GPS (Global Positioning System, tên gọi ban đầu là NAVSTAR GPS) là hệ thống định vị toàn cầu do Bộ Quốc phòng Mỹ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý, dùng để xác định vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) dựa trên dữ liệu được các vệ tinh cung cấp.
Hệ thống này bao gồm 27 vệ tinh nhân tạo (24 vận hành và 3 dự trữ) đặt trên quỹ đạo không gian cách mặt đất 20.200km, hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất.
Tại một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất được xác định nếu biết khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự, nhưng từ năm 1980 chính phủ Mỹ cho phép sử dụng cho mục đích dân sự.
Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2 (phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55GHz); GPS dân sự dùng tần số L1 1575.42MHz trong dải UHF.
L1 chứa hai mã "giả ngẫu nhiên" (pseudo random) là P (Protected) và C/A (Coarse/Acquisition) để tính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Mỗi vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho phép máy thu GPS nhận dạng tín hiệu được truyền trực thị, xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa, nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà…
Lúc Mỹ xây dựng GPS, Liên Xô cũng phát triển một hệ thống tương tự với tên gọi GLONASS. Hiện Liên minh Châu Âu có hệ dẫn đường vệ tinh mang tên Galileo; Trung Quốc có hệ thống định vị toàn cầu Bắc Đẩu, bao gồm 35 vệ tinh (dự kiến nâng lên 40 vệ tinh giai đoạn 2014-2014) và Compass (dự kiến đưa vào sử dụng năm 2020); Ấn Độ có IRNSS; và Nhật Bản có QZSS. Nhờ các công nghệ, kỹ thuật và máy thu mới, độ chính xác định vị ngày càng được cải thiện và nâng cao.
… từ ứng dụng…
Công nghệ GPS đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, được tích hợp trong điện thoại thông minh, xe ô tô, hệ thống điều hành công nghiệp, điện lưới của Mỹ...
Nhờ GPS, người ta có thể dễ dàng định vị chính xác vị trí; xem bản đồ; tìm kiếm đường đi; giám sát và lưu trữ lộ trình đường đi của các phương tiện giao thông theo thời gian thực; cảnh báo khi phương tiện vượt quá tốc độ, vượt qua vùng giới hạn…
Năm 2015, Mỹ phát hiện GPS của các drone được sử dụng trên biên giới Mỹ - Mexico đã bị can thiệp bởi các băng nhóm buôn ma túy. Cảnh sát Mỹ từng dùng kiện hàng giả cài GPS bên trong để định vị và bắt trộm.
Hoạt động định vị của GPS. Ảnh: quora.com
Trong quân sự, GPS được ứng dụng để hướng dẫn tấn công mục tiêu, tăng độ chính xác của vũ khí hạt nhân, bom thông minh, tên lửa các loại và máy bay không người lái…
Các yếu tố có thể làm giảm tín hiệu và qua đó, ảnh hưởng tới độ chính xác GPS bao gồm giữ chậm của tầng đối lưu và tầng ion; tín hiệu phân tán; lỗi đồng hồ máy thu; lỗi quỹ đạo; số lượng vệ tinh nhìn thấy; sự che khuất về hình học; và việc giảm có chủ đích tín hiệu vệ tinh…
Gây nhiễu tín hiệu GPS là một trong những biện pháp phòng vệ quan trọng như tác chiến điện tử, có thể biến vũ khí chính xác cao của đối phương thành vô dụng, vì khi không còn được dẫn đường - định vị, vũ khí phải chuyển sang dùng hệ dẫn quán tính kém chính xác hơn nhiều.
Các tín hiệu GPS được các thiết bị nhận từ hệ thống vệ tinh, nhưng người ta cũng có thể tạo tín hiệu GPS giả mạo ngay trên mặt đất.
Thế giới công nghệ từng xôn xao về thông tin một chiếc siêu du thuyền 80 triệu USD bị xâm nhập và chiếm quyền kiểm soát hệ thống định vị GPS, bị lừa đi lòng vòng mà thuyền trưởng không hề biết rằng thông số trên hệ thống GPS hoàn toàn sai lệch - một hiểm họa khó lường tiềm ẩn vì có đến 90% số lượng tàu hàng trên biển và một phần rất lớn các phương tiện vận chuyển trên không định hướng dựa vào GPS.
Năm 2011, một kĩ sư Iran tiết lộ trên Christian Science Monitor rằng, chính phủ Iran đã hạ thành công một máy bay không người lái tối mật của Mỹ bằng cách giả mạo tín hiệu GPS, theo cách gọi của anh ta là “đột kích điện tử”.
Mới đây, theo một báo cáo của các chuyên gia phân tích từ Trung tâm Nghiên cứu Quốc phòng Hiện đại (C4ADS), công nghệ đánh lừa của Nga đã gây nhiễu hệ thống định vị vệ tinh GNSS (bao gồm GPS, GLONASS, Galileo và Bắc Đẩu) bằng cách phủ sóng radio khắp khu vực, chắn hết dữ liệu thực gửi từ vũ trụ để che giấu vị trí của của nhà lãnh đạo Nga Putin khi hoạt động, di chuyển.
Tháng 9/2016, Tổng thống Putin cùng Thủ tướng Medvedev đã tới Eo biển Kerch để giám sát tiến độ của cây cầu trị giá 4 tỉ USD nối liền Crimea với Nga và gặp mặt các công nhân. Trong khi hai nhà lãnh đạo Nga ở đây, hệ thống định vị tự động của các tàu biển quanh đó - vốn dùng GPS - đều hiển thị như chúng đang đỗ ở sân bay Simferopol, cách đó khoảng 200km.
Hai năm sau, Putin trở lại Kerch và một lần nữa, các tàu neo đậu trong vùng đều nhận được những tín hiệu không bình thường, lần này GPS thông báo như đang ở sân bay Anapa ở Nga.
Hiện tượng trên cho thấy, Putin thường xuyên di chuyển cùng một thiết bị gây nhiễu GPS, nói cách khác, Nga đang can thiệp vào GPS toàn cầu ở quy mô lớn hơn nhiều so với những gì đã được biết. An ninh Nga đã sử dụng các công nghệ tiên tiến để bảo vệ thông tin cá nhân của Putin, đặc biệt nhằm chống lại các cuộc tấn công từ thiết bị bay không người lái (drone).
Bằng cách kiểm tra dữ liệu địa điểm hàng hải, các nhà nghiên cứu tại C4ADS cho biết, trong khoảng 2/2016 - 11/2018, đã ghi nhận 9.883 trường hợp nhiễu sóng, ảnh hưởng tới 1.311 phương tiện; kỹ thuật đánh lừa GPS đã được triển khai tại Ukraine, Syria và Crimea; trong một số trường hợp, chúng cũng được sử dụng để làm chệch hướng thiết bị bay không người lái thương mại, không cho thâm nhập không phận bị hạn chế bay.
Trong cuộc tập trận của NATO năm ngoái ở Scandinavia, cũng quan sát thấy vấn đề nhiễu GPS của máy bay.
Quân đội Mỹ cũng tham gia thử nghiệm gây nhiễu sóng GPS. Trong năm nay, Mỹ đã cảnh báo, những buổi thử nghiệm can thiệp vào GPS có thể sẽ ảnh hưởng tới hệ thống định vị trên các vùng ở đông nam nước Mỹ. Hiện vẫn không rõ mật vụ Mỹ sử dụng công nghệ nào để bảo vệ yếu nhân khỏi các cuộc tấn công từ drone.
…đến nghi vấn…
Hôm 19/7/2019, tàu chở dầu Stena Impero treo cờ Anh - chiếc thứ hai, bị lực lượng đặc nhiệm Iran bắt giữ tại vùng biển Eo Hormuz, do vi phạm lãnh hải. Xuất hiện nghi vấn có sự tham gia của công nghệ giả mạo GPS trong vụ việc này.
Theo Sputnik, Lầu Năm Góc đang nghi ngờ Iran can thiệp vào liên lạc của các tàu đi qua eo biển Hormuz, đồng thời cảnh báo các công ty vận tải về những mối đe dọa có mục đích của Iran trong khu vực. Hãng tin CNN dẫn lời một quan chức quốc phòng giấu tên nói rằng thiết bị gây nhiễu GPS đã được lắp đặt trên đảo Abu Musa, phía đông vịnh Ba Tư gần lối vào eo biển.
Theo quan chức trên, Iran được cho là đặt các thiết bị gây nhiễu ở đó để cản trở các hệ thống định vị, khiến máy bay và tàu dân sự đi lạc vào vùng biển của Iran, giúp họ có cớ để bắt giữ. Cũng có thông tin cho rằng các tàu quân sự của Iran đang giả mạo hệ thống nhận dạng tự động (AIS) được sử dụng bởi các tàu thương mại để đóng giả thành các tàu buôn.
Trước đó, các nguồn tin an ninh cho biết Cơ quan tình báo (MI6) và Văn phòng liên lạc chính phủ Anh (GCHQ) đang điều tra xem liệu Nga và Iran có sử dụng "công nghệ gián điệp Nga" để gửi tín hiệu giả đánh lừa hệ thống dẫn đường hiện đại dựa trên GPS của tàu Stena Impero hay không - mối lo không chỉ đối với tàu hàng mà cả các tàu chiến của Hải quân Hoàng gia Anh trong khu vực.
Người Anh cũng nhắc lại một cách thiếu bằng chứng những gì họ đã tung tin sau vụ tai nạn của chiếc máy bay Tu-154 ở thành phố Smolensk (Nga) vào tháng 10/2010, khiến tổng thống Kachinsky và phần lớn ban lãnh đạo Ba Lan thiệt mạng.
Kết quả điều tra vụ tàu chở dầu Stena Impero của nhà chức trách Anh chưa có, nhưng một điều có thể khẳng định: nguy cơ giả mạo số liệu GPS hiển hiện - vấn đề tiềm ẩn hậu quả khôn lường, và chắc chắn đang được nhiều cường quốc bí mật nghiên cứu./.