A három szegmens

A GPS rendszer három fő szegmensből áll, amelyek mindegyike más-más módon lehet kitéve a támadások és/vagy ellenséges felhasználás különböző formáinak. A 24 GPS műhold képzi az úgynevezett űr-szegmenst. A hat pályasíkon, a földtől 20200 km-re keringő 24 műhold közül a föld tetszőleges pontján egyszerre legalább öt műhold jelei foghatóak. A földi szegmens hat bázisállomásból áll, ahonnan folyamatosan figyelemmel kísérik a műholdak pályáját és szükség esetén beavatkozásokat végeznek. A harmadik, a felhasználói szegmens, amely a GPS vevők segítségével a műholdakról sugárzott adatokat, használható pozíció adatokká alakítja.

A GPS műholdak lényegében nagyon pontos órák, amelyek kódolt rádióadás formájában precíz időjeleket sugároznak a földi vevő egységeknek. A vevőberendezések kiszámítják a jelek kibocsátása és megérkezése közötti – egyébként alig érzékelhető – időkülönbséget, majd több műhold jeleit figyelembe véve meghatározzák a föld felszínén értelmezhető pozíciót.

A GPS holdak valójában két különböző jelet sugároznak. A civil vevők számára elérhető és körülbelül 15 méteres pontosságot adó C/A kódot és a kriptográfiai berendezésekkel felszerelt katonai vevők által értelmezhető úgynevezett P kódot, amelynek pontossága 1 cm. (az eredeti cikkben a civil vevők pontosságát 100; míg a katonai vevők pontosságát 20 méterben határozták meg)

Biztonsági rések?

Az USA védelmi minisztériuma régóta aggódott amiatt, hogy a GPS standard jeleit idővel ellenséges szervezetek is felhasználják, így előkészületeket tettek ennek megakadályozására. A védekezésre az úgynevezett Selective Availability nevű technikát alkalmazták, amely a GPS C/A kódot mesterségesen torzította, így a civil vevők pontosságát körülbelül 150-300 méterre csökkentette.

Bár a GPS rendszer létrehozásakor nem tekintették elsődleges célnak a civil szféra kiszolgálását, a nyilvánossá tett GPS specifikáció mégis hatalmas mértékben elterjedté tette az eszközt, így lényegében számolni kellett a GPS immár tömeges méreteket öltött felhasználási potenciáljával. (a civil GPS piac jelenleg körülbelül háromszorosa a katonaiak) Az egyre növekvő piaci igények és a nemzetvédelmi szempontok egyensúlyban tartása lényeges kérdéssé vált. A civil felhasználók felől érkező nyomás leginkább az SA-ra vonatkozott, amely idővel olyan technikák létrejöttével mint a DGPS, lényegüket vesztették, legalábbis biztonságpolitikai szempontból.

A DGPS, a GPS jelek és egy ismert földrajzi pont közötti különbség kiszámítását, azok továbbítását és a GPS vevők által történő felhasználást jelenti. A különböző – és folyamatosan fejlődő – DGPS technikák segítségével nem csak az SA vált kiszűrhetővé, de egyéb, jellemzően légköri torzulások hatásai is, így a DGPS vevők pontossága megközelíthette az 1 métert. A DGPS rendszerek kezdetben jellemzően erősen behatárolt területen voltak használhatóak, a korrekciós jelek továbbítása FM rádióadások vagy távközlési eszközök segítségével történt. Egyes szervezetek, mint a Szövetségi Légügyi Hatóság (FAA), komoly kísérleteket folytattak egy úgynevezett Nagy Területű Pontosító Rendszer (WAAS) létrehozására, amely a korrekciós jeleket nagy távolságokon keresztül is elérhetővé teheti. A WAAS és európai párja az EGNOS lényegében nem más, mit a hagyományos értelemben vett DGPS jelek geostacionárius műholdak által történő sugárzása. A civil felhasználói szegmens ilyetén fejlődése erősen megkérdőjelezte a jelenlegi biztonsági szelepek használatát, amely végül az SA korlátozás feloldásához vezetett.

Voltak azonban más szempontok is, amelyek több oldalról kérdőjelezték meg a GPS rendszerrel kapcsolatos biztonsági elvárásokat. Az Öböl háborúban a GPS torzítását átmenetileg megszüntették (érdekességképpen: a GPS rendszer teljes egészében 1993 december 8-án lépett működésbe, ekkora törtét meg a jelenlegi 24+ műhold pályára állítása és üzembe helyezése) így a sivatagban szolgálatot teljesítő katonák kézi GPS vevőik segítségével komoly tájékozódási segítséget kaptak. Egyre erősödött az a nézet, hogy a kész, kereskedelmi forgalomban kapható vevőket, egyszerűségük, olcsóságuk és elterjedtségük miatt komolyan kell venni. Védelmi szempontból ez azonban felvetette az a kérdést, hogy ha a katonaság civil vevőket használ, egyre inkább rászorulhat az SA kikapcsolására, amely azonban a vélt/valós ellenség navigációs képességeit is megnöveli. Ugynakkor figyelembe kell venni azt is, hogy a kevésbé fejlett CA kód sokkal inkább ki van téve az elektronikus zavarásnak, mint katonai párja a P-kód.

Ellenséges célú felhasználás

A nyilvános GPS jeleket az ellenséges erők különböző módokon használhatják fel. A pozíció adatokat felhasználhatják földi csapatok irányítására épp úgy mint ahogyan az az USA haderők teszik. Az adatokat felhasználhatják csatahajók és vadászrepülők navigálására. A felhasználás legfenyegetőbb módja mégis a ballisztikus vagy egyéb rakétafegyverek pontosságának növelése. Bár ez a felhasználási mód jelenleg még kívül esik a fejlődő országok lehetőségein, az alapvető építőelemek szinte bárki számára hozzáférhetőek.

Az Öböl háborúban bemutatkozó Scud rakéták pontossága GPS jelek felhasználásával 20-25%-al lenne megnövelhető. Az is igaz ugyanakkor, hogy ez a szám akkor sem növekedne számottevően ha nem létezne az SA, ugyanis az ilyen rakéták pontosságát sok egyéb tényező is befolyásolja. Ugyan ez a helyzet a robotrepülőgépekkel is. A veszélyt tehát nem az SA léte vagy hiánya okozza, hanem maga a GPS alapszignál.

Elektronikus védekezés

A GSP tekintetében nem csak a támadó jellegű fellépés ez egyetlen mód, amellyel ellenséges szervezetek fenyegethetik az Egyesült Államokat. Egyes haderők a GPS jelek torzításával megakadályozhatják a GPS rendszerek használatát, így lehetetlenné tehetik egy erre a technológiára épülő haderő bevetését.

A sebezhetőség a GPS jelek relatív gyengeségéből és a vevők feltételezhető elektronikus támadhatóságából következik. A kísérletek azt mutatják, hogy egy kereskedelmi vevőt egy mindössze 1 watt teljesítményű zavaró berendezés is meggátolhat a megfelelő működésben, akár 2 – 20 kilométer távolságból. Nagyszámú és kis teljesítményű zavaró berendezést pedig igen nehéz megtalálni és megsemmisíteni. Akár egy 1000 watt teljesítményű zavaró adó is elkészíthető ember által hordozható méretben.

A GPS zavarásával kapcsolatos védekezés első lépése lehet a katonaságban (US military) egyre inkább elterjedő civil vevők száműzése. Második lépésben növelni kell/lehet a katonai specifikációknak megfelelő GPS vevők fejlettségét. A katonai GPS vevők jelenleg például először a szabvány C/A jelet fogják be, majd csak ez után lépnek át a P-kódra. Hatásos lépés lehet a védekezésben az antennák zavarásvédelmi határainak növelése, valamint a katonai vevők inerciális rendszerekkel (INS – Inertial Navigation System) történő felszerelése. A repüléshez is használható INS rendszerek ára azonban megközelíti a 100.000 dollárt. Természetesen a védekezés része lehet megfelelő saját célú zavaró berendezések létrehozása is, amellyel az ellenséges erők GPS vevőit lehet szükség esetén használhatatlanná tenni.

Bár a GPS rendszer üzemeltetése és működési paramétereinek szabályozása a Védelmi Minisztérium kezében öszpontosul, az ipari méretű elterjedtség és a mögöttes gazdasági hajtóerő valószínűtlenné teszi a GPS jelenlegi pontosságának csökkentését. A harcéri technológiáknak a GPS jelenlegi állapota mellett kell fejlődniük érintetlenül hagyva a privát szektorban jelenleg elért szintet, mivel a legkomolyabb veszélyforrás nem a GPS jelenlegi/elvi pontosságából fakad, hanem magából a rendszer létéből.