המלחמה הנוכחית חשפה שיבוש מכוון של אותות GPS
דיווחים על תקלות במערכות ניווט לווייני (GPS) החלו מיד אחרי טבח 7.10 שביצע חמאס בעוטף עזה.
צה"ל הסביר כי הוגבר שיבוש מערכות הניווט הלווייני באזור כדי לסכל מתקפות רחפנים וכטב"מים של חמאס וחיזבאללה.
כטב"מים עוינים מאיימים על תושבי ישראל
ו .. עולם כלי הטיס כבר מזמן לא רק צבאי.
השימוש כיום באותות GPS נרחב – בטלפונים חכמים, במחשבים, במכוניות ועוד.
הודעות מבוהלות הופצו שהאקרים של החמאס השתלטו על ווייז ושינו את השפה של המפות מעברית לערבית. גם אפליקציות היכרויות הציעה מאצ'ים בביירות במקום בתל-אביב, הזמנות בוולט לא התקבלו כי "אין שירות בקהיר". אז .. לא. לא השתלטו על ווייז. זו תוצאה של שיבוש יזום שעושה צה"ל לאותות GPS באזור לצרכים מבצעיים.
השיבושים מצחיקים, אבל זה גם עלול להיות מסוכן, כי הרי רוב הציבור מקבל התרעות על ירי טילים מאפליקציית פיקוד העורף. אי לכך, יצאה הנחיה לא להתבסס רק על GPS, אלא להוסיף באופן ידני בהגדרות את המיקום תחת "אזורי עניין".
צוות מומחים בראשות טוד המפריז (Humphreys) מאוניברסיטת טקסס עוקב אחרי שיבושי מערכות GPS ברחבי העולם. הצוות חשף כי מ-7 באוקטובר, מטוסים החולפים בקרבת ישראל נעלמים שוב ושוב מהמפה לכמה שניות. זו ראיה לפעולות יזומות לשיבוש מערכות ניווט לווייני. לדבריהם, לחיל האוויר הישראלי יש משבש GPS רב עוצמה, שהשפעתו על אותות הניווט התרחב בשנה האחרונה. הם הזהירו כי זה עלול לפגוע בתעופה אזרחית ובעוד ענפים שנעזרים באותות GPS. להערכתם, מקור השיבושים בבסיס יחידת הבקרה האווירית של חיל האוויר במירון – הר גבוה בגליל.
.
כמה מילים על GPS ..
מערכת מיקום עולמית (Global Positioning System).
מערכת הניווט פותחה עבור צבא ארצות הברית בשנות ה-70. בשנות ה- 80 נפתחה המערכת לשימוש אזרחי מצומצם, ובשנת 2000 קיבל הציבור גישה מלאה לאותות המשודרים מלווייני הניווט.
המערכת מבוססת על אותות רדיו, שמשדרים 31 לווייני ניווט מגובה 20,000 קילומטר
הלווינים משלימים בכל יממה שתי הקפות סביב כדור הארץ.
כשהאותות מגיעים למקלטי GPS (נווטנים), המכשירים מעבדים את המידע כדי להעריך מיקום.
כל נווטן נדרש לזהות אותות שהגיעו לפחות מ- 4 לוויינים. כל לוויין מדווח מתי שלח את האות ואיפה במסלולו היה בעת השידור. הנווטן מוסיף שעה בה קלט את האות ואת מהירות גלי הרדיו ומחשב את המרחק שלו מכל לוויין. צירוף הפערים בזמן ובמיקומים מהם נשלחו האותות מכל הלוויינים, מאפשר לחשב מקום מדויק במרחב. מכשיר ניווט עם גישה לרשת מפות, יראה בדיוק היכן נמצאים ויוכל לתכנן מסלול ליעד מבוקש.
כל לוויין משדר קוד בינארי במספר תדרים, שחלקם מיועדים לשימוש צבאי בלבד.
הלוויינים במערכת GPS מתואמים זה עם זה. אבל .. מקבלי האותות (כלומר הציבור הרחב) משתמשים בציוד זול ולא אמין ונדרשים חישובים נוספים כדי לסנכרן שעון של נווטן עם שעונים אטומיים מדויקים שנמצאים בלוויינים, שהסטייה המרבית שלהם לא עולה על 40 ננו-שניות (מיליארדיות השנייה).
מיליארדי מקלטי GPS נמצאים כיום בשימוש צבאי, פרטי, מסחרי וממשלתי בכל רחבי העולם. מקלטים אלה נמצאים בטלפונים חכמים, במטוסים, רכבות, אוטובוסים, ספינות, טילי שיוט וכלי רכב אחרים, כמו גם רחפנים ומכשירים רבים נוספים – בכל מקום.
GPS אינה מערכת הניווט הלווייני היחידה כיום. בשוק האזרחי קיימת גם מערכת גלילאו של האיחוד האירופי. מדינות נוספות מפעילות מערכות דומות שסגורות לציבור הרחב – IRNSS ההודית, GLONASS הרוסית, BeiDou הסינית ו-QZSS היפנית.
המערכות מקבילות ושילוב של כמה מערכות יוצר רשת גלובלית הנקראת GNSS
מהי קרינת רדיו?
איך זה החל ..
באוקטובר 1957 ברית המועצות שיגרה לחלל את ספוטניק 1 – הלוויין המלאכותי הראשון. בסיקור העיתונאי הראשון לא היתה מילה מתאימה והוא כונה "ירח מלאכותי" ואפילו "בן ירח". בהמשך שימשה המילה הרוסית "ספוטניק" כשם כללי לכל הלוויינים. כך פורסם שיגור "הספוטניק האמריקני הראשון". המילה "לוויין" היתה פרי המצאתו של ראש הממשלה השני, משה שרת, שהשתמש בשורש לו"ה כדי לתאר גוף שמלווה גוף שמיימי גדול יותר (בדומה למשמעות המילה ספוטניק ברוסית).
כיום מקיפים את כדור הארץ עשרות אלפי לווינים, יש סיכוני התנגשויות ומדובר בזיהום האטמוספירה וזיהום אור
בקרוב נראה בשמיים יותר גופי מתכת מאשר כוכבים – זיהום הלוויינים
קל לפרוץ את מערכת הניווט שהציבור תלוי בה, גם ללא מערכות צבאיות מתוחכמות.
בעשור האחרון קרה שמטוסים אזרחיים איבדו אותות GPS לקראת נחיתה, שבוצעה ללא מערכת ניווט לווייני. מומחי בטיחות ומהנדסי אווירונאוטיקה שחקרו את האירועים טוענים כי חלקם נבעו מהתערבות זדונית.
אותות הרדיו שהלוויינים משדרים עוברים כ- 20,000 קילומטר עד קליטתם בנווטנים. הם מגיעים חלשים ופגיעים וקל לשבש אותם.
שיבוש אותות GPS עלול לשתק מגזרים רבים, כמו בנקים, בורסות, שירותי תחבורה, ספקיות חשמל ועוד.
בעת מלחמה נותן שיבוש יזום של אותות GPS יתרון מבצעי.
.
איך נעשה שיבוש GPS ?
דרך מקובלת לשיבוש אותות GPS היא זיוף אותות הרדיו (Spoofing).
כל לוויין GPS משדר קוד זיהוי ייחודי. פצחן (האקר) יכול לשכפל קודים של לוויינים שנקלטים בסביבתו וליצור אותות דומים מהמשדר שלו. התוכנה שמייצרת את התדר המזויף חייבת להתחיל בסנכרון מלא עם המידע שמועבר מהלוויין. התדר המזויף חייב להיות דומה במהירות ובתצורה למקור, אחרת מערכות הבקרה של הנווטנים יחסמו את המידע הזר.
בשלב הבא מגביר בהדרגה הפצחן את עוצמת האותות שהוא משדר, עד שהנווטן יינעל עליהם, והם יחליפו את האות המקורי, החלש יותר, שמגיע מהלוויין. ואז יוכל לשנות בהדרגה את האות ולספק לנווטנים מידע שגוי על מיקום הלוויין, מהירות התנועה של אותות הרדיו, או השעה בה הם נשלחו.
אותות מזויפים משמשים להטעות מדינת אויב שעוקבת אחרי תנועות כוחות צבא. אפשר גם ליצור אשליה של שיירת רפאים של כוחות צבא, שלא קיימת באמת, באמצעות שיבוש יזום של אותות GPS.
ניתן לשבש את המערכת גם באמצעות חסימת אותות GPS – פעולה הנקראת Signal Jamming.
אותות הלוויינים עוברים מרחק רב ונחלשים. משדרים על פני כדור הארץ יכולים לשלוח בליל רב-עוצמה של אותות חסרי משמעות באותו תדר וליצור רעש של גלי רדיו מטעים שיקשה על נווטנים לזהות את אותות הלווייניים. אותות חוסמים לא חייבים להיות מתוחכמים, אלא חזקים ורבים ויש לשדר אותם באזור בו רוצים לשבש קליטת GPS. משדרי רדיו חזקים יכולים לשבש אותות בקוטר של כמה קילומטרים.
.
באפריל 2023 פרסמו המפריז ועמיתו זאכארי קלמנטס (Clements), בשיתוף עם פטריק אליס (Ellis) מחברת Spire Global שמפעילה מערך לוויינים גדול במסלול נמוך, מחקר על הפרעות ל-GPS.
הם הצליחו לאתר מקור של מרכזי שיבוש GPS חזקים באמצעות מידע המגיע מלוויינים.
לוויינים החגים במסלול נמוך, עד 2,000 קילומטר, מהירים מאד (לרוב משלימים הקפה של כדור הארץ תוך 90 דקות) ויכולים לאסוף מידע רב בזמן קצר.
קרבתם היחסית לקרקע מאפשרת שליטה טובה של אותות GPS המגיעים מלווייני ניווט החגים מעליהם, ובנוסף גם אותות דומים המגיעים ממשדרים על פני כדור הארץ. כך, ניתן לאתר ניסיונות לזייף אותות GPS או להפריע לקליטתם.
החוקרים השתמשו בשתי דרכים לזהות מרכזים של שיבושי GPS פעילים:
- קריאה ישירה של אותות שנקלטו בלוויינים
- פענוח עקיף של מקור האותות באמצעות אפקט דופלר, המבוסס על כך שגלים, כמו גלי רדיו, נדחסים כשהם נעים לעבר גוף כלשהו (או שהוא נע אליהם) ותדירותם עולה, ומתפשטים בהתרחקות והתדירות פוחתת. (בגלי קול, לדוגמה, קל להבחין באפקט דופלר – כשאמבולנס מתקרב הסירנה נשמעת גבוה וכשהוא מתרחק תדירות הצליל משתנה ושומעים צליל נמוך יותר).
לוויין במסלול נמוך יכול לזהות שינוי בתדירות גלי רדיו משבשי GPS תוך קליטה של אותות מטעים מתחתיו. מדידה מדויקת של שינויים בתדירות הגלים אמורה לתת את מיקום המשדר.
במחקר, נתנה הבדיקה הישירה של האותות נתונים מדויקים וחד משמעיים יותר מאלה שהתקבלו ממדידת אפקט דופלר. החוקרים זיהו גם מרכז שיבוש ישראלי, שלהערכתם ממוקם בהר מירון. מרכזי שיבוש אחרים זוהו באוקראינה, סוריה, טורקיה, ועיראק.
שיבושי GPS נותנים יתרון בעת מלחמה, אך עלולים לפגוע בפעילויות אזרחיות שגרתיות.
לדוגמא, חקלאים בישראל התלוננו על נזק שגרמו שיבושים כאלה למערכות השקיה מדויקות מבוססות GPS. גם ממפעילי רחפנים מקצועיים ומטוסים אזרחיים נשמעו תלונות.
אפריל 2023 .. מענין .. מה עוד קרה באפריל 2023 ?
אני סבלתי מפריצות קרינה תכופות וגבוהות באופן קיצוני, בתוך ביתי הממוגן, שממוקם במובלעת נמוכת קרינה. זה נמשך כשבוע וחצי ולאחר שבוע של הפסקה שוב במהלך שבוע. כתבתי על זה בקבוצה
https://www.facebook.com/groups/448006515406043/posts/2331303477076328/
.
בגלל שאני רגישה לקרינה, ללא סלולר, וויפיי או וויז, אני ממשיכה לנהוג לפי מפות, ניווט כמו פעם. לרוב אני לומדת היטב את המסלול מראש – זה גם טוב למוח, או שאני משרטטת לעצמי תרשימי דרכים מגוחכים ממפות מהאינטרנט. (וחשוב שאדייק כי גם סלולרי כדי להתקשר אם התברברתי – אין לי. מאז שגיליתי כי אני רגישה לקרינה לא השתמשתי בנייד, גם בתקופות בהן היה לי מכשיר ושילמתי על השירות, לא טרחתי לקחת אותו).
יכולת הניווט, שהתנוונה אצל רוב הציבור בגלל טכנולוגיות הניווט, חוזרת והופכת נדרשת בגלל שיבושי מערכות הניווט.
כאמור, במלחמה מופעלים כטב"מים, שתלויים בניווט ב-GPS, זיהוי מיקום וניווט לפי לווינים.
בתגובה – יש משבשי תדרים. וחסימות אלו מפריעות לתעופה האזרחית, מסכנות מטוסים וכלי רכב אוטונומיים ואחרים ושלל טכנולוגיות מבוססות מיקום.
אז .. בתגובה לשיבוש GPS פותחו אמצעים טכנולוגיים להתגברות על השיבוש ושמירת הקשר עם האנטנה לניווט יעיל
אבל ..זה מיועד לשימושים צבאיים, כרגע.
במכשירים האישיים, הנסמכים על אנטנות סלולריות ולווינים, זה ממש יכול להשתבש ולא לפעול
ואז .. בלי ידע לנווט בקלות רבים ילכו לאיבוד, ועלולים לעבור גבולות למקומות ממש לא רצויים
(כרטא צריכה לעשות קאמבק .. הגיב חבר לדברי אלה בפייסבוק)
חברות רבות כבר עובדות על מנה, וזה אומר עוד תדרים ועוד קרינה.
קל לשבש אותות GPS
אבל יש דרכים להתגבר על ההפרעות.
חברות וגופים ממשלתיים משתמשים בטכנולוגיות שתפקידן ניטור אותות ומניעת שיבושים.
צבאות משתמשים באותות GPS מוצפנים, שמצמצמים סכנה שגורם עוין יזייף אותות GPS שלהם. חלק מהנווטנים נעזרים במערכות ניווט לווייני חליפיות, כמו "גלילאו" ומצליבים מידע מכמה מקורות. במוקדים רגישים מותקנת רשת של אנטנות שקולטות גלי רדיו ומנתחות את מקורן, במטרה לזהות אותות לא מורשים ולסנן אותם.
מדינות רבות משתמשות במערכות ניווט קרקעיות משלהן, כחלופה וגיבוי למערכת GPS הלוויינית. מערכות אלו מבוססות על מערך אנטנות ותחנות ממסר קרקעיות שמשדרות גלי רדיו חזקים בתדר נמוך שקשה לחסום או לזייף. כך, גם בעת התקפה על אותות GPS, הצלבת מידע ממספר אנטנות מאפשרת זיהוי מיקום מדויק כמו מהמערכת הלוויינית.
בחודש מארס 2021 הוקם בישראל מרכז לחקר טכנולוגיות ניווט מתקדמות, בשיתוף המינהל למחקר פיתוח אמצעי לחימה ותשתית טכנולוגית במשרד הביטחון (מפא"ת) והתעשייה האווירית. מטרתו לפתח מערכת ניווט שאינה מבוססת על GPS ונמסר שנועד לפתח "מדדים אינרציאליים מדויקים" – מדידה בשלושה צירים של תאוצת הגוף בו מותקנת המערכת ואת קצב שינוי כיוון הנטייה שלו לעומתם. נתוני מיקום, מהירות וכיוון התחלתיים של הגוף מאפשרים אומדן לגבי מיקום, מהירות וכיוון תנועה בכל רגע. לחישוב נוספות מדידות של שדה מגנטי שמסייע בזיהוי כיוונים (כמו מצפן), או לחץ אוויר שמסייע בזיהוי גובה. מערכות כאלו קיימות בספינות, מטוסים, צוללות וחלליות, אך משכללים אותן עוד ועוד.
באוקטובר 2021, מערכת ADA של התעשייה האווירית לחסימת אותות GPS מזויפים שולבה במערכים מתקדמים של חיל האוויר ונטען כי הוכיחה את יכולותיה במבצע "שומר החומות". המערכת מבוססת על אנטנה רב ערוצית שיכולה לסנן אותות שמגיעים מכיוונים בלתי רצויים – למשל ממשדרים קרקעיים, בלי לקטוע את המשכיות האותות המקוריים.
אלו רק כמה דוגמאות לטכנולוגיות לשיבוש אותות הניווט הלווייני ולחסימת השיבושים שנמצאים בפיתוח, בגלל התלות הגוברת במערכות GPS שמוטמעות כמעט בכל תחום.
יש ניווט המסתמך על תנועה וחישוב של זוויות של כדור הארץ וניווט לפי כוכבים ועוד סוגי ניווט. אולם, חשוב לזכור כי הגנה וחסימה מוחלטת לעולם לא תהיה, בשום דבר. גם כיפת ברזל לא מצליחה ב-100%, מזכירים המומחים.
וכל זה אומר ..
עוד יותר קרינת רדיו בסביבה שלנו
(מכ"מים צבאיים קשה למדוד באמצעים שברשותנו, והתדרים מוצפנים)
מהי קרינת רדיו? – אתר "ללא קרינה בשבילך"
אז בלי פניקה .. אבל ריכשו מד קרינה, לימדו מהי קרינה ומקורותיה ולימדו למדוד
כי בריא זה לא.
אנחנו כבר נפגענו – רובנו בלי לדעת דבר על קרינה. חלקנו עבדו בהי-טק, אני הייתי יועצת של חברות תקשורת וסלולר, השתמשתי בשמחה בציוד אלחוטי (נוח מאד) ולא היה לי מושג לגבי סכנות הקרינה ונזקיה לבריאות האדם והסביבה.
נזכיר כי קרינה זו אינה קטלנית כמו קרינה מייננת. לא. וגם הנזק לא מיידי, ההשפעות איטיות והנזקים מצטברים בהדרגה תא אחר תא
עם זאת, רגישי קרינה (בערך 10% מהאוכלוסייה בכל העולם) עלולים להרגיש החמרה בתסמינים בחשיפה לתדרים אלה.
קישור למכתב הכולל סיכום, קישורים והסברים לגבי נזקי קרינה בלתי מייננת לבריאות הציבור
קישור חשוב – מעט מהמחקר על השפעות על הסביבה (חי וצומח)
.
הצבא ימשיך לשבש אותות לצורכי ביטחון. ככה זה.
ומגזרים אזרחיים כבר מפתחים אמצעים טכנולוגיים לחסימת השיבושים.
חברות ישראליות משתפות פעולה עם גופים ביטחוניים כדי לספק פתרונות לשיבוש כלי טיס עוינים, ניהול תנועה אווירית במתחמים אסטרטגיים וסיוע בניווט כי לא ניתן להסתמך על GPS. לכן, מפתחים מערכות ניווט מקבילות ל־GPS.
לדוגמא, חברת רחפנים בשם Heven מיקנעם נמצאת בשת"פ עם מפא"ת (המינהל למחקר, פיתוח אמל"ח ותשתית טכנולוגית) במשרד הביטחון, התעשייה האווירית וצה"ל. שילוב יכולות נשיאה ותמרון ללא בזבוז אנרגיה הוא האתר. הוספת להבים מגדילה משקל שמקצר את משך הפעולה. החברה פיתחה את H100, רחפן עם שמונה להבים בעל כושר נשיאה של עד 31 ק"ג. נע במהירות של 10 מטר לשנייה עד לטווח של 33 ק"מ ב־55 דקות.
רחפן נוסף, H2D250, מיועד לנוע באמצעות מימן, דלק העתיד, במהירות של 28 מטר לשנייה במשך שמונה שעות.
חברה אזרחית ממושב חניאל, בשם Attis, עובדת עם חברות ביטחוניות כמו אלביט ורפאל ועם גופים אזרחיים ומציעה פתרונות כמו "בימוי אויב" של רחפנים לתעשיות ביטחוניות, מפתחת כלים ומתמקדת במראה ונחיתה אנכית (VTOL). ממשלת דובאי חתמה על הסכם להפעלת כלי טיס חשמלי כזה eVTOL, שפירושו electric vertical take-off and landing, כמוניות אוויריות החל משנת 2026.
.
חלק מהמקורות:
https://www.ynet.co.il/digital/refresh/article/tkjsifow6
https://www.globes.co.il/news/article.aspx?did=1001472540
https://www.ynet.co.il/digital/technology/article/hkkx9fvep
https://www.mako.co.il/nexter-news/Article-cbea0232c981d81027.htm
https://www.calcalist.co.il/local_news/article/syqais4wt
https://davidson.weizmann.ac.il/tags/%D7%A9%D7%99%D7%91%D7%95%D7%A9-gps
https://cars.walla.co.il/item/3633251
https://www.geektime.co.il/gps-problems-in-israel-swords-of-iron/
