GPS beter door Galileo

Zorgen over de nauwkeurigheid en verstoring van het GPS signaal houdt vele navigators bezig. Misschien is er licht in de tunnel. Het Europese Galileo testte de mogelijkheden.

Op 16 september bereikte Galileo een belangrijke mijlpaal op het gebied van de veerkracht van satelliet navigatie door de allereerste civiele GNSS-positie te demonstreren die zowel via navigatiegegevens als via afstandsmetingen werd geauthentiseerd. Bij de demonstratie werd gebruikgemaakt van het concept van de Galileo Signal Authentication Service (SAS), waarbij vijf Galileo-satellieten versleutelde signaalcomponenten over Europa uitzonden. Ontvangers op de grond verwerkten deze signalen met succes om een geauthentiseerde positiebepaling te berekenen, waarmee een nieuw niveau van bescherming voor civiele satelliet navigatie werd aangetoond.

Eerste geauthentiseerde positie met Galileo-satellieten

Op 16 september, tussen 14.00 en 16.00 UTC, versleutelden vijf Galileo-satellieten – E06, E21, E23, E34 en E36 – een van hun signaalcomponenten, het E6-C-signaal op 1278,75 MHz, dat normaal gesproken onversleuteld wordt uitgezonden. Verschillende Galileo SAS-ontvangers die op verschillende locaties waren opgesteld, verwerkten deze signalen met succes in combinatie met de Galileo Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA). Voor het eerst was een civiele GNSS-ontvanger in staat om geauthentiseerde navigatiegegevens en afstandsmetingen van ten minste vier satellieten tegelijkertijd te verwerken en een precieze positiebepaling te berekenen.

Spoofing in Noorwegen

Een aanzienlijk deel van de demonstratie vond plaats tijdens de Jammertest op het eiland Andøya in Noorwegen, waar gecontroleerde GNSS-stoor- en spoofingtests worden uitgevoerd met behulp van echte, via de ether verzonden signalen. Dit bood een unieke gelegenheid om Galileo SAS te evalueren onder zowel nominale omstandigheden als bij vele soorten spoofing. Tijdens de spoofingtests werden conventionele ontvangers misleid en rapporteerden ze valse posities, terwijl de Galileo SAS-ontvanger de aanval detecteerde en een betrouwbare positiebepaling handhaafde op basis van geauthentiseerde Galileo-signalen.

Versterking van GNSS tegen spoofing

Windassist sponsor

Toelichting. Bij de afbeelding boven: Galileo SAS blijft nauwkeurig tijdens een spoofingtest bij Jammertest in Noorwegen: de groene stippen aan de linkerkant geven de door SAS bepaalde positie weer, waarbij de werkelijke, juiste positie behouden blijft. De rode markeringen geven de vervalste posities van een commerciële ontvanger weer. Het spoofingsignaal dwingt de commerciële ontvanger ertoe een valse positie te berekenen. Afbeelding in het artikel: Driedimensionale weergave van hetzelfde scenario. Het vervalste traject begint bij de werkelijke positie (onderaan de afbeelding), springt vervolgens omhoog naar de berg en maakt een bocht naar links om vervolgens af te dalen naar de stad. De positie wordt volledig bepaald door de vervalser.

Spoofing is het uitzenden van vervalste GNSS-signalen die bedoeld zijn om een ontvanger te misleiden over zijn positie of tijd. Het vormt een aanzienlijke bedreiging voor satelliet navigatie, met incidenten die gevolgen hebben voor sectoren zoals de luchtvaart en het zeevervoer. In het verleden beschikten civiele GNSS-ontvangers over beperkte middelen om te verifiëren of de signalen die zij gebruiken daadwerkelijk afkomstig zijn van navigatiesatellieten. Galileo heeft een deel van deze kwetsbaarheid aangepakt via OSNMA, dat in 2025 operationeel zal zijn en dat de door Galileo-satellieten verzonden navigatiegegevens verifieert. SAS vormt een aanvulling op OSNMA door de andere fundamentele informatiebron te beschermen die wordt gebruikt voor het berekenen van een GNSS-positie: de afstandsmetingen. „Deze demonstratie is een belangrijke mijlpaal voor betrouwbare satelliet navigatie. Door de authenticatie van navigatieberichten te combineren met geauthentiseerde afstandsmetingen versterkt Galileo de weerbaarheid tegen spoofing en het vertrouwen in de positie-informatie die aan gebruikers wordt verstrekt“, verklaarde Guerric Pont, hoofd PNT bij EUSPA.

 Galileo Signal Authentication Service

Galileo SAS stelt civiele gebruikers in staat om afstandssignalen te authentiseren zonder dat ontvangers continu via een grondcommunicatiekanaal moeten worden bijgestaan of geheime cryptografische sleutels moeten opslaan, zoals doorgaans nodig is bij traditionele GNSS-oplossingen van militaire kwaliteit. Voor elke positiebepaling registreert een SAS-ontvanger digitale monsters van het versleutelde E6-C-signaal. Enkele seconden later, zodra de bijbehorende Galileo OSNMA-sleutel via het signaal in de ruimte is bekendgemaakt, gebruikt de ontvanger deze samen met eerder opgehaalde authenticatie-informatie om het geregistreerde signaal te verifiëren en een positie te berekenen aan de hand van geauthentiseerde afstandsmetingen. Samen bieden OSNMA en SAS complementaire bescherming: OSNMA verifieert het navigatiebericht, terwijl SAS de afstandsinformatie verifieert. Deze combinatie stelt ontvangers in staat om een breed scala aan spoofing-aanvallen te detecteren en af te weren, waardoor het vertrouwen in de resulterende oplossing voor positionering, navigatie en timing (PNT) toeneemt.

Bron: European Union Agency for the Space Programme

Windassist sponsor