תפריט
בטאון איגוד הטייסים בישראל
The Israeli pilots' Association (ISRALPA) magazine
בטאון איגוד הטייסים בישראל
The Israeli pilots' Association (ISRALPA) magazine
כולנו התרגלנו למציאות שבה המון דברים סביבנו מתבססים על אותות GPS. אותות GPS משמשים למגוון מטרות, הכוללות, בין היתר, סנכרון זמנים בין מערכות, ניווט, שעוני ספורט, הכוונת פצצות וטילים, מדידות קרקע ועוד. מי לא מנווט היום מחדר השינה לסלון בלי Waze או Google Maps?
לתעופה, שזה המקצוע לכבודו התכנסנו, מערכת GPS מספקת דיוק ניווט ברמה גבוהה ומאפשרת גם לבצע גישות מכשירים, תוך כדי התבססות על רמת הדיוק הפנימית של מערכות הניווט ופחות על מערכות קרקעיות שהתקנתן ואחזקתן יקרה. היא מאפשרת ניהול יעיל ובטוח יותר של התעבורה.
המערכת מספקת מיקום למערכות בטיחות קריטיות, כגון EGPWS. בלא נתוני מיקום מדויקים, מערכת זו או שלא תוכל לתפקד כלל ולא תציג נתוני פני קרקע על צגי הניווט (TERR POS), או עלולה לתת התראות שווא. התראות שווא של מערכת EGPWS עלולות לגרום לצוותים לבצע תמרון היחלצות, לא נדרש, באזור צפוף תנועה, שיביא לפגיעה בהפרדה מתנועות בסביבה. הימנעות מביצוע תמרון, עלולה להשפיע לרעה על אמון הטייסים במערכות ולהביא לכך שבמקרה של התראת אמת, צוות לא יתמרן כנדרש (גם כך, צוותים נוהגים להגיב באיחור להתראות המערכת, בממוצע רק בהתראה השישית הצוות מתחיל תמרון).
מטוסים מסחריים לא מנווטים בעזרת GPS ישירות. למטוסים יש מערכות ניהול טיסה המבצעות את הניווט. מערכות ניהול הטיסה מקבלות עדכון מיקום שוטף ממספר מקורות. בין המקורות עזרי ניווט קרקעיים (DME/VOR) ושילוב ביניהם וכן עדכון GPS. במידה והאחרון קיים והאותות אמינים, לרוב הוא זה שנותן את עדכון המיקום, שכן הוא המדויק ביותר והזמין ביותר. בהעדרו ניתן להשתמש באמצעים האחרים (או שזה מתבצע אוטומטית או שיש צורך לבחור את האופציה).
GNSS- Global Navigation Satellite System, שם כולל למערכת ניווט גלובלית, מבוססת לוויינים.
GPS – מערכת מיקום גלובלית – Global positioning System (ארה"ב).
GLONASS- Global Navigation Satellite System (רוסיה)
Galileo (האיחוד האירופי)
BDS 2-3- Beidou Navigation Satellite System (סין)
Jamming- blocking the GPS signal/ no or insufficient reception.
Spoofing- deception of the GPS signal to show inaccurate position
מערכת GPS של צבא ארה"ב הושקה בשנת 1978, לשימושים צבאיים. לאחר שנים שוחררה לשימושים אזרחיים, בתחילה עם סטייה מובנית ולאחר מכן בלי. היא כוללת כיום 38 לוויינים, מתוכם 32 פעילים.
מערכת GLONASS (רוסיה) הושקה בשנת 1982 והיא כוללת כיום 26 לוויינים, מתוכם 24 פעילים.
מערכת Galileo (האיחוד האירופי) הושקה בשנת 2016 והיא כוללת כיום 30 לוויינים, מתוכם 24 פעילים.
מערכת Beidou (BDS 2-3) הסינית הושקה בשנת 2000 והיא כוללת כיום 35 לוויינים פעילים.
לווייני מערכת GPS האמריקאית (לדוגמה) מקיפים את כדור הארץ, בגובה Mid-Earth Orbit, 20,200 ק"מ מעל פני כדור הארץ לערך (המערכות האחרות מקיפות בגבהים מעט שונים). הם מקיפים את כדור הארץ פעמיים ביום (כל 12 שעות). הלוויינים משדרים אותות, בתדרים מוגדרים ובעצמה יחסית נמוכה (זו הסיבה שקל יחסית לחסום את האותות). האותות כוללים מיקום וזמן מדויק, המופק משעון אטומי, המותקן בלוויין. האותות נעים במהירות האור. מכשיר GPS קרקעי קולט את האותות ועל פי הזמן שארך לאות להגיע מהלוויין אל המכשיר, הוא יודע את מרחקו מהלוויין. ברגע שמכשיר GPS יודע את מרחקו מלפחות 4 לוויינים שונים, הוא יכול לחשב את מיקומו המדויק, בשלושה מישורים. ככל שהוא קולט יותר לוויינים, כך הדיוק גבוה יותר, אולם עקב מיקומם של הלוויינים במסלול סביב כדור הארץ, יש גבול כמה לוויינים נמצאים בקו ראיה עם המכשיר.
תרשים סכמתי של מערכת לוויני GPS (אתר ממשלת ארה"ב)
לווין GPS III (אתר ממשלת ארה"ב)
התרשים הבא הופק על ידי הרשות האחראית על תפעול מערכת GPS בממשלת ארה"ב. הוא מדגים את חישובי המיקום על טרקטור, אבל זה נכון באותה מידה לכלי טייס, לכלי רכב, שעוני ספורט, חימוש מדויק ועוד, בהתאם ליכולות המקלט.
התרשים הבא הופק על ידי הרשות האחראית על תפעול מערכת GPS בממשלת ארה"ב
אגב, לכל הטוב הזה, שאנחנו, משתמשי הקצה, מקבלים בחינם, יש עלות. עלות העלאת המערכת לאוויר הייתה כ-12 מיליארד דולר. עלות האחזקה והתפעול השנתית שלה, קרוב ל-2 מיליארד דולר.
אפשר לומר שהעולם המודרני אינו יכול להתקיים בלא מערכות GPS
*GPS rollover- לוויני מערכת GPS משדרים תאריך לפי מניין שבועות. המידע נשלח בסדרה של 10 ספרות בינאריות כך שהן יכולות להכיל בין 1 ל-1023 שבועות. כל 1024 שבועות התאריך מתאפס. מערכות שאינן יודעות לטפל בכך עלולות להשתבש. זה קורה אחת ל-19.6 שנים בערך, קרה לראשונה באוגוסט 1999 ולאחר מכן בשישי באפריל 2019. הפעם הבאה צפויה אי שם ב-2038.
פגיעה באמינות מערכת GNSS עלולה לפגוע בתשתית התעופתית ויכולותיה, לפגוע באמינות מערכות המטוס ולהעלות את עומס העבודה של צוותי האוויר ויחידות הבקרה.
באזורים בהם יש בעיות קליטה- Jamming/Spoofing, מדינת ישראל ובפרט חברת אל-על, מובילות, שלא בטובתנו, בהכרה ויכולת התמודדות מול התופעה ומשמשות כתובת להתייעצות של גורמי ממשל וחברות תעופה.
בשדה התעופה בן גוריון, שהוא שדה התעופה הבינלאומי העיקרי של ישראל, יש תהליכי ILS וגישות RNP. מזה חודשים מתבצעות בשדה רק גישות ILS, מסיבות שונות אבל בעיקר מהסיבה שחסימות GPS אינן מאפשרות את דיוק הניווט הנדרש לביצוע גישות RNP. הדבר מגביל את האפשרויות במרחב ועלול להגביל גם את תפוסתו.
ברמת המפעיל, התמודדות מול תופעה זו יוצרת אתגר ומחייבת תהליך ניהול סיכונים מתמשך, בכדי לאזן בין מתן פתרון ברמה המיידית לבין ניהול סיכוני טיסה כוללני. מפעילים רבים בעולם, על סוגי מטוסים שונים, מדווחים על התראות שווא של מערכת EGPWS, לרבות בגבהי שיוט. התראות שווא יוצרות דילמה אצל אנשי הצוות, האם לבצע את התמרון (לא נכנס כאן לדקויות של מתי חובה לבצעו ומתי לא). בכדי להימנע מהתראות שווא, אפשר להפסיק את פעולות ה-E מתוך מערכת EGPWS. כלומר את הפונקציה של Look Ahead Terrain. זו פונקציה בטיחותית חשובה ומצילת חיים. האם רצוי לטוס בלעדיה? ממש לא. דילמה ניהולית. התרגלנו לטוס בלא פונקציה זו, בקטעים קריטיים של הטיסה (עזיבה והצטרפות) וכל זאת, בתנאים בהם רמת הדיוק שלנו בניווט לא מיטבית. כדי להימנע מסחיפה וטעויות ניווט התרגלנו להפסיק את עדכוני ה-GPS למערכות הניווט, למשך פרקי זמן ארוכים ובתחומי אזורי בקרה נרחבים (תל אביב, ניקוסיה, אנקרה ועוד).
כידוע, איגוד הטייסים הינו גוף וולונטרי, אינו רשות או גוף סטטוטורי ואין לו יכולת פעולה או אכיפה משל עצמו, אלא יכולת השפעה על גופים אחרים והנעתם לפעולה. גם גופים מדינתיים לא בהכרח יכולים לפתור את הבעיה.
איגוד הטייסים הבינלאומי הוציא כמה מנשרי בטיחות (Safety Bulletin) בנושא, דף תדריך (Briefing Leaflet) ונייר עמדה (Position Paper).
בחודש אפריל 2019 הוציאה IFALPA מנשר בטיחות בנושא אבדן אותות GPS באזור שדה התעופה Guanajuato במרכז מקסיקו.
19sab04-loss-of-gps-signal-at-guanajuato-international-airport-mmlo.pdf (ifalpa.org)
בחודש יוני 2019 הוציאה IFALPA מנשר בטיחות בנושא אבדן אותות GPS באזור נמל התעופה בן גוריון. הייתה לי הזכות להיות היוזם והמנסח של המסמך. בעקבותיו, בין השאר, נפתחה חקירה בנושא, במשרד החוקר הראשי (דאז), שבה השתתפו מספר גופים מדינתיים. אני השתתפתי בחקירה כנציג איגוד הטייסים. לבעיה בא מזור חלקי ולטווח קצר. כידוע, הבעיה בשיאה כיום.
19sab05-loss-of-gps-signal-at-ben-gurion.pdf (ifalpa.org)
בחודש מרץ 2022 הוציאה IFALPA מנשר בטיחות העוסק בפגיעה בביצועי ניווט כתוצאה מהיעדר אותות GNSS, בו היא הפנתה לפרסום של EASA בנושא, שפורסם באותה עת.
22sab08-gnss-outage-leading-to-navigation-surveillance-degradation.pdf (ifalpa.org)
בחודש יוני 2023 הוציאה IFALPA מנשר בטיחות בנודע להפרעות GNSS באזור ש"ת מקסיקו סיטי.
23sab05-gnss-signal-interference-at-mmmx-mexico-city-benito-juarez-international.pdf (ifalpa.org)
בחודש אוקטובר 2023 הוציאה IFALPA מנשר בטיחות בנושא spoofing באזורי עיראק ואזרבייג'ן.
23sab08-gps-spoofing.pdf (ifalpa.org)
בחודש דצמבר 2023 הוציאה IFALPA נייר עמדה מפורט בנושא, המחליף נייר עמדה משנת 2021.
23pos25-disruption-of-satellite-based-signals.pdf (ifalpa.org)
במקביל, בדצמבר 2023 הוציאה IFALPA דף תדריך בנושא.
ככל שהתלות של עולם התעופה בניווט לווייני עולה, כך עולה המוטיבציה לשבש את היכולת להשתמש בו. אם חשבנו שאנחנו הולכים לכיוון של הפסקת שימוש בעזרי ניווט "של פעם" ועוברים ל-GPS, אז Hold Your Horses. בתחום הזה אנחנו בנסיגה. נכון לעכשיו אין פתרון מערכתי לחסימות וזיופי אותות GPS. הפתרונות מומצאים "על הדרך", בעיקר על ידי מפעילים. הם לא מיטביים, אבל הם משתדלים לאזן בין סיכונים. כמו בתחומים אחרים, ככל הנראה שהפתרון יהיה טכנולוגי. התקנה של אמצעי היודע להתגבר על החסימות או הזיופים. זאת, עד שהחוסמים ילמדו להתגבר גם על זה וחוזר חלילה. אנחנו, כטייסים, צריכים ללמוד לנהל את האיום (Threat) ולהתמודד עם עומס העבודה הנלווה לו. אנו נדרשים לחזור קצת ליסודות, לנסות לבנות מחדש את תמונת העולם שלנו באמצעות עזרים קונבנציונאליים. קצת כמו לנווט ליעד בלי Waze, מה שמחייב, לעיתים, להציץ החוצה מהחלון ולפתוח מפה.
2 Responses
היי.
מאמר מקצועי, מקיף ומלא במידע.
אעביר לכל מכרי הנהגים – וגם לכל השאר
סקירה חשובה העוסקת בנושא בעייתי של השענות יתר על טכנולוגיה (ראה 7/10).