Το έργο CHRISS πρωτοπορεί στον ανθεκτικό χρονισμό και συγχρονισμό για κρίσιμες υποδομές

Το έργο CHRISS, μια πρωτοβουλία του Horizon EUSPA, πρόκειται να ενισχύσει σημαντικά την ασφάλεια και την αξιοπιστία των υποδομών ζωτικής σημασίας με την ανάπτυξη λύσεων διανομής και συγχρονισμού χρονισμού υψηλής ακρίβειας και αξιοπιστίας με βάση το Ευρωπαϊκό Παγκόσμιο Δορυφορικό Σύστημα Πλοήγησης (EGNSS). Υπό το συντονισμό της BEIA Consult International, το έργο ενώνει πέντε εταίρους από τέσσερις ευρωπαϊκές χώρες, με στόχο να επιδείξει καινοτόμες τεχνολογίες ανθεκτικές στις παρεμβολές των παγκόσμιων δορυφορικών συστημάτων πλοήγησης (GNSS), ιδιαίτερα στις παρεμβολές, την παραποίηση και τις κυβερνοεπιθέσεις. Οι βασικές καινοτομίες περιλαμβάνουν προηγμένα συστήματα συγχρονισμού και επικοινωνία με ασφάλεια blockchain, που επικυρώνονται μέσω εφαρμογών απαραίτητων για τη διασφάλιση κρίσιμων δικτύων και την υποστήριξη αναδυόμενων τεχνολογιών όπως το 5G.

Τρέχουσα εξάρτηση και ευπάθεια των συστημάτων συγχρονισμού και χρονισμού με βάση το GNSS

Τα GNSS έχουν καταστεί κρίσιμα στοιχεία υποδομής, τα οποία στηρίζουν διάφορες βιομηχανίες, όπως τα ηλεκτρικά δίκτυα, τα χρηματιστηριακά συστήματα, οι κυψελοειδείς επικοινωνίες, η γεωργία, τα μη επανδρωμένα εναέρια συστήματα, το και τα ευφυή συστήματα μεταφορών. Παρά την εκτεταμένη ανάπτυξή τους, τα συστήματα που βασίζονται στο GNSS παραμένουν εξαιρετικά ευάλωτα σε πολλαπλές απειλές, συμπεριλαμβανομένων των σκόπιμων παρεμβολών μέσω παρεμβολών,
επιθέσεων παραπλάνησης όπου οι δέκτες παραπλανώνται σκόπιμα από ψευδή σήματα, της διάδοσης πολλαπλών διαδρομών σε πυκνά αστικά περιβάλλοντα, της παρεμπόδισης σήματος χωρίς οπτική επαφή, των ιονοσφαιρικών καθυστερήσεων και παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων από άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Αυτά τα τρωτά σημεία μπορούν να διαταράξουν σοβαρά τις ικανότητες συγχρονισμού και χρονισμού που είναι απαραίτητες για κρίσιμες λειτουργίες στους τομείς εφαρμογών που αναφέρθηκαν. Η ζημία που προκύπτει κυμαίνεται από οικονομικές απώλειες και λειτουργικές διακοπές έως κινδύνους για την ασφάλεια και ζημία στη φήμη.

Αντιμετώπιση των σημερινών τρωτών σημείων του GNSS

Για τον αποτελεσματικό μετριασμό των τρωτών σημείων που ενυπάρχουν στις τεχνολογίες GNSS, έχουν προταθεί διάφορες ολοκληρωμένες στρατηγικές. Η ενσωμάτωση του GNSS με συμπληρωματικές μεθόδους εντοπισμού, όπως το ραντάρ, οι αδρανειακοί αισθητήρες και διάφορες τεχνολογίες ραδιοπρόσβασης, όπως το Wi-Fi και το 5G, ενισχύει την ανθεκτικότητα έναντι παρεμβολών και υποβάθμισης του σήματος, ιδίως σε απαιτητικά αστικά περιβάλλοντα. Οι προηγμένες τεχνικές ανίχνευσης που χρησιμοποιούν εξελιγμένους αλγορίθμους επεξεργασίας σήματος είναι απαραίτητες για τον εντοπισμό και τον μετριασμό των επιθέσεων παρεμβολής και παραποίησης, ενισχύοντας σημαντικά την ασφάλεια του δέκτη. Οι διαμορφώσεις δικτύων πολλαπλών ραδιοσυχνοτήτων που αξιοποιούν διαφορετικές πλατφόρμες επικοινωνίας βελτιώνουν περαιτέρω την ακρίβεια εντοπισμού. Ο συνεργατικός εντοπισμός θέσης, ο οποίος περιλαμβάνει την ανταλλαγή και την επαλήθευση πληροφοριών θέσης μεταξύ πολλαπλών συσκευών, αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την ελαχιστοποίηση των σφαλμάτων εντοπισμού. Επιπλέον, η συγχώνευση του GNSS με αδρανειακά συστήματα πλοήγησης έχει επιδείξει αυξημένη ανθεκτικότητα σε απειλές παραποίησης και βελτιωμένη συνολική ακρίβεια εντοπισμού θέσης. Η περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη παραμένουν ζωτικής σημασίας, ιδίως σε τομείς όπως η βελτίωση των μεθοδολογιών ανίχνευσης και μετριασμού, η τελειοποίηση της επεξεργασίας σήματος σε αστικά φαράγγια, η αξιολόγηση διαμορφώσεων GNSS πολλαπλών αστερισμών, η ανάπτυξη προηγμένων τεχνικών τρισδιάστατης χαρτογράφησης,
η αντιμετώπιση περιβαλλοντικών και ιονοσφαιρικών επιπτώσεων, η προώθηση συνεργατικών συστημάτων πλοήγησης, η διασφάλιση της χρήσης GNSS μέσω ελέγχου ταυτότητας και κρυπτογράφησης και η διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ GNSS και αναδυόμενων τεχνολογιών όπως το 5G.

H καινοτομία του CHRISS

Η μονάδα συγχρονισμού χρόνου (TSU) που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του έργου CHRISS ενισχύει περαιτέρω την ανθεκτικότητα του GNSS με τη δημιουργία μιας ασφαλούς και αξιόπιστης πηγής χρόνου αναφοράς, εφαρμόζοντας πολυεπίπεδα μέτρα ασφαλείας , όπως ανίχνευση παραποίησης, Galileo Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA), και μηνύματα συγχρονισμού προστατευμένα με blockchain. Ο δέκτης TSU επεξεργάζεται και φιλτράρει τα ανεπιθύμητα σήματα, βελτιώνοντας σημαντικά την ποιότητα του σήματος και διατηρώντας τη λειτουργικότητα του GNSS. Η επιχειρησιακή του ικανότητα πολλαπλού εύρους ζώνης και πολλαπλών συστημάτων επιτρέπει την ταυτόχρονη χρήση πολλαπλών GNSS, βελτιώνοντας τη συνολική ακρίβεια εκτίμησης του χρόνου. Επιπλέον, το TSU χρησιμοποιεί ισχυρούς αλγορίθμους ανίχνευσης αλλοίωσης , οι οποίοι είναι ικανοί να απομονώσουν τις απειλές και να διατηρήσουν συγχρονισμένη παράδοση χρόνου με ακρίβεια κάτω του νανοδευτερολέπτου.