Zakłócenia GPS na dużym obszarze wymagają dużych mocy nadajników

We wtorek wicepremier, szef MON Władysław Kosiniak-Kamysz powiedział, że nad obszarem Morza Bałtyckiego, również u naszych sojuszników natowskich w państwach bałtyckich i nordyckich, obserwowane są zakłócenia GPS. "Te działania są związane, według naszych źródeł, z działaniami Federacji Rosyjskiej, z akcjami sabotażu również" - dodał.

Wicepremier poinformował, że kilka tygodni temu w tej sprawie "odbył się specjalny komitet ds. bezpieczeństwa". "Generał Maciej Klisz, dowódca operacyjny, przygotował serię zaleceń dla lotnictwa wojskowego, ale również przekazaliśmy wszystkie informacje dla lotnictwa cywilnego, dla kontroli lotów, dla Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej" - zaznaczył.

Kierownik Katedry Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej dr hab. Jarosław Sadowski, prof. uczelni wyjaśnił PAP, że celowe zakłócanie sygnału GPS polega na nadawaniu w tym samym zakresie częstotliwości, które wykorzystuje GPS (ale też i inne satelitarne systemy nawigacyjne: Galileo czy Beidou) sygnałów niepożądanych o takich właściwościach, że utrudniają one lub całkowicie uniemożliwiają odbiór sygnałów właściwych.

"Mogą to być sygnały zakłócające o charakterze +jammingu+, czyli po prostu nadawania sygnału o strukturze niezgodnej ze strukturą sygnału nadawanego przez satelity GPS. Z uwagi na wyższą moc sygnału zakłócającego niż zakłócanego odbiornik nie może odebrać sygnału właściwego - wtedy można mówić o braku dostępu do usługi lokalizacyjnej" - opisał.

Dodał, że bardziej zaawansowaną formą jest "spoofing", czyli podszywanie się pod system GPS. "Urządzenie zakłócające nadaje wówczas sygnały zgodne ze strukturą sygnałów GPS, ale zawierające nieprawidłowe informacje o parametrach satelitów czy czasie systemowym, a także o takich zależnościach czasowych pomiędzy nimi, że odbiornik GPS, uznając te odbierane sygnały za prawidłowe, wskazuje niewłaściwą pozycję, niewłaściwe parametry ruchu czy czas" - wyjaśnił naukowiec.

Zdaniem eksperta, od strony technicznej wytwarzanie sygnałów zakłócających jest dość proste z uwagi na łatwy dostęp np. do urządzeń radia programowalnego, które podłączone do komputera z odpowiednim oprogramowaniem mogą nadawać sygnały zgodne z GPS, z nieprawidłowymi danymi pozycyjnymi.

"Takie urządzenia na polskim rynku kosztują kilka tysięcy złotych, a ich posiadanie jest w pełni legalne - tylko ewentualny sposób użycia nie" - zaznaczył i dodał, że takie urządzenia mogą wytwarzać sygnały o niewielkich mocach i zakłócać pracę GPS w ograniczonym obszarze rzędu dziesiątek metrów.

Zwrócił przy tym uwagę, że zakłócanie na raz obszaru wielkości Zatoki Gdańskiej wymaga dużych mocy nadajników zakłócających, a to - jak ocenił - są koszty urządzeń rzędu setek tysięcy złotych i więcej. "Nie sposób podejrzewać przypadkowego lub amatorskiego zakłócania nawigacji satelitarnej na tak dużych obszarach, a obserwowane w ostatnich czasach problemy z nawigacją GPS w północnej Polsce nie mogą być powodowane przez hobbystów, amatorów czy przypadkowe eksperymenty" - powiedział.

Naukowiec pytany, w jaki sposób zakłócenia GPS wpływają na urządzenia takie jak drony podkreślił, że jest to zależne od drona i tego, w jakim pracuje trybie. "Jeśli mowa o małych, komercyjnych dronach do zastosowań cywilnych, to one wykorzystują GPS do zapamiętywania punktu startowego do automatycznego powrotu do miejsca startu przy utracie łączności z kontrolerem oraz do stabilizacji pozycji, nawet jeśli się nie przemieszczają" - wyjaśnił.

W takim przypadku - jak podał ekspert - utrata danych o bieżącej pozycji może prowadzić do niekontrolowanego przemieszczania drona w przypadkowym kierunku, ale w takiej sytuacji raczej byłby to powolny dryf pozycji z prędkościami, nad którymi operator może panować i skorygować dryf. "Jeśli natomiast z powodu +spoofingu+ odbiornik GPS w dronie wskaże nieprawidłową pozycję, dron może uznać, że znajduje się w innym miejscu niż w rzeczywistości i spróbować powrócić w pobliże miejsca startu - faktycznie oddalając się od niego, nawet z dużymi prędkościami" - wyjaśnił Sadowski.

Kolejna możliwość, na którą wskazuje ekspert, to jakby "zawieszenie" drona w miejscu. Występuje ono na skutek rozbieżności w danych pomiędzy różnymi czujnikami pozycyjnymi. Dron przestaje przyjmować polecenia sterowania i wisi w powietrzu lub próbuje lądować bez kontroli. "Wszystkie te opcje są możliwe i są doniesienia o takich zachowaniach dronów w ostatnich dniach. Ale nie wszystko to musi mieć związek z zakłócaniem GPS" - stwierdził.

Zaznaczył, że rzetelność wymaga aby przytoczyć przykłady, gdzie przy braku jakichkolwiek zakłóceń w pracy GPS, dron przelatując nad zakopanym w ziemi kolektorem ściekowym raportował anomalię magnetyczną, po czym - na skutek różnic pomiędzy odczytem pola magnetycznego a danymi z GPS - odłączał oba te podsystemy lokalizacyjne i zaczynał przypadkowy dryf z narastającą prędkością. "To też się zdarza i nie jest spowodowane zakłóceniami w pracy GPS" - dodał.

Ekspert zapytany, w jaki sposób można się zabezpieczyć przed zakłóceniami GPS podkreślił, że nie jest to możliwe w 100 procentach. "W przypadku systemów radiokomunikacyjnych zawsze istnieje możliwość wytworzenia sygnału niepożądanego i zakłócania pracy odbiorników radiowych, nie inaczej jest z GPS" - ocenił.

Dodał przy tym, że istnieją techniki wykrywania i częściowego kompensowania wpływu takich zakłóceń, bazujące np. na określaniu kierunku, z którego odbierane są sygnały: sygnały nadawane przez prawdziwe satelity są odbierane "z góry" - docierają do odbiorników pod dużymi kątami elewacji, od 5 do 90 stopni, podczas gdy zakłócenia są nadawane przez nadajniki naziemne i docierają pod kątami elewacji rzędu zera stopni.

"Z tego powodu sygnały zakłócające są lepiej odbierane na większej wysokości i dlatego drony na poziomie terenu odbierają prawidłowo sygnały GPS, ale po wzniesieniu na wysokości rzędu dziesiątek metrów ich jakość odbioru sygnałów z satelitów nie poprawia się, lecz znacząco poprawia się ich ekspozycja na zakłócenia nadawane z dużej odległości pod małymi kątami" - powiedział.

"Stąd trochę nielogiczny, ale praktyczny wniosek: w warunkach lądowych im niżej zainstalowany odbiornik GPS, tym trudniej jest go zakłócić z dużej odległości i dlatego nawigacja samochodowa działa obecnie pewniej niż dron kilkadziesiąt metrów nad powierzchnią terenu" - zaznaczył.

Podkreślił, że wspomniane techniki określania kierunku odbioru sygnałów GPS wymagają bardziej skomplikowanych odbiorników, z systemami wieloantenowymi, niespotykanymi w tanich i prostych urządzeniach jak smartfony i drony, ale stosowanymi od lat w profesjonalnych odbiornikach nawigacji morskiej i lotniczej. Jego zdaniem jest je znacznie trudniej zakłócić niż smartfona czy drona-zabawkę.

We wtorek rzecznik Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej (PAŻP) Marcin Hadaj przekazał PAP, że PAŻP w związku z zakłóceniami sygnału GNSS na północy Polski opublikowała informację o strefie geograficznej dla użytkowników dronów.

Podał, że strefa jest widoczna we wszystkich cyfrowych narzędziach Agencji do planowania lotów dronów na czele z aplikacją DroneTower, w której to piloci dronów mają prawny obowiązek zgłaszać swoje loty.

"Bardzo prosimy wszystkich pilotów bezzałogowych statków powietrznych o sprawdzanie sytuacji dotyczącej sygnału GNSS każdorazowo przed rozpoczęciem lotu" - podał.

Podkreślił, że bezpieczeństwo operacji lotniczych w polskiej przestrzeni powietrznej w zakresie lotów samolotów jest maksymalnie wysokie. "Piloci dysponują alternatywnymi systemami łączności, które są skuteczne, także w zakresie kontaktu z służbami żeglugi powietrznej, również w przypadku zakłóceń sygnału GNSS" - dodał.

Piotr Mirowicz (PAP)

pm/ bar/ lm/