АО «ПРИН» Спуфинг и глушение сигналов ГНСС: как сохранить точность измерений

Спуфинг и глушение сигналов ГНСС: как сохранить точность измерений

# GNSS

Знания для профи

23.07.2026

Ещё несколько лет назад угрозы глушения и подмены сигнала обсуждали в основном военные и специалисты по информационной безопасности. Сегодня с этой проблемой сталкиваются транспортные компании, геодезисты, операторы БПЛА, разработчики беспилотного транспорта и другие специалисты.

Разбираемся, как современные приёмники могут определять подмену координат, что делать после обнаружения спуфинга и делимся практическими рекомендациями, как работать в условиях глушения.

Содержание статьи:

Почему сигналы ГНСС уязвимы
Как обнаружить спуфинг на уровне сигнала
Четыре уровня защиты от спуфинга
Как антенны помогают бороться с глушением
Что делать после обнаружения спуфинга
Как работать в условиях глушения: практические советы
Куда движется спутниковая навигация

Почему сигналы ГНСС уязвимы

ГНСС-сигналы стали неотъемлемой частью транспортной, финансовой и энергетической инфраструктуры. В них используют спутниковое позиционирование, навигацию и синхронизацию времени. Но у систем навигации и времени есть обратная сторона: сигналы уязвимы.

Проблема радиошумов существовала задолго до того, как глушение сигналов стало массовым явлением. Раньше геодезисты и другие специалисты сталкивались с непреднамеренными помехами: от вышек сотовой связи, мощных передающих антенн и даже от неэкранированных кабелей внутри самого приёмника. Каждый из этих факторов по-своему искажал спутниковый сигнал.

Но сегодня к этим естественным помехам добавился новый фактор — преднамеренное глушение. Это уже не случайность, а целенаправленное воздействие, которое лишает устройство возможности определять координаты.

Существует два типа помех:

Джэмминг (jamming)— создание радиопомех, чтобы подавить или блокировать беспроводную связь, сигналы спутниковых систем глобальной навигации, сотовых сетей или иных беспроводных каналов передачи данных. Приёмник теряет связь со спутниками, перестаёт подключаться к мобильному интернету и в итоге не может определить координаты.
Спуфинг (spoofing)— умышленная подмена сигналов спутниковых систем глобальной навигации ложными, более мощными сигналами с наземного передатчика. Приёмник считает, что он находится в другом месте или времени. Ложный сигнал мощнее настоящего. Одна из разновидностей спуфинга — меконинг, когда координаты могут быть правильными, но искажается скорость движения.

Чем отличаются преднамеренные и непреднамеренные антропогенные типы угроз вблизи приёмника

Последствия спуфинга серьёзнее, потому что приёмник продолжает показывать координаты, но вы не знаете, что они ложные. В результате беспилотник уходит с маршрута, логистика даёт сбой, автономный транспорт теряет ориентацию, а отснятый геодезистом участок находится в соседнем СНТ.

В отличие от зашифрованных военных сигналов, структура гражданского ГНСС-сигнала известна, что позволяет генерировать ложные сигналы, идентичные настоящим.

Разработчики основных навигационных систем (GPS, Galileo, BeiDou) унифицировали частоты (L1, B1, E1; L2, B2, E5), чтобы удешевить приёмники. Сделать чип, который принимает и декодирует сигналы на одной частоте, проще. После оцифровки сигнала процессор в чипе разбирает его по типам.

Существует множество диапазонов и частот

При разработке систем и первых ГНСС-приёмников никто не думал всерьёз о том, что глушение будет массовым и доступно. Сейчас эта унификация упрощает задачи подмены и глушения сигнала. У ГЛОНАСС частотное разделение сигналов, что усложняет возможность глушения, но не решает проблему полностью.

Некоторые специалисты используют экранирование: опускают приёмник в яму, за холм или кладут в ведро. Это помогает отсечь часть помех и повышает шанс поймать ослабленные сигналы из зенита в условиях сильного глушения. У этого метода есть обратная сторона: вы обрезаете не только помехи, но и часть полезных спутниковых сигналов, а любое внешнее экранирование меняет фазовый центр антенны и снижает точность измерений.

Экранирование — аварийный приём, когда надо «переждать» или зафиксировать ситуацию. Не подходит для продолжительной геодезической съёмки, но может быть полезно при диагностике помех

Чтобы глубже разобраться в ГНСС-сигналах, научиться их правильно обрабатывать и выполнять измерения корректно, эксперты Университета ПРИН разработали онлайн-курс «Основы ГНСС-технологий при решении геодезических задач». Он охватывает полный цикл работ — от теории спутниковых измерений до практической обработки статики и подготовки отчётных материалов.

Как мы решаем проблему, которую создала унификация частот, комментирует Александр Брагин, кандидат технических наук, директор по развитию компании ПРИН:

«Все новые приёмники PrinCe переходят на новый чипсет. Это одно из ключевых направлений нашей работы. Мы видим, как смена поколений плат действительно улучшает работу оборудования в условиях глушения. Сравнивать приборы даже пятилетней давности с современными просто некорректно: технологии развиваются быстро, и в новых решениях мы уже не используем старые подходы».

Первый приёмник на новом чипсете — PrinCe i35XR. Название отражает два смысла: 35 — в честь тридцатипятилетия компании ПРИН, а XR — расширенная реальность (eXtended Reality), поскольку в приёмник, кроме ГНСС, встроены дополнительные датчики — видеокамеры и дальномер. Все новые приёмники и обновления текущей линейки также будут оснащаться новыми чипами.

Как обнаружить спуфинг на уровне сигнала

Обнаружить спуфинг можно по косвенным признакам. Рассмотрим три базовых метода, которые лежат в основе большинства систем защиты.

Мониторинг отношения сигнал/шум (C/N0). Аномальный скачок этого показателя чаще сопровождает появление мощного ложного сигнала. Почти в каждом приёмнике есть этот метод. Но при использовании маломощных скоординированных атак можно обойти детектор. Рост шума может быть вызван и обычным глушением, когда приёмник на фоне окружающего шума не может выделить полезный сигнал. Спутниковый сигнал очень слабый, а ложный сигнал на той же частоте мощнее. И мы видим это так, как будто спутники просто пропали.
Мониторинг качества сигнала (Signal Quality Monitoring, SQM). Здесь анализируют форму корреляционного пика — «сердца» обработки сигнала в приёмнике. При взаимодействии настоящего и ложного сигналов форма пика искажается: становится асимметричной, излишне острой или, наоборот, уплощённой. SQM-метрики изначально разрабатывались, чтобы бороться с многолучёвостью, но оказались эффективны и для обнаружения спуфинга.
Структурный анализ сигнала (циклостационарный анализ). Более сложный метод, который использует свойство периодичности навигационных сигналов. Принятый сигнал умножается на задержанную копию, чтобы снять доплеровское смещение. В результате спектр становится линейчатым, состоит из нескольких спектральных линий. Поведение и количество этих линий меняются при наличии «чужого» компонента, что и позволяет выявить аномалию.

Четыре уровня защиты от спуфинга

Ни один метод систем защиты от спуфинга не даёт 100 % гарантии. Ложные срабатывания из-за многолучёвости в городе или пропуск сложной атаки остаются проблемой. Надёжное обнаружение спуфинга обеспечивает комплексная защита.

Как работают четыре рубежа защиты:

Анализ мощности на входе. Приёмник постоянно мониторит автоматическую регулировку усиления. Необычное поведение становится первым косвенным признаком, что электромагнитная обстановка изменилась.
Углублённый анализ структуры сигнала. Система анализирует «сырые» данные и выявляет нехарактерные спектральные компоненты, которые оставляет спуфер.
Контроль корреляционных пиков. Приёмник непрерывно анализирует форму главного пика корреляционной функции и фиксирует любые искажения.
Мониторинг тактового генератора и навигационного решения. Система отслеживает изменения во временной шкале движущегося приёмника и сверяет их с ожидаемыми параметрами. Этот уровень эффективен против одноантенного спуфинга.

Данные с четырёх уровней защиты поступают в центральный блок принятия решений. На основе статистической модели или машинного обучения он анализирует информацию и квалифицирует ситуацию как штатную или подозрительную. Ключевыми характеристиками являются частота обновления раз в 1-2 секунды и способность распознавать истинную угрозу на фоне многолучёвости и широкополосных помех.

Современные производители делают большой анализ источников сигналов, записывают сигнатуры помех и добавляют их в прошивки. Это помогает отсеивать подозрительные сигналы и отличать спуфинг от многолучёвости.

Как антенны помогают бороться с глушением

Антенна — первый барьер на пути сигнала.

Спиральные антенны (Helix) являются менее точными при решении геодезических задач. Их диаграмма направленности устроена так, что она принимает низкие спутники с меньшим весом, а значит, хуже видит сигналы, которые приходят с горизонта. Раньше это считалось недостатком, но сегодня большинство источников глушения находятся у земли и распространяются вдоль горизонта. Спиральные антенны игнорируют сигналы, которые приходят с горизонта, и таким образом автоматически отсекаются помехи. Поэтому сейчас они показывают результаты, которые порой лучше более дорогие антенны. Это не планируемый эффект, а просто физическое свойство данного типа антенны.

Современные мультифидовые антенны с двумя, четырьмя или более элементами хорошо борются с многолучёвостью и обеспечивают стабильность фазового центра. Но они дороги, сложны в импорте и требуют отдельного питания до 30 Вт, что делает их пока непригодными для массового применения в геодезии.

Антенны с дроссельно-кольцевыми структурами (ChokeRing) зарекомендовали себя как проверенный способ борьбы с многолучёвостью. Специально рассчитанная конструкция с несколькими концентрическими кольцами не даёт отражённым сигналам попасть в антенну, и она получает только прямые сигналы со спутников.

Антенны с дроссельно-кольцевыми структурами созданы для физического отсечения сигналов вблизи горизонта

Такие антенны в основном используются в высокоточных сетях дифференциальных геодезических станций, например, в сети PrinNet. Но и они не решают всех проблем.

При этом стоит учитывать, что добавление любого нестандартного внешнего элемента, к примеру, металлического отсекателя (ground plane), меняет положение фазового центра антенны и вносит дополнительные погрешности.

Что делать после обнаружения спуфинга

Обнаружить атаку — полдела. Главное — не потерять навигацию.

После того как модуль защиты выявил и изолировал скомпрометированные спутниковые сигналы, источником точного позиционирования может стать инерциальная навигационная система (ИНС) – сочетание акселерометров и гироскопов.

Тесно связанная интеграция ГНСС-приёмника с модулем защиты и ИНС позволяет системе точнее предсказывать параметры сигнала в следующий момент и быстрее обнаруживать аномалии. Обнаружить спуфинг приёмник может быстро, но дальше решение принимает уже сам пользователь: что делать, как работать, переходить ли на другие методы измерений.

Как работать в условиях глушения: практические советы

Когда спутниковый сигнал ведёт себя непредсказуемо, доверять показаниям программы на экране контроллера становится рискованно. Вот несколько практических советов, на которые можно опереться:

Обновляйте прошивки. Производители постоянно улучшают алгоритмы обнаружения помех. Следите за обновлениями и устанавливайте их заранее перед выездом с возможностью протестировать работу оборудования.
Следите за признаками помех. Резкие скачки сигнал-шума, нерегулярное изменение количества спутников, скачки координат — всё это повод насторожиться. Если вы видите, что количество спутников меняется нерегулярно или координаты начинают «прыгать» без видимой причины, скорее всего, вы находитесь в зоне глушения.
Меняйте местоположение. Иногда достаточно отойти на 200–300 метров, чтобы выйти из зоны покрытия бытовых «глушилок». Помехи чаще носят локальный характер и ограничены по дальности.
Ставьте базовую станцию за естественной преградой. Если вы работаете со своей базой и знаете направление помехи, попробуйте установить станцию за холмом или другим препятствием, чтобы ослабить сигнал помехи.
Работайте с двумя приёмниками. Если у вас есть два приёмника, это может стать дополнительным контролем ваших измерений.
Делайте контрольные измерения. Повторное измерение с другой высотой антенны и через некоторое время — надёжный способ проверить себя. При первых подозрениях на глушение посетите точку вторично, измерьте её с другой высотой антенны или в другое время.
Учитывайте время суток. В некоторых регионах периоды глушения происходят по расписанию. Это известно, и иногда можно работать ночью или, наоборот, днём, в зависимости от того, когда помехи выключают.
При отсутствии поправок через интернет используйте альтернативные каналы связи. УКВ-модемы или LoRa-технологии помогают передавать RTK-поправки, если сотовая связь заглушена. УКВ требует лицензирования, LoRa — проприетарное решение, нельзя смешивать оборудование разных производителей. Но если глушится вся беспроводная связь, неважно, какой у вас модем, он тоже будет заглушён.
Имейте резервное решение. Держите в запасе тахеометр или SLAM-сканер. В условиях полного глушения, когда спутниковый сигнал полностью пропадает, эти приборы могут оказаться единственным способом продолжить работу.
Доверяйте интуиции. Если чувствуете, что что-то не так, перепроверьте. Вероятнее всего, действительно что-то не так.

Куда движется спутниковая навигация

Разработчики спутниковых систем не стоят на месте. Они внедряют новые сигналы, например L5 и E6, которые используют модуляцию, устойчивую к глушению. По расчётам, в 40 раз более надёжную, чем старые сигналы.

Цифровая подпись навигационного сообщения становится альтернативой. Система Galileo уже внедряет эту технологию. Приёмник получает сообщение, проверяет цифровую подпись и точно определяет подлинность сигнала. Цифровая подпись помогает против спуфинга, но бесполезна при глушении.

Будущее возможно за низкоорбитальными спутниковыми системами (LEO). Они работают ближе к Земле и излучают более мощный сигнал, поэтому заглушить их сложнее. Новые системы требуют нового оборудования и новых подходов к обработке данных.

Мы разобрали типы помех, работу антенн, новые чипсеты и практические советы для геодезистов и других специалистов, которые работают с координатами. Если хотите погрузиться в тему глубже — смотрите полный выпуск.

Александр Брагин, к.т.н., директор по развитию ПРИН

«Сегодня недостаточно просто получить координаты. Нужно ещё и проверять их на достоверность. Полностью защититься от помех пока что нельзя. Поэтому тахеометры и SLAM-сканеры очень востребованы. Но и современные спутниковые технологии стремительно развиваются и „учатся“ распознавать помехи.

Чем сложнее становятся условия работы, тем важнее для специалиста отрасли уметь ориентироваться в возможностях и ограничениях каждого инструмента, сочетать их и подбирать решение под конкретную ситуацию».

Понравилась статья?
Оцените:

Всего оценок: 9