Глобальные системы позиционирования *

За час до того, как я сел писать эти строки, первый спутник-демонстратор низкоорбитальной навигационной системы Pulsar отделился от разгонного блока.

Идею этой системы я изложил в прошлой статье. Компания Xona планирует вывести около 300 небольших спутников на низкую орбиту. Каждый спутник будет снабжен приемником сигналов глобальных навигационных систем (ГНСС), по их сигналам спутники будут определять свои траектории движения и синхронизироваться. Из-за удаленности от поверхности земли и ориентации антенны, спутники будут оставаться вне досягаемости наземных постановщиков помех.

Каждый спутник системы будет формировать собственный сигнал, который благодаря близости к поверхности планеты, окажется в 100 раз мощнее сигналов ГНСС. В совокупности с криптографической защитой сигнала это обещает устойчивость навигации к помехам и спуфинговым атакам. А за счет простоты спутников и их вывода, простоты комплекса управления, стоимость всей системы можно уместить в несколько сотен млн долларов.

Успех Starlink проложил дорогу молодым компаниям, претендующим на заполнение низкой околоземной орбиты своими малыми и не очень спутниками. Производить аппараты на конвейере, запускать сотнями и тысячами, разрабатывать и разворачивать группировку за десятки месяцев - всё это "New Space". Теперь HawkEye360 следит за пожарами лесными и людскими, Spire собирает данные о погоде, OneWeb догоняет Маска, SatelliteVU запускает в космос тепловизоры...а Xona Space Systems готовит для нас новую навигационную систему Pulsar!

В системе ГЛОНАСС пользователь ориентируется по навигационным спутникам как по маякам. Эти маяки удалены на расстояние около 20 000 км и движутся относительно поверхности земли со скоростью более 3 км/с. Но при этом спутники непрерывно передают параметры, позволяющие рассчитать их положение с точностью порядка метра. И чем точнее эти параметры, тем точнее вы, как пользователь системы, можете определить своё местоположение...

Поступают сообщения об отказе спутниковой навигации на авиалайнерах при движении по маршрутам в Прибалтике. Аналогичные сообщения поступали ранее из восточного средиземноморья, что побудило немецкий DLR (German Aerospace Center) отправить свой A320 на Кипр для сбора информации. Миссия состоялась в начале 2020 года, а по её результатам была выпущена научная статья, о выводах которой под катом

В первой части статьи мы вспомнили старые-добрые времена, когда один телефон от другого можно было отличить по фотографии. Мы добрались до iPhone 4S и увидели, как функции навигационного приемника переместились в связной чип Qualcomm MDM-6610. Что же было в следующих айфонах?

Если спросить разработчика-железячника чем ему нравится его работа, многие ответят, что возможностью пощупать результат своего труда. Это приятное чувство, когда плата в руках. Она точно такая, как ты её представлял, как ты её придумал. Моргает светодиодами, впивается в руку острой гранью, оставляет след. Это не "бездушный софт", который не покажешь ребенку и не положишь под стекло на выставке.

Но у меня есть ощущение, что эта радость постепенно уходит в прошлое. Покажу на примере приемников спутниковых навигационных систем.

Что такое ГНСС приемник? С системной точки зрения, это один из трех компонентов системы в одном ряду с сегментом космических аппаратов и сегментом контроля и управления.

Навигационные системы используют разные типы навигационных сообщений для модуляции разных сигналов. Например, сигналы GPS L1C/A модулируются сообщением в соответствии с протоколом LNAV, а сигналы GPS L2C и L5 сообщением CNAV.

Протокол определяет размещение данных в фреймах и сабфреймах, интервал передачи, разрядность и т.д.

• 96% специалистов по cybersec игнорируют проблему спуфинга;
• в 2012 году стоимость атаки была $100 000, в 2022 — всего $500;
• в 2018 году в продажу поступил GPS Spoofer за $5;
• по роликам на youtube (или гайдам с github) любой человек может запустить свой спуфинг за 15 минут;
• с железом на $1000 можно положить навигацию по всей Москве;
• с 2016 по 2018 обнаружено 9883 инцидента с 1311 судами в Геленджике;
• 85% краж автомобилей происходит с джаммерами;
• 680 форков на GitHub для подделки сигналов GPS;
• каждый год продается 450 000 серверов времени, в мире их уже более 3 млн., от каждого тайм-сервера зависит кусочек критической инфраструктуры.

Термины

Не плоть, а дух растлился в наши дни,
И человек отчаянно тоскует...
Он к свету рвётся из ночной тени
И, свет обретши, ропщет и бунтует.

A good glass in the bishop’s hostel in the devil’s seat forty-one degrees and thirteen minutes northeast and by north main branch seventh limb east side shoot from the left eye of the death’s-head a bee line from the tree through the shot fifty feet out.
Edgar Allan Poe.

Предыдущие статьи цикла о реверсе данных автомобильных навигаторов Siemens/VDO Dayton CARMiN:

Реверс черного тессеракта

01 Сшей красное с красным, желтое с желтым, белое с белым. Наверняка будет хорошо

02. Я уже даже не вижу код. Я вижу блондинку, брюнетку и рыжую

03. С прозрачными воротами и яркою звездой

Предыдущие статьи о реверсе данных автомобильных навигаторов Siemens/VDO Dayton CARMiN:

Реверс черного тессеракта

01 Сшей красное с красным, желтое с желтым, белое с белым. Наверняка будет хорошо

02. Я уже даже не вижу код. Я вижу блондинку, брюнетку и рыжую

Получив в прошлой статье полную раскладку по значениям чисел и цифр типа блока 0xA, информации по странам, естественным следующим шагом будет попытка провести разбор типа блока 0x0С, информации по городам.

Предыдущие статьи о реверсе данных автомобильных навигаторов Siemens VDO Dayton CARMiN

Реверс черного тессеракта

01 Сшей красное с красным, желтое с желтым, белое с белым. Наверняка будет хорошо

Статья является продолжением Реверс черного тессеракта, без прочтения которой, единственный вопрос, на который именно тут будет дан законченный ответ - "почему на КДПВ этого цикла статей везде картинки авторства Евгения Тихоновича Мигунова?".
Сразу и отвечу. Потому, что по странному совпадению, всеми книгами, которые он иллюстрировал, в детстве я зачитывался. Как художник, на мой взгляд, он великолепен, и выбранные цитаты его творчества, на мой взгляд, очень хорошо ложатся на темы конкретных статей.

Продолжение же реверса данных для автомобильного навигатора систем Siemens VDO CARMiN - под катом.

Система с известной спецификацией реакций на входные воздействия и неизвестным содержимым характеризуется, как черный ящик. Когда внутренняя структура, устройство и архитектура системы известны - ящик белый. Есть и промежуточное понятие серый ящик - частичное знание внутреннего устройства и ожидаемое поведение.

Как охарактеризовать систему, выходные реакции которой очевидны, но нет информации о входных данных, вызывавших эти реакции? Я сейчас про компьютеры, а не о психологии или медицине. Строго говоря, входные данные не просто есть, они присутствуют в полном спектре возможных вариантов, но целиком, глыбой, блобом, а реакция происходит на отдельную неизвестную часть (части) входных данных.

По аналогии с ящиками, в статье я назвал такую систему именем четырехмерного ящика, черным тессерактом. Ну во-первых, это красиво(с). Черным - за неизвестные входные спецификации, четвертое измерение - из-за того, что конечные данные устройства автомобильной навигации выдают в виде изображений, попытка компьютеризированного анализа результатов вывода бессмысленна и беспощадна.

Главной задачей астрометрии является реализация системы отсчета. Еще с античных времен астрономы создавали для этой цели звездные каталоги. Обзору успехов астрометрии за последние два тысячелетия, массовым звездным каталогам и космическим астрометрическим проектам посвящена эта статья.

Необыкновенные приключения AIS в Китае, или как найти корабль в море

Во многих сообществах, интересующихся движением кораблей по морям, недавно появилась новость, что “в Китае запретили AIS” и всё в таком духе. Как обычно, в заголовках больше хайпа, чем на самом деле, но давайте разберёмся, о чём весь шум.

Прежде всего, что такое этот AIS, или Automatic Identification System. Многие люди, знакомые с морской тематикой с суши, думают, что это система, которая сделана для того, чтобы мы могли видеть положение всех кораблей где-нибудь на MarineTraffic. А вот и не угадали! На самом деле, это один из тех случаев, когда не предусмотренный изначально способ использования технологии, пожалуй, превзошёл по важности то, для чего технология AIS изначально была создана.

Сегодня мало можно найти интересующихся техникой людей, которые бы не знали про наноспутники. Вкратце, это модульные космические аппараты, построенные из элементов стандартного размера примерно 10х10 см, предназначенные для вывода на низкие орбиты. Они отличаются от других космических аппаратов в экономичности. Причем, цена запуска и стоимость компонентов постоянно снижаются из-за растущей на рынке конкуренции.