Спуфинг¹ спутниковых сигналов или ложные, “поддельные”, сигналы могут привести к неточному вычислению местоположения приемника, что потенциально может привести к ошибкам определения координат в несколько километров. Спуфинг не следует путать с "глушилками" (jammer² - джаммер (глушилка), которые также препятствуют позиционированию спутникового навигационного оборудования, передавая сильные нежелательные сигналы (радиопомехи), перегружающие механизм обработки сигналов приемника GNSS. Однако в случае помех, хотя РТК процессор приемника и испытывает проблемы с вычислением местоположения, он, как правило, не будет указывать на местоположение в неверном месте.


Одним из сценариев, с которым геодезисты могут столкнуться при спуфинге сигналов ГНСС, является потенциально некорректное вычисление координат точек с ошибками в десятки метров.Что такое спуфинг сигналов ГНСС?
ГНСС-приемники отслеживают маломощные сигналы, передаваемые со спутников. Благодаря наличию недорогих программируемых радиостанций сегодня возможно достаточно просто собрать передатчик, который будет транслировать подменяющий сигнал, "маскирующийся" под сигнал со спутника, который приемник попытается использовать вместо истинного сигнала. В зависимости от сложности реализации спуфинга, это может приводить к различным ошибкам позиционирования и синхронизации. Хотя в настоящее время Trimble не сталкивается с подменой в своих высокоточных приложениях, в ближайшие годы количество таких случаев может возрасти.

Что разработчики Trimble делают для борьбы со спуфингом?

Приемники Trimble GNSS с технологией Maxwell 7 оснащены рядом функций для защиты от подмены GNSS. Технология Maxwell 7 основана на разработках Trimble в области ASIC, RF и процессоров следующего поколения. Технология обеспечивает надежное точное позиционирование за счет объединения всех сигналов группировки GNSS вместе с дополнительными данными датчиков. Защита от подмены в настоящее время осуществляется на следующих уровнях:
  

1. Отклонение поддельных сигналов при цифровой обработке сигналов (DSP)

Усовершенствованные алгоритмы отслеживания определяют, принимается ли несколько сигналов для каждого спутника, и гарантируют отслеживание только истинного сигнала. Поддельный сигнал обычно проявляется как более сильный вторичный пик корреляции (из-за того, что сигнал от подменяющего передатчика более сильный), который канал отслеживания изолирует и отклоняет из обработки алгоритмом позиционирования.2. Проверка целостности спутниковых данных

Сохраняя хронологическую запись параметров орбиты, передаваемых каждым спутником, технология Trimble может обнаружить, если они неожиданно изменятся или выйдут за разумные пределы. Технология Maxwell 7 также позволяет перепроверять орбитальные данные из нескольких источников (например, GPS L1 сравнивается с L2C и L5). 

2. Проверка спутниковых данных

Сохраняя хронологическую запись параметров орбит, передаваемых каждым спутником, технология Trimble может обнаружить, если параметры орбиты неожиданно изменятся или выйдут за разумные пределы. Технология Maxwell 7 также позволяет перепроверять орбитальные данные из нескольких источников (например, данные на частоте GPS L1 сравниваются с L2C и L5).

3. Автономный мониторинг целостности данных приемника (RAIM)³

RAIM, уже некоторое время используемый в авиационной промышленности, обеспечивает важный аспект обнаружения и отклонения спутниковых данных, которые могут быть подделаны. При большем количестве измерений, чем неизвестных, приемник имеет возможность обнаруживать спутниковые измерения, которые не вписываются в решение для определения местоположения. В случае обнаружения такого измерения RAIM затем протестирует каждый спутник в данном созвездии, чтобы найти наиболее вероятный выброс.
RAIM также рассчитывается для группировок GNSS, при этом при необходимости все системы отклоняются. Предполагается упрощенное событие подмены, при котором затрагивается подмножество группировок. Например, если подменено только созвездие GPS, то путем вычисления нескольких решений о местоположении на основе подмножеств измерений от GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS, NavIC и SBAS приемник может определить, какие измерения GPS необходимо удалить.

4. Проверка работоспособности местоположения

Если приемник обнаруживает, что данные (псевдодальности, координаты и т.п.) изменились на нереальную величину с момента последней вычисленной позиции, это также является явным индикатором подмены.

5. Ограничение окна поиска спутников

Используя свежую информацию отслеживания, приемник ограничит окно поиска для повторного запроса спутников.

Продолжение развития для решения проблем со спуффингом

В будущем количество случаев подмены будет увеличиваться, и инциденты могут привести к сбоям в работе критически важных приложений. Чтобы подготовиться к этому, высокоточные GNSS-приемники Trimble оснащены технологией Maxwell 7 для идентификации и удаления нежелательных сигналов. По мере усложнения подмены данных технология Trimble будет продолжать развиваться для решения этих проблем. Пользователи могут быть уверены в улучшенной защите и точности своего решения для высокоточного позиционирования Trimble.

Процессорами обработки спутниковых сигналов Trimble Maxwell 7 оснащены ГНСС приемники Trimble R12, R750, R980.

Глоссарий

1. Spoofing  (англ.) спуфинг — ситуация, в которой один человек или программа успешно маскируется под другую путём фальсификации данных и позволяет получить незаконные преимущества.
2. Jammer  (англ.) джаммер, глушилка — устройство для умышленного глушения, блокирования или вмешательство в беспроводную связь.
3. RAIM (англ.) Receiver Autonomous Integrity Monitoring — Автономный Контроль Целостности Приёмника — технология, разработанная для оценки и поддержания целостности системы GNSS и GNSS приёмника.