствовать временным требованиям для критической инфраструктуры США.

• Однако эти системы не получили широкого распространения, поэтому до реальной устойчивости PNT ещё долгий путь.

Направление политики США

Начиная с 2004 года, с Директивы о политике национальной безопасности (NSPD-39) и ускоряясь в последние годы, ряд президентских политических директив, законодательных актов и исполнительных указов пытались уменьшить уязвимость GPS и предложить альтернативы PNT во всех правительственных секторах и секторах критической инфраструктуры. Основное внимание Министерства обороны было сосредоточено на повышении самой отказоустойчивости GPS, а не на развёртывании altPNT.

• ВВС инвестировали более $2,0 млрд в НИОКР для разработки сигнала «М-код» для повышения мощности и безопасности GPS и планируют инвестировать ещё $500 млн в его интеграцию на дополнительных платформах.

• NSPD-39 указывает Департаменту транспорта (Dot) установить и управлять резервными системами для GPS.

• Директива определяет тринадцать основных технических требований к резервному GPS-устройству, которые тесно согласуются с возможностями системы E-Loran. Другие системы также могут в той или иной степени соответствовать требованиям Закона.

• E-Loran – радио-ориентированная «дальняя навигация», система, развёрнутая во время Второй мировой войны, передающая мощный низкочастотный высокоточный сигнал синхронизации, устойчивый к помехам.

• NTRSA поручает DoT создать систему, соответствующую Закону, и DоT может использовать несколько технологий для реализации этого Закона.

Переход к альтернативам GPS

В различных департаментах федерального правительства были разработаны три основные модели, обеспечивающие повышенную устойчивость PNT. Министерство обороны не занимается исключительно усовершенствованиями GPS, поскольку в настоящее время армия финансирует альтернативные технологии PNT примерно на $40 млн в год плюс два раза по столько тратится на применение этих технологий.

• Совсем недавно Сенатский законопроект об оборонных полномочиях на 2021 финансовый год (раздел 1601) предписал Минобороны усилить внимание к альтернативным PNT. Это предписание включает в себя разработку альтернативных возможностей PNT и развёртывание их на самых приоритетных платформах и вооружениях Минобороны.

• Кроме того, недавно созданное Агентство космического развития изучает широко распространённую спутниковую группировку на низкой околоземной орбите (LEO) для альтернативных PNT. Также рассматриваются геостационарные (GEO) орбиты.

В NTRSA Конгресс уполномочил министра транспорта развивать государственно-частное партнёрство (P3) для разработки устойчивой наземной правительственной резервной системы GPS для определения времени. Закон, однако, потребует ассигнований, которые не были предусмотрены.

• P3 позволит частному предприятию построить E-Loran для правительства, управлять им и делиться доходами с правительством в течение первых десяти лет.

• НТРСА оговаривает, что частный субъект возьмет на себя все финансовые риски.

Все проекты предполагают разнообразие коммерческих альтернативных услуг PNT, адаптированных к конкретным потребностям различных секторов национальной критической инфраструктуры (NCI).

• Потребности PNT в различных критических инфраструктурных функциях настолько разнообразны, что ни одна система PNT, включая GPS, не может выполнять все требования пользователя и приложения. Резервные копии должны быть ориентированы на конкретные приложения и разрабатываться в координации с владельцами секторов и операторами.

• Каждый сектор NCI будет определять свои уникальные требования и полагаться на коммерческий PNT-рынок.

PNT и национальная безопасность

• Будут ли успешными значительные усилия Министерства обороны по снижению уязвимости GPS и предоставлению альтернатив GPS?

• Будет ли и каким образом Министерство обороны больше ориентировать свои усилия по обеспечению устойчивости в направлении альтернативного PNT для национальной безопасности?

• Существует ли синергия между устойчивыми решениями PNT для национальной безопасности и критическими приложениями инфраструктуры, включая те, которые используются в экстренных службах и приложениях первого реагирования, управляемые как правительствами, так и частным сектором?

Политика PNT

• Будет ли рыночный подход достаточным для того, чтобы побудить операторов критической инфраструктуры закупать устойчивые услуги PNT или же потребуются дополнительные стимулы регулирования или финансирования?

• Как исполнительная власть и Конгресс будут решать противоположные подходы к укреплению устойчивости PNT?

• Будет ли в будущем правительство воспринимать необходимость предоставления первичного финансирования для разработки, производства, эксплуатации и обслуживания новых систем PNT?

По мнению авторов, перечислены ключевые темы, которые нужно будет отслеживать в дальнейшем.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam