Warum das GPS Ihres Telefons dringend einer umfassenden Überholung bedarf

Modernste Technik, einschließlich Smartphones, läuft mit GPS. Aber das System ist möglicherweise anfälliger für Ausfälle, als Sie denken. In den USA gibt es keine Backup-Geolokalisierungstechnologie, was bedeutet, dass Ausfälle oder Störungen katastrophale Folgen haben könnten. Russland hat mit Zerstörung gedroht GPS Satelliten und kürzlich fehlerhafte GPS-Signale schlossen vorübergehend einen Flughafen in Dallas.

Glücklicherweise greifen Unternehmen ein, um GPS zu schützen. NextNav hat kürzlich einen Vertrag zur Bereitstellung einer neuen Technologie namens TerraPoiNT unterzeichnet, die als Backup für GPS dient und vorhandenes LTE nutzt 5G Netzwerke. „Das Signal von TerraPoiNT ist über 100.000 Mal stärker als das von GPS, und die Signalverschlüsselung macht es noch stärker.“ resistent gegen Jamming und Spoofing“, sagte Ganesh Pattabiraman, CEO von NextNav, gegenüber Digital Trends in einem Interview. Das ist eine faszinierende Statistik – und ein Einblick, wie wir GPS schützen können (und sollten).

Warum GPS so wichtig und so fragil ist

GPS bietet Ortungs-, Navigations- und Zeitmessungsdienste sowie Ortungsdienste für Mobiltelefone. Seine weitreichende Verfügbarkeit hat es zu einem globalen Versorgungsunternehmen gemacht, das in Industrie und Infrastruktur integriert ist, vom Stromnetz über 911-Notrufdienste bis hin zu Finanztransaktionen. Aber, so Pattabiraman, das System sei „unglaublich anfällig“ für Störungen – einschließlich Jamming und Spoofing.

Sam Brown, ein professioneller Funkingenieur, der einen Hochfrequenz-Blog betreibt OneSDR, sagte in einem Interview, dass GPS-Kommunikationsempfänger oft durch leicht erhältliche und billige Störsender gestört werden.

„Ein Störsender sendet ein Signal aus, das den Signalempfang stört, sodass der GPS-Empfänger keine Standortinformationen liefern kann“, fügte er hinzu.

Ein aktuelles Beispiel: Probleme mit GPS-Signalen führte zum Flugverbot am internationalen Flughafen Dallas/Fort Worth. Das Problem wurde auf eine mysteriöse Störungsquelle zurückgeführt und der Flughafen wurde für zwei Tage geschlossen.

Ein weiteres Problem ist die mögliche ausländische Einmischung. Russland hat damit geprahlt, dass es ausschalten kann die Satelliten, die unser GPS liefern.

„Ein Vorfall wie eine große Sonneneruption oder eine Beschädigung kommerzieller Satelliten könnte möglicherweise zahlreiche wichtige Dienste lahm legen, auf die wir jeden Tag angewiesen sind“, sagte Pattabiraman. „Aus diesem Grund hat die US-Bundesregierung erkannt, wie wichtig es ist, alternative PNT-Technologien zu implementieren, um GPS sicherzustellen Resilienz, unter anderem durch eine Durchführungsverordnung, um „den öffentlichen und privaten Sektor einzubeziehen, um den verantwortungsvollen Umgang mit zu ermitteln und zu fördern“. PNT-Dienste.“

Alex Damato, amtierender Geschäftsführer der GPS Innovation Alliance, einer Branchengruppe, sagte in einem Interview, dass seine Organisation eine technologieneutrale Haltung einnimmt, wenn es um Backup-GPS geht Lösungen.

Er sagte jedoch, GPSIA stimme zu, dass „die beste Strategie zur Erzielung eines stabilen PNT-Dienstes darin besteht, mehrere Technologien zu verfolgen.“ Förderung der Vielfalt in den PNT-Funktionen.“ Es ist außerdem wichtig, dass Backup-Lösungen gleichwertige Funktionen bieten können und a Sie bieten ein Leistungsniveau, das mit GPS-Technologien vergleichbar ist, und orientieren sich eher an den PNT-Anforderungen der jeweiligen Industriebranche als an der Regierung Mandate.

Ein Problem, das seit Jahrzehnten entsteht

Ein Teil der Probleme mit GPS ist auf seine Konstruktion als Relikt des Kalten Krieges zurückzuführen. GPS wurde für den militärischen Einsatz in Konfliktgebieten entwickelt, in denen keine zivilen Netzwerke verfügbar waren – zum Abfeuern von Raketen über tausend Meilen durch das Gebiet obere Atmosphäre oder die Unterstützung von Trägern voller Flugzeuge bei der Überquerung des Ozeans, sagte Tim Sylvester, Gründer und CEO von Integrated Roadways, in einem Interview. Es war nie dazu gedacht, Fußgängern und Fahrzeugen die Orientierung in ruhigen Stadtgebieten zu erleichtern.

„Diese Diskrepanz zwischen Design und Nutzung bedeutet, dass GPS mehrere erhebliche Mängel aufweist, wie etwa geringe Genauigkeit und hohe Latenz“, sagte Sylvester. Diese Herausforderungen sind ein Produkt der GPS-Signale, die von tausenden Kilometern entfernten Satelliten kommen, und die Nachteile sind eine Folge der Physik, die nicht behoben werden kann.“

GPS hat seine Nachteile, wenn es darum geht eine neue Generation selbstfahrender Autos. Die geringe Genauigkeit von GPS bedeutet, dass Sie es nicht effektiv nutzen können, um zu wissen, auf welcher Spur sich jemand befindet, was beim Autofahren ein großes Problem darstellt Hohe Latenz bedeutet, dass Ihre Positionsinformationen schlechter werden, wenn Sie sich schnell bewegen, was auch beim Autofahren ein großes Problem darstellt, Sylvester sagte. Da GPS aus Tausenden von Kilometern Entfernung kommt, ist die Genauigkeit in Stadtgebieten mit vielen hohen Gebäuden gleichmäßig Schlimmer noch, weil die hohen Gebäude Satelliten blockieren, die nicht genau in der richtigen Position sind, um an ihnen vorbei zu senden Gebäude.

„Diese Einschränkungen stehen im völligen Widerspruch zur Verwendung von GPS für vernetzte und autonome Fahrzeuge, die eine hohe und geringe Genauigkeit erfordern Latenz und zuverlässiger Betrieb in dicht besiedelten städtischen Gebieten, wenn man bedenkt, wie dicht städtische Gebiete dort sind, wo der gesamte Verkehr herrscht“, sagt Sylvester sagte. „So wie Zeitungen durch Online-Nachrichten ersetzt wurden, war GPS ein großartiges Sprungbrett, aber es ist an der Zeit, darüber hinwegzukommen. Tatsächlich ignorieren die meisten Apps GPS bereits und ersetzen es stillschweigend durch Alternativen wie Bluetooth, aber Dies bleibt dem Benutzer normalerweise verborgen, da es ihm um einen guten Service geht und nicht darum, wie er ihn erhält Es."

Die kommende Welle autonomer Fahrzeuge erfordert möglicherweise ein besseres Ortungssystem. Sylvester sagte, die vielversprechendste Alternative zu GPS für vernetzte und autonome Fahrzeuge sei APNT. PNT steht für „Position, Navigation, Telemetrie“. Je nachdem, wen Sie fragen, steht das „A“ möglicherweise für unterstützte, erweiterte, gesicherte, alternative oder andere nahezu synonyme Begriffe.

APNT ist in die lokale Infrastruktur integriert, einschließlich Mobilfunkantennen, Bluetooth-Beacons, WLAN oder anderen „alternativen“ Mitteln zur Positionierung, Navigation und zum Empfang von Fahrzeugtelemetriedaten.

„Diese Methoden wurden in den letzten 15 Jahren mithilfe einer Kombination von zusammengeschustert Smartphone Komponenten und leicht verfügbare Kommunikationsmethoden, und obwohl sie ideal für Touristen sind, die die Market Street oder den Times Square durchstreifen „Beim Versuch, ein Sandwich aufzuspüren, das weniger als 30 US-Dollar kostet, kann man sich aufgrund ihres Ad-hoc-Charakters nicht darauf verlassen, dass sie autonom sind“, sagt Sylvester sagte.

Integrated Roadways hat Smart Pavement entwickelt, das die APNT-Funktionen mithilfe von hochpräzisen In-Road-Sensoren direkt in die Straße einbaut und von einem unterstützt wird Edge-Netzwerk mit extrem geringer Latenz, „so dass jede mit Smart Pavement aufgerüstete Straße über alle APNT-Funktionen verfügt, die für vernetzte und autonome Fahrzeuge erforderlich sind Straße und von Grund auf als zuverlässiges, sicheres Netzwerk in Industriequalität konzipiert, das die Funktionen bietet, die für die Mobilitätsanforderungen der nächsten Generation erforderlich sind“, Sagte Sylvester

Wohin gehen wir nach GPS?

Das System von NextNav ist nicht die einzige Option als GPS-Backup. Max Perez, Vizepräsident für Forschungs- und Sicherheitslösungen bei ColdQuanta, sagte in einem Interview, dass Quantum Positioning Systems (QPS) das Potenzial haben, als Alternative zu GPS zu dienen. Quanteneigenschaften treiben das Positionierungssystem an, und im Gegensatz zu GPS ist für den Betrieb von QPS keine fortlaufende Kalibrierung mit externen Signalen erforderlich.

„Ein QPS muss nur seinen Startpunkt kennen, um zu funktionieren, und kann berechnen, wie schnell, wie lange und in welche Richtung es gereist ist, um seine aktuelle Position zu bestimmen“, sagte Perez. „Quantum Positioning Systems (QPS) würde GPS weltweit ergänzen, da es eine deutlich verbesserte Navigationssicherheit bietet. Zu den Anwendungsfällen für QPS gehören die Navigation für Flugzeuge, U-Boote, autonome Autos und mehr. Zu den Vorteilen von QPS gegenüber GPS gehören Genauigkeit, keine Abhängigkeit von Satelliten, Verwendung in Innenräumen und eine geringere Anfälligkeit für Hackerangriffe.“

Damato sagte, die GPS-Branche mache schnell Innovationen und entwickle Lösungen, die GPS präziser und widerstandsfähiger machen. Zu diesen Lösungen gehören GPS-Empfänger, die Satelliten, die diese GPS-Signale liefern, und das Bodenkontrollsegment, das verfolgt und Monitore GPS-Leistung.

„Eine umfassende Modernisierung der GPS-Konstellation ist in vollem Gange und wird nach ihrer Fertigstellung Dutzende liefern neuer Satelliten, die eine deutlich höhere Genauigkeit und verbesserte Anti-Jamming-Fähigkeiten bieten“, sagte er hinzugefügt.

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