Odată cu creșterea numărului de aplicații care folosesc tehnologie GNSS, impactul negativ al interferențelor în benzile GNSS a început să afecteze din ce în ce mai multe industrii la nivel global. Accesul la echipamente care pot produce astfel de interferențe a devenit mai facil, iar metodele de bruiaj și falsificare a semnalului au evoluat în ultimii ani, punând probleme receptoarelor GNSS comerciale. Astfel, pentru a asigura protecția utilizatorilor și integritatea datelor, este nevoie de receptoare ce folosesc tehnologii avansate de detecție și atenuare a efectelor interferențelor.
Septentrio este unul dintre cei mai mari producători de receptoare și antene GNSS la nivel global. Receptoarele Septentrio folosesc tehnologia anti-bruiaj și anti-spoofing AIM+, ce combină algoritmi specializați de monitorizare a interferențelor și atenuare a efectelor acestora asupra datelor furnizate. Astfel, produsele Septentrio reprezintă o soluție de încredere pentru aplicații critice desfășurate în medii dificile, precum cele afectate de interferențe.
Pentru a menține soluțiile oferite la cel mai înalt nivel de calitate, Septentrio participă periodic la evenimente de testare a echipamentelor în condiții de interferențe GNSS. Un astfel de eveniment a fost JammerTest, organizat de guvernul Norvegiei în insula Andøya, în cadrul căruia producătorii și integratorii de receptoare și antene GNSS au avut posibilitatea să își testeze echipamentele în condiții reale de bruiaj și spoofing timp de 5 zile.
Tehnologia Septentrio detectează și atenuează bruiaje GNSS
Receptoarele Septentrio, împreună cu alte receptoare competitoare, au fost supuse la o serie de teste cu diverse tipuri de dispozitive de bruiaj.
Pentru unul din teste a fost folosit un tip de dispozitiv foarte comun, ce poate fi achiziționat cu ușurință online și care poate fi conectat la bricheta unei mașini. Acesta emite semnale cu o putere cuprinsă între 10-15 dBm pentru a bruia benzile GPS L1 și L2. Dispozitivul a fost folosit pentru a bruia receptoarele GNSS aflate în deplasare în interiorul unor mașini. Receptorul Septentrio testat a furnizat o poziție precisă pe toată durata testului, în comparație cu alte receptoare testate care au avut întreruperi în furnizarea poziției pentru anumite perioade de timp. Analizând evoluția în timp a raportului semnal-zgomot din Figura 1, se poate observa scăderea calității semnalelor GNSS urmărite de receptor atunci când acesta este supus bruiajului. Receptorul Septentrio, afișat în partea de sus a figurii, este capabil să păstreze semnalele urmărite pentru a calcula soluția de poziționare fără nicio întrerupere.
Receptoarele au fost supuse și la teste de bruiaj mai puternic, cu semnale de 10 milioane de ori mai puternice decât semnalele GNSS.
Pe parcursul perioadei de o zi de teste intensive de bruiaj, receptoarele Septentrio cu tehnologia AIM+ au demonstrat o disponibilitate de poziționare de 99,5% sub diferite forme de bruiaj, de la simple interferențe continue în bandă îngustă până la cele mai complexe transmisii de bandă largă.
Pierderea poziționării pe teren poate cauza întreruperea operațiunilor, ceea ce este costisitor și poate avea un efect negativ asupra reputației companiei. O dronă care este afectată de bruiaj poate pierde controlul și se poate prăbuși sau, în cazul piloților automați mai avansați, aceștia pot comuta către alți senzori precum sistemele de navigație inerțială, care pot deriva în timp fără o poziționare absolută.
Receptorul este soluția de protecție împotriva interferențelor
În cazul aplicațiilor critice, o antenă anti-bruiaj poate ajuta în obținerea unei rezistențe maxime împotriva interferențelor. În timpul evenimentului JammerTest, 3 receptoare au fost testate sub bruiaj puternic de bandă largă pe mai multe frecvențe, în combinație cu antene cu performanțe diferite. Graficele cu evoluția în timp a raportului semnal-zgomot (Figura 2) prezintă calitatea semnalului în timpul acestui test. În graficul de sus, un receptor fără tehnologia AIM+ conectat la o antenă elicoidală standard de bandă largă pierde imediat urmărirea semnalelor sateliților în timpul bruiajului. Un receptor cu aceeași antenă, dar cu tehnologia AIM+ continuă să urmărească semnalele și să furnizeze poziționarea (graficul de mijloc). Graficul de jos arată un receptor cu tehnologia AIM+ conectat la o antenă anti-bruiaj. Scăderea calității semnalului este puțin mai mică decât la o antenă standard, iar receptorul continuă să urmărească semnalele și să furnizeze poziționarea.
Testele cu diverse antene anti-bruiaj au demonstrat o reducere a interferențelor cu aproximativ 10 dB datorită antenei. În timp ce tehnologiile avansate anti-bruiaj precum AIM+ joacă un rol cheie în disponibilitatea poziționării în caz de bruiaj, o antenă joacă un rol de susținere și poate îmbunătăți șansele de a obține poziționare în cazurile în care bruiajul este puțin mai puternic decât capacitatea receptorului de a-l atenua. În timp ce antenele anti-bruiaj pot fi eficiente pentru bruiaj de bandă largă de tip „zgomot alb”, ele sunt mai puțin eficiente pentru alte tipuri de bruiaj.
Tehnologia AIM+ demonstrează detecția, identificarea și atenuarea atacurilor de tip spoofing
Atacurile de tip spoofing devin din ce în ce mai frecvente datorită soluțiilor hardware și software de simulare a semnalului GNSS. Hackerii folosesc diverse tipuri de spoofing pentru a deturna soluția de poziționare, navigație sau timp, de la simplu spoofing asincron la tipuri sofisticate sincrone care sunt aproape identice cu semnalele GNSS reale. Pentru cel mai înalt grad de protecție anti-spoofing, un receptor are nevoie de mai multe nivele de protecție:
- Tehnologie multi-frecvență care permite atenuarea eficientă a falsificării prin folosirea semnalelor neafectate de aceasta
- Algoritmi avansați de detectare a anomaliilor
- Autentificarea semnalului de la satelit folosind criptografia
Falsificarea semnalului GNSS este mai periculoasă decât bruiajul, deoarece riscul nu constă doar în oprirea operațiunilor, ci și în deturnarea poziției. Acest lucru poate avea consecințe riscante, precum o coliziune sau un furt planificat. Graficele de mai jos (Figura 3) arată poziționarea mai multor receptoare diferite într-o mașină în mișcare în timpul unui atac de falsificare GNSS.
Pe parcursul testului, receptorul Septentrio atenuează falsificarea GNSS și furnizează o poziție precisă de-a lungul drumului, în timp ce traiectoriile receptoarelor competitoare sunt afectate de pozițiile eronate transmise de spoofer. Receptorul Septentrio a reușit să își păstreze traiectoria reală datorită capacității sale de a utiliza multiple frecvențe, care i-a permis să utilizeze semnale neafectate de la alte constelații pentru a atenua efectele spoofing-ului.
În majoritatea atacurilor de spoofing, bruiajul este utilizat inițial pentru a întrerupe achiziția de semnale GNSS a receptorului cu scopul de a crește șansele ca semnalele falsificate să fie acceptate în timpul re-achiziției.
Receptoarele Septentrio detectează toate atacurile de spoofing
În timpul diferitelor teste de spoofing din Norvegia, o cantitate mare de date a fost colectată de la diverse receptoare pe parcursul mai multor zile. Graficul din Figura 4 arată că, spre deosebire de concurență, receptoarele Septentrio au detectat și semnalat în mod constant toate tipurile de spoofing și au semnalat toate cazurile în care falsificarea semnalelor GNSS ar fi dus la erori mari de poziționare. Atacurile care „plasează” sistemul departe de poziția reală sunt deosebit de periculoase, deoarece poate duce la o coliziune, deteriorarea sistemului sau compromiterea siguranței celor din jur.
Indicatorul de prezență a spoofing-ului al receptoarelor competitoare nu a fost activat în timpul niciunuia dintre atacurile de falsificare de la evenimentul JammerTest. Graficul arată că, pentru un procent semnificativ de timp, aceste receptoare au raportat poziții care au fost diferite cu mai mult de 10 m față de poziția reală, din cauza atacurilor. În alte perioade, erorile au fost mai mici de 10 m sau nu a fost raportată nicio poziție.
Serviciul Galileo OSNMA detectează falsificarea semnalului GNSS
Un alt nivel de protecție anti-spoofing este prin autentificarea mesajelor de navigație (OSNMA), care folosește tehnici criptografice pentru a detecta semnale falsificate. Detecția interferențelor prin OSNMA este exemplificată în Figura 5.
Deși OSNMA este eficient pentru multe tipuri de falsificare, acesta poate fi păcălit de „meconing”, care este un tip de falsificare care duplică și retransmite semnale autentice cu o anumită întârziere. Acesta este motivul pentru care metoda OSNMA ar trebui să fie însoțită de alte metode de protecție, cum ar fi detectarea avansată a anomaliilor pentru o securitate completă împotriva falsificării.
Eficiența tehnologiei Septentrio confirmată la JammerTest
Asigurarea informațiilor de poziționare, navigație și timp de încredere sunt cheia pentru succesul operațiunilor industriale sau critice în medii provocatoare. Prin participarea regulată la evenimente de testare pe teren, cum ar fi JammerTest, tehnologia Septentrio anti-bruiaj și anti-spoofing este testată și îmbunătățită în mod continuu pentru a rezista celor mai recente tipuri de atacuri de interferență. Această tehnologie a fost, de asemenea, confirmată a fi eficientă de către utilizatorii de pe teren, care folosesc receptoare Septentrio în zone afectate de interferențe intenționate, cum ar fi lângă frontierele zonelor aflate în conflict.
Deși o antenă anti-bruiaj poate juca un rol în protejarea sistemului, cea mai eficientă abordare pentru a vă asigura de integritatea informațiilor este să utilizați un receptor cu protecție avansată anti-spoofing și anti-bruiaj (AJAS). Pentru spoofing, acest lucru înseamnă folosirea mai multor nivele de protecție în interiorul receptorului, care îl feresc de diferite tipuri de atacuri.
Receptoarele Septentrio vin în diferite formate, de la cutii robuste la plăci OEM și module compacte, cum ar fi receptorul Mosaic-X5 cu greutate și consum de putere reduse. Mosaic-X5 este, de asemenea, ușor de integrat și este compatibil cu piloții automați precum Pixhawk, ArduPilot și PX4 Autopilot. Pentru mai multe informații despre receptoare și echipamente GNSS rezistente la interferență, ne puteți contacta la adresa de email propozitia@roinspace.com.