В том, что может быть первой гражданской авиакатастрофой, связанной с глушением GPS, самолет Embraer 190 авиакомпании Azerbaijan Airlines потерпел крушение в декабре после того, как, как сообщается, в него попали обломки взорвавшейся зенитной ракеты недалеко от пункта назначения в Грозном, сообщает «AIN».

Хотя, по-видимому, имело место локальное глушение GPS для беспилотников, неизвестно, способствовало ли это аварии. Однако блокировка навигационных сигналов, вероятно, не помогла в чрезвычайно стрессовой ситуации для несчастных пилотов, оба из которых погибли, вместе с бортпроводником и 35 пассажирами.

Глушение и спуфинг сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) продолжает оставаться серьезной проблемой, и хотя это, по-видимому, ограничивается зонами конфликтов, это может произойти где угодно с любым самолетом, использующим GNSS для навигации. GPS является типом GNSS, как и другие системы, такие как российская ГЛОНАСС, китайская Beidou и европейская Galileo. 

Спуфинг происходит, когда приемник GNSS обманным путем вычисляет ложное положение с помощью оборудования, передающего данные с земли, что может показать самолет в другом месте, чем его фактическое положение, и побудить навигационную систему отклонить самолет от желаемого курса. Глушение блокирует прием сигналов GNSS и, по сути, делает приемник бесполезным до тех пор, пока глушение не будет отключено или самолет не покинет эту зону.

Проблема спуфинга и глушения заключается не только в воздействии на навигационные возможности самолета, но и на оборудование, которое зависит от точных сигналов GNSS, согласно презентации FAA в начале прошлого года. Спуфинг и глушение также могут нанести вред системам связи, включая спутниковую связь и связь по каналу передачи данных диспетчер-пилот (CPDLC); наблюдение ADS-B и -C; системы осведомленности и предупреждения о рельефе местности (TAWS) и улучшенные системы предупреждения о близости земли (EGPWS); системы автоматического полета; и вспомогательное оборудование, такое как электронные полетные планшеты или приложения для планшетов. Пилоты сообщали об отказах автопилота, ложных предупреждениях EGPWS и TAWS и другом аномальном поведении авионики, таком как смена часов из-за глушения и спуфинга.

Компания L3Harris Flight Data Analytics изучает случаи глушения и спуфинга после того, как клиенты авиакомпаний и бизнес-авиации сообщили о проблемах, связанных с ложными изменениями в полетной информации, зафиксированными в ходе контроля качества полетов (FOQA) с бортовых регистраторов полетных данных.

«Мы начали помогать им понять, какими могли быть потенциальные причины в то время, основываясь на их плане полета», — объяснил Митеш Патель, генеральный менеджер L3Harris Flight Data Analytics. «Наша роль заключается в анализе данных полета, поступающих с самолета, соотнесении их с отчетами пилотов, а затем попытке разобраться в любых необычных событиях, во всем, что могло бы поставить под угрозу безопасность полетов, чтобы помочь авиакомпаниям с их процессами управления безопасностью».

Клиентами L3Harris являются авиакомпании и операторы деловой авиации, такие как Luxaviation. Данные от авиакомпаний поступают гораздо быстрее, при этом клиенты авиакомпаний регистрируют от 28 000 до 30 000 рейсов в день, что намного больше, чем клиенты деловой авиации L3Harris. Однако данные от операторов деловой авиации, как правило, более «событийны», по словам Пателя, поскольку они летают в гораздо большее количество аэропортов, которые авиакомпании не используют.

До того, как около 18 месяцев назад начался приток событий глушения и спуфинга, были отдельные сообщения, но затем они стали более распространенными, сказал он, «особенно в зонах конфликтов. [Клиенты] хотели, чтобы мы более подробно проанализировали данные, чтобы понять, что вызывало эти проблемы. Можем ли мы обнаружить спуфинг GPS на основе данных, которые были зафиксированы в регистраторах полетных данных?»

Команда L3Harris написала алгоритмы для анализа данных, чтобы аналитики могли видеть, где происходит спуфинг. У старых самолетов ограниченные наборы данных, поэтому требовалось сочетание экстраполяции данных и подключения к другим источникам данных, объяснил Патель, «чтобы попытаться сопоставить эти элементы данных и увидеть, есть ли какие-либо отклонения от одного к другому, которые затем могли бы потенциально указывать на спуфинг или ситуацию глушения».

В конечном итоге наличие этой информации позволяет операторам разрабатывать стандартные операционные процедуры (СОП) для борьбы с глушением и спуфингом и обновлять подготовку пилотов. «Поэтому, когда это действительно происходит в реальной жизни, пилоты более подготовлены», — сказал он. «Они могут определить, что происходит, а затем сопоставить это со своей подготовкой, чтобы предпринять правильные действия».

L3Harris имеет подразделение по обучению пилотов, и оно разработало сценарии обмана для программ симуляторов полетов. «Мы настраиваем их как неисправности в ситуациях нештатных условий. Затем они будут вводиться во время профиля полета из одного аэропорта в другой, вводя фактор испуга. Пилоты справляются с этим, и это эффективно тренирует их, чтобы они были более уверенными, когда это происходит в реальной жизни. Они точно знают, как справиться с ситуацией, и они знакомы с SOP и нештатными процедурами».

Данные, которые собирает L3Harris, также поддерживают его усилия по информированию клиентов о том, где вероятнее всего произойдет глушение и спуфинг, чтобы они могли поделиться этой информацией со своими пилотами. Один из клиентов авиакомпании использует эту информацию для информирования пилотов о рисках глушения и спуфинга, а также для разработки альтернативных маршрутов, чтобы избежать зон высокого риска, объяснил Патель.

«Компании, занимающиеся авионикой, и OEM-производители работают над поиском решений», — сказал он, — «ищут пути шифрования сигналов GPS, предоставления более направленных антенн, множественных способов обеспечения того, чтобы сам сигнал GPS не был скомпрометирован. Уже ведется большая работа по снижению помех и спуфинга GPS. Мы постоянно работаем с нашими партнерами-авиакомпаниями и клиентами, чтобы оказывать им поддержку на этом пути».

«Одной из областей, которая, как я был удивлен, затрагивается, являются CPDLC и FANS, потому что у них есть отметки даты и времени. После того, как отметки времени GPS скомпрометированы, системы, которые используют эту информацию, также могут быть скомпрометированы. Если приложения, имеющие лицензионный ключ, срок действия которого истекает в определенную дату, если дата GPS смещается до точки, когда лицензия становится недействительной, то эти приложения потенциально могут быть недоступны для пилотов».

Проблема, которая также может возникнуть при сдвиге даты, заключается в том, что записанные данные могут отображаться как полет, выполненный в прошлом или будущем, и тогда аналитикам потребуется найти другие данные, чтобы пере калибровать полет в соответствии с его правильными параметрами.

FAA выпустило предупреждение о безопасности для операторов (SAFO 24002) 24 января 2024 года, в котором даются советы пилотам по работе в условиях нарушения работы GNSS. В своих рекомендациях FAA призывает пилотов оценивать потенциальный риск перед вылетом, включая проверку NOTAM и определение наличия альтернативных процедур прибытия и захода на посадку в пунктах назначения и запасных аэропортах, использующих навигационные источники, отличные от GNSS.

Эксплуатантам также следует проконсультироваться с производителями своих воздушных судов и авионики для получения конкретных рекомендаций по обнаружению и устранению помех и спуфинга.

Во время полета FAA рекомендует: «Будьте бдительны в отношении любых признаков нарушения работы GPS/GNSS самолета; проверяйте местоположение самолета с помощью обычных навигационных средств, если таковые имеются; оценивайте эксплуатационные риски и ограничения, связанные с потерей возможности GPS/GNSS, включая любые бортовые системы, требующие входных данных от сигнала GPS/GNSS; убедитесь, что навигационные средства, критически важные для выполнения полета по предполагаемому маршруту/заходу на посадку, доступны; будьте готовы вернуться к обычным процедурам полета по приборам; незамедлительно сообщайте об нарушениях в службу УВД, а затем после полета направляйте подробный письменный отчет по адресу: https://www.faa.gov/air_traffic/nas/gps_reports».

В августе прошлого года консалтинговая компания по управлению полетами OpsGroup собрала группу из 950 человек из авиакомпаний, операторов бизнес-джетов, организаций по управлению воздушным движением, регулирующих органов, специалистов по GPS и авиационных организаций для изучения проблемы спуфинга и в сентябре опубликовала «Окончательный отчет по спуфингу GPS». В отчете OpsGroup извлекла руководство для экипажа, которое расширяет рекомендации FAA и содержит более подробные инструкции о том, как подготовиться к случаям спуфинга и как справляться с ними.

OpsGroup отметила, что, хотя рекомендации основаны на «передовом опыте, полученном от летного состава, участвующего в рабочей группе по спуфингу GPS, а также на мнениях OEM и других экспертов», «ничто из изложенного здесь не предназначено для замены или отмены процедур компании, рекомендаций OEM или юридических требований».

OpsGroup рекомендует рассматривать GPS-спуфинг как полноценный инструктаж. Таким образом, операторы должны оценивать вероятные точки входа и выхода из зон спуфинга, используя онлайн-карты спуфинга, такие как SkAI Data Services Live GPS Spoofing and Jamming Tracker Map на spoofing.skai-data-services.com. L3Harris также определила зоны высокого риска на основе полученных данных.

Инструктаж должен включать планы действий в случае спуфинга, оценку доступности наземных навигационных средств, ожидаемые эффекты оборудования и признаки спуфинга/глушения, а также то, как спуфинг может повлиять на требуемые навигационные характеристики (RNP) на более поздних этапах полета, особенно во время прибытия и захода на посадку.

Пилоты должны рассмотреть влияние EGPWS и решить, как реагировать на оповещения в крейсерском режиме, использовать ли переопределение рельефа местности и как обрабатывать оповещения во время захода на посадку по приборам. «Будьте полностью готовы к необычному поведению EGPWS». В дополнение к списку FAA выше, синтетическое зрение может вернуться к обычному указателю направления положения.

Ключевым моментом должно быть планирование действий в чрезвычайных ситуациях, например, если отказ двигателя или разгерметизация происходят в зоне спуфинга. Изменение направления в зоне спуфинга может потребовать дневного VMC, и пилоты должны знать минимальные безопасные высоты.

Хотя некоторые уязвимости авионики можно обобщить, пилоты должны знать, как глушение/спуфинг влияют на их самолеты, включая разницу между обычными и гибридными инерциальными системами отсчета (IRS). Гибридная IRS использует информацию GPS для обновления положения IRS, и должна быть возможность отменить гибридный режим IRS.

OpsGroup рекомендует пилотам перед вылетом синхронизировать механические часы с известным источником на случай отказа часов в авионике.

Notams не являются надежным источником информации, хотя FAA рекомендует проверять их на наличие информации о глушении/спуфинге. «Не полагайтесь исключительно на notams, чтобы получить исчерпывающие предупреждения о подмене местоположений», — заявила OpsGroup.

Если вы вылетаете из аэропорта в зоне спуфинга, отключение приемника GPS перед выравниванием IRS может помочь снизить спуфинг. «Выполняйте ручное выравнивание. Будьте бдительны для автоматического захвата спуфингового положения GPS во время выравнивания».

Прибывая в аэропорт, находящийся в зоне подмены, пилотам следует избегать использования процедур прибытия или захода на посадку с использованием GPS/RNP. 

Поднявшись в воздух, подготовка должна начинаться за 45 минут или 300 морских миль до входа в зону спуфинга. Может быть разумным отказаться от прямых маршрутов и оставаться на воздушных трассах, которые основаны на наземных навигационных средствах. 

Пилотам следует изучить план действий на случай ложных столкновений и быть готовыми к срабатыванию бортового радиоэлектронного оборудования, особенно к срабатыванию оповещений EGPWS во время крейсерского полета.

Пилоты должны контролировать расчетную неопределенность положения (EPU) и фактическую навигационную производительность (ANP). Статус GPS можно просмотреть на странице датчика/поз. ref системы управления полетом. «Ожидайте глушения до начала спуфинга: типичная встреча со спуфингом теперь начинается с периода глушения GPS, что делает приемник GPS более уязвимым для спуфинга».

OpsGroup рекомендует отслеживать положение с помощью отдельного внешнего GPS, который может быть подключен к планшету с программным обеспечением для движущихся карт. Это может помочь держать внешнюю антенну GPS в поле зрения спутников, но при этом экранировать ее от горизонта конструкцией планера, чтобы предотвратить влияние оборудования для глушения/подмены на прием спутниковых сигналов. «Любое несоответствие между бортовым GPS и внешним GPS будет означать подмену».

Существуют предупреждающие приложения и системы, которые могут предупреждать пилотов о спуфинговой активности, и OpsGroup рекомендует использовать такие продукты, как NaviGuard.

NaviGuard от Aircraft Performance Group (APG) — это бесплатное приложение для обнаружения аномалий GPS для устройств Apple iOS. NaviGuard предлагает пользователям способ проверки данных о местоположении с использованием традиционных навигационных средств, таких как VOR и NDB. Потенциальные зоны спуфинга обновляются данными EASA. Приложение предназначено для использования в качестве инструмента для ситуационной осведомленности и проверки местоположения, а не навигации. Кроме того, приложение позволяет пользователям экспортировать данные, сохраняя их на своих устройствах или сообщая об аномалиях регулирующим органам.

Send Solutions предлагает дополнение к своей спутниковой связи Airtext+ Iridium, которое может не только определять и сообщать о глушениях или спуфинге GPS, но и помогать пилотам оставаться на правильном пути, когда такие инциденты приводят к неверным навигационным данным, используя информацию Iridium. В дополнение к антеннам Airtext+ и Iridium, система Spoof Proof от Send требует наличия сигнализатора, который либо находится на борту в качестве временного оборудования, либо устанавливается в кабине экипажа.

Airtext+ отслеживает не менее трех созвездий GNSS и метки системы управления полетом (FMS) Arinc 429 и может сравнивать положение самолета по FMS с известным правильным положением, быстро обнаруживать глушение и спуфинг, а затем уведомлять экипаж с помощью сигнализатора о сомнительном состоянии навигации.

В то же время Airtext+ отправляет текстовое или электронное сообщение в службу управления воздушным движением и назначенным организациям, таким как диспетчеры компании, чтобы уведомить об искаженной информации о местоположении. Наконец, Airtext+ использует последнюю известную квалифицированную позицию для предоставления позиции счисления траектории с высоким разрешением, которую пилоты могут ввести в FMS для облегчения дальнейшей навигации.

OpsGroup также рекомендует пилотам прислушиваться к сообщениям авиадиспетчеров или других пилотов о глушении/спуфинге, вести актуальный навигационный журнал на случай необходимости навигации по путевому исчислению и следить за датой GPS на странице датчиков авионики. «Изменение даты является весомым индикатором вероятных проблем с восстановлением приемника GPS после спуфинга».

Последние шаги по подготовке к спуфингу включают отмену ввода GPS в FMS; отмену выбора гибридного режима IRS для удаления ввода GPS; установку часов на «внутренний» или ручной режим, «если это возможно, для защиты CPDLC и других функций канала передачи данных»; отключение режима упреждения EGPWS для «предотвращения ложных оповещений на крейсерской высоте»; и убирание индикатора на лобовом стекле.

Глушение обычно происходит до спуфинга, но как только спуфинг начинается, происходит ряд сбоев, начиная от быстрого увеличения EPU или ANP, предупреждений о несоответствии положения для GPS и IRS или FMS, изменения времени на часах, отказа транспондера с сообщением «ATC FAIL», внезапных поворотов автопилота и отказа ADS-B. Синтетическое зрение может вернуться, показания ветра смещаются или показывают нелогичные данные, информация GPS на странице датчика показывает необычные значения, а EGPWS выдает звуковое предупреждение «PULL UP» во время полета.

Пилоты могут заметить разницу в положении GPS на портативном устройстве по сравнению с данными авионики, существенную разницу между GPS 1 и 2, а также сообщения ACARS из операционных центров, которые видят необычные значения в сообщениях нисходящей линии связи.

По данным OpsGroup, важно во время помех/спуфинга продолжать полет самолета, а затем проверить, что настройки системы установлены для защиты от спуфинга. Пилоты могут захотеть лететь в режиме курса во время устранения неполадок и должны сообщить о событии в УВД и запросить векторы или подтверждение правильного положения и пути.

Важно использовать навигацию без ГНСС, если она доступна, и OpsGroup предлагает отключить оповещения о рельефе местности EGPWS, что «позволяет избежать ложных предупреждений «PULL UP» и т. п., вызванных поддельными данными о высоте».

По данным OpsGroup, после выхода из зоны спуфинга страница датчика должна показывать время и дату обратно к норме, путевую скорость, соответствующую истинной воздушной скорости и навигационному дисплею, а также соответствующие местоположение и высоту. GPS можно повторно выбрать для ввода в FMS, но, если разрешено, следует сбросить настройки приемника GPS и компьютера GPWS.

Если некоторые системы все еще неисправны, сообщите об этом диспетчерской службе. Предписания CPDLC можно игнорировать, и это не приведет к отказу во входе в воздушное пространство, пояснила OpsGroup. По-прежнему хорошей идеей является использование обычных навигационных средств для процедур прибытия и захода на посадку, в том числе в запасных аэропортах.

Обратите внимание, что возможны ложные оповещения EGPWS, поскольку они основаны на GPS, но GPWS на основе радиолокационного высотомера не подвержены спуфингу.