تاثیرات اسپوفینگ GPS بر هوانوردی تجاری

پس از سقوط پرواز هواپیمایی آذربایجان، آژانس ایمنی هوانوردی اتحادیه اروپا هشدار داده که شرکتهای هواپیمایی باید از پرواز در حریم هوایی غرب روسیه خودداری کنند؛ دلیل این هشدار افزایش نگرانیهای امنیتی ناشی از اسپوفینگ GPS و یا ارسال پارازیت در جنگ روسیه و اوکراین است.
طبق اعلام آژانس ایمنی هوانوردی اتحادیه اروپا (EASA)، مقامات روسی در مدیریت خطرات حریم هوایی و اتخاذ رویکردهای کارآمد و پیشگیرانه برای کاهش این خطرات عملکرد ضعیفی داشتهاند.
گزارش اختلال در سامانههای ناوبری ماهوارهای جهانی (GNSS)، شامل چالشهای فنی مانند اسپوفینگ و پارازیت در نزدیکی مناطق جنگی و اهداف پهپادها است. اسپوفینگ GPS میتواند تاثیرات قابلتوجهی بر هوانوردی تجاری از جمله تاخیر در زمانهای ورود و خروج و ایجاد خطرات جدی برای ایمنی مسافران داشته باشد.
اسپوفینگ و پارازیت GPS چگونه عمل میکنند؟
پارازیت GPS شامل ارسال سیگنالهای رادیویی در همان فرکانس GPS است تا قدرت سیگنال ماهوارهای را کاهش داده و توانایی گیرنده GPS را برای تعیین موقعیت دقیق از بین ببرد، اما اسپوفینگ و پارازیت چه تفاوتها و شباهتهایی با هم دارند؟
جدا از ماهیت آنها، GPS جمینگ و اسپوفینگ دو نوع حمله علیه سامانههای ناوبری جهانی هستند. در جمینگ، ارسال سیگنالهای رادیویی معتبر به روی فرکانسهای GPS، باعث ایجاد تداخل و اختلال در سیگنالهای ماهوارهای میشود؛ این امر باعث میشود که گیرنده GPS نتواند سیگنالهای ماهواره را تشخیص دهد.
اسپوفینگ شامل سیگنالهای جعلی، شبیه به سیگنالهای واقعی هستند که با هدف فریب دادن گیرنده GPS برای تشخیص موقعیت نادرست یا تقلبی ارسال میشود؛ بنابراین، در حالی که جمینگ گیرنده را از کار میاندازد، اسپوفینگ اطلاعات نادرست یا دروغین را به آن ارائه میدهد.
· اسپوفینگ GPS معمولا توسط عملیات نظامی انجام میشود و میتواند سامانه ناوبری را کاملا گمراه کند.
· جمینگ یا پارازیت GPS سادهتر است و هر فرد با تجهیزات مناسب میتواند آن را انجام دهد.
· هر دو روش باعث ایجاد اختلالات جدی در سامانه ناوبری هواپیماها میشوند، از جمله: تاثیر بر سامانههای مرجع اینرسی (IRS)، حسگرهای VOR/DME، و ساعت هماهنگ جهانی (UTC)

سامانه مرجع اینرسی و مقاومت آن در برابر اسپوفینگ و جعل سیگنال
سامانه مرجع اینرسی به عنوان یک نوع از سامانه ناوبری که در هواپیما استفاده میشود و اطلاعات دقیقی در مورد موقعیت، وضعیت و سرعت هواپیما ارائه می دهد؛ این سامانه از شتابسنجها و ژیروسکوپها برای اندازهگیری شتاب هواپیما و جهت و سپس ترکیب این اطلاعات با یک مدل اینرسی حرکت هواپیما جهت محاسبه موقعیت و سرعت هواپیما استفاده میکند.
ویژگیهای سامانه مرجع اینرسی:
· بر خلاف GPS که به سیگنالهای خارجی متکی میباشد، IRS کاملا مستقل بوده و به سیگنالهای ماهوارهای نیاز ندارد.
· در صورت اختلال در GPS، خلبانان میتوانند GPS را از سامانه IRS جدا کنند و به عملکرد مستقل IRS تکیه کنند.
· حتی اگر سیگنال GPS جعلی باشد، IRS میتواند اطلاعات ناوبری قابل اعتمادی ارائه دهد، به ویژه در پروازهای کوتاه تا متوسط.
· ایراد اصلی IRS، انحراف تدریجی در طول زمان است که در پروازهای طولانیمدت امکان دارد مشکلاتی ایجاد کند.

سابقه مشکل اسپوفینگ GPS در هوانوردی و اختلال در سامانه ناوبری
اختلالات GPS تنها محدود به مناطق درگیر نیست. در منطقه عراق و ایران نیز، وبسایت اطلاعات پرواز OPSGROUP که شامل ۸ هزار عضو از جمله خلبانان و کارکنان برج مراقبت میباشد، از سپتامبر۲۰۲۳ گزارشهایی درباره این مشکل منتشر کرده است.
اسپوفینگ GPS در خاورمیانه و شرق اروپا، بدون احتساب ۱۲ ماه اخیر منجر به انحرافاتی تا ۸۰ مایل دریایی از مسیر پرواز شده بود. هواپیماهای تحت تاثیر مجبور شدهاند از رادارهای کنترل ترافیک هوایی (ATC) برای هدایت استفاده کنند؛ این موارد گمانهزنیهایی در خصوص حملات هدفمند به کل سامانه ناوبری هواپیماها را به دنبال داشت.
گزارش منتشر شده توسط گروه تحقیقاتی C4ADS در واشنگتن نشان میدهد که اسپوفینگ GPS، عمدتا توسط روسیه تاکنون بیش از ۱۰ هزار مورد اختلال در سامانههای ناوبری بیش از ۱۳۰۰ کشتی غیرنظامی ایجاد کرده است؛ این اتفاقات اغلب در نزدیکی روسیه، سوریه و اوکراین رخ دادهاند.
در سال ۲۰۱۹، ارزیابی سازمان بینالمللی هوانوردی غیرنظامی (ICAO) اعلام کرد که در دو سال پیش از آن، ۶۵ مورد اسپوفینگ GPS در خاورمیانه ثبت شده بود؛ همچنین سازمان امنیت ناوبری هوایی اروپا (Eurocontrol) بیش از ۸۰۰ گزارش از اختلال در سامانه ناوبری ماهوارهای تنها در نیمه اول سال ۲۰۱۸ دریافت کرده است.
علاوه بر این، ارتش آمریکا برای توسعه و تقویت سامانههای دفاعی خود در برابر پارازیت GPS، آزمایشهایی انجام داده که گاهی عملیات پروازهای غیرنظامی را مختل میکند؛ این آزمایشها، اگرچه برای افزایش امنیت ملی انجام میشوند، میتوانند کارایی عملیات پروازهای تجاری را تحت تاثیر قرار دهند.

اقدامات مقابله با اسپوفینگ GPS در صنعت هوانوردی
برای مقابله با اسپوفینگ GPS، صنعت هوانوردی اقدامات مختلفی را در نظر گرفته که عبارتند از:
- نظارت و گزارشدهی پیشرفته: ایجاد سامانههای قوی برای تشخیص و گزارشدهی سریع حوادث اسپوفینگ، شامل استفاده از دادههای جمعآوری شده توسط خلبانان، برج مراقبت و تحلیلهای پیشرفته برای شناسایی ناهنجاریها.
- توسعه فناوری گیرندههای پیشرفته: گیرندههای GPS پیشرفتهتر با مکانیزمهای رمزگذاری و احراز هویت برای تشخیص سیگنالهای جعلی و مقابله با اسپوفینگ طراحی شدهاند که به عنوان یک نمونه از آن میتوان به سامانه اگنوس (EGNOS) سازمان فضایی اروپا (ESA) اشاره کرد.
- همکاری و اشتراک اطلاعات: همکاری بین نهادهای دولتی، سازمانهای هوانوردی و ارائهدهندگان فناوری برای توسعه پروتکلها و راهنماییهای استاندارد در مقابله با تهدیدات اسپوفینگ.
- آموزش و آگاهیبخشی: آموزش خلبانان و کنترلرها درباره خطرات اسپوفینگ GPS و نحوه شناسایی و مدیریت این نوع اختلالات.
- اقدامات قانونی: دولتها و نهادهای قانونگذار میتوانند قوانین و مقررات سختگیرانهتری برای مقابله با فعالیتهای اسپوفینگ وضع کنند و استفاده از فناوریهای ضد اسپوفینگ را ترویج دهند.
اسپوفینگ GPS تهدیدی جدی برای هوانوردی تجاری محسوب میشود. اگرچه سامانههایی مانند IRS میتوانند تا حدی ایمنی را تضمین کنند، اما همچنان نیاز به اقدامات پیشگیرانه و همکاری بینالمللی برای کاهش خطرات این نوع حملات ضروری است. صنعت هوانوردی با به کارگیری فناوریهای پیشرفته، آموزش و همکاری با نهادهای مختلف، میتواند در برابر این تهدیدات مقاومت بیشتری ایجاد کند.