Применение GPS/ГЛОНАСС

Сегодня система GPS есть в каждом смартфоне, но цель изобретения глобальной спутниковой навигации вовсе не была мирной. Как только Советский союз запустил на околоземную орбиту первый спутник, американские ученые обнаружили: отслеживая сигналы спутника, можно определять координаты объектов на земле. Эта идея нашла отклик у вооруженных сил США, поэтому разработкой первого прототипа всемирной системы навигации занималась военно-морская лаборатория.

Для реализации проекта на орбиту пришлось вывести не один новый спутник, но военные были уверены: результат стоит затраченных сил, времени и финансов. В 70-х проектом спутниковой навигационной системы интересовались сразу 3 военных ведомства. Военно-морские силы планировали использовать ее для уточнения координат подводных лодок и создания новых систем наведения ракет. Военно-воздушные силы хотели повысить точность авиаударов. Армия стремилась обеспечить себя способом быстрого получения точных координат, в том числе для корректировки ударов ракет и артиллерии.

Как видите, первоначальная цель создания системы GPS была далека от подсказок, как найти гостиницу в незнакомом городе или проехать в офис. Тем не менее, когда система заработала, военные поняли, что ее возможности намного шире, и преподнесли спутниковую навигацию в подарок всем жителям планеты. Сегодня использование системы GPS абсолютно бесплатно для каждого, у кого есть приемник.

Впрочем, военные продолжают пользоваться спутниковой навигацией, в том числе для наведения оружия, управления войсками и беспилотной авиации. Однажды система GPS даже сыграла с ними злую шутку: запись бегового трекера нечаянно выдала расположение секретной военной базы. К счастью для владельца девайса, этот прокол успели вовремя отследить. Теперь солдаты не могут отгружать информацию фитнес-трекеров в интернет.

Россию снова обвинили в искажении сигналов GPS. Чем грозит миру навигационный коллапс

Россия стала лидером в сфере манипулирования спутниковыми навигационными системами (GNSS), утверждают авторы исследования американской некоммерческой организации C4ADS. Для своего доклада аналитики использовали открытые и коммерческие данные, а также информацию для МКС. «360» изучил отчет и выяснил, с какой целью атакуются сигналы спутников, а также пообщался с экспертами, которые объяснили, чем опасна такая деятельность.

Подмена сигнала навигационных систем называется спуфинг. Как рассказал «360» главный консультант по спутниковым навигационным системам компании Bosch Николай Михайлов, для организации спуфинга используется специальный прибор-передатчик, который находится на Земле и имитирует сигнал со спутника.

«Он имитирует его таким образом, что-либо подавляет сигнал вообще, либо при этом еще дополнительно делает вид, что спутник находится в другом месте, уводя тем самым пользователя от его истинного положения», — рассказал он.

Эксперт подчеркнул, что иногда спуфинг путают с джемингом, то есть помехами, когда сигнал просто подавляется и невозможно использовать спутниковые навигационные системы (GNSS).

GNSS — это общий термин для всех систем: GPS, ГЛОНАСС, европейский Galileo и китайский Beidou.

Идем по приборам

С февраля 2016 года в российских водах более 1300 кораблей не могли определить свои координаты по GPS, говорится в исследовании. Случаев спуфинга за пределами российских территориальных вод намного больше: 7 910. Все суда, которые принимали ложный сигнал, значительно увеличивали риски крушения или посадки корабля на мель. Для корректировки курса капитаны использовали альтернативные методы. По мнению аналитиков, это представляло значительную опасность для мирового судоходства.

Спутник собственной системы GPS запущен Японией

Также эксперты выяснили, что российскую технологию манипулирования с данными спутников использовали более 10 тысяч раз на кораблях, в аэропортах и других местах, выдавая ложные сигналы. Они отметили, что это противоречит статьям регламента радиосвязи Международного союза электросвязи ООН, которые запрещают вредные радиочастотные помехи.

По версии авторов доклада, Россия использует спуфинг в трех случаях. Первый — это защита президента России Владимира Путина от возможной атаки с воздуха при помощи беспилотников или других аппаратов.

В качестве примера они привели 15 мая прошлого года, когда прошло торжественное открытие Крымского моста. Тогда навигаторы сбоили по всему Керченскому проливу. По версии аналитиков, спуфинговые передатчики находились в автомобилях охраны, которые сопровождали грузовик с российским президентом за рулем.

Второй и третий случай использования спуфинга — это защита стратегических объектов на границах России и в Сирии.

В докладе особо отмечается, что передатчики около авиабазы Хмеймим успешно имитируют данные с настоящих спутников, но никакой достоверной навигационной информации в них нет. Навигаторы GPS, которые будут принимать эти сигналы в реальном времени, не смогут рассчитать маршрут, что делает их практически неработоспособными. При этом сила спуфингового сигнала в 500 раз выше, чем передача данных со спутников. Это может стать серьезной проблемой для гражданской и коммерческой авиации в зоне действия передатчика.

«Российские войска теперь имеют возможность создавать большие спуфинговые участки, где невозможно использование GNSS. И все это без непосредственного нацеливания на спутник. Эти системы в настоящее время используются в западных и южных военных округах России на границе с НАТО и уже развернуты в зонах конфликта в Сирии», — говорится в тексте исследования.

Сбивание с пути

Впервые о подмене сигнала GNSS стало известно в 2013 году. Исследовательская группа Техасского университета успешно подменила сигналы GPS для приемника на борту яхты. Небольшое устройство размером с портфель заставило навигационные системы корабля передавать капитану ложные данные, чтобы он внес исправления в курс.

Все это привело только к отклонению судна на несколько градусов. Система спокойно приняла ложные сигналы.

В России о спуфинге впервые заговорили летом 2016 года, когда московские водители написали в социальных сетях о проблемах в работе навигаторов во время проезда около Кремля. На экране показывалось, что автомобиль находится совсем в другом районе города. После о таких же случаях сбоя системы GPS стало известно и в Санкт-Петербурге. Появились версии, что это связано с работой Федеральной службы охраны. Официального подтверждения гипотезы не получили.

Посла РФ вызвали в МИД Финляндии из‐за «российской угрозы» учениям НАТО

В июне 2017 года капитан французского судна Atria представил прямые свидетельства о спуфинге навигационных систем около побережья Геленджика. Во время прохода корабля навигационные системы показали, что корабль находится в центре аэропорта в 20 километрах от реального местонахождения. В тот день в регионе появились жалобы еще от двух десятков судов в том числе американских на такие же нарушения в работе навигаторов.

Аналитики C4ADS , изучая случаи использования спуфинга в России, заявили, что они нашли свидетельства использования системы подмены сигнала в Архангельске, на Крайнем Севере, во Владивостоке и в Крыму.

Осенью прошлого года Норвегия и Финляндия заявили о сбое в GPS-навигации во время учений НАТО «Единый трезубец», которые прошли с 25 октября по 7 ноября. Министерство обороны Норвегии официально обвинило Россию во вмешательстве в работу GPS, а Министерство иностранных дел Финляндии вызвало к себе российского посла для дачи объяснений.

Норвежские военные высказали предположение, что это связано с деятельностью их российских коллег в Арктике. Официальный представитель МИД России Мария Захарова предложила Осло отправить запрос и пообещала предоставить развернутый ответ о непричастности Москвы к произошедшему. Генеральный секретарь НАТО Йенс Столтенберг ситуацию никак не прокомментировал.

Если раньше подобные системы подмены спутниковых сигналов стоили достаточно дорого, то с появлением новых технологий эта система может попасть и в неправильные руки, включая террористов, которые запросто могут устроить множество столкновений кораблей или самолетов.

«Подделка GNSS ставит под угрозу все: от глобальной безопасности судоходства до гражданских финансов, логистики и систем связи», — заявили авторы исследования.

Ограничение сигнала и кибертерроризм

Понятие спуфинга известно уже около 20 лет. И первым, кто продемонстрировал удачные попытки использования своего оборудования, был Иран еще 10 лет назад, рассказал «360» главный консультант по спутниковым навигационным системам компании Bosch Николай Михайлов.

Он подчеркнул, что для судоходства в океане спуфинг не особо опасен, так как все передатчики имеют ограниченную дальность действия.

Эксперт напомнил случай с иностранными судами около Геленджика и пояснил, что расстояние между кораблями и берегом было очень небольшим, поэтому там это сработало. Но в случае с океаном это вряд ли может произойти.

Перепуганные британцы вызвали армию, чтобы сбить дрон над лондонским аэропортом. 110 тысяч человек пропустили свои рейсы

Он согласился с авторами исследования, что аппаратура для спуфинга вовсе несложная в изготовлении, но найти ее в открытом доступе просто невозможно. Речь в данном случае может идти только о черном рынке, на который могут попасть злоумышленники.

Николай Михайлов напомнил, что в декабре прошлого года два беспилотника блокировали работу лондонского аэропорта. При этом в программы дронов заложены данные, что все районы воздушных гаваней — это мертвые зоны. По версии эксперта, злоумышленники использовали спуфинг, поменяв координаты дронов, чтобы они летали над аэропортом.

Пресс-секретарь НП «ГЛОНАСС» Ярослав Федосеев заявил, перехваты сигналов навигационных систем наблюдаются последние 10−15 лет. В большинстве случаев это делают силовые структуры для обеспечения безопасности. Простые люди действительно могут столкнуться с неудобствами из-за использования спуфинговой аппаратуры.

«Не могут заказать такси онлайн, потому что геолокационная точка перемещается в какие-то неопределенные места и отображается не совсем корректно», — пояснил он.

По его словам, каким-то образом защитить сигнал со спутника от внешнего вмешательства невозможно, чем вполне могут воспользоваться злоумышленники.

«Вопрос кибертерроризма действительно назревает давно. Но тут следует понимать, что такое может применяться повсеместно. К примеру, автомобиль он тоже может представлять опасность для общества, потому что к нему тоже можно подключиться извне, его можно взломать и на нем даже можно дистанционно попробовать поехать», — пояснил он.

По словам эксперта, такая проблема действительно есть. Для ее решения требуется создание системы защиты сигнала. В данный момент над этим работает множество компаний, в том числе российская «Лаборатория Касперского». Но кроме этого нужно еще и законодательное регулирование, которого пока нет.

Ограничения, связанные с орбитальным наклоном

Первый барьер, который наверняка встает перед GPS, связан с орбитальным наклоном задействованных спутников. Спутники находятся на одной из шести орбитальных плоскостей, все с наклоном около 55 градусов, хотя некоторые другие спутниковые навигационные системы, в частности Galileo и Glonass, имеют более высокие наклоны в 56 и 64,8 градусов соответственно. Северный полярный круг начинается примерно на 66,5 градусах северной широты. На этих высоких широтах в любой момент времени всё еще видны несколько спутников, но они никогда не проходят прямо над головой. Фактически, при использовании GPS прямо на полюсе, высота самого высокого GPS спутника, который вы сможете увидеть, составляет примерно 45 градусов над горизонтом.

В результате, по словам Анны Б.О. Дженсен и Жана-Поля Сикарда в их статье «Проблемы позиционирования и навигации в Арктике», эта ситуация приводит к «улучшению горизонтальной геометрии спутников, но и к ухудшению вертикальной геометрии спутников по сравнению с ситуациями на средних и низких широтах».

Рисунок 1 – Диаграммы неба спутникового созвездия GPS для Копенгагена на 56° с.ш. (слева) и для Лонгйира на 78° с.ш. (справа). Графики сгенерированы с помощью программного обеспечения Leica Geo Office.

Для этого может быть несколько причин. Во-первых, как правило, в полярных регионах не так много людей, поэтому использование орбит в плоскостях, которые могли бы сделать спутники видимыми, может быть не самым эффективным использованием ресурсов. Каждый спутник необходимо обслуживать и изредка заменять. Поскольку люди в основном населяют области между 55 градусами северной и южной широт, возможно, имело бы смысл сосредоточиться именно на этом регионе. Во-вторых, запуск на полярную орбиту также более сложен, требует больше энергии и более дорог. Таким образом, общий анализ затрат и результатов, возможно, не был благоприятным.

Существуют системы расширения, которые могут работать параллельно со спутниковым позиционированием, но спутники, которые управляют этими системами, также трудно «увидеть» в Арктике, поскольку они находятся на геосинхронной орбите Земли, скорее всего, вблизи экватора.

Коммерческое использование BeiDou

Навигационная спутниковая система BeiDou имеет коммерческий успех в Китае. По сообщению China Daily, BDS помогла различным частным и государственным фирмам, таким как China Aerospace Science and Industry Corp и AutoNavi Holdings Ltd, получить доход в размере более 31 миллиарда долларов (200 миллиардов юаней) в 2015 году. В статье также указывалось, что эта цифра может достичь до 400 млрд юаней к 2020 году.

С 2013 года многие производители мобильных телефонов в Китае сделали свои продукты совместимыми с навигационной системой BeiDou. Миллионы коммерческих транспортных средств, тысячи рыболовных судов (в Китае) также были оснащены системой BDS, и в ближайшие годы она с большей вероятностью получит клиентскую базу.

Как вы, наверное, знаете, все больше и больше мобильных устройств теперь оснащаются технологиями GPS и ГЛОНАСС для лучшего обслуживания покрытия и определения местоположения, поэтому вероятно, BeiDou станет вопросом времени.

Методы порчи будут идти от головокружительно грубых до интригующе изощренных:

1. Залить терминал водой (чаем, кофе) или сломать другим правдоподобным образом. Но тогда придется доказывать, что произошло это случайно. Не со всеми это сработает, исходить надо из твердости характера и остроты ума работодателя. Выбравший этот путь рискует заплатить штраф или вовсе быть уволенным;
2. Поломать антенну. Если она не внутренняя, то выйдет уже более правдоподобно. Можно просто выдернуть, погнуть, проколоть кабель иголкой. Но последний прием сразу бросается в глаза;
3. Отключить питание. А после возвращения из нерабочей поездки – включить вновь. Но в устройства обычно встроены аккумуляторы, позволяющие ему продолжить работу. А время его отключения и включения точно станет известно начальству. Тем более, в некоторых моделях выдернуть провод, не повредив его, просто нельзя;
4. Экранировать. Суть его в том, чтобы обмотать антенну фольгой или другим металлом – получится спичечный коробок. И тогда машина не будет видна некоторым спутникам. Но! Достаточно трех из них, чтобы местоположение было определено с точностью до метра, поэтому проводить такие манипуляции бесполезно;
5. Воздействовать на Сим-карту. Именно она передает всю информацию куда не следует. Сломать нельзя, так как заметят, поэтому можно вынуть. Но после возвращения на место она оповестит хозяев обо всех операциях, которые проводились в ее отсутствие;
6. Глушить сигнал специальным устройством, работающим от прикуривателя. После эксплуатации его можно выключить – а диспетчер получит лишь данные о том, что навигатор не работал из-за потери сигнала. Спихнуть вину всегда можно на спутник. Но если делать это часто, то есть риск обнаружения. Сам глушитель не такой уже и дешевый, особенно если приобретать их два. А последнее неизбежно, если трекер связан с обеими спутниковыми системами (GPS и ГЛОНАСС), каждую из них глушить надо отдельно. Плюс к тому, некоторые современные модели специально оборудованы для борьбы с такой хитростью;
7. Перепрошить модуль. Самый хитрый способ, ведущий к абсолютной власти на дороге. Здесь требуются знания и умения работать с такой аппаратурой или же верные и более осведомленные приятели.

Как отключить слежение ГЛОНАСС

По-настоящему эффективными представляются два последних метода. Но тут все зависит от опыта компании в работе с водителями.

Основные отличия ГЛОНАСС от GPS

К основным отличиям двух систем можно отнести следующие:

• ГЛОНАСС более точно работает в условиях серверных регионов, так как именно там ранее базировались войска СССР и России. Система ГЛОНАСС была рассчитана для корректной и точной работы именно в данном регионе.
• Система ГЛОНАСС не нуждается в корректирующих станциях. Точность GPS обеспечивают цепочки геостационарных станций, которые отслеживают возможные отклонения, так как спутники самой системы неподвижны. Однако у ГЛОНАСС спутники движутся относительно Земли, поэтому не нуждаются в корректировке координат.
• Спутники системы GPS занимают 6 плоскостей по 4 аппарата, а у ГЛОНАСС – 8 аппаратов в трех плоскостях.
• Погрешность определения координат – еще одно отличие между системами. Погрешность у ГЛОНАСС немного выше (3-6 метров), чем у GPS (2-4 метра). Однако ГЛОНАСС обладает специальной функцией снижения погрешности, которая помогает корректировать координаты вплоть до 10 сантиметров.
• У ГЛОНАСС склонение спутника к горизонту на севере значительно меньше, поэтому при равной точности оценки временных интервалов между сигналами расчёт координат и скорости будет гораздо точнее.

Несмотря на все отличия, системы функционируют практически одинаково и построены на единых принципах работы. ГЛОНАСС менее распространена во множестве точек мира, но данная проблема сегодня активно решается возведением дополнительных наземных станций и принятием ряда технических решений. Современные устройства – навигаторы и системы спутникового мониторинга – сегодня наделены возможностью одновременно работать как с GPS, так и с ГЛОНАСС – это значительно увеличивает точность позиционирования, а также сглаживает отличия между двумя системами практически полностью. Более того, совместное использование двух систем сегодня позволяет нивелировать недостатки каждой и получить качественный результат.

Для чего этого нужно

В зависимости от используемого ПО можно подключиться к ГЛОНАССу автомобиля и получить ряд дополнительных опций. Выделим основные:

1. Контроль координат транспортного средства, что позволяет заменить дорогой GPS-трекер.
2. Автоматическое ведение и создание статистики, помогающей контролировать маршрут, пробег или расход.
3. Опция двусторонней связи с водителем, если в ней есть необходимость.
4. Определение и корректирование маршрута, скорости передвижения.
5. Контроль информации по расходу топлива.
6. Пресечение случаев кражи со стороны водителей (актуально для транспортных компаний, занимающихся перевозками).
7. Проверка работы дополнительного оборудования.
8. Защита от угона и быстрый поиск транспорта, если такая проблема уже произошла.

Зная, как подключить телефон к ГЛОНАСС автомобиля, можно расширить возможности мобильного устройства, защитить транспортное средства от угона или получить другие преимущества. В комментариях поделитесь, как вы используете ГЛОНАСС на телефоне, удалось ли вам подключить его к автомобилю, и что для этого требовалось.