Kan vi stole på dronens GNSS-posisjon?

Aktører med onde hensikter kan gi droner, biler og fly en falsk posisjon ved hjelp av spoofing. Mer om det lenger ned i artikkelen.

– Jo mer autonomi, dess mer attraktive er de for folk med onde hensikter, og dess mer må man sørge for å dekke alle muligheter. Du må kunne stole på systemet. Jeg for min del kunne ikke tenke meg å sette meg i en autonom bil, fordi jeg ikke stoler på systemet, sier markedsdirektør Sven Etzold i U-blox.

For 25 år siden lurte fire kamerater i Sveits på hvordan de best kunne miniatyrisere integrerte kretser. Det var ikke så mange som konkurrerte med dem. Den endte med produksjon av silikonbaserte chiper som gjør informasjon fra satellittantenner om til posisjonsdata.

Slik kan de se ut, små enheter som kan plasseres i alt fra biler, til håndholdte GPS mottakere og mobiltelefoner. Det har bidratt til å revolusjonere dronebruken de siste årene. Foto. Anders Martinsen

I dag er de rundt 1300 ansatte i en rekke land. Chipen deres i dag er fra 1,3 ganger 1,3 millimeter store, eller små om du vil. Ganger du størrelsen med ti, kan U-blox også levere chip sammen med antennen, for sikker posisjoneringsdata.

Nøyaktig, ja, men sikker?

Kundene deres er først og fremst bilprodusenter. Vi tok en prat med Sven Etzold på verdens største teknologimesse for å forstå om gps-informasjonen deres virkelig er sikker, og om de i så fall kan levere chiper til droneindustrien.

Etzold fører oss inn i et avlukke inne på U-blox’ stand i North Hall, på messeområdet til CES23, som består av millioner av kvadratmeter.

– Ja, det er vilt her, jeg er sliten, men nå er det snart over, sier Etzold, før han tar oss under panseret til minichipens evne til sikker posisjonering.

– For det første er chipene våre enveis. De mottar satellittdata. Fra dette kalkulerer vi en posisjon, gjennom en algoritme som vi gir videre, altså først og fremst til bilindustrien, men også til smarttelefoner, droner, containere med trackingsystemer, ja, alt som trenger en posisjon.

I dag har man jo en rekke ulike systemer innenfor GNSS-systemet, altså ulike satellittsystemer som russiske Glonass, amerikanske GPS, europeiske Galileo og andre.

I mange år har markedet mast om nøyaktighet, nøyaktighet. I dag jager man nøyaktige mål på centimeteren til enhver tid. Chipen benytter båndområdet fra 20 til 50 hertz, og beregner posisjonen femti ganger per sekund.

Jamming og spoofing

Men de siste årene har bransjen fått en annen utfordring. Systemene kan hackes. Satellittinformasjonen kan jammes eller enda verre, bli utsatt for spoofing. Det er en en teknikk som gjør det mulig for svindlere og andre med fiendtlige hensikter kan utgi seg for å være en sikker kontakt eller en sikker IP-adresse.

Fokuset har dermed gått fra nøyaktig posisjon til spørsmålet: Kan vi stole på posisjonen vi får?

– Det vi gjør er å motta så mange data som mulig, og gjøre kalkuleringer. Da er vi avhengig av satellitter. Det finnes i realiteten ikke alternativer i dag. Da må vi kunne stole på dataene vi gir, sier Etzold.

Han går gjennom utfordringene. I en by med skyskrapere og andre hindringer, reflekteres signalene. Informasjonen som kommer til antennen og chipen er dermed ikke originaldata, men refleksjoner gjennom indirekte kilder.

– Det vi gjør er å lage algoritmer som lager sannsynlighetsberegninger for å trygge informasjonen vi får. Når du på Google-maps plutselig får feil sted i en by, er det en typisk utfordring. Vi lager beregninger som oppdager og markerer slike ting, for at informasjonen skal bli sikker.

I gamle dager beregnet skip sin posisjon ut fra avdrift, strømmer, vind og logging av fart. På samme vis har biler i dag sensorer på dekkene. De beregner fart, akselerasjon og retning med gyro og andre sensorer. Satt sammen i beregninger får man et sikkert bilde av posisjonen.

Sensorene gir viktige svar

På spørsmål om ikke bilene kan bli uavhengige av GPS etter hvert som sensorene kan beregne hvor man drar, tror Etzold at det ikke vil bli mulig på mange år.

For droner er bildet enda mer komplisert, fordi man ikke kan måle fart med dekksensorer, og man kan være enda mer utsatt for feilinformasjon.

– Vi snakker om akkurat samme utfordringer. Løsninger vil komme, men det vil ta tid.

Spoofing er et mer alvorlig problem enn jamming gjennom falske eller indirekte signaler. Sammen med hacking av kjøresystemer er det et kappløp mot de med onde hensikter, for å ha sikre posisjonsdata selv om man blir utsatt for spoofing.

– Jeg kan ikke si for mye om hva vi gjør, men ja, dette er viktig nå. Sammen med sensorstyring, har vi også mulighet til å detektere om man blir utsatt for spoofing, og deretter har vi mottiltak for å kunne gi sikker posisjon på tross av dette.

Sannsynlighetsberegninger

– Vi kalkulerer konstant posisjonen ut fra antakelser, og har sannsynlighetsberegninger som trygger informasjonen. Den kan sannsynligvis ikke oppgis til hundre prosent, men vi bruker likelihood ratios for å beregne hva vi mener med sikkert, forklarer Etzold.

Hva som er sikkert vil avhenge av hvilke krav som stilles av kunden. Men det er allerede kjent at bilindustrien stiller svært høye krav til sikkerhet, og ikke minst utstyrer biler med systemer for å kunne håndtere dette.

– Det handler ikke alltid om tekniske løsninger, men om tillit, sier Etzold.

Mye av diskusjonen i dag handler om autonome systemer, og selvgående kjøretøy. Etzold forklarer at man sammen med kunden lager scenarier for hvordan man skal kunne håndtere farene.

– For en bil er det kanskje nok at den bare stopper i veikanten, mens andre krever mer. Man avtaler et nivå av trygghet for å håndtere ulike trusler.

U-blox samarbeider med flere for å oppnå tryggheten kundene trenger.

Ikke science fiction

– Du ser jo hva hackere er i stand til å gjøre. Det handler ikke alltid om at de vil ta styringen av farkosten, men de viser potensialet sitt, at de er i stand til å sette det ut av spill, sier Etzold.

Spoofing i denne sammenheng innebærer at man lager falske signaler, slik at man tror man er et annet sted enn man er.

– Men er ikke dette litt vel science fiction?

– Nei, dette er ikke science fiction, dette har vært forsøkt mot Tesla og andre. Det finnes bad people der ute. Derfor må vi sjekke alle smutthullene, slik at vi kan bli en del av et sikkert system også i fremtiden sier Etzold.

For å overføre dette til droner, bruker Etzold eksempelet med at en drone flyr mellom sykehus med blodprøver i et urbant område.

– En drone som operer autonomt, må på samme vis ha sikkerhetsmarginer for å håndtere de samme farene som bilene har. Om du ikke kan stole på at dronen kan håndtere farene, hjelper det ikke at du har nøyaktig posisjon på centimeteren. Du må kunne stole på at posisjoneringen er sikker.

– Men har ikke militære systemer holdt på med slik lenge? De er jo kjent med at satellittsystemer kan settes ut av spill?

– Jeg jobber ikke med militære systemer eller kunder, og kan bare gjette hvordan de opererer, sier Etzold.

Men generelt er han opptatt av autonome systemer og deres sikkerhet:

Han tror løsningene kommer, også for droner.

– For droner er alt litt mer sofistikert. Man har ikke hjul, og man må utvikle andre algoritmer. Det er mulig å løse.