Ilmaliikenteen GPS-häirintä

[Juha Ritari 243]

Nyt on mediassa kerrottu Pohjolassa havaitun GPS-häirintää suuren sotaharjoituksen aikana. Miten häirintä saadaan aikaiseksi ja miten se vaikuttaa?

[Tuomas Eronen 52]

Helpoin tapa on lähettää kyseiselle taajuusalueelle suuritehoista kohinaa, tai muuta häirintäsignaalia, joka peittää hyötysignaalit alleen. Silloin laitteet ei toimi.

Jos haluaa saada laitteet näyttämään väärin, täytyy niitä häiritä esimerkiksi kopioimalla lähete, muuttaa tai viivästää sitä ja lähettää se sellaisessa muodossa että vastaanotin luulee sitä hyötysignaaliksi.

Jälkimmäinen tapa vaatii huomattavasti suurempaa osaamista ja parempaa laitteistoa sekä tietysti tuntemusta niistä laitteista mitä pyritään häiritsemään.

[Markus Valo 13]

15 tuntia sitten, Tuomas Eronen kirjoitti:

Helpoin tapa on lähettää kyseiselle taajuusalueelle suuritehoista kohinaa, tai muuta häirintäsignaalia, joka peittää hyötysignaalit alleen. Silloin laitteet ei toimi.

Tuon "muun häirintäsignaalin" yksi historiallinen esimerkki on ns. Viipurin pelastaja eli Säkkijärven polkka, jota lähetettiin taukoamatta radiomiinojen laukaisun estämiseksi.

Säkkijärven polkka (Wikipedia)

[Tauno Voipio 87]

GPS -satelliittien lähetysteho on luokkaa 25 W, joka antaa antennin n. 20-kertaisen vahvistuksen avulla n. 500 W säteilytehon pääkeilan suuntaan. Satelliitit ovat lähimmillään n. 26000 km:n päässä vastaanottimesta. Kun häiritsijät ovat suunnilleen sadasosan tästä etäisyydestä, niin samaa kenttävoimakkuutta varten riittää 1/10000 säteilytehosta lähettimellä.

GPS-lähete on satunnaiskohinamoduloitu sekä paikannustarkkuuden parantamiseksi että häirinnän vaikeuttamiseksi, mutta satelliitin signaalin tuntuvasti ylittävä samantapainen lähete riittää pilaamaan navigoinnin.

[Matti H. Virtanen 5]

Tuiki yleista toimintaa Natollakin esim. vahankaan isompien leikkisotien aikana. Tosin tietty ne ilmoittelee “gps jamming expected between xxxx-xxxx" yleensa etukateen. Eivat kuitenkaan vie karttoja kadesta ettei voisi suunnistaa. Kunhan testailevat vehkeitaan. Varmaan (venaja?) teki samaa, katsoi kuinka sekaisin mennaan kun hairitaan pikkuisen? Ja johan se uutiskynnyksen ylitti LOL. Ihme paskaa, vor majakoita lienee viela olemassa?

[Tauno Voipio 87]

VOR-verkkoa on ajettu alas, perusteluna hankala huolto, kun pitää mennä majakalle. Sama koskee NDB-majakoita.

Toivottavasti nyt harkitaan uudelleen oman majakkaverkoston ylläpitoa.

[Tauno Hermola 113]

Entä reittinavigointi? Magneettikompassi? Inertiat takaisin?

[Tatu Koiranen 1 726]

35 minuuttia sitten, Tauno Voipio kirjoitti:

VOR-verkkoa on ajettu alas, perusteluna hankala huolto, kun pitää mennä majakalle. Sama koskee NDB-majakoita.

Toivottavasti nyt harkitaan uudelleen oman majakkaverkoston ylläpitoa.

Mikä vika on DME/DME:ssä? Järkyttävän paljon halvempi toteuttaa ja ylläpitää. NDB-majakat ei paljon lohduta lentokoneessa, jossa ei ole ADF:ää.

 

22 minuuttia sitten, Tauno Hermola kirjoitti:

Entä reittinavigointi? Magneettikompassi? Inertiat takaisin?

Oletko tosissasi tuon kusikompassin kanssa? Inertioita ei ole käytännössä mistään sellaisesta koneesta otettu pois, jossa ne aiemmin ovat olleet, joten niitä on hankala ottaa "takaisin" mihinkään.

Muokattu: Marraskuu 13, 2018, käyttäjä: Tatu Koiranen

[Tauno Voipio 87]

10 tuntia sitten, Tatu Koiranen kirjoitti:

Mikä vika on DME/DME:ssä? Järkyttävän paljon halvempi toteuttaa ja ylläpitää. NDB-majakat ei paljon lohduta lentokoneessa, jossa ei ole ADF:ää.

Maastossa sen DME-asemankin pitää olla, ja sinne joutuu huolto menemään. (Been there - done that).

Lainaa

Oletko tosissasi tuon kusikompassin kanssa? Inertioita ei ole käytännössä mistään sellaisesta koneesta otettu pois, jossa ne aiemmin ovat olleet, joten niitä on hankala ottaa "takaisin" mihinkään.

Opettajani sanoi magneettikompassista menneenä aikana, kun NL oli olemassa: 'Tuo on sitä varten, ettei mene vahingossa itään. Muuhun siitä on huonosti'. Joskus lennettiin IFR-tarkkarilla magneettikompassilla - jännää.

[Tatu Koiranen 1 726]

DME-majakan ylläpito on vaan niin paljon halvempaa, että VOR:n käytössä ole sen takia ole mitään järkeä liikenneluokan koneiden inertioiden tarkkuuttamisessa, varsinkin, kun osa näistä majakoista saadaan muutenkin käytössä olevista ILS DME:eistä (joo pohjoislapissa vähän huonommin).

[Matti Palosuo 370]

Tämän päivän Aamu-TV

https://areena.yle.fi/1-50013101 

Lainaa

Miten GPS:ää häiritään ja mihin se vaikuttaa?

Viime viikolla Suomessa annettiin ilmaliikenteelle varoitus GPS-suunnistuksen laajasta häiriöstä Lapissa. Samaan aikaan oli päättymässä Naton suuri sotaharjoitus Norjassa. Miten näin voi tapahtua ja millaisia seurauksia häirinnällä voi olla? Vieraina erikoistutkija Hannu Koivula Maanmittauslaitokselta ja apulaisprofessori Laura Ruotsalainen Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolta.

 

[Tauno Hermola 113]

12 tuntia sitten, Tatu Koiranen kirjoitti:

Oletko tosissasi tuon kusikompassin kanssa? Inertioita ei ole käytännössä mistään sellaisesta koneesta otettu pois, jossa ne aiemmin ovat olleet, joten niitä on hankala ottaa "takaisin" mihinkään.

Olisi pitänyt puhua kompassista yleensä. Inertialla tarkoitin tietysti inertianavigointijärjestelmää (IRS), joka ainakin siviilipuolella lienee poistunutta tekniikkaa.

[Juha Ritaranta 947]

1 tunti sitten, Tauno Hermola kirjoitti:

Olisi pitänyt puhua kompassista yleensä. Inertialla tarkoitin tietysti inertianavigointijärjestelmää (IRS), joka ainakin siviilipuolella lienee poistunutta tekniikkaa.

Kyllä kai kaikissa uusissa liikennekoneissa on IRS vakiona.

 

[Tatu Koiranen 1 726]

Jep. Jotain pieniä bisnesjettejä tehdään ilman IRS:ää.

[Tauno Hermola 113]

No sitten olen aivan ilmeisesti ollut väärässä käsityksessä, kun kuvittelin, että INS tuli pitkän matkan navigointiin (Omega, Loran-C, yms. hyperbolisten järjestelmien tilalle) DC-8 ja DC-10 sukupolven koneiden mukana ja myöhemmin korvaantui GPS:llä 😧

[Tatu Koiranen 1 726]

1 tunti sitten, Tauno Hermola kirjoitti:

No sitten olen aivan ilmeisesti ollut väärässä käsityksessä, kun kuvittelin, että INS tuli pitkän matkan navigointiin (Omega, Loran-C, yms. hyperbolisten järjestelmien tilalle) DC-8 ja DC-10 sukupolven koneiden mukana ja myöhemmin korvaantui GPS:llä 😧

On siellä kehitystä tapahtunut, mutta puhdasta GPS-navigointia on lähinnä pikkukoneissa, joissa inertiaa ei ole. Vanhoihin mekaanisiin hyrriin perustuvia inertiajärjestelmiä ei toki ole missään uudessa koneessa, mutta ns. laserhyrriä (ring laser gyro, joilla ei ole teknisesti mitään tekemistä hyrrän kanssa) käytetään strapdown-asennuksissa nykyään yhdessä kiinteiden kiihtyvyysanturien kanssa. Erona vanhoihin järjestelmiin on se, että "hyrrä" on, nimityksen mukaisesti, kiinteästi koneessa ja kääntyy siis koneen mukana, eikä roiku vapaasti gimbaalissa kuten vanhojen INS-järjestelmien mekaaniset hyrrät. Vaatii tekniikalta korkeaa tarkkuutta ja näytteenottotaajuutta sekä jonkin verran tietysti laskentaa jotta nopeus ja paikkatieto saadaan ulos, mutta perusajatus on ihan sama kuin ennenkin, toteutus on vain modernimmalla tekniikalla. GPS on toki myös käytössä ja sen signaalilla/paikkatiedolla voidaan tarkkuuttaa inertiaa. Se on siis yksi suunnistusjärjestelmään kytketyistä sensoreista.

Yleistä perusjuttua ADIRUista (air data inertial reference unit):

Esimerkkinä uudehkoista koneista, A350:ssa on Thalesin valmistamat ADIRUt:

 

Muokattu: Marraskuu 14, 2018, käyttäjä: Tatu Koiranen

[Jorma Laiho 448]

Näistä GPS-navigoinnin murheista osui eteeni seuraava linkki eräältä palstalta. 

https://www.gpsworld.com/spoofing-in-the-black-sea-what-really-happened/

Varoitus on se, että jos häiritsijä osaa hyvin asiansa, myös nämä GPS-INS systeemit ovat vaarassa.  Jos systeemi fuusioi eri sensoreilta tulevan datan,  tulee ongelmia. Sitä saa, mitä mittaa.....Toki tämäkin asia tunnetaan ja vastatoimia siihen on.

GPS world on hyvä sivusto muutenkin.

Paluuta NDB majakoiden , AM radioasemien jne. pariin ei enää ole, ja muutkin vehkeet ovat historiaa. 

Jos maa näkyy, niin kartta on oikein hyvä apuväline edelleen. Mutta kun sekin on jollain sähköisellä alustalla ja siitäkin sähköt loppu....

[Tatu Koiranen 1 726]

5 tuntia sitten, Jorma Laiho kirjoitti:

https://www.gpsworld.com/spoofing-in-the-black-sea-what-really-happened/

Varoitus on se, että jos häiritsijä osaa hyvin asiansa, myös nämä GPS-INS systeemit ovat vaarassa.  Jos systeemi fuusioi eri sensoreilta tulevan datan,  tulee ongelmia. Sitä saa, mitä mittaa.....Toki tämäkin asia tunnetaan ja vastatoimia siihen on.

Tuossa jutussa tarkoitettu GPS-INS ei vastaa liikenneluokan lentokoneen IRS:ää tai sen tarkkuutusta toimintansa osalta. Jutussa on kyse INS-avusteisesta GPS-vastaanottimesta (tälläinen on kätevä vaikkapa autonavigaattorissa joka joutuu silloin tällöin katveisiin esim. tunnelien ja korkeiden talojen takia), kun taas liikenneluokan koneissa kyse on inertiasuunnistusjärjestelmästä, johon GPS on vain yksi sensori muiden joukossa.

Jos siis inertian ja gps:n välille tulee olennainen ristiriita, järjestelmän paikkatieto säilyy inertian mukaisena eikä inertian laskemaa paikkaintegraalia lähdetä muuttamaan. Samassa lentokoneessa on tyypillisesti kaksi tai kolme rinnakkaista inertiajärjestelmää, joiden dataa voidaan vertailla keskenään ja sitä kautta valvoa järjestelmien oikeaa toimintaa ristiin.

Järjestelmissä on myös kykyä sulkea pois virheellistä tietoa antavia sensoreita, jos esimerkiksi DME/DME antaa yhtäläisen paikan IRS:n laskeman paikan kanssa, ja GPS jotain muuta, niin eipä se järjestelmä luota GPS:ään siinä tilanteessa.

Muokattu: Marraskuu 14, 2018, käyttäjä: Tatu Koiranen

[Jorma Laiho 448]

Oma ongelmansa ovat nuo uudet lähestymismenetelmät . Niistä ja pelätyistä pulmista on paljon verkossakin juttua. Pieniä jammereita kun saa ostaa netistäkin....

Toki ongelmiin on varauduttu, kuten Tatu kertoo. Mutta tavallaan tässä on kaksi ääripäätä. Sotaväki ja vastaavasti asiansa osaavat häiritsijät ja me sivusta ihmettelevät marketista ostetun GPS:n käyttäjät. Ammattimaisen liikenteen pulmista kiinnostuneille löytyy vaikka sivusto, jonka linkki alla.

Oheisella sivustolla on nuo peruskonstit kerrottu.  Karkeasti, monitoroidaan vain satelliitteja tai monitoroidaan myös muita sensoreita. Aiheen laajempi käsittely ei oikein taida onnistua tämän palstan puitteissa. Enkä itse tunne eri konetyypeissä olevien lasiohjaamojen sisusten ”keinoälyä”. 

https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/RAIM

Verkosta löytyy runsaasti aiheen pohdiskelua.

Näitä backup-järjestelmiä on pitkään podittu. Tässä eräs pohdinta muutama vuosi sitten. E-loran.

https://www.gpsworld.com/innovation-enhanced-loran/

Hanketta ei ole haudattu

https://www.maritimejournal.com/news101/onboard-systems/navigation-and-communication/uk-government-supporting-e-loran

Jorma

Muokattu: Marraskuu 15, 2018, käyttäjä: Jorma Laiho

[Tauno Hermola 113]

10 tuntia sitten, Tatu Koiranen kirjoitti:

Järjestelmissä on myös kykyä sulkea pois virheellistä tietoa antavia sensoreita, jos esimerkiksi DME/DME antaa yhtäläisen paikan IRS:n laskeman paikan kanssa, ja GPS jotain muuta, niin eipä se järjestelmä luota GPS:ään siinä tilanteessa.

Kerropas nyt lyhyesti, mikä se DME/DME on, mikä sen toimintaperiaate on (VOR/DME on tuttu), mikä sen tarkkuus ja range on, missä laajuudessa järjestelmä on käytössä?

[Tatu Koiranen 1 726]

5 tuntia sitten, Tauno Hermola kirjoitti:

Kerropas nyt lyhyesti, mikä se DME/DME on, mikä sen toimintaperiaate on (VOR/DME on tuttu), mikä sen tarkkuus ja range on, missä laajuudessa järjestelmä on käytössä?

Siis ristisuuntima kahdellta tai useammalta DME-majakalta. Etäisyyksistä ratkaistaan koneen paikka. Kahdella majakalla mahdollisia ratkaisuja tulee tietysti 2 kpl (paitsi jos kone on täsmälleen majakoiden välisellä linjalla), mutta jos toinen fixi osuu 0,1 mailin päähän inertian sijainnista ja toinen 50 mailin päähän, niin ei ole vaikea valita oikeaa fixiä. Järjestelmä toimii FMS:n/navigointijärjestelmän sisällä automaattisesti, lentäjä ei siis valitse sinne mitään tiettyjä DME-asemia näkyviin, vaan järjestelmä skannailee tietokantansa perusteella niitä.

Tämän takia esimerkiksi Helsinki-Vantaan TMA:n ympäristössä on useita DME-majakoita niissä samoissa pisteissä, joissa aiemmin oli vielä VOR/DME:t, jotta ilman GNSS:ää varustetut liikennekoneet voivat säilyttää PRNAV/RNP1-suunnistustarkkuuden lähestyessään Helsinki-Vantaata. Lentoonlähtöön nuo eivät riitä, eli jos koneen suunnistusjärjestelmä RNP1:sta varten edellyttää DME/DME-tarkkuutuksen (hyvin tyypillinen vaatimus, jos GNSS:ää ei ole), lentoonlähtöä ei voi lentää SIDiä seuraten, vaan se lennetään sitten käytännössä vektoreilla. Esimerkiksi jonkin verran vanhempia 737:ja käy Vantaalla säännöllisesti ilman GNSS:ää.

Esimerkiksi suomen osalta käytettävät reittisuunnistuslaitteet, joista suurin osa on DME-majakoita, löytyvät tästä: https://www.ais.fi/ais/aip/ge/EF_ENR_4_1_EN.pdf

Kaikki ILS DME:t eivät ole luettelossa, koska osalla niistä ei ole reittisuunnistuslaitteen statusta.

Muokattu: Marraskuu 15, 2018, käyttäjä: Tatu Koiranen