GPS, Galileo, GLONASS ve BeiDou dahil olmak üzere Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS) havacılık, denizcilik, telekomünikasyon, ulaşım ve sayısız tüketici uygulaması için kritik konumlandırma ve zamanlama temeli sağlar. Bununla birlikte, GNSS sinyallerinin son derece zayıf yapısı (tipik olarak Dünya yüzeyinde -130 dBm civarında) onları radyo frekansı parazitlerine karşı oldukça savunmasız hale getirir.
Düşük maliyetli bozucuların, ultra geniş bantlı cihazların ve kasıtlı sahtekarlık araçlarının artan kullanılabilirliği ile parazit, navigasyon güvenilirliği için büyük bir tehdit haline gelmiştir. Bu makale, son araştırmalara ve gerçek dünya izleme verilerine dayanarak GNSS parazitinin kaynaklarını, etkilerini ve azaltma stratejilerini özetlemektedir.
1. GNSS Girişim Kaynakları
GNSS müdahalesi kasıtsız ve kasıtlı kesintiler olarak sınıflandırılabilir.
1.1 Kasıtsız Müdahale
Bunlar, GNSS bantlarına yakın RF enerjisi yayan sistemlerden kaynaklanır, örneğin:
- Havacılık işaretleri (DME/TACAN)
- Radar sistemleri
- Yayın vericileri
- Ultra geniş bant (UWB) cihazları
İstenmeyen parazitler dar bantlı (CW tonları, sahte emisyonlar) veya geniş bantlı (UWB gürültüsü) olabilir. Dar bantlı tehditler genellikle klasik filtreleme ile yönetilebilir, ancak geniş bantlı parazit daha gelişmiş teknikler gerektirir.
1.2 Kasıtlı Müdahale
Kasıtlı saldırılar şunları içerir:
- Karıştırma: CW, gürültü veya chirp sinyalleri kullanarak gürültü tabanını yükseltir
- Spoofing: alıcıları yanıltmak için sahte GNSS benzeri sinyaller iletir
- Meaconing: gerçek GNSS sinyallerini gecikmeli olarak tekrarlar
Piyasada bulunan ve genellikle “gizlilik cihazları” olarak pazarlanan sinyal bozucular, kasıtlı müdahaleyi giderek daha yaygın hale getirmiştir.
2. Temel Uygulama Alanları Üzerindeki Etki
GNSS paraziti sivil, hava ve deniz sistemlerini farklı ama ciddi şekillerde etkilemektedir.
2.1 Sivil Altyapı
Akıllı telefonlardan elektrik şebekelerine kadar, GNSS zamanlaması temel bir bağımlılıktır. Çalışmalar gösteriyor ki:
- Havaalanları, yakındaki sinyal bozucularla bağlantılı GNSS kesintileri yaşadı
- Telekom ağları GNSS kesintileri nedeniyle zamanlama istikrarsızlığı yaşıyor
- GPS kullanılamadığında acil servisler ve limanlar operasyonel gecikme riskiyle karşı karşıya kalır
Yerel parazitler bile birden fazla sektörde kademeli arızaları tetikleyebilir.
2.2 Vidasız Hava Araçları (İHA’lar)
İHA’lar otonom uçuş için büyük ölçüde uydu navigasyonuna güvenmektedir.
- GNSS kaybı kararsızlığa veya kontrolsüz sürüklenmeye neden olur
- Spoofing dronları yönlendirebilir veya kaçırabilir
- INS desteği olsa bile, uzun süreli GNSS kesintileri hızlı hata birikimine yol açar
CRPA donanımlı alıcılar da dahil olmak üzere modern anti-parazit stratejileri, İHA güvenliği için elzem hale gelmektedir.
2.3 Denizcilik ve Donanma Platformları
Denizcilik müdahalesi giderek daha fazla belgelenmektedir.
- Karadeniz’deki gemiler büyük ölçekli sahteciliğe maruz kaldı
- Baltık Denizi’nde altı ay içinde 84 saatten fazla sinyal karıştırma kaydedildi
- Uzun süreli kesintiler navigasyonu, yanaşmayı ve gemi takibini bozar
- Donanma görevleri durumsal farkındalığı veya senkronizasyonu kaybedebilir
Denizde GNSS’nin engellenmesi hem ticari hem de güvenlik riskleri oluşturmaktadır.
3. Girişim Azaltma Teknikleri
Zarar azaltma genellikle korelasyon öncesi (RF/IF alanı) ve korelasyon sonrası (ölçüm alanı) savunmalar olarak ikiye ayrılır. Katmanlı bir yaklaşım en etkili yöntemdir.
3.1 Ön Korelasyon Teknikleri
Uyarlanabilir Çentik Filtreleme
Tonları, cıvıltıları veya dar bant karıştırıcıları bastırmak için kullanılır.
Modern Çok Parametreli ANF (MPANF), çentik genişliğini ve derinliğini dinamik olarak uyarlayarak performansı artırabilir.
Darbe Karartma
DME/TACAN patlamaları gibi yüksek güçlü darbeleri bastırır.
Görev döngüsü düşük olduğunda radar açısından zengin ortamlarda son derece etkilidir.
Kalman Tabanlı Takip ve GNSS/INS Füzyonu
Kalman filtreleri sinyal bozucu frekansını tahmin eder veya vektör takibini destekler.
GNSS/INS entegrasyonu, bir alıcının kesintiler sırasında minimum sapma ile “kıyıya yanaşmasını” sağlar.
3.2 Korelasyon Sonrası Teknikler
Ölçüm Kalitesinin İzlenmesi
Müdahale genellikle şu yollarla kendini gösterir:
- C/N₀ düşer
- AGC seviyesi artar
- Kod artık sıçramaları
Avrupa, Kanada ve ABD’de yapılan çalışmalar bu ölçütlerin güvenilir göstergeler olduğunu doğrulamaktadır.
RAIM (Alıcı Otonom Bütünlük İzleme)
RAIM, bozuk ölçümleri tespit etmek için çoklu uydu kombinasyonlarını karşılaştırır.
Spoofing tespiti ve konum alanı bütünlüğü için gereklidir.
4. CRPA: En Etkili Anti-Jam Çözümü
Kontrollü Alım Örüntülü Antenler (CRPA), parazit kaynaklarına karşı uzaysal boşluklar oluşturmak için birden fazla anten elemanı kullanır.
CRPA’nın Temel Avantajları
- Eş zamanlı çoklu kaynak bastırma (M elemanlı bir dizi için M-1 boşluğa kadar)
- Girişim yönlü olarak bastırıldığı için GNSS bant genişliği korunur
- CW, chirp, darbeli veya sahte sinyaller dahil olmak üzere tüm modülasyon türlerine karşı etkilidir
- Gelişmiş esneklik için STAP (Space-Time Adaptive Processing) ile uyumlu
CRPA’lar ilk savunma hattı olarak hareket ederek filtreleme, RAIM ve çoklu takımyıldız takibi üzerindeki yükü önemli ölçüde azaltır.
5. Sonuç
GNSS paraziti havacılık, denizcilik operasyonları, telekomünikasyon ve otonom sistemleri etkileyen ve hızla artan küresel bir sorundur. Yazılım tabanlı filtreleme ve ölçüm taraması hayati rol oynarken, CRPA teknolojisi modern anti-parazit koruması için en güçlü ve ölçeklenebilir çözüm olarak öne çıkmaktadır.
Parazit olaylarının sıklığı ve karmaşıklığı arttıkça, endüstriler esnek ve güvenli Konumlandırma, Navigasyon ve Zamanlama (PNT) sağlamak için CRPA özellikli sistemleri giderek daha fazla benimsemektedir.
