От zero1975
К All
Дата 04.02.2025 22:10:40
Рубрики Современность; Армия;

Вопрос по точности "военной" GPS:

Неоднократно встречал утверждения, что военным приёмникам GPS (во всяком случае американским) априори доступна боле высокая точность, чем гражданским. Но вот в довольно авторитетном источнике: Лекция №33 в серии избранных лекций ASABE - Автовождение сельскохозяйственой техники от лошадей до GPS: как мы к этому пришли и куда идем (авторы: Х.А. Херауд и А.Ф. Ланге), встретил такую вот фразу:
"Selective availability (SA) was an intentional source of error in the GPS system introduced by the U.S. Department of Defense (DoD). This was removed in May 2000. Today, the U.S. DoD has another means of jamming the GPS system if required during times of combat. SA errors are correctable with the use of a correction signal. Local in-theater jamming of GPS by the military may prevent ordinary, non-military receivers from working."
Перевод:
"Избирательная доступность (SA) была преднамерено введенным Министерством обороны США (DoD) источником ошибок в системе GPS. Она была устранена в мае 2000 года. Сегодня у Министерства обороны США есть другие средства для глушения системы GPS, если это необходимо во время боевых действий. Ошибки SA можно исправить с помощью корректирующего сигнала. Локальное глушение GPS военными может помешать работе обычных, невоенных приемников".
Беглое гугление подтвердило:
Selective Availability (SA) was an intentional degradation of public GPS signals implemented for national security reasons.
In May 2000, at the direction of President Bill Clinton, the U.S government discontinued its use of Selective Availability in order to make GPS more responsive to civil and commercial users worldwide.
The United States has no intent to ever use Selective Availability again.
In September 2007, the U.S. government announced its decision to procure the future generation of GPS satellites, known as GPS III, without the SA feature. Doing this will make the policy decision of 2000 permanent and eliminate a source of uncertainty in GPS performance that had been of concern to civil GPS users worldwide.
https://www.gps.gov/systems/gps/modernization/sa/
Перевод:
Избирательная доступность (SA) представляла собой преднамеренное ухудшение качества сигналов GPS общего пользования, реализованное в целях национальной безопасности.
В мае 2000 года по указанию президента Билла Клинтона правительство США прекратило использование избирательной доступности, чтобы сделать GPS более удобным для гражданских и коммерческих пользователей по всему миру.
Соединенные Штаты не намерены когда-либо снова использовать принцип выборочной доступности.
В сентябре 2007 года правительство США объявило о своем решении закупить следующее поколение спутников GPS, известное как GPS III, без функции SA. Это сделает политическое решение 2000 года постоянным и устранит источник неопределенности в работе GPS, который беспокоил гражданских пользователей GPS во всем мире.
Вопрос от профана:
А есть ли он, этот "военный GPS" с чудесной точностью, или это байка с корнями из давно ушедших в прошлое ограничений, подкрепляемая невысокой точностью части гражданских приемников из нижнего ценового диапазона?
От zero1975
К zero1975 (04.02.2025 22:10:40)
Дата 05.02.2025 12:14:05

Большое спасибо за ответы!

Вроде бы понял и про то, что такое "военный" GPS, и про истинную причину отмены Selective availability (SA).
Спасибо!
От tarasv
К zero1975 (04.02.2025 22:10:40)
Дата 05.02.2025 10:09:29

Re: Вопрос по...

>Вопрос от профана:
>А есть ли он, этот "военный GPS" с чудесной точностью, или это байка с корнями из давно ушедших в прошлое ограничений, подкрепляемая невысокой точностью части гражданских приемников из нижнего ценового диапазона?

Есть и он теоретически точнее на порядок, но там много нюансов.

Теория - GPS работает на получении сигналов времени с часов спутников. По разности между принятым значением времени с разных спутников, скорости света и переданных со спутников альманаха их координат определяются координаты приемника. Однако сигнал времени можно передавать с разной точностью. Тут и начинается разница между гражданским и военным GPS.
У GPS два сигнала сoarse-acquisition (C/A) и precision P. Первый передает более грубые данные времени, второй более точные. Никаких искажений, просто разная точность заданная структурой сигнала. P код публичен но зашифрован переде передачей и в эфир идет P(Y) код. Теоретическая точность определения координат по C/A 3 метра, по P(Y) 30см но нужен ключ шифрования. Гражданские приемники принимают только C/A. Военные запускаются используя C/A и потом переходят на P(Y) иначе начала работы приемника придется ждать слишком долго.
Американским военным 3 метра казалось слишком точно для всех кому ни попало и поэтому добавили Selective Availability которая влияла на оба кода. Это псевдослучайная добавка к времени часов спутника. Псевдослучайная потому что знание с какого значения запустился генератор дает возможность вычислить следующее значение и так далее. Американские военные знали исходное число и могли убрать эту погрешность, гражданские и чужие военные не могли и полная погрешность C/A сигнала получалась до 100 метров. Начальное число регулярно меняли чтобы никто не догадался.
Но тут есть нюанс. Достаточно шести приемников с точно известными координатами, вычислителя и широковещательного передатчика сигнала поправки чтобы убрать эту погрешность на достаточно большой площади. Называется это differential GPS. Принимаем не только сигналы со спутников но и с наземной станции коррекции и точность резко возрастает. DGPS cпроектирован был для убирания других погрешностей GPS, но он убирал и намеренную погрешность от SA. В результате SA выключили. Серьезный оппонент ее обойдет и для гражданских от выключения серьезная польза.
Но ответ на ваш вопрос не "военный GPS в 10 раз точнее гражданского". Нюанс в том что вариации скорости распространения радиоволн в ионосфере, неточность определения орбит спутников и синхронизации их часов вносят погрешности намного большие чем теоретическая точность P(Y) сигнала. В результате и два раза по точности не будет.
Это про исторический GPS, в современном есть военный M-code. Детали реализации секретны но известно что он повышает не точность а помехозащищенность и снижает вероятность подмены координат.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От AMX
К tarasv (05.02.2025 10:09:29)
Дата 10.02.2025 12:05:06

Re: Вопрос по...

> Но тут есть нюанс. Достаточно шести приемников с точно известными координатами, вычислителя и широковещательного передатчика сигнала поправки чтобы убрать эту погрешность на достаточно большой площади.

Если, спутников много, а "искажения" случайны, т.е. не "сдвинуты" специально в одну сторону, то вы в любом случае получаете бОльшую точность, т.к. по сути приемник решает задачу нахождения точек пересечения сфер. Поэтому при наличии 2-х спутников появляется 2 значения высоты, одна из которых ложная.

>и снижает вероятность подмены координат.

Да ладно. Создаете помеху на посылку со спутника. Зная свою помеху, можете выделить из неё полезный сигнал. Вычисляете этот сигнал, транслируете в эфир вместо спутника. Время прохождения сигнала увеличилось для приемника. Варьируя задержку от разных спутников, можете "двигать координаты" как вам угодно.

Классическая атака, которая используется во многих, эээ, "приложениях".

И можете шифровать что хотите и как хотите, если нет какой-то "опорной базы", то ничего не противопоставите.
От tarasv
К AMX (10.02.2025 12:05:06)
Дата 11.02.2025 06:18:57

Re: Вопрос по...

>Да ладно. Создаете помеху на посылку со спутника. Зная свою помеху, можете выделить из неё полезный сигнал. Вычисляете этот сигнал, транслируете в эфир вместо спутника. Время прохождения сигнала увеличилось для приемника. Варьируя задержку от разных спутников, можете "двигать координаты" как вам угодно.

Ув. коллега объясните мне пожалуйста как вы собираетесь реализовать эту MITM атаку на CDMA систему без ключей шифрования? Против FDMA (оригинальный Глонас) это работает, но то предания старины глубокой. Как вы выделите сигнал от конкретного спутника чтобы добавить задержку не зная ключа шифрования? Пространственно? ИМХО есть методы попроще.

>И можете шифровать что хотите и как хотите, если нет какой-то "опорной базы", то ничего не противопоставите.

Если бы это делал я то задавил бы все и выдал фейковый C/A выше уровня помехи без мудрствований с задержками.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От bedal
К zero1975 (04.02.2025 22:10:40)
Дата 05.02.2025 08:46:08

это вообще разные вещи

Одно дело - преднамеренные ошибки, которые раньше вносились, а сейчас нет. И другое дело - дополнительные параметры, доступные на двух уровнях доступа (кроме обычного - гражданского). На дополнительных уровнях обеспечиваются значения времени с большим числом знаков после запятой, что позволяет определять координаты точнее, а также возможность чаще корректировать координаты. Гражданские приёмники обновляются раз в секунду не только потому, что процессоры слабые, но и потому, что точность метки времени не позволяет получить различие значений за меньшие интервалы. Плюс к тому - возможность работать с уточняющими сигналами наземных станций (такие ставят вблизи аэропортов, к примеру, чтобы самолётные GPS-приёмники давали точность в считанные метры в секунду и считанные дециметры).
Ну, и вроде как в самом закрытом режиме можно и какие-то экстренные оповещения получать (типа "третья мировая началась"), но это неточно.