Instytut Łączności

W ciągu ostatnich kilkunastu lat nastąpił bardzo dynamiczny rozwój technologii satelitarnych, których znaczenie dla rozwoju gospodarczego krajów jest coraz większe. Wiele sektorów europejskiej gospodarki (transport, logistyka, telekomunikacja, energetyka) zależy od precyzyjnej lokalizacji. Europejski rynek nawigacji satelitarnej rośnie stabilnie, a aspekty związane z nawigacją satelitarną nabierają obecnie większego znaczenia, również ze względu na planowane osiągnięcie przez system Galileo pełnej funkcjonalności w 2024 roku.

Należy pamiętać, że systemy GNSS (Global Navigation Satellite Systems czyli Globalne Systemy Nawigacji Satelitarnej), w tym Galileo, nie są w 100% niezawodne – mogą występować okresy ich niedostępności, bądź znaczącego spadku ich wiarygodności (np. w wyniku przypadkowego lub celowego zakłócania), co może potencjalnie rodzić sytuacje zagrażające życiu ludzi, a nawet bezpieczeństwu publicznemu. Przykładem mogą być następujące aspekty i zdarzenia:

• System GPS to amerykański system wojskowy i jego dostępność dla zastosowań cywilnych może w pewnych sytuacjach i w pewnych obszarach zostać czasowo ograniczona/wyłączona;
• Awaria systemu Galileo z roku 2019 – przez 7 dni pomiędzy 11 a 18 lipca, w wyniku splotu szeregu okoliczności system był całkowicie niedostępny;
• Doniesienia o celowym i długotrwałym zakłócaniu sygnału GPS przez Rosję, m.in. na terytorium Finlandii;
• Doniesienia z wielu międzynarodowych źródeł potwierdzające konsekwentne zakłócanie sygnałów GNSS wokół rosyjskiej granicy z Ukrainą oraz na terenie Ukrainy, jako wsparcie prowadzonej przez Rosję ofensywy wojennej;
• Doniesienia medialne o zakłóceniach sygnałów GPS na terenie RP pojawiających się w ostatnich miesiącach.

Od 2021 roku Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy buduje w ramach dotacji z Ministerstwa Cyfryzacji/Kancelarii Prezesa Rady Ministrów kolejne elementy Polskiego Systemu Monitorowania Galileo. Ma to związek z ciągłym rozwojem systemu Galileo oraz planowanym osiągnięciem przez niego pełnej funkcjonalności, a także w kontekście narastających w ostatnich latach zagrożeń dla integralności i dostępności systemów GNSS, związanych z przypadkowymi lub celowymi działaniami.

W 2021 roku opracowano i uruchomiono w siedzibie Instytutu Łączności w Gdańsku pierwszy element tego systemu: stacjonarne stanowisko pomiarowe, gromadzące w trybie ciągłym dane NMEA oraz surowe dane pomiarowe GNSS w formacie RINEX (tzw. raw data), które pozwalają na analizę dostępności oraz jakości usług pozycjonowania poszczególnych systemów GNSS.

W 2022 roku, został uruchomiony drugi (mobilny) element wspomnianego systemu: Mobilny System Pomiarowy GNSS Galileo (MSP2G), zbudowany na bazie samochodu dostawczego poddanego profesjonalnej adaptacji i wyposażonego w zaawansowaną aparaturę pomiarową, między innymi w maszt z głowicą pomiarową sięgającą do 10 metrów nad poziom terenu. Podstawowe funkcje MSP2G to m.in.:

• monitorowanie jakości i dostępności sygnałów GNSS w różnych środowiskach propagacyjnych;
• monitorowanie, wykrywanie i identyfikacja zakłóceń/interferencji w pasmach GNSS wraz z określeniem ich kierunku;
• akwizycja sygnałów satelitarnych GNSS i innych (zakłóceń) w różnych pasmach częstotliwości;
• możliwość generowania lokalnych sygnałów zakłócających (jamming) oraz sztucznych sygnałów GNSS (spoofing/meaconing) dla celów bezpieczeństwa publicznego – w tym carry-off spoofing; a także badanie odporności odbiorników GNSS na celowe zakłócenia (jamming, spoofing, meaconing).

Cele budowanego przez IŁ - PIB Polskiego System Monitorowania Galileo to:

• aktywne poszukiwanie, wykrywanie i identyfikowanie zakłóceń obecnych w pasmach systemów GNSS w kluczowych z punktu bezpieczeństwa publicznego obszarach;
• lokalizowanie zidentyfikowanych i wykrytych źródeł sygnałów (zakłóceń) pochodzących od urządzeń radiowych pracujących w zakresach częstotliwości zbliżonych do GNSS lub celowo zakłócających pasma GNSS.

Monitoring sygnałów GNSS pozwoli na wykrywanie obecności zakłóceń (w tym cyberataków) pojawiających się w pasmach sygnałów GNSS, których efektem jest utrata zdolności odbiorników GNSS do wyznaczanie pozycji (jamming) oraz pogorszenie dokładności lub przesunięcie wyznaczanej pozycji (spoofing).

Głównym założeniem budowy Polskiego Systemu Monitorowania Galileo jest rola narodowego systemu wczesnego ostrzegania przed wrogim jammingiem i spoofingiem GNSS. Aby było to możliwe, konieczna jest budowa systemu rozproszonego na terytorium Polski, podobnego do funkcjonującego obecnie w Finlandii systemu GNSS-Finland Service, który został uruchomiony w 2021 roku m.in. ze względu na celowe i długotrwałe zakłócania sygnału GPS przez Rosję, regularnie obserwowane na terytorium Finlandii.

Obecnie IŁ - PIB realizuje prace związane z opracowaniem koncepcji sondy do monitorowania zakłóceń w zakresach częstotliwości wykorzystywanych przez system Galileo. Planowane jest także przeprowadzenie wstępnych testów tego rozwiązania oraz opracowanie procedur pomiarowych, które będą mogły zostać wykorzystane w przyszłości do budowy kolejnych elementów Polskiego Systemu Monitorowania Galileo - rozproszonych stacji monitorujących.

W ramach utrzymania Polskiego Systemu Monitorowania Galileo, IŁ - PIB prowadzi stały monitoring sygnałów GNSS. Na podstawie zarejestrowanych danych pomiarowych przeprowadzane są analizy porównawcze jakości oraz dostępności usługi pozycjonowania w systemie Galileo z usługami otwartymi innych systemów GNSS na przestrzeni ostatnich kilku lat. Wynikami realizowanych przez IŁ - PIB pomiarów zainteresowane były między innymi Biuro Hydrografii Marynarki Wojennej, Wydział Technologii Kosmicznych Departamentu Innowacji Ministerstwa Obrony Narodowej czy Polska Agencja Kosmiczna.

Zagadnienie monitorowania jakości i dostępności sygnałów GNSS oraz odporności odbiorników na zakłócenia były ponadto przedmiotem kilku realizowanych przez IŁ PIB projektów międzynarodowych, współfinansowanych m.in. przez Europejską Agencję Kosmiczną (European Space Agency, ESA) oraz Agencję Unii Europejskiej ds. Programu Kosmicznego (European Union Agency for the Space Programme, EUSPA).