Truy vết nguồn gây nhiễu GNSS mạnh trên bầu trời châu Âu

• Nguồn gây nhiễu GNSS đặt trong không gian đã gây ra hàng chục sự kiện nhiễu diện rộng tạm thời mạnh tại lục địa châu Âu, Greenland và Canada kể từ năm 2019, thậm chí ảnh hưởng tới cả băng tần GPS L1, làm dấy lên lo ngại nghiêm trọng đối với hàng không, hàng hải và các hệ thống thời gian chính xác
• Trong dữ liệu trạm tham chiếu IGS 1Hz, CNR của GPS L1 tại nhiều điểm cùng lúc sụt giảm mạnh trong phạm vi độ phân giải lấy mẫu 1Hz; các sự kiện đồng thời tại những điểm xa nhau như Finland, Italy và Greenland củng cố giả thuyết về nguyên nhân từ không gian cùng phương pháp phát hiện dựa trên công suất thu, thay vì một nguồn mặt đất hay máy bay đơn lẻ
• Trong giai đoạn 2019~2026, phân tích dữ liệu từ 165 trạm tham chiếu cho thấy có 75 ngày xuất hiện sự kiện GPS L1 diện rộng mà CNR tại ít nhất một điểm giảm hơn 5dB; ngay cả khi cộng thêm 47 ngày có sự kiện yếu hơn, phân bố tổng thể vẫn không thay đổi nhiều và cho thấy mẫu hình chủ yếu xảy ra vào ngày làm việc và giờ làm việc; số ngày ghi nhận phát xạ công suất cao/yếu là {b:75,47}
• Quan sát phổ cho thấy đỉnh nhiễu nằm tại 1577.5 MHz, cao hơn khoảng 2MHz so với tần số trung tâm GPS L1 là 1575.42MHz, với băng thông khoảng 5MHz; ở một số sự kiện, sau đó còn xuất hiện burst ở băng 1558.5 MHz, nhưng hai băng này không hoạt động đồng thời
• Chỉ dùng riêng phép đo CNR và TDOA thì mỗi phương pháp đều có giới hạn, nhưng khi kết hợp công suất thu với chênh lệch thời gian đến, có thể thu hẹp ứng viên và nhận diện một cách đáng tin cậy nguyên nhân là một cụm nhỏ vệ tinh cảnh báo sớm của Nga trên quỹ đạo Molniya

---

Bản chất vấn đề và cơ sở quan sát

• GNSS như GPS cung cấp độ chính xác định vị cỡ mét, khả năng truy cập toàn cầu, vận hành trong mọi thời tiết và hoạt động im lặng vô tuyến, nhưng dễ bị suy giảm hiệu năng trước nhiễu có chủ đích như gây nhiễu, giả mạo tín hiệu và nhiễu tự nhiên như đa đường hay ảnh hưởng khí quyển
• Trong 5 năm qua, tình trạng gây nhiễu GNSS trong hàng không và hàng hải đã tăng mạnh; khi mất mát hoặc ô nhiễm GNSS gây ra lỗi ở các hệ thống phụ thuộc, nó có thể tạo ra chuỗi sự cố vượt xa sai số dẫn đường hay thời gian đơn thuần
• Đối tượng phân tích là dữ liệu công khai từ mạng trạm tham chiếu của International GNSS Service (IGS), đặc biệt sử dụng dữ liệu CNR của GPS L1 C/A từ các trạm cung cấp quan sát GNSS tốc độ cao 1Hz
• Kể từ năm 2019, tại các trạm tham chiếu ở châu Âu, Greenland và Canada, toàn bộ các tín hiệu GPS L1 đang được theo dõi đều đồng thời trải qua các đợt sụt CNR ngắn, với thời điểm bắt đầu trùng nhau trong phạm vi độ phân giải lấy mẫu 1Hz, gợi ý một nguồn gây nhiễu duy nhất
• Phạm vi địa lý của các máy thu mặt đất bị ảnh hưởng quá rộng, khiến cả giả thuyết một nguồn gây nhiễu đơn lẻ trên mặt đất lẫn từ máy bay đều khó hợp lý, qua đó củng cố giả thuyết nguyên nhân từ không gian
• GPS L1 là băng tần chủ đạo dùng cho hàng không, hàng hải và thời gian chính xác trên toàn cầu, vì vậy việc nhiễu công suất cao quy mô liên lục địa ảnh hưởng đến băng này làm dấy lên lo ngại nghiêm trọng

Phương pháp phát hiện dựa trên công suất thu

• Các trạm tham chiếu IGS cung cấp các quan sát pha sóng mang, giả cự ly, Doppler và CNR ở định dạng RINEX; khi có nhiễu, CNR được xem như tỷ số sóng mang trên nhiễu và tạp âm (CINR)
• Vì các sự kiện nhiễu tạm thời thường kéo dài 3~5 giây, bộ phát hiện dùng thống kê sai phân dạng ξij[k] = 1/2(zij[k+l] - 2zij[k] + zij[k-l]) để bắt được mức thay đổi CNR trước và sau sự kiện
• Thống kê phát hiện theo trạm Λi[k] là giá trị trung bình của ξij[k] trên nhiều tín hiệu GNSS đang được theo dõi tại thời điểm đó, và việc có nhiễu hay không được quyết định bằng phương sai ước lượng từ dữ liệu quá khứ cùng ngưỡng νi có tỷ lệ báo động giả cố định (CFAR)
• Trong một đoạn 15 phút của ngày thứ 160 năm 2021, các trạm METG (Finland), MATE (Italy) và THU2 (Greenland) đồng thời phát hiện nhiễu ở khoảng giây thứ 700 dưới điều kiện l=3 và ngưỡng xác suất báo động giả 10^-4
• Khi xét phát hiện trên toàn bộ các trạm trong cùng ngày, ban đầu có 21 trạm phát hiện một sự kiện công suất thấp, tiếp theo là 58 trạm phát hiện một sự kiện mạnh hơn; mức sụt CNR của GPS L1 C/A trong sự kiện mạnh đạt tối đa 6dB gần khu vực Baltic
• Việc phát hiện nhiễu cục bộ tại từng trạm riêng lẻ không phải là hiếm, nhưng hiện tượng cùng một dấu hiệu sụt CNR kéo dài khoảng 3 giây được căn chỉnh thời gian tại các điểm xa nhau như Finland, Italy và Greenland cho thấy một nguồn gây nhiễu chung

Mẫu hình thời gian và không gian giai đoạn 2019~2026

• Phân tích dữ liệu 1Hz từ 165 trạm tham chiếu trong giai đoạn từ ngày 1/1/2019 đến ngày 4/5/2026 cho thấy có 75 ngày xuất hiện sự kiện nhiễu tạm thời GPS L1 diện rộng mà CNR giảm ít nhất 5dB tại tối thiểu một trạm
• Trong cùng thời gian đó, có 47 ngày xuất hiện các sự kiện nhiễu tạm thời diện rộng yếu hơn; ngay cả khi đưa chúng vào, phân bố theo ngày trong tuần và thời gian trong ngày cũng không thay đổi nhiều
• Lần phát hiện sớm nhất của nhiễu tạm thời diện rộng có ý nghĩa là vào tháng 10/2019, và các sự kiện công suất cao chủ yếu tập trung vào ngày làm việc và giờ làm việc theo UTC, gợi ý khả năng có can thiệp của con người hơn là hiện tượng tự nhiên ngẫu nhiên
• Ở một số ngày, các sự kiện công suất cao xảy ra nhiều lần trong ngày; vào ngày thứ 146 năm 2021, mẫu hình một burst công suất thấp rồi đến burst công suất cao lặp lại hai lần, với khoảng cách giữa hai sự kiện mạnh là khoảng 32.6 phút
• Độ trễ giữa burst công suất thấp và burst công suất cao là 317 giây vào ngày thứ 160 năm 2021, và là 115 giây ở mỗi sự kiện trong ngày thứ 146 năm 2021; thời điểm các burst trong cùng một ngày thường có tính chu kỳ, và các burst lớn thường cách nhau theo bội số nguyên của 150 giây
• Về không gian, các trạm ở châu Âu chịu ảnh hưởng nặng nhất, và trong gần như mọi sự kiện công suất cao, khu vực Baltic là nơi có mức sụt CNR lớn nhất
• Mức sụt CNR lớn nhất trong toàn bộ các sự kiện là 10dB, được ghi nhận tại trạm LAMA ở Poland vào năm 2025; đồng thời, không phát hiện nhiễu tương tự ở các khu vực khác trên thế giới vào cùng thời điểm với các sự kiện diện rộng ở châu Âu
• Vào ngày thứ 204 năm 2020, tâm nhiễu cho thấy một mẫu hình bất thường khi di chuyển từ Baltic Sea qua Germany tới Norwegian Sea trong khoảng 20 phút; điều này có thể liên quan đến chuyển động vệ tinh, thay đổi hướng chùm phát của nguồn gây nhiễu, hoặc một trong nhiều nguồn vệ tinh đang hoạt động

Đặc tính phổ và sự khác biệt với bùng phát vô tuyến Mặt Trời

• Trạm quan sát RFI thử nghiệm tại Gdynia, Poland thu thập dữ liệu phổ bằng máy thu GNSS u-blox F9P nối với ăng-ten GNSS Trimble; do không biết tổn hao giữa ăng-ten và front-end của máy thu, phân tích tập trung vào so sánh PSD tương đối thay vì công suất thu tuyệt đối
• Bản tin SPAN 1Hz của máy thu u-blox cung cấp các quan sát phổ chưa hiệu chuẩn và không có đơn vị, nhưng vẫn phù hợp để so sánh giữa các sự kiện cũng như với điều kiện chuẩn không có nhiễu
• Phổ của 48 sự kiện nhiễu mạnh trong giai đoạn 2024~2025 cho thấy hình dạng nhất quán, với đỉnh tại 1577.5MHz, cao hơn khoảng 2MHz so với tần số trung tâm GPS L1 là 1575.42MHz, và băng thông khoảng 5MHz
• Cùng với GPS L1 C/A, các tín hiệu đang được theo dõi của Galileo E1 và BeiDou B1C/B1A cũng đồng thời sụt CNR trong các sự kiện nhiễu; ba tín hiệu này chia sẻ cùng tần số trung tâm nên mức suy giảm tại mỗi trạm cũng gần tương ứng
• Dù BeiDou B1I với tần số trung tâm 1561.098MHz không chồng phổ với phổ nhiễu 1577.5MHz, nó vẫn cho thấy mức sụt CNR nhỏ nhưng đáng chú ý trong các sự kiện mạnh; điều này có thể được diễn giải là cách các máy thu IGS ước lượng nền nhiễu để báo cáo CNR nhạy với nhiễu gần băng L1
• Trong 15 trên 75 ngày, sau khi CNR của GPS L1 C/A sụt rồi hồi phục, tiếp đó là mức sụt rồi hồi phục CNR của BeiDou B1I với quy mô tương tự; lần quan sát đầu tiên là vào tháng 6/2020
• Mẫu hình này ngụ ý rằng nguồn gây nhiễu có thể tạo ra tín hiệu gần 1577.5MHz và 1561.098MHz; các mẫu băng rộng thô ở Amsterdam, Netherlands vào tháng 2/2026 cho thấy rõ một burst 1577.5MHz rồi sau đó là burst 1558.5MHz
• Hai băng nhiễu này dường như không hoạt động đồng thời, và hiện chưa quan sát thấy nhiễu tạm thời diện rộng gần các băng GPS L2 hoặc L5
• Bùng phát vô tuyến Mặt Trời cũng có thể làm giảm mạnh CNR GNSS trên diện rộng và gây suy giảm tới 25dB ở phần Trái Đất đang được chiếu sáng, nhưng thường có tính băng rộng hơn, diễn tiến chậm hơn và thời gian suy giảm CNR kéo dài hơn
• Trong đợt flare Mặt Trời X5.1 ngày 11/11/2025 cùng cơn bão địa từ cấp G4, các tín hiệu GPS L1·L2·L5 tại trạm SUTM ở South Africa đều bị ảnh hưởng, trong đó L2 và L5 suy giảm tới 17dB trong hàng trăm giây, cho thấy đặc điểm khác với nhiễu tạm thời do vệ tinh

Thu hẹp và nhận diện vệ tinh ứng viên

• Bước đầu thu hẹp ứng viên vệ tinh sử dụng dữ liệu Two-Line Elements (TLE) công khai từ space-track.org, nơi United States Space Force duy trì để phục vụ an toàn hoạt động không gian, nhằm tìm các vật thể có mặt trên khu vực bị ảnh hưởng tại thời điểm xảy ra nhiễu
• Ước lượng vị trí dựa trên TLE có độ chính xác khoảng 1km tại epoch và giảm dần khi TLE cũ đi, nhưng vẫn đủ chính xác cho bước sàng lọc ứng viên sơ bộ
• Nếu một vật thể không gian s thỏa mãn điều kiện góc nâng αis ≥ α0 tại mọi trạm tham chiếu i đã phát hiện nhiễu, thì nó được giữ lại làm ứng viên; từ điều kiện này có thể tính ra độ cao viễn điểm tối thiểu khả dĩ
• Vị trí bán kính tối thiểu r* có thể được tìm bằng một bài toán tối ưu hóa sao cho thỏa mọi ràng buộc mặt nạ góc nâng của các trạm phát hiện, đồng thời tối thiểu hóa ||r||; khi α0 ≥ 0, nghiệm là duy nhất
• Các trạm tham chiếu không phát hiện nhiễu khó có thể dùng để ràng buộc thêm vùng ứng viên nếu không biết mẫu gain ăng-ten của nguồn gây nhiễu; với nguồn dùng ăng-ten chùm hẹp, nhiều trạm có thể không quan sát được dù vẫn thỏa điều kiện góc nâng
• Chỉ riêng biến thiên không gian của CNR là chưa đủ để nhận diện duy nhất nguồn gây nhiễu, nhưng nếu từ bốn trạm mặt đất trở lên đồng thời bắt được mẫu băng rộng thô của băng bị ảnh hưởng, có thể dùng kỹ thuật chênh lệch thời gian/tần số đến (T/FDOA) để ước lượng ngay vị trí và vận tốc
• Với giả định vệ tinh gây nhiễu có trong danh mục ephemeris vệ tinh, chỉ cần hai trạm tham chiếu cũng có thể thu hẹp khả năng xuống một số ít có thể quản lý được
• Khung liên kết kết hợp phép đo CNR với chênh lệch thời gian đến (TDOA) cho phép nhận diện một cách đáng tin cậy nguồn gây nhiễu là một cụm nhỏ vệ tinh cảnh báo sớm của Nga trên quỹ đạo Molniya; nếu là hành động có chủ đích, điều này đồng nghĩa với sự leo thang về chất của nhiễu GNSS trong băng GPS L1

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Điều thú vị là họ còn xác định được đến mức nhận diện vệ tinh cụ thể. Giờ đã biết nguồn gốc rồi thì không rõ có thể làm gì tiếp hay không
  Khi làm một dự án xây dựng ở bờ biển Romania, tức ngay phía nam Ukraine và vùng thềm lục địa của Ba Lan ngay phía tây Kaliningrad, tôi đã gặp gây nhiễu GPS hằng ngày

  • Nếu là gây nhiễu gần Kaliningrad thì chắc hẳn cũng ảnh hưởng tới cả cư dân Nga, đúng không? Có vẻ là vậy trừ khi họ nhắm cực kỳ chính xác, mà trong tình huống muốn phủ một vùng rộng thì khả năng nhắm chính xác như vậy có vẻ thấp
  • Nga vẫn đang liên tục gây nhiễu GPS nhằm vào EU
    https://www.bbc.com/news/articles/clyx3ly54veo
    Thật buồn cười khi thấy những người ở ngoài EU hoặc thân Nga bình luận về những chuyện như thế này
  • Nga đã ký Hiệp ước Ngoài không gian (OST) năm 1967, nên chuyện này có thể là vi phạm hiệp ước đó hoặc các hiệp ước khác, và có thể tạo cơ sở để đáp trả hay trả đũa
    Có thể hack vệ tinh, hoặc gây nhiễu hay cản trở vận hành bằng các biện pháp tác chiến điện tử khác. Cũng có thể bắn hạ bằng tên lửa. X-37B hiện đang ở ngoài không gian, và khả năng một trong các lý do tồn tại của nó là can thiệp vào tài sản không gian là điều khá hiển nhiên, chỉ là không ai nói thẳng ra vì đây là dự án bí mật

• Video Veritasium liên quan: https://www.youtube.com/watch?v=tz23G_UXCGA

  • Giả thuyết rằng họ phát tín hiệu liên lạc ở dải gần GPS để triệt tiêu gây nhiễu đối với hệ thống cảnh báo sớm của chính họ nghe khá hợp lý
    Việc phô diễn năng lực gây nhiễu GPS không có nhiều ý nghĩa, vì một tác nhân cấp quốc gia có vệ tinh quân sự trên quỹ đạo hẳn đã cân nhắc hoặc sẵn có lựa chọn đó rồi. Nếu vậy thì sự cố này либо là bài kiểm tra năng lực định kỳ, либо là liên lạc thực tế, đúng không?
  • Video đó không đưa ra kết luận về vụ máy bay của von der Leyen bị gây nhiễu khi tiếp cận Plovdiv, nhưng theo tôi nhớ thì đó có lẽ là một lời nói dối vô ý
    Lý do chính von der Leyen hay người phát ngôn của bà không thừa nhận là vì vụ đó đã bộc lộ sự thiếu hiểu biết cơ bản về thế giới của von der Leyen và văn phòng của bà

• Khá thú vị, và có vẻ rất có khả năng liên quan. Hôm nay có khoảng 5 drone hải quân của Ukraine dạt vào khu vực ngoài khơi và xung quanh bờ biển Constanta, Romania; một chiếc phát nổ trong cảng và số còn lại phát nổ ở đâu đó gần đó
  Video tiếng nổ lớn trong cảng: https://youtu.be/Y8kdneBU_3Q?si=cr07TeMnxJTG-3TM&t=17
  Không có thiệt hại lớn. Có vẻ phía Ukraine đã mất quyền kiểm soát drone và chúng trôi tới đó. Giả thuyết cá nhân của tôi là tác chiến điện tử của Nga đã gây nhiễu tín hiệu điều khiển và ép gây nhiễu GPS khiến chúng bị đẩy tới Constanta. Nếu là cố ý thì tác chiến điện tử của Nga đã làm được một việc khá ghê gớm

• Tóm tắt kết luận bài báo: bằng cách kết hợp nhiều kỹ thuật, họ đã xác định với độ tin cậy cao rằng Cosmos 2546 (NORAD ID 45608) là một trong các nguồn gây nhiễu
  Phân tích bổ sung cho thấy chòm vệ tinh cảnh báo sớm Edinaya Kosmicheskaya Sistema của Nga, mà Cosmos 2546 thuộc về, chịu trách nhiệm tập thể cho hiện tượng can nhiễu diện rộng và tạm thời làm suy giảm chất lượng GNSS trên khắp châu Âu từ năm 2019

  • Ngoài ra, Cosmos 2546 được phóng vào tháng 5/2020 nên không thể là nguyên nhân của các sự kiện can nhiễu xảy ra trong năm 2019
    Hơn nữa, trong một số sự kiện can nhiễu sau tháng 5/2020, Cosmos 2546 cũng không ở trên bầu trời châu Âu. Tuy nhiên, trong mọi sự kiện thuộc 75 ngày ở bảng 1, luôn có ít nhất một vệ tinh EKS ở góc ngẩng trên 35 độ tính từ mọi trạm tham chiếu đã quan sát thấy can nhiễu. Vì vậy, khả năng rất cao là toàn bộ chòm vệ tinh EKS là nguyên nhân của các sự kiện can nhiễu GNSS diện rộng và tạm thời được quan sát từ năm 2019

• Tôi không thấy có thảo luận nào về mức công suất cần thiết để gây nhiễu trên một khu vực rộng như vậy. Dù tín hiệu GPS hữu ích ở mặt đất khá yếu, chẳng phải vệ tinh này sẽ cần công suất cỡ kW sao?

  • Vệ tinh có tấm pin mặt trời công suất vài kW

• Tôi thắc mắc vì sao phát hiện cụ thể này lại được gọi là “gây nhiễu”. Thứ được phát hiện là một tín hiệu burst tương đối hiếm trên băng khoảng 5MHz, và có vẻ như là một kiểu tiền tố tuần hoàn 12ms với khoảng cách liên quan tới bội số của 150 giây
  Có vẻ nó là tín hiệu đồng bộ hóa hoặc tín hiệu dữ liệu gần tần số GPS L1, và hệ quả phụ là làm giảm CNR của máy thu GPS. Hơn nữa chỉ khoảng 10dB nên gọi đây là “gây nhiễu” cũng hơi gượng. Nhìn chung tôi có cảm giác đây là kiểu diễn giải quá khớp các quan sát theo một ý đồ lớn hơn về một tác nhân ác ý

  • Gọi là gây nhiễu vì nó thực sự gây cản trở

• Điều đáng ngạc nhiên là có người lại ngạc nhiên về chuyện này. GPS rất dễ tổn thương
  Vài năm trước ở Mỹ, Ajit Pai cũng từng có ý tưởng “thiên tài” là cho phép dịch vụ liên lạc gọi là “5G” trong dải tần quá gần tần số GPS, và việc đó đã lên tin tức. Có vẻ vụ này vẫn chưa được giải quyết: https://physicstoday.aip.org/news/new-5g-exemption-may-jam-g...

• Trùng hợp lạ là đúng hai ngày trước tôi mới bắt đầu làm một hệ thống dẫn đường quán tính, thời điểm thật hoàn hảo

  • Gây nhiễu GPS đã diễn ra nhiều năm rồi, và dẫn đường quán tính cũng chẳng phải khái niệm mới mẻ gì ghê gớm
  • Ở phần lớn thế giới, các trạm phát sóng di động địa phương đã cung cấp tín hiệu tham chiếu vị trí còn chính xác hơn cho module GPS
    Việc beamforming vô tuyến bổ sung của các hệ thống 5G+ cũng khiến tín hiệu truyền kết hợp bị giới hạn, nên những kẻ tấn công kém năng lực khó mà gây nhiễu tầm xa. Thực tế, các radio amateur đã phát hiện tàu Nga gây cản trở hoặc đánh lừa giao thông cảng địa phương từ vài năm trước khi nhiều xung đột quốc tế chính thức nổ ra. Không rõ đó là hành vi do nhà nước bảo trợ, hay chỉ là một trong nhiều mánh buôn lậu kiểu như một số tàu ở cảng Trung Quốc từng phát loạn tín hiệu

• Nếu đó là tín hiệu liên lạc trong băng GPS, liệu nó có phải tín hiệu điều khiển cho một cuộc tấn công chuỗi cung ứng phần mềm GPS không?

• Cũng có bản đồ thời gian thực: https://gpsjam.org

  • Cái đó không liên quan tới bài này. Bài này nói về can nhiễu dựa trên vệ tinh