Sprawa dość poważna i coraz częściej powtarzająca się: Załogi tracą integralność danych GNSS. Wygląda to na inteligentny Spoofing

W ciągu ostatnich miesięcy, dziesiątki komercyjnych samolotów pasażerskich latających nad częściami Bliskiego Wschodu zgłosiły nowy, poważny problem polegający na fałszowaniu systemów nawigacyjnych.

Zgodnie z ostatnimi analizami, w ciągu pięciu tygodni pojawiło się 50 raportów o fałszowaniu sygnału GPS. Podejrzane ataki powodują, że piloci są oszukiwani, myśląc, że znajdują się w innej pozycji niż są w rzeczywistości. „Jeśli sygnał pozycji GPS zostanie sfałszowany, większość załóg nie będzie w stanie wykryć ataku” – stwierdziła organizacja OPSGROUP. Dzisiaj wiemy, że takich przypadków jest dużo więcej.

Do redakcji dotarły zdjęcia systemów nawigacyjnych z samolotów wykonujących przeloty w rejonie Bliskiego Wschodu z ilustracją przekłamanego czasu GNSS o kilka minut (od kilku sekund, nawet do 6 minut). Fluktuacje czasu GNSS, mają charakter liniowy i skokowy. Co dziwne, czas w systemach wykorzystujących pomiar odległości do satelity w systemach GNSS (GPS, GALILEO, BeiDou, GLONASS) wydawał się do tej pory rzeczą absolutną i niezmienną. Wydawałoby się, że zmiana czasu o kilka sekund doprowadzi do nieprawdopodobnych odczytów, a w przypadku opisywanych lotów, zmiana czasu o kilka nawet minut powoduje zmianę pozycji "jedynie" o kilka mil, bez informowania o utracie integralności danych. To wszystko jest dość dziwne z uwagi, że współczesne systemy korzystają jednocześnie z wielu konstelacji (Uwaga! tekst poprawiony przez redakcje po komentarzach na facebooku). 

Chociaż na Bliskim Wschodzie NOTAMy o zakłóceniach systemów GNSS nie są niczym niezwykłym, tak te ostatnie, związane z "inteligentnym" spoofingiem mają bezpośrednie wpływ na pokładowe systemy nawigacyjne i mogą skutkować krytycznymi błędami mającymi bezpośredni wpływ na nawigację.

I o ile samoloty komercyjne są wyposażone w systemy inercyjne oraz systemy wykorzystujące konwencjonalną nawigację radiową do określania pozycji w przestrzeni, tak nie jest znany wspólny dla wszystkich producentów awioniki sposób postępowania. Jedne systemy mogą za zasadniczy uznać system inercyjny, inny z kolei może uznać system radiowy. Trzeci zaś może wyciągnąć średnią. OPSGROUP wskazała przypadki w których w jakiś nieznany sposób, zostały zakłócone nawet inercyjne systemy pokładowe (tak wydaje się to niemożliwe), ale może to być konsekwencja algorytmów, które zostały zaimplementowane, a które "głupieją" jak pojawia się nieprzewidziany dotychczas problem. 

OPSGROUP stwierdziła, że załoga w ekstremalnych przypadkach mogłyby stracić całą pokładową nawigację, a o swoją pozycję i kurs musiałyby pytać kontrolę ruchu lotniczego, co na pierwszy rzut oka nie mają większego sensu.

Dodatkowo, instrukcje operacyjne nie zawierają dokładnych informacji jak zachowa się FMS w przypadku oszukiwania jednego z sensorów - w tym przypadku GNSS. Ale idąc za ciosem, można sobię wyobrazić sytuację, w której ktoś może intencjonalnie zakłócić naziemne, konwencjonalne system VOR/DME.

Zidentyfikowano trzy różne scenariusze i strefy fałszowania na Bliskim Wschodzie, jak pokazano na poniższej mapie:

W ciągu ostatnich tygodni do najbardziej niepokojących raportów o fałszowaniu nawigacji samolotów pasażerskich należały następujące przypadki:

• 25 października - podczas startu z Tel Awiwu samolotu Gulfstream G650 wystąpiła całkowita awaria nawigacji. Załoga raportowała: „ATC poinformowało, że zboczyliśmy z kursu i podało wektory. W ciągu kilku minut nasza EPU wyniosła 99,0, a pozycja pokazywana przez FMS, IRS i GPS była niewłaściwa. System nawigacyjny wskazywał, że samolot znajduje się 225 NM na południe od bieżącej pozycji."
• 16 października - odczyty w Bombardier Global Express zostały sfałszowane podczas odlotu z lotniska LLBG w Tel Awiwie. Fałszywa pozycja GPS wskazywała pozycję nad lotniskiem w Bejrucie (OLBA). Kontroler ostrzegł załogę, że leci w kierunku obszaru niedostępnego dla ruchu
• 16 października – załoga B777 doświadczyła 30-minutowego fałszowania GPS w FIR w Kair. Fałszywa pozycja GPS wskazywała, że samolot znajdował się nad lotniskiem LLBG przez 30 minut
• 16 października – nawigacja w Bombardier Global 7500 została sfałszowana trzy razy w FIR w Kair. Pierwszy raz błędne odczyty wskazywał jeden GPS, potem drugi GPS i wszystkie 3 IRS, a trzeci raz oba GPS i wszystkie 3 IRS. Odległość od lotniska LLBG wynosiła około 220–250 NM, a fałszowanie ustało, gdy samolot znalazł się w odległości 250 NM na zachód od LLBG
• Embraer Legacy 650 na trasie z Europy do Dubaju. Załoga raportowała, iż w przestrzeni powietrznej Bagdadu straciła GPS w samolocie i na obu iPadach. Co więcej, przestał działać IRS. Piloci zdali sobie sprawę, że wystąpił problem, ponieważ autopilot zaczął skręcać w lewo i w prawo, więc stało się  oczywiste, że coś jest nie tak. Po kilku minutach w FMS pojawił się komunikat o błędach dotyczące GPS itp. Załoga musiała poprosić o wektory radarowe i okazało się, że znajdują się ok 80 nm poza torem lotu. Podczas tego zdarzenia prawie wlecieli bez zezwolenia w irańską przestrzeń powietrzną (OIIX/Teheran FIR).
• Załoga Bombardiera Challengera 604 doświadczyła podobnego zdarzenia w FIR Bagdadu i potrzebowała wektorowania aż do Doha. Relacja pilotów: „Niedaleko na północ od Bagdadu wydarzyło się coś, co najwyraźniej spowodowało oszukanie sygnałów nawigacji. Straciliśmy wszystko, co było związane z Nav, a IRS zasugerował, że zboczyliśmy z ustalonej ścieżki lotu o 70–90 mil. Ground speed wynosiła zero, a systemy samolotowe wyliczyły prędkość wiatru na 250 węzłów. FMS powrócił do DR (Dead Reckoning) i nie wskazywał pozycji. Początkowo korzystaliśmy z wektorów, aby skierować się na punkt SISIN. Możliwość nawigacji nie została przywrócona, więc potrzebowaliśmy wektorów na całej trasie od Iraku po Doha. Nie odzyskaliśmy odczytów GPS, dopóki dwa dni później nie odpaliliśmy samolotu i nie wróciliśmy do bazy”.

OPSGROUP stwierdziła, że na te wszystkie incydenty branża reaguje powoli, pozostawiając załogi same sobie, z zadaniem znalezienia sposobów na wykrywanie i łagodzenie skutków fałszowania systemów. Do krajów podejrzanych o fałszowanie GPS należą Izrael i Iran.

Aby zilustrować skalę problemu, dla porównania ICAO została poinformowana o 65 znanych incydentach ze spoofingiem w latach 2017-2019 na terenie Bliskiego Wschodu. Dzisiaj, skala Spoofingu jest dużo większa. 

Problem dostrzegła już Federalna Administracja Lotnictwa USA (FAA), która zaleca, aby amerykańscy cywilni operatorzy przelatujący przez FIR-y ORBB i UBBA monitorowali regionalne NOTAM-y, a także położyli dodatkowy nacisk na utrzymywanie ciągłej komunikacji z odpowiednimi organami kontroli ruchu lotniczego, jednocześnie uważnie monitorując działanie wyposażenia statku powietrznego pod kątem jakichkolwiek rozbieżności lub anomalii. Administracja uczula też załogi, aby te były przygotowane do wykonywania lotu bez dostępności sygnału GPS.

Na świecie trwają prace nad systemami do wykrywania problemów z funkcjonowaniem i Spoofingu. Poza znanym i używanym systemem RAIM weryfikującym między innymi integralność danych, jest OSNMA (Open Service Navigation Message Authentication) wypracowywany przez Europejską Agencję Kosmiczną w ramach projektu Galileo.

Podsumowując, skoro tak inteligentny spoofing da się wdrożyć na Bliskim Wschodzie na kilkuset kilometrowym obszarze, to proszę pomyśleć o konsekwencjach jakie miałoby takie niepożądane działanie w miejscach o olbrzymim natężeniu ruchu... Będziemy się sprawie przyglądać. Jak macie pomysły i informacje o podobnych zdarzeniach, prosimy o komentarz lub kontakt.

Czytaj również:
Raportowanie zakłóceń sygnału GPS w ramach systemu zgłaszania zdarzeń lotniczych w ECCAIRS