Hvorfor din telefons GPS har desperat brug for et stort eftersyn

Mest moderne teknologi, herunder smartphones, kører på GPS. Men systemet kan være mere sårbart over for fejl, end du tror. USA mangler backup geolocation-teknologi, hvilket betyder, at afbrydelser eller interferens kan være katastrofale. Rusland har truet med at ødelægge GPS satellitter og nyligt defekte GPS-signaler lukkede midlertidigt en lufthavn i Dallas.

Heldigvis træder virksomheder ind for at hjælpe med at beskytte GPS. NextNav underskrev for nylig en aftale om at levere ny teknologi kaldet TerraPoiNT, der fungerer som backup for GPS ved hjælp af eksisterende LTE og 5G netværk. "TerraPoiNTs signal er over 100.000 gange stærkere end GPS, og dets signalkryptering gør det mere modstandsdygtig over for jamming og spoofing,” fortalte Ganesh Pattabiraman, NextNavs administrerende direktør, til Digital Trends i en interview. Det er en spændende statistik - og et glimt af, hvordan vi kan (og bør) beskytte GPS.

Hvorfor GPS er så vigtigt og så skrøbeligt

GPS leverer positionsbestemmelse, navigation, timing-tjenester samt lokaliseringstjenester til mobiltelefoner. Dens udbredte tilgængelighed har gjort det til et globalt hjælpeprogram, der er integreret i industrier og infrastruktur, lige fra elnettet til 911 nødtjenester til finansielle transaktioner. Men, sagde Pattabiraman, systemet er "utroligt sårbart" over for interferens - inklusive jamming og spoofing.

Sam Brown, en professionel radioingeniør, der driver en radiofrekvensblog på OneSDR, sagde i et interview, at GPS-kommunikationsmodtagere ofte forstyrres ved hjælp af let tilgængelige og billige jammere.

"En jammer vil udsende et signal, der forstyrrer signalmodtagelsen, og som et resultat vil GPS-modtageren ikke være i stand til at give oplysninger om placering," tilføjede han.

I et nyligt eksempel, problemer med GPS-signaler førte til, at flyvninger blev sat på grund i Dallas/Fort Worth International Airport. Problemet blev sporet til en mystisk kilde til interferens og lukkede lufthavnen i to dage.

Potentiel udenlandsk indblanding er et andet problem. Rusland har pralet med, at det kan tage ud satellitterne, der leverer vores GPS.

"En hændelse som et større soludbrud eller skade på kommercielle satellitter kan potentielt slå adskillige vigtige tjenester ud, som vi er afhængige af hver eneste dag," sagde Pattabiraman. "Det er derfor, den amerikanske føderale regering har anerkendt vigtigheden af ​​at implementere PNT alternative teknologier for at sikre GPS modstandsdygtighed, herunder gennem en bekendtgørelse om at "engagere den offentlige og private sektor til at identificere og fremme ansvarlig brug af PNT-tjenester."

Alex Damato, fungerende administrerende direktør for GPS Innovation Alliance, en industrigruppe, sagde i en interview, at hans organisation fastholder en teknologineutral holdning, når det kommer til backup-GPS løsninger.

Men, sagde han, er GPSIA enig i, at "den bedste strategi for at opnå en robust PNT-tjeneste er at forfølge flere teknologier for at fremme diversitet i PNT-funktionerne." Det er også vigtigt, at backup-løsninger er i stand til at tilbyde tilsvarende muligheder og en præstationsniveau på niveau med GPS-teknologier og er drevet af PNT-kravene i hver industrisektor frem for regeringen mandater.

Et problem i årtier undervejs

En del af problemerne med GPS stammer fra dets design som et levn fra den kolde krig. GPS blev designet til militær brug i konfliktområder, hvor civile netværk ikke var tilgængelige - skyder raketter tusinde miles gennem øvre atmosfære eller hjælpe luftfartsselskaber fulde af fly med at krydse havet, sagde Tim Sylvester, grundlægger og administrerende direktør for Integrated Roadways, i en interview. Det var aldrig beregnet til at hjælpe med at navigere fodgængere og køretøjer i fredelige byområder.

"Denne uoverensstemmelse i design versus brug betyder, at GPS har flere væsentlige fejl, såsom lav nøjagtighed og høj latenstid," sagde Sylvester. Disse udfordringer er et produkt af GPS-signalerne, der kommer fra satellitter tusindvis af kilometer væk, og ulemperne er en konsekvens af fysik, som ikke kan rettes."

GPS har sine ulemper, når det kommer til en ny generation af selvkørende biler. GPS'ens lave nøjagtighed betyder, at du ikke effektivt kan bruge den til at vide, hvilken vognbane nogen befinder sig i, hvilket er et stort problem, når du kører, og høj latency betyder, at dine positionsoplysninger bliver dårligere, når du bevæger dig hurtigt, hvilket også er et stort problem, når du kører, Sylvester sagde. Fordi GPS kommer fra tusindvis af miles væk, i byområder med mange høje bygninger, er nøjagtigheden jævn værre, fordi de høje bygninger blokerer satellitter, der ikke er i den nøjagtige rigtige position til at sende forbi bygninger.

"Disse begrænsninger er fuldstændig i modstrid med brugen af ​​GPS til tilsluttede og autonome køretøjer, som kræver høj nøjagtighed, lav ventetid og pålidelig drift i tætte byområder, set i forhold til hvor tætte byområder er, hvor al trafikken er,” Sylvester sagde. "Ligesom aviser blev erstattet med onlinenyheder, var GPS et godt springbræt, men det er på tide at gå forbi det. Faktisk ignorerer de fleste apps allerede GPS og erstatter det stille og roligt med alternativer som Bluetooth, men dette er normalt skjult for brugeren, fordi det, brugeren interesserer sig for, er en god service, ikke hvordan de får det det."

Den kommende bølge af autonome køretøjer kan kræve et bedre lokaliseringssystem. Sylvester sagde, at det mest lovende alternativ til GPS for tilsluttede og autonome køretøjer kaldes APNT. PNT står for "position, navigation, telemetri." Afhængigt af, hvem du spørger, kan "A"et stå for assisterede, forstærkede, sikrede, alternative eller andre nærmest synonyme udtryk.

APNT er indbygget i den lokale infrastruktur, inklusive celleantenner, Bluetooth-beacons, Wi-Fi eller andre "alternative" midler til at positionere, navigere og modtage køretøjets telemetri.

“Disse metoder er blevet flettet sammen i løbet af de sidste 15 år ved hjælp af en kombination af smartphone komponenter og let tilgængelige kommunikationsmetoder, og mens de er gode til turister, der roamer Market Street eller Times Square Når de prøver at finde en sandwich, der koster mindre end 30 $, betyder deres ad hoc-karakter, at de ikke kan stole på, at de har selvstændighed," Sylvester sagde.

Integrated Roadways har udviklet Smart Pavement, som bygger APNT-egenskaberne direkte ind i vejen ved hjælp af højnøjagtige in-road-sensorer og understøttet af en ultra-lav-latency edge-netværk, "så enhver vej, der er opgraderet med Smart Pavement, har alle de APNT-funktioner, der er nødvendige for tilsluttede og autonome køretøjer indbygget i vejbane og designet fra bunden som et pålideligt, sikkert, sikkert netværk af industriel kvalitet, der leverer de funktioner, der kræves af næste generations mobilitetskrav." sagde Sylvester

Hvor går vi hen efter GPS?

NextNavs system er ikke den eneste mulighed som GPS-backup. Max Perez, vicepræsident for forskning og sikkerhedsløsninger hos ColdQuanta, sagde i et interview, at Quantum Positioning Systems (QPS) har potentialet til at tjene som et alternativ til GPS. Kvanteegenskaber driver positioneringssystemet, og i modsætning til GPS kræver QPS ikke løbende kalibrering med eksterne signaler for at køre.

"En QPS behøver kun at kende sit udgangspunkt for at fungere og er i stand til at beregne, hvor hurtigt den har rejst, hvor længe og i hvilken retning for at bestemme sin nuværende position," sagde Perez. "Quantum Positioning Systems (QPS) ville forstærke GPS i hele verden, da det giver betydeligt forbedret navigationssikkerhed. Use cases for QPS omfatter navigation til fly, ubåde, autonome biler og mere. Fordelene ved QPS over GPS inkluderer nøjagtighed, ingen afhængighed af satellit, indendørs brug og mindre sårbarhed over for hacking."

Damato sagde, at GPS-industrien fornyer sig hurtigt og udvikler løsninger, der gør GPS mere præcis og modstandsdygtig. Disse løsninger omfatter GPS-modtagere, satellitterne, der leverer disse GPS-signaler, og jordkontrolsegmentet, der sporer og skærme GPS ydeevne.

"En større modernisering af GPS-konstellationen er godt i gang, som, når den er afsluttet, vil levere dusinvis af nye satellitter, der giver betydeligt større nøjagtighed og øgede anti-jamming-kapaciteter,” han tilføjet.

Redaktørens anbefalinger

• Denne store Apple-fejl kan lade hackere stjæle dine billeder og tørre din enhed
• Google ønsker at dræbe dine adgangskoder på Android og Chrome med adgangsnøgler
• Hvorfor vi skal stoppe med at genopfinde smartphones med sekundære skærme
• Pegasus og BlastDoor er grunden til, at du skal opdatere dine Apple-enheder med det samme
• Her er én ting, du skal gøre, før du giver dit barn en smartphone eller tablet