Satelitní navigace se systémem GPS usnadnila život moderní civilizaci. Je velice užitečná, ale současně také, bohužel, velmi zranitelná. Rušení (jamming) GPS navigace je podobné jako rušení rádia nebo radaru. Stačí vysílat silný signál s určitými parametry, který přehluší signál GPS navigace. Výsledkem je, že GPS navigace není k dispozici.
Ještě nebezpečnější ale jsou útoky falešným signálem (spoofing). Spočívají ve vysílání falešného signálu, který přiměje GPS navigaci myslet si, že se nachází někde jinde. Když takový útok míří třeba na letoun či loď, může být smrtící. Posádka si totiž nemusí být vědoma toho, že je navigace vede jinam, než se zdá.
Ačkoliv to vypadá jako scénář pro bondovku, ve skutečnosti je to velmi častá, doslova běžná hrozba dnešní doby. Jak uvádí European Business Aircraft Association, jen v samotném roce 2022 bylo zaznamenáno neuvěřitelných 49 605 případů spoofingu. Obvykle šlo o případy v blízkosti „horkých oblastí,“ v nichž jsou aktivní zbraňové systémy pro elektronický boj.
Když je nějaký letoun či plavidlo pod spoofingovým útokem, následky mohou jít mnohem dál, než je samotná navigace. Útok zasahuje další procedury a postupy, které jsou navázané na navigaci, jako je určování spotřeby paliva, rychlosti či výšky. Nemluvě o tom, jaké jsou dopady na psychiku posádky.
Spoofingem jsou nejvíce ohrožené letouny, protože se pohybují rychle a zásahy do navigace mají značné dopady. Obranou proti takovým útokům mohou být záložní navigační systémy, které nevyužívají GPS signál. Problém je, že takové navigační systémy obvykle nemohou korigovat vznikající odchylky a chyby v navigaci se hromadí.
Ve Velké Británii nedávno proběhly jako první na světě testy pozoruhodného kvantového navigačního systému. Na jeho vývoji pracuje britská vládní agentura UK Research and Innovation se společnostmi Infleqtion, BAE Systems a QinetiQ. Systém využívá nástroje kvantové mechaniky při sledování jediného atomu v kryogenních podmínkách. Je vybavený atomovými hodinami a speciálním softwarem, co slouží k filtrování interferencí, s jehož pomocí dokáže poměrně dlouho držet krok s GPS navigací.
Testovaný systém, který nese název Positioning, Navigation, and Timing (PNT), by se měl v budoucnu stát součástí většího systému na ochranu komerčních letů proti spoofingovým útokům Quantum Inertial Navigation System (Q-INS). V současné době probíhají testy sestavy atomových hodin Tiqker a kvantového systému s ultrachladným atomem, která je instalovaná na palubě letounu RJ100 Airborne Technology Demonstrator.
Video: Atom Strapdown: Toward Integrated Quantum Inertial Navigation Systems
Literatura
Kvantové rádio umožní komunikaci a navigaci pod zemí a pod vodou
Autor: Stanislav Mihulka (06.01.2018)
Americké vesmírné síly pořizují GPS satelity odolné vůči rušení
Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2018)
Kvantový kompas nabízí navigaci bez satelitů
Autor: Stanislav Mihulka (11.11.2018)
Převratná mionová navigace uspěla v prvním testu
Autor: Stanislav Mihulka (20.06.2023)
Diskuze:
Martin Zeithaml,2024-05-24 14:31:30
Stopky, kompas a rychlost vůči zemi, základní navigace. Musí ji ovládat každý pilot mimo těch základních tříd u kterých není třeba let podle přístrojů.
Kvantové gyroskopy
Vít Výmola,2024-05-22 13:43:46
Je to v článku trochu zmatené. "Positioning, Navigation, and Timing" je obecný název pro systémy zajišťující určování polohy a času, nejde o název zmiňované nové technologie.
A jak už popsali diskutující níže, jde v tomto případě skoro určitě o zpřesnění inerciální navigace (INS) pomocí kvantových gyroskopů. Ty jsou popsané třeba na Aldebaranu:
https://www.aldebaran.cz/bulletin/2014_24_kva.php
https://www.aldebaran.cz/bulletin/2015_15_pan.php
Poněkud zavádějící článek
Michal Kára,2024-05-21 19:00:44
Ten článek zní jako kdyby GPS bylo hlavním nebo dokonce jediným zdrojem navigace letadel. Tak tomu ale není. Jednak je tu navigace pomocí radiomajáků a hlavně inerciální navigační systém (INS), který odvozuje z pohybu letadla, kde se nachází vůči bodu, kde byl systém zkalibrován (body startu). Jeho problém ale je, že není úplně přesný, respektive jeho přesnost s dobou letu klesá, takže při přistání může ukazovat až o pár set metrů jinde. Dnes se spoofing GPS detekuje právě velkým skokem / rozdílem oproti INS.
To co popisuje článek zní jako vylepšení INS tak, aby byl přesnější. Je to rozhodně hodné pozornosti, ale revoluce, která by zachránila doposud bezbranná letadla, to není.
Re: Poněkud zavádějící článek
Pavel Kaňkovský,2024-05-22 11:42:53
Nenápadná zmínka o INS v tom textu je: "Obranou proti takovým útokům mohou být záložní navigační systémy, které nevyužívají GPS signál. Problém je, že takové navigační systémy obvykle nemohou korigovat vznikající odchylky a chyby v navigaci se hromadí."
Problém s chybami INS je ten, že rostou velmi rychle, protože se naměřené hodnoty několikrát integrují. Chyby z akcelerometru rostou kvadraticky, chyby z gyroskopu prý dokonce třetí mocninou! (Ale je pravda, že neomezený růst lze částečně potlačit a proměnit v tzv. Schulerovy oscilace s periodou kolem 84 minut.)
Ale osobně bych hádal, že toto konkrétní zařízení vyvíjejí v první řadě pro jiné, ehm, dopravní prostředky než civilní dopravní letadla.
Re: Re: Poněkud zavádějící článek
Petr Jíčínský,2024-05-22 21:54:54
Já naopak dovozuji, že když nevyužívám GPS signál, tak využívám Galileo, GLONASS, BeiDou.
Re: Re: Re: Poněkud zavádějící článek
Jirka Naxera,2024-05-22 23:49:17
Tak to Vam ale v pripade ruseni zase tolik nepomuze, ty pasma jsou podobna (vsechno jede na nekolika frekvencich mezi 1-1.6GHz)
Re: Poněkud zavádějící článek
F M,2024-05-23 13:55:02
Je to další kontrolní mechanismus, určitě to může dávat smysl zabudovat do navigačních systémů, zvlášť u těch velkých dopravních letadel. Otázka zní jak je to velké a energeticky náročné, testovalo se (tedy minimálně podobné) v letounu QinetiQ RJ100 Airborne. Nedávno se tu řešily třeba drony, ale i ty naváděné střely by se tím daly dost vylepšit. Zdroj "Leonard Hofstadter" (pardon neodolal jsem).
Pavel Kaňkovský,2024-05-21 16:21:37
Jsou dost tajemní ohledně toho, jak to funguje. Ale nejspíš je v tom akcelerometr používající atomový interferometr (s "chladnými" atomy). Kdo by si o tom chtěl přečíst něco víc, tak může třeba tady:
https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC121223/cold_atom_interferometry_physics_and_technologies.pdf
Nejsou zdaleka první, kdo takový akcelerometr zkoušel v letadle (poprvé to asi provedli Remi Geiger a spol. v roce 2011, zmíněno je to na str. 17), ale možná jsou první, kdo z toho vyrobil prakticky použitelný inerciální navigační systém.
Jinak je tam na str. 36-37 obsáhlá tabulka těch, kdo se tím na světě zabývá. O této skupině tam není ani zmínka, ale objevuje se tam firma ColdQuanta a web Infleqtion tvrdí, že jejich firma "is built on ColdQuanta’s 17 years of pioneering quantum research" (a www.coldquanta.com je přesměrováno k nim).
Re:
Jirka Naxera,2024-05-22 05:40:47
Koukal jsem na puvodni odkaz, tam je link na (viz dole) kde uz jsou ukecanejsi - uvazuji to pro ponorky, uvadeji presnost 1 mili na kazdych 1000 hodin.
Nevim jak presne by to mohlo pomoci beznym komercnim letum, tam IMHO bezna inercialni navigace by mela byt vice nez dostatecna na vyvedeni mimo zonu konfliktu. Mozna PR :)
https://newatlas.com/military/aukus-treaty-revolutionary-quantum-sub-navigation/?itm_source=newatlas&itm_medium=article-body
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
