Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

„GPS Jamming” a GPS jelek szándékos zavarása Horváth Tamás Tea előadás FÖMI-KGO Penc, 2005. április 12.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "„GPS Jamming” a GPS jelek szándékos zavarása Horváth Tamás Tea előadás FÖMI-KGO Penc, 2005. április 12."— Előadás másolata:

1 „GPS Jamming” a GPS jelek szándékos zavarása Horváth Tamás Tea előadás FÖMI-KGO Penc, április 12.

2  Háttér  Civil és katonai GPS felhasználók  A sebezhető GPS  Nem szándékos zavarás  Szándékos zavarás  Emberi hibaforrás  Beltéri GPS sebezhetősége Tartalom

3  Ismert, hogy a GPS által kisugárzott jelek rendkívül kis teljesítményűek: -130 dBmW (0 dBmW = 1 mW, 50 dBmW = 100W).  Mint bármely más rádiójelet, a GPS jeleit is lehet zavarni.  Egy pikowatt ( W) teljesítményű interferencia forrás is elegendő a GPS jel tönkretételéhez. Háttér Egy 100 Wattos izzó szor nagyobb teljesítményű, mint egy GPS műhold jele a vevő antennánál!  Jelenleg egyetlen civil GPS frekvencia létezik, a civil vevők döntő többsége egyfrekvenciás. A modulált kód jól ismert.  A GPS jamming technológia nem titkos, egyszerű, házilag összeszerelhető jammer modellek leírása megtalálható az Interneten, komolyabb berendezéseket meg is lehet vásárolni.

4 Civil GPS felhasználók  Egyre több alkalmazás támaszkodik a GPS-re  Közlekedés/Áruszállítás  Emberi élet védelme  Földmérés/Térinformatika  Környezetvédelem  Időszinkronizálás  Katasztrófa elhárítás  Precíz mezőgazdálkodás  Távközlés  Bankügyletek  Kereskedelem  Egyéb

5 Katonai GPS felhasználók  A GPS alapvetően katonai rendszer  A katonai GPS vevők sokkal hibatűrőbb berendezések, mint civil társaik

6  Nem szándékos zavarás  Az ionoszféra okozta interferencia  Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia  Szándékos zavarás  Jamming  Spoofing  Meaconing  Emberi tényező  GPS vevők tervezési hibái  Navigációs rendszerek üzemeltetési hibái  Felhasználói ismeretek hiánya A sebezhető GPS

7  Ionoszférikus jelkésleltetés  Szabad elektronok okozta refrakció  11 éves, évszakos és napi periódusú változások  Szcintilláció  lokális elektronsűrűség változás okozta gyors amplitúdó és fázisváltozások a jelben  teljes jelvesztést okozhat, soha nem az összes műholdra vonatkozik Az ionoszféra okozta interferencia

8  Napkitörések  geomágneses viharok (utolsó nagyobb vihar 2005 januárjában volt) a referenciaállomások észlelésein jól nyomon követhető  Legerősebb hatás a geomágneses egyenlítő és a pólusok környékén

9  Két(több)frekvenciás vevők használata  GPS modernizáció – még több civil jel  Geomágneses vihar figyelmeztetések figyelembe vétele mérés tervezéskor  Australian Space Weather Agency Mit lehet tenni?

10  URH adók  23-as, 66-os és 67-es TV csatornák  Digitális TV adások  Ultra szélessávú radar és kommunikációs berendezések  Hibásan műküdő adók  Műholdas Mobil Telekommunikációs Szolgáltatások  Horizont feletti radar  Személyes elektronikus berendezések (pl. mobil telefonok használata repülőgépek fedélzetén)  más rádiónavigációs műholdrendszerek (pl. Galileo), a spektrum telített Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia

11  Frekvenciaszabályozás és -védelem  Nemzetközi hatóságok: ITU, WRC, CEPT,...  Hazai hatóságok: NHHH  SIMON  Monitoring – spektrum analizátorral  mérési tartomány alsó határa -110 dBmW !  a zajforrás lehet időszakos is, nem biztos, hogy jókor mérünk  nem egyszerű feladat a mérési eredmények interpretálása, a módszer előrejelzésre nem alkalmas  a megtalált zavaró jel megszűntetése a bürokratikus eljárás miatt hosszadalmas Mit lehet tenni?

12  Elektronikus berendezések tervezőinek együttműködése, szabályozás szigorú betartatása (al- és felharmonikus sugárzás teljesítményének határértéke)  GPS modernizáció  több civil jel, nagyobb kisugárzott teljesítmény, az L5-ös jel struktúrája miatt jobban ellenáll majd az interferenciának  Felhasználók együttműködése

13 Interferencia bejelentés  Az amerikai parti őrség (USCG) navigációs központja nyilvántartja a világ bármely pontján észlelt GPS vételi problémákat.  A weboldalon lehet bejelenteni az interferencia-gyanús észlelési problémákat.http://www.navcen.uscg.gov  A bejelentéseket kiértékelik és 30 napon belül válaszolnak

14  A katonai védelem jól ismert módszere, a rádiólokációval együtt született  A GPS katonai felhasználásának gyors terjedésével párhuzamosan fejlődött  Jelentős veszélyt jelent a civil felhasználókra nézve Szándékos GPS zavarás

15 GPS Jamming  Elegendően „nagy” energiájú és megfelelő karakterisztikájú zavaró jel kibocsátása a GPS frekvenciákon interferenciát okoz.  Zavaró jel típusa lehet:  keskenysávú folyamatos adás (CW) a GPS sávban,  szélessávú folyamatos adás sáv átfedéssel,  szórt spektrumú (spread spectrum) GPS jelhez hasonló GPS Spoofing  A gyanútlan GPS felhasználó megtévesztésére valódinak tűnő hamis C/A jelek kisugárzása  a számított pozíció távolodik a valódi helyzettől GPS Meaconing  jelvétel és késleltetett újrasugárzás, amellyel összezavarják a vevőket

16 1 wattos Jammer GPS Jammerek  Nagyteljesítményű (kW-MW) katonai jammerek  Többféle karakterisztikájú zavaró jelet tudnak kibocsátani  Igen drágák (több ezer, akár millió dolláros eszközök)  Könnyen be lehet mérni és meg lehet semmisíteni  Alacsony teljesítményű jammerek  Egyszerű felépítésűek (elektronikai boltokban kapható alkatrészekből házilag megépíthetőek)  Olcsók (néhány 100 dollár)  tömeggyárthatóságban rejlik az igazi veszélyük Orosz Jammer

17 Professor David Last [257]Last, J.D., ‘Global satellite navigation in Europe - On course?’, The European Navigation Conference GNSS2003, Graz, Austria, April 2003 (Invited keynote paper) GPS Jammerek

18 Szándékos zavarás - konzekvenciák  Egy 1 wattos CW jammer 10 km-es hatótávolságon belül minden GPS vevőt a holdak elvesztésére kényszerít, 85 km-en belül pedig lehetetlenné teszi új holdak vételét.  Egy 1 wattos szórt spektrumú jammer 1000 km-en belül teszi lehetetlenné a C/A jel vételét  rendkívül nehéz kimutatni hagyományos módszerekkel pl. spektrum analizátorral.  Egy 1 wattos spoofer 350 km-es hatótávolságon belül teljes jelvesztést okoz.

19 Szándékos zavarás – további konzekvenciák  Mielőtt bekövetkezne a jelvesztés a GPS vevő akár többszáz méteres hibával terhelt pozíciót is számíthat másodpercen át, anélkül, hogy a felhasználó bármilyen figyelmeztetést kapna  ez GPS vevő tervezési hiba.  A jamming megszűnése után rossz esetben 1-2 perc is eltelhet, amíg a vevő újra normálisan működni kezd, vannak vevők, melyek csak újraindításra jönnek rendbe  ez szintén GPS vevő tervezési hiba.  Nemcsak a pozícionálás szűnhet meg! – kommunikációs berendezések a GPS időjelet veszik.

20 Van-e jamming ellenszer?  Digitális szűrés – elő- és utókorreláció  Keskenysávú zavaró jel ellen időbeli és spektrális szűrés (olcsóbb)  Szélessávú zavaró jel ellen térbeli szűrés (drágább)  Antenna tömb használata  a jammer(ek) helyének bemérése, az antenna gain pattern-jének megváltoztatása (nulla irány a jammer felé = null steering) nagyon drága, inkább katonai alkalmazások  Gain pattern: A GPS antennák nem egyformán érzékenyek minden irányban (anizotrópok), van olyan kitüntetett irányuk, amelyből nagyobb energiát képesek felvenni.

21  Polarizáció alapú megkülönböztetés  RHCP ↔ LHCP, olcsóbb, de repülőkre tervezve  GPS modernizáció  L5: nagyobb teljesítmény (+ 6 dB), hosszabb kód, nagyobb chipfrekvencia  hatásos védelem CW jamming ellen  100%-os védelmet egyik módszer sem garantál  Tartalék navigációs berendezések!!! Van-e jamming ellenszer?

22 Mit lehet tenni a spoofing ellen?  Jel hitelesítés  Navigációs üzenet hitelesítése: csatolt digitális kód az efemerisz, almanac, stb. hitelesítésére, ismételt ellenőrzés (5 percenként)  jelentősen megnehezíti a spoofing eljárást  Kód hitelesítés: speciális csatolt kód, hasonló a P(Y) kódhoz, csak azok férnek hozzá a jelhez, akik rendelkeznek a kulccsal.

23 A legtöbb légi balesetet, amelyben a GPS technológia is szerepet játszott, emberi mulasztás okozta  Repülési magasság meghatározásra DGPS korrekciók nélkül  Pilóták repülés közbeni kézi GPS használata  Kézi GPS akkumulátorainak lemerülése  A pilóták hajlamosabbak rossz időjárási körülmények között is kockázatos manőverekre, ha GPS-el van felszerelve repülőgépük  A pilótáknak nehézségeik támadnak, ha nem a megszokott GPS vevőjükkel kell navigálni Az emberi hibák okozta biztonsági kockázat

24  Túlzott óvatosság: Katonai teszteléskor kiderült, hogy egyes alakulatok a Jamming jelenlétének lehetősége miatt azonnal kikapcsolták vevőiket, lemondva a GPS navigáció nyújtotta előnyökről  Túlzott bizalom: helikopter konvoj figyelmen kívül hagyva egyértelmű figyelmeztetéseket, letértek a helyes repülési irányról és a jamming alatt levő GPS vevő által javasolt hamis irányban haladtak tovább  Tudáshiány  a felhasználók nem tudják felismerni, ha a GPS navigáció nem működik megfelelően  A meglévő kiegészítő rendszerek figyelmen kívül hagyása  GPS vevő tervezési hibák  A GPS rendszer túlmisztifikálása (TDK dolgozat vakok navigációjáról)  Mindezek felhívják a figyelmet az oktatás fontosságára a jamming felismerésének és kezelésének területén, és alkalmazástól függően az azonnali tartalék/kiegészítő (INS, radar) berendezésekre való átállás lehetőségére.

25 Beltéri GPS és a „belső ellenség”  Új alkalmazási terület  A falakon átjövő, vagy visszaverődött GPS jelek vételéhez az eddigieknél is érzékenyebb vevőkre van szükség (-20 dB)  Ilyen alacsony jelszinten (-150 dBmW) már az igen kis energiájú zajforrások is komoly gondot okozhatnak:  A szobában lévő elektronikus berendezések  Zavaró felharmonikusok  A GPS-el ellátott berendezés (pl. mobiltelefon) belső zaja  A GPS chipset saját zaja!  Az elektronikus berendezések elektromágneses zajkibocsátására vonatkozó határértékek jóval a kérdéses tartomány fölé esnek  GPS Chip és modulgyártó cégek feladata a problémamegoldás

26 Összefoglalás, javaslatok  Egyre nagyobb mértékben támaszkodunk a GPS-re  Kritikus alkalmazásokban is nagy szerepet kap  Kiváló technológia, használjuk ezután is bátran! De! A GPS technika sebezhetősége veszélyt jelenthet az emberi életre, a környezetre, a gazdaságra  Legyünk tisztában a veszélyforrásokkal!  nagy szerepe van az oktatásnak  Jelentsük be ha interferenciát észlelünk!  Alkalmazzunk megfelelő eljárásokat a zavaró hatás csökkentésére!  Rendelkezzünk megfelelő tartalék/kiegészítő eszközökkel!

27 Kérdések? Információ: Web: Telefon: (27) , (27) /115


Letölteni ppt "„GPS Jamming” a GPS jelek szándékos zavarása Horváth Tamás Tea előadás FÖMI-KGO Penc, 2005. április 12."

Hasonló előadás


Google Hirdetések