HYBRID GNSS RECEIVER
Obiettivi del servizio
Il ricevitore HGR e la sua tecnologia è una soluzione economica che integra varie fonti di informazione garantendo un'accuratezza, una robustezza e una precisione che attualmente nessun altro ricevitore può fornire. Il fattore chiave per la classe di applicazione HGR è la capacità di rilevare lo spoofing e il meaconing, determinando quindi l'autenticità dei dati relativi alla posizione. Il sistema sfrutta l'uso di tre fonti di informazione, come segue:
- Il GNSS, per servizi di temporizzazione e posizionamento continui, accurati e disponibili in tutto il mondo;
- L'ADS-B, come fonte di messaggi sconosciuti a priori in termini di contenuto, caratteristiche del segnale (ad esempio i bit effettivi del messaggio) e tempo di emissione. Per progettazione, infatti, i messaggi ADS-B sono trasmessi da ogni aereo in momenti casuali, al fine di evitare conflitti di messaggi nell'accesso al canale condiviso ALOHA canale a 1090 MHz (ADS-B è basato su un accesso ALOHA puro);
- Un meccanismo di sincronizzazione sicuro basato su una rete di comunicazione, per fornire tempi alternativi attraverso un canale sicuro.
La combinazione unica dei tre elementi di cui sopra, o parte di essi quando non sono tutti disponibili, fornisce capacità per rilevare gli attacchi di spoofing più probabili, cioè quelli basati sulla "ritrasmissione del segnale" (meaconing) e anche quelli basati sulla "simulazione del segnale".
Gli utenti e i loro bisogni
L'utente target può essere ripreso in tre diverse categorie:
1. Consorzi e aziende di logistica e trasporto
2. Industrie che producono scatole nere e ricevitori GNSS.
3. ISVAP (Istituto per la vigilanza sulle assicurazioni private e di interesse collettivo) e alcune compagnie di assicurazione, sempre in qualità di stakeholder.
L'impegno degli utenti previsto nel progetto sono 4 aziende di trasporto e logistica. Attraverso le interviste e i questionari sembra che sia emersa un'importante intuizione sulla sicurezza in merito a categorie speciali di trasporto su strada (es. elettronica, gioielli, trasporto di denaro, ecc.). In ogni caso, per monitorare i trasporti in tempo reale, i mezzi sono spesso collegati tramite servizi di geolocalizzazione che sfruttano i segnali GPS e la connettività web nonostante ci siano problemi di interruzione del segnale.
Le applicazioni rilevanti e le esigenze degli utenti per il Road Domain:
- Applicazioni critiche per la sicurezza (SCA)
---> Gestione della flotta - migliorata (HMT)
- Applicazioni critiche per il pagamento (PCA)
---> Addebito basato sulla posizione (RUC)
---> Pay-As-You-Drive
- Applicazioni critiche dal punto di vista normativo (RCA)
---> Servizi di emergenza - eCall
---> Navigazione stradale - supporto alle emergenze
---> Tracciamento del veicolo - DT
- Applicazioni di mobilità intelligente (SMA)
---> Navigazione stradale
---> Monitoraggio di flotte, beni e merci
Concetto del servizio/sistema
Il fattore chiave per la classe di applicazione HGR è la capacità di rilevare lo spoofing e il meaconing, determinando quindi l'autenticità dei dati relativi alla posizione. Il concetto del sistema è quello di acquisire gli stessi segnali da diversi siti per mezzo di ricevitori collaborativi e/o ricevitori di riferimento gestiti dal proprietario del servizio. Ogni ricevitore, conoscendo la sua posizione presunta tramite GNSS, è in grado di dedurre il tempo di emissione di un messaggio ADS-B, che può essere confrontato con la valutazione simile fatta da tutti i ricevitori che hanno decodificato lo stesso messaggio. A questo punto, il sistema è in grado di verificare la veridicità della posizione presunta di ogni ricevitore utilizzando un meccanismo di voto (con i ricevitori di riferimento che hanno un peso molto grande nella valutazione). Il confronto con la posizione derivata dal GNSS permette di convalidare e certificare il posizionamento GNSS contro lo spoofing. L'architettura proposta considera la possibilità di interoperare con i fornitori di servizi che già supportano le catene di trasporto (ad esempio i sistemi di gestione della flotta).
L'HGR fornirà due serie di informazioni, come descritto di seguito:
- La posizione, come qualsiasi ricevitore GNSS (ad esempio utilizzando il protocollo NMEA)
- Il livello di fiducia associato alle informazioni riportate, compresi gli allarmi quando viene rilevato un attacco di spoofing, meaconing o jamming, ad esempio estendendo il protocollo
Il sistema è composto da:
- Un insieme di apparecchiature HGR, installate sulle piattaforme di trasporto per il trasporto intelligente ferroviario, stradale e marittimo (rispettivamente su treni, camion o navi)
- L'Anti-spoofing e il/i server di sincronizzazione temporale per gestire i sistemi e i servizi
Valore aggiunto dello spazio
L'applicazione/servizio proposto sfrutta i segnali GNSS, in particolare Galileo, il sistema globale di navigazione satellitare europeo. Attualmente fornendo il servizio iniziale, Galileo è progettato per essere interoperabile con GPS e GLONASS, i GNSS americano e russo. In dettaglio, Galileo sta introducendo un nuovo servizio, denominato Open Service Navigation Message Authentication (OSNMA), progettato per essere diffuso sulla banda E1. Questa funzionalità contribuisce significativamente a mitigare le forme più semplici di attacchi di spoofing, che sono anche le più probabili. Mentre GNSS rimane il mezzo principale per il posizionamento, soprattutto in scenari esterni, evidenziare i rischi legati al GNSS spoofing e jamming.
L'HGR si basa sullo sfruttamento di un algoritmo brevettato anti-spoofing basato sull'integrazione di dati provenienti da tre diverse fonti di informazione: tecnologia di posizionamento (GNSS), segnali di opportunità (SoO) (ADS-B) e una fonte di temporizzazione indipendente dal satellite. Questa combinazione unica dei tre elementi di cui sopra, o parte di essi quando non sono tutti simultaneamente disponibili, fornisce capacità per rilevare gli attacchi di spoofing più probabili, cioè quelli basati sulla "ritrasmissione del segnale" (meaconing) e quelli basati sulla "simulazione del segnale". Tale combinazione garantisce vantaggi contro i tentativi intenzionali di spoofing.
Stato attuale
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Lo stato di sviluppo dell'HGR a marzo 2021 è il seguente:
- Requisiti utente consolidati
- Base di progettazione HGR consolidata
- Iniziate le attività di prototipazione di HGR con il supporto di partner strategici: LINKS Foundation, un centro di ricerca, e INRiM, un centro di ricerca pubblico e l'istituto nazionale di metrologia italiano
- Iniziato le simulazioni per determinare le prestazioni attese. I primi risultati mostrano prestazioni molto buone, in linea con i requisiti, ottenute con margine
- I risultati del prototipo sono consolidati entro giugno 2021
- L'implementazione è prevista entro la primavera del 2022
- Proof Of Concept con installazioni su veicoli sono previste, utilizzando il sistema implementato, nell'estate 2022. I POC sono organizzati con il coinvolgimento degli utenti target e delle parti interessate
