نظرة عامة
Guardian Satellite X منصة ويب لمراقبة سلامة إشارات الملاحة بالأقمار الاصطناعية. تستقبل قراءات مستقبلات GNSS وصور الطيف الترددي (Spectrograms)، وترسل كلًا منها إلى مصنِّف مخصص (نموذج XGBoost لكشف الانتحال، وشبكة ResNet18 لكشف التشويش)، ثم تحفظ النتيجة مع مصدرها ونسبة الثقة ودرجة الخطورة، وتمنح محللي الأمن مساحة عمل واحدة للمراقبة والتحقيق وإعداد التقارير.
التحدي
نادرًا ما يكشف انتحال إشارات GPS أو التشويش اللاسلكي عن نفسه: قد تبدو الإشارة المزيفة كتحديد موقع عادي، ولا يظهر التشويش إلا كنمط في الطيف الترددي. يحتاج المشغّل لمعرفة المستقبِل المتأثر ونوع الهجوم ومدى ثقة النظام، ثم الاحتفاظ بسجل يصمد عند تسليم الوردية. دُرِّب نموذجا الكشف خارج المنتج في دفاتر بحثية، وكان المطلوب تحويلهما إلى أداة موثوقة بصلاحيات واضحة يمكن تشغيلها فعليًا.
الاستراتيجية
التعامل مع التهديدين كمسارين للتحليل ينتهيان في سجل واحد. يحتفظ كل من الانتحال والتشويش بنموذجه ومدخلاته وسلّم خطورته، لكن كل نتيجة تُكتب في جدول الكشف نفسه، فتقرأ النظرة العامة والتحليلات والتنبيهات والسجل كلها من مصدر واحد للحقيقة.
الحل
تضع النظرة العامة لغرفة المراقبة المستقبلات المسجلة على مسار الكشف، وتُبرز آخر قراءة مُعلَّمة. يرسم تحليل الإشارة ثقة الكشف عبر الفحوص الأخيرة مقابل حدّ تهديد عند 50%، مع توزيع حسب الفئة. يقبل فحص GNSS قراءة واحدة من 13 خاصية أو ملف CSV أو Excel حتى 200 صف، ويقبل فحص التشويش صورة للطيف الترددي. وعندما تكون نتيجة جديدة هجومًا، يُفتح إنذار أحمر بالمصدر والخطورة ونسبة الثقة، مع صافرة مسموعة حتى يُقرّ بها المشغّل أو تنتهي مهلتها. ويحفظ قسم السجل والتقارير الأحداث كاملة مع البحث وفلاتر التاريخ والتصدير CSV أو PDF.
التجربة والتصميم
تتبع الواجهة لغة غرف التحكم: عناوين بيانات بخط أحادي المسافة، ولوحة ألوان رمادية هادئة، واللون محجوز للمعنى: الأخضر المزرق للإشارات السليمة، والكهرماني ثم المرجاني مع ارتفاع الخطورة. وضع ليلي منخفض الوهج (وردية الليل) ووضع نهاري لإضاءة المكاتب (وردية النهار) مكتملان، ويتكيف التنقل ومخطط المستقبلات حتى الشاشات الصغيرة.
الهندسة
خدمة كشف الانتحال غلاف FastAPI حول نموذج XGBoost يقيّم 13 قياسًا من قياسات GNSS (رقم القمر PRN، وإزاحة دوبلر، والمسافة الزائفة، وطور الموجة الحاملة، ومخرجات المُرابِطات (Correlators)، ونسبة C/N0 وغيرها) ويصنّفها: طبيعية، أو انتحال بسيط أو متوسط أو متقدم. وتحمّل خدمة كشف التشويش شبكة ResNet18 عبر PyTorch، وتطبّع صورة الطيف بنفس طريقة التدريب، وتعيد واحدة من ست فئات: لا تشويش، أو نطاق ضيق، أو تداخل DME، أو نغمة مفردة AM أو FM، أو تشويش Chirp. وتقرأ أداة ربط بلغة Python قياسات UBX-RXM-RAWX من مستقبِل u-blox على Raspberry Pi وترسل متجه خصائص لكل قمر إلى واجهة الاستقبال؛ أما قيم الـ Correlators التي لا يوفرها المستقبِل القياسي فتُرسل كقيم بديلة صريحة، وهو قيد على الدقة موثّق في الكود.
المعمارية
يخدم تطبيق Next.js 16 الموقع العام ولوحة المراقبة ومسارات الـ API، ويربط Prisma مخطط MariaDB لمصادر البيانات ونتائج الأقمار والكشوفات والتقارير والمسؤولين. تعمل خدمتا الاستدلال بلغة Python بشكل مستقل على منفذين منفصلين، ويُستدعيان من الخادم فقط، فلا يتصل المتصفح بأي نموذج مباشرة. الجلسات رموز JWT موقّعة داخل كوكيز HTTP-only، يتحقق منها الـ proxy في Next.js مع كل طلب API؛ وتُتحقق المدخلات عبر Zod، وتُقيَّد محاولات تسجيل الدخول، ولا يمكن التسجيل الذاتي إلا لأول حساب بصفته مدير النظام.
المزايا
كشف انتحال GNSS (4 فئات)، كشف التشويش اللاسلكي (6 فئات)، تحليل قراءة واحدة أو ملفات CSV وExcel دفعة واحدة مع تصدير PDF، إنذار أحمر لحظي بصافرة، مخطط شبكة المستقبلات وملفات المصادر، خط زمني للثقة وتوزيع الفئات، سجل قابل للبحث بفلاتر التاريخ وتصدير CSV أو PDF، ثلاثة أدوار (مدير النظام، محلل الأمن، المراقب)، تفضيلات الإشعارات، أداة ربط Raspberry Pi مع u-blox، ووضعا وردية الليل ووردية النهار.
النتائج
الصور من النسخة المحلية العاملة على شبكة مستقبلات تجريبية: أسماء المحطات والقراءات والكشوفات بيانات وهمية للعرض، والإنذار الأحمر ناتج عن هجوم اختباري أُدخل عبر أداة المحاكاة داخل اللوحة نفسها. أما نتائج فحص GNSS والتحليل الدفعي المعروضة فهي مخرجات فعلية للنموذج على قراءات نموذجية. لا يُدّعى أي معدل دقة للكشف أو نشر ميداني أو نتيجة تشغيلية.