Bloqueio e falsificação (spoofing) de sinais de satélites (GNSS) ainda é um problema para operadores de aeronaves – principais áreas de ameaça à segurança incluem zonas de conflito no Oriente Médio, e soluções anti-falsificação são desenvolvidas pela indústria, em 17.12.24

Em artigo postado no dia 11, o editor-chefe da AIN Matt Thurber  escreveu a respeito dos problemas de bloqueio e falsificação (spoofing) de sinais de satélites para efeito de navegação aérea.

Thurber escrevei que a interferência com sinais GNSS por meio de bloqueio ou falsificação (spoofing) continua sendo um problema em várias partes do mundo, com pontos críticos na Europa Oriental, Escandinávia, Rússia e em várias zonas de conflito, incluindo o Oriente Médio.

Mapa de interferência de sinais de satélites

Em setembro, o provedor de suporte a operações de vôo OpsGroup lançou seu “Relatório Final de Falsificação de sinais GNNS”, identificando os principais problemas e o trabalho em andamento para mitigar os problemas de falsificação.

A falsificação – spoofing – ocorre quando um receptor GNSS (sistema global de navegação por satélite) é “enganado” para processamento de uma posição falsa, por um equipamento que transmite do solo. Isso pode mostrar a aeronave em um local diferente de sua posição real e fazer com que o sistema de navegação opere uma aeronave para fora do curso desejado. Os sistemas de interferência tentam sobrecarregar sinais GNSS relativamente fracos e impedir seu uso por sistemas de navegação de aeronaves.

De acordo com o relatório do OpsGroup, “a maior preocupação com a segurança é a funcionalidade degradada do sistema de alerta de proximidade do solo. O sistema não opera corretamente após a falsificação, mesmo se a cobertura do GNSS for restaurada. O número de alertas falsos é surpreendente. Há uma normalização crescente do risco. Como resultado, houve uma apreensão generalizada no grupo de trabalho de que o trabalho de décadas para reduzir os acidentes de voo controlado em terreno corre grande risco de ser desfeito”.

Além disso, uma vez falsificado, um receptor GNSS pode ser contaminado com dados falsos, alertou o OpsGroup. “Isso coloca dúvidas sobre o uso do GNNS em qualquer ponto após a falsificação, especialmente nas aproximações RNP [desempenho de navegação necessário] e no uso de RNP em rota”, o OpsGroup registrou.

O OpsGroup observou um aumento de 500% na falsificação de sinais de satélites em 2024, afetando uma média de 1.500 vôos por dia, acima dos 300 vôos por dia no primeiro semestre do ano.

Uma grande preocupação é que as tripulações de vôo não estão recebendo informações técnicas sobre “envolvimento do GNSS em sistemas de aeronaves” e estão recebendo “orientações conflitantes e procedimentos incompletos ou insuficientes, todos levando a mal-entendidos e lacunas de conhecimento [consciência]”.

Numa pesquisa que viu amostrou 2.000 respostas, o OpsGroup reportou: “Os resultados mostram que 1.400 tripulantes (cerca de 70%) classificaram sua preocupação em relação ao impacto da falsificação de GNSS na segurança do vôo como muito alta ou extrema [e] 91% de todos os tripulantes classificaram sua preocupação como moderada ou superior”.

O OpsGroup posiciona-se reconhecendo que não há “soluções rápidas e fáceis … O foco principal no curto prazo é a mitigação, conscientização de tripulação, orientação e treinamento. A longo prazo, o grupo de trabalho identificou soluções potenciais para hardware, aviônicos e componentes do sistema … Deve-se considerar o potencial de aprofundamento do problema de vulnerabilidade do GNSS. Em meados de 2024, já estamos vendo um grande aumento tanto na falsificação quanto no impacto nas aeronaves. As regiões aumentar ainda mais, e os impactos podem piorar”. 

O OpsGroup observou que “a dependência excessiva do GNSS para navegação primária coloca grande importância na preservação de uma rede suficiente de auxílios à navegação terrestres convencionais”.

Soluções anti-falsificação (anti-spoofing) disponíveis e em desenvolvimento
Uma solução para bloqueio e falsificação de sinais de satélites (GNSS) foi desenvolvida pela Aerodata, e a EASA emitiu um Certificado Tipo Suplementar (STC/CST) para instalação de seu produto no jato executivo Cessna Citation Latitude equipado com plataforma de vôo (aviônica) Garmin G5000.

De acordo com a Aerodata, “com base no alerta/informação fornecido pela plataforma G5000, o piloto pode selecionar a fonte backup de GNSS por meio do novo sistema. A antena do novo sistema é montada no topo da fuselagem”. 

A Aerodata está planejando desenvolver Certificados Tipo Suplementar (STC/CST)  para outras aeronaves, incluindo plataformas civis e militares.

“A solução da Aerodata aumentará suas capacidades de missão especial, especialmente em missões de inteligência, vigilância e reconhecimento e inspeção de vôo, onde a navegação contínua e altamente precisa é crítica para a missão”, divulgou a Aerodata.

“À medida que os incidentes de interferência de GNSS aumentam, é essencial que a indústria da aviação responda com soluções eficazes para garantir a disponibilidade contínua do GNSS”, disse o presidente e CEO da Aerodata, Neset Tükenmez. “Este STC representa um avanço significativo para garantir a segurança futura na aviação civil e militar”.

A SandboxAQ está explorando a computação quântica para mitigar a interferência em sistema GNSS, usando medições do campo magnético da Terra com um magnetômetro vetorial para detectar anomalias devido a interferências e falsificações.

“O campo magnético da Terra é único em diferentes lugares”, explicou Luca Ferrara, gerente geral de navegação da SandboxAQ. “O campo magnético tem mais informações do que apenas o rumo da bússola”, Ferrara acrescentou, “com anomalias que aumentam ou diminuem o campo, como uma impressão digital. Isso nos dá um fluxo de dados de referência com base no magnetismo. Quando temos a tecnologia de detecção correta, podemos ver esse sinal e navegar a partir dele”.

O AQNav, da SandboxAQ, faz mapeamento comparativo em relação ao gradiente magnético que é capaz de detectar. “Se eu for capaz de fazer medições que me permitam ver esse gradiente em mudança, tenho mais informações que posso usar para determinar minha posição”, disse Ferrara. 

Os dados magnéticos de base vêm de bancos de dados como um mantido pela NOAA – National Oceanic and Atmospheric Administration (agência/administração federal americana de oceanos e meteorologia).

O que torna o AQNav capaz de detectar o gradiente magnético é um sensor magnético baseado em quantum (menor quantidade de uma grandeza física em uma interação). “É muito sensível”, Ferrara disse, “mas também mede saídas que não são necessárias para fornecer uma solução de navegação.”. Ferrara explica que “todas as aeronaves emitem interferência eletromagnética. O desafio tecnológico é como gerar um valor que eu possa usar para uma técnica de correspondência. Usamos hardware e software para gerar o melhor sinal possível, de modo que possamos usá-lo de forma inteligente com outra camada de algoritmos ajustados para as particularidades da correspondência baseada em mapa com campos magnéticos”. 

Em termos práticos, o AQNav “produz uma estimativa de posição, comparando a melhor estimativa do campo magnético com um banco de dados existente pareado com um sistema de estimativa de navegação inercial para restringir incertezas”.

Ferrara compara o AQNav com um caminhante perdido encontrando sua posição usando um altímetro e um mapa topográfico. Ao ir até o topo de cada montanha próxima e fazer uma leitura de altitude, o caminhante pode comparar o pico ao mapa. A estimativa de posição no ar funciona se você souber a posição inicial, mas não continua funcionando a menos que você possa fazer medições para atualizar a posição. “Se você tem um equivalente de mapa topográfico, isso abre sua capacidade de fazer mais com esses dados”, disse Ferrara.

Até agora, a Força Aérea do EUA (USAF) testou o AQNav, que cabe em um pacote do tamanho de uma mala que pode ser facilmente rolado para dentro e para fora de uma aeronave. “O sensor não é grande”, disse Ferrara. Um sistema projetado com arquitetura modular poderia colocar sensores distribuídos menores ao redor da aeronave. Ou um sistema portátil poderia caber em um pod (caixa-compartimento).

Ferrara espera desenvolver um sistema para aeronaves comerciais que complemente a aviônica atual. “Não se trata de precisão posicional”, observa Ferrara, “mas de como essa posição está sendo calculada. Não pode ser falsificado ou bloqueado e funciona em todas as condições climáticas e sobre o oceano. Quando adicionado a essa mistura de sistemas, ele agrega valor porque é diferente”.

A SandboxAQ tem trabalhado com parceiros comerciais para explorar casos de uso para o AQNav, incluindo quais níveis de precisão seriam úteis e como o sistema se integraria à aviônica da aeronave. “Vamos nos envolver com a FAA para garantir que seja bem compreendido”, disse Ferrara. “Já estamos abertos a trabalhar com grupos comerciais para desenvolvê-lo em conjunto e achamos que isso levará apenas alguns anos”, completou Ferrara. [EL] – c/ fonte