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核心软硬件全部自主研发生产,团队十年成熟行业背景

神奇的GNSS,又如何保障其应用安全性?


神奇的GNSS,又如何保障其应用安全性?


人们在形容一件神奇的事情时,往往用“前无古人,后无来者”加以评述。神奇的GNSS,目前还谈不上“后无来者”,但是至少可以说是“前无古人”,一种完完全全的高科技,用几十颗卫星能够覆盖全球,实现全天候、全时空的服务,而且是实实在在的高精度低成本实时性,逐步成为人们生产、生活不可或缺的工具手段和时空信息源,成为一种生活方式。卫星导航用户无限、市场庞大,直接把许多现代高技术领域甩出去好几条大街,有人称GNSS是个魔法师,做到了许多以前人们想做而做不到的事情。但是,再强的魔法师,也会遇到“魔高一尺,道高一丈”的时候。GNSS的脆弱性威胁,在复杂的电磁环境、严酷的日地环境和多变的物理环境条件下,让GNSS这一万能的魔法师,有时也是束手无策。近三十来年,在GNSS深化应用服务的同时,其安全性保障问题也接踵而来。特别是在保障GNSS在基础设施安全应用方面,首先受到关注和重视。对于GNSS的干扰和欺骗威胁,可能对安全、安保和经济造成影响,因为威胁,轻者让GNSS信号无法使用,重者令使用者面临危险。虽然这样,但是人们对于GNSS使用和依赖性与日俱增。为此,必须采取系统工程学(SE)方法推进韧性PNT安全性保障,特别是从国家关键基础设施安全性保障应用服务抓起。

 

 

 “神奇的GNSS服务”令人上瘾,不容忽视。然而,现在已经远远不是只关注GNSS干扰问题的时候了,从神奇的GNSS服务中获益的同时,不能忽视现有和新出现的威胁和挑战。现在是时候划清界限,实施韧性互补的PNT解决方案,以支持所有关键基础设施部门和应用,以防因干扰或欺骗或系统原因导致GNSS中断。“魔法”在发挥作用时很神奇。如果没有,首先,它应该“没有伤害”,这是底线。

 

威胁、挑战和需求。2013年美国发布的第21号总统政策指令(PPD)《关键基础设施安全和韧性》,将韧性定义为“准备和适应不断变化的条件,以及承受和迅速从中断中恢复的能力”。它还指出,“韧性包括抵御蓄意攻击、事故或自然发生的威胁或事件的能力”。2016年,英国国际发展部指出,通过四个“R”原则:鲁棒性、冗余性、资源性和快速性,“韧性涵盖了物理和社会系统”(见图1)。

 

最近,安迪 普克特(Rethink PNT)指出,“韧性PNT系统通过使用保护性韧性技术来被动抵御或主动检测威胁,对其做出响应,并从其造成的伤害中恢复,从而保护其关键能力(资产)免受伤害”。政策、流程、财务安排和激励措施对实现韧性也至关重要——这一直是问题所在,现在仍然是问题所在。如果我们的机构缺乏强有力的领导,实现实际韧性的能力将继续减弱,对这个问题的关注会继续下去。

 

 

研发韧性PNT系统始终是技术复杂性和非技术方面(例如成本)的平衡。用户的主要考虑因素必须是其用例所需的性能指标,以确保其恢复能力,包括精度、可用性、完好性、连续性和覆盖范围。最不容易理解且经常被忽略的是完好性——用户/用例安全可靠地使用PNT服务所需的信任级别。关键基础设施应用必须始终考虑可信PNT服务的能力。不幸的是,许多关键基础设施PNT的用户不知道确保安全所需的PNT指标。更令人不安的是,对于什么会构成“重大经济影响”或可接受的经济损失,以及使用案例的期限或范围,没有指导。这种理解需要分析其设计、开发和运营经验,并与PNT系统工程师合作,首先得出这些指标,然后推动实现和保持真正互补的PNT能力所需的持续改进(见图2)。如果没有明确的指标和指导,就不能声称任何解决方案都能满足“所需的韧性水平”。

 

支持PNT用户。与所有系统工程(SE)活动一样,PNT系统韧性始于根据用户的具体应用故事/用例识别和记录用户需求。图3描述了可寻求的韧性的不同方面,这取决于独特的用例“需求”。

 

 

尽管不同用例的韧性需求会有所不同,但对于任何特定用例,给定的“PNT解决方案”要么达到所需的/阈值的韧性水平(基于运营环境),要么不会。一些用例还可能需要故障安全或故障软功能以及恢复到已知、可信和可用状态的能力。如果不是所有的关键部门用例都需要这样做,难道不是很多吗?同样重要的是识别风险和威胁,因为它们对于理解系统在继续提供必要的P、N和/或T服务性能时必须面临的挑战至关重要。理解并记录系统架构和环境(它必须在其中执行)也是关键。通过了解用户的需求、面临的威胁、危险和挑战以及系统架构,系统工程学(SE)过程可以了解存在的“差距”,以及它们对关键基础设施系统的功能、物理和操作性能造成的风险水平。理解了这一点,可以确定必要的使用适当的缓解措施,或者如果需要,可以制定相应的缓解措施并创建一个韧性的、解决方案不可知的PNT需求文档。

 

未来之路。美国国土安全部卓越安全中心关键基础设施韧性研究所(CIRI)指出,“关键基础设施系统正面临着无数挑战。解决方案必须解决网络、物理和人类层面的问题”。他们将重点放在了关键基础设施韧性活动应针对的四个领域:构建商业案例,信息政策和法规,开发新工具和技术,以及培养和教育劳动力。其中包括承认“政策和监管对市场力量具有强大影响”。虽然“美国大多数基础设施由私营部门拥有和运营”是一个挑战,但这不应成为借口。人们必须立即开始重新建立强有力的系统工程学实践、政策和原则,以帮助关键用户了解他们的需求,并确定确保安全和“排除重大经济影响”所需的指标。只有这样,才能从国家角度了解所需的安全和安保指标,以及构成重大经济影响的因素,然后建立解决方案不可知的需求类别。由于缺乏这些明确的韧性恢复力目标、详细的规划和所需的资源承诺,PNT脆弱性的日益增长的威胁将继续受到关注,而不是减轻。希望这不是一种策略,也不需要发生真正的灾难性事件,就可以最终采取迫切需要且早该采取系统工程学的行动。
 

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北京天玑科技有限公司(以下简称天玑科技)是一家致力于北斗智慧工程应用的国家高新技术企业。

 

 

 

天玑科技转化中国水科院的科技创新成果,结合自身强大的研发实力,整合行业资源优势,汇聚资深创业团队,深耕行业应用需求,深入了解中国特色,为用户提供一整套智慧工程建设全流程解决方案。

 

天玑科技成立以来高速发展,创新性的将北斗技术应用到公路、铁路,水利、机场工程建设领域,以工程质量过程管控为核心,将隐蔽工程透明化,为业主和施工总包单位解决质量,安全、效率、管理等核心问题。已形成TJMC摊铺系统智能压实系统桩基信息化系统,TJ-Cloud变形边坡监测等系统产品,从终端到平台,硬件到软件,产品销售到全程技术服务为广大业主和施工总包方提供完善的北斗智慧工程方案。特别是基于北斗的道路工程质量信息化系统成熟应用于日照交发,武汉交投,中建四局,南宁绕城高速等项目中,京雄城际,江巷水库大坝,大兴机场沉降监测等项目中也已全线选用,积累了丰富的成功案例,得到业界高度肯定和赞许。

 

 

天玑科技已通过ISO9001质量体系,3A信用企业,国家、中关村双高新技术企业等认证,取得软件著作权10项,发明专利3项,是拓普康数字化施工产品核心代理商,已成为智慧工程领域的领军企业。

 

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