A tecnologia mais moderna, incluindo smartphones, funciona com GPS. Mas o sistema pode ser mais vulnerável a falhas do que você imagina. Os EUA carecem de tecnologia de geolocalização de backup, o que significa que interrupções ou interferências podem ser catastróficas. A Rússia ameaçou destruir GPS satélites e recentemente sinais de GPS defeituosos fecharam temporariamente um aeroporto de Dallas.
Conteúdo
- Por que o GPS é tão importante e tão frágil
- Um problema que vem sendo desenvolvido há décadas
- Para onde vamos depois do GPS?
Felizmente, as empresas estão intervindo para ajudar a proteger o GPS. NextNav assinou recentemente um acordo para fornecer uma nova tecnologia chamada TerraPoiNT que serve como backup para GPS, usando LTE e 5G redes. “O sinal do TerraPoiNT é 100.000 vezes mais forte que o GPS, e sua criptografia de sinal o torna mais resistente a interferências e falsificações”, disse Ganesh Pattabiraman, CEO da NextNav, à Digital Trends em um entrevista. É uma estatística intrigante – e um vislumbre de como podemos (e devemos) proteger o GPS.
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Por que o GPS é tão importante e tão frágil
O GPS fornece serviços de posicionamento, navegação, cronometragem, bem como serviços de localização para telefones celulares. A sua ampla disponibilidade tornou-o num serviço público global integrante das indústrias e infra-estruturas, que vão desde a rede eléctrica aos serviços de emergência 911 e às transacções financeiras. Mas, disse Pattabiraman, o sistema é “incrivelmente vulnerável” a interferências – incluindo interferências e falsificações.
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Sam Brown, um engenheiro de rádio profissional que dirige um blog de radiofrequência em UmSDR, disse em uma entrevista que os receptores de comunicação GPS são frequentemente interrompidos por bloqueadores baratos e fáceis de obter.
“Um jammer emitirá um sinal que interfere na recepção do sinal e, como resultado, o receptor GPS não será capaz de fornecer informações de localização”, acrescentou.
Num exemplo recente, problemas com sinais GPS fez com que voos fossem suspensos no Aeroporto Internacional de Dallas/Fort Worth. O problema foi atribuído a uma misteriosa fonte de interferência e fechou o aeroporto por dois dias.
A potencial interferência estrangeira é outra questão. A Rússia gabou-se de poder eliminar os satélites que fornecem nosso GPS.
“Um incidente como uma grande explosão solar ou danos a satélites comerciais pode potencialmente interromper vários serviços essenciais dos quais dependemos todos os dias”, disse Pattabiraman. “É por isso que o governo federal dos EUA reconheceu a importância de implementar tecnologias alternativas PNT para garantir o GPS resiliência, inclusive através de uma ordem executiva para “envolver os setores público e privado para identificar e promover o uso responsável de Serviços PNT.”
Alex Damato, diretor executivo interino da GPS Innovation Alliance, um grupo industrial, disse em um entrevista que sua organização mantém uma postura tecnologicamente neutra quando se trata de backup de GPS soluções.
No entanto, disse ele, a GPSIA concorda que “a melhor estratégia para alcançar um serviço PNT resiliente é buscar múltiplas tecnologias para promover a diversidade nas funções do PNT.” Também é essencial que as soluções de backup sejam capazes de oferecer capacidades equivalentes e um nível de desempenho equivalente às tecnologias GPS e são orientados pelos requisitos PNT de cada setor industrial, e não pelo governo mandatos.
Um problema que vem sendo desenvolvido há décadas
Parte dos problemas com o GPS decorre do seu design como uma relíquia da Guerra Fria. O GPS foi projetado para uso militar em áreas de conflito onde as redes civis não estavam disponíveis – disparando foguetes a milhares de quilômetros através do atmosfera superior ou ajudar transportadoras cheias de aviões a cruzar o oceano, disse Tim Sylvester, fundador e CEO da Integrated Roadways, em um entrevista. Nunca se pretendeu ajudar a circulação de pedestres e veículos em áreas urbanas pacíficas.
“Essa incompatibilidade entre design e uso significa que o GPS tem várias falhas significativas, como baixa precisão e alta latência”, disse Sylvester. Esses desafios são produto dos sinais GPS provenientes de satélites a milhares de quilômetros de distância, e as desvantagens são uma consequência da física que não pode ser corrigida.”
O GPS tem suas desvantagens quando se trata de uma nova geração de carros autônomos. A baixa precisão do GPS significa que você não pode usá-lo de forma eficaz para saber em que faixa alguém está, o que é um grande problema ao dirigir, e alta latência significa que suas informações de posição pioram quando você se move rapidamente, o que também é um grande problema ao dirigir, Sylvester disse. Como o GPS vem de milhares de quilômetros de distância, em áreas urbanas com muitos edifícios altos, a precisão é ainda pior porque os edifícios altos bloqueiam satélites que não estão na posição exata para transmitir além do edifícios.
“Essas limitações estão completamente em desacordo com o uso de GPS para veículos conectados e autônomos, que exige alta precisão, baixo latência e operação confiável em áreas urbanas densas, visto como são as áreas urbanas densas onde está todo o tráfego”, Sylvester disse. “Assim como os jornais foram substituídos por notícias online, o GPS foi um grande trampolim, mas é hora de superá-lo. Na verdade, a maioria dos aplicativos já desconsidera o GPS e o substitui silenciosamente por alternativas como o Bluetooth, mas isso geralmente fica oculto do usuário porque o que importa ao usuário é um bom serviço, não como ele consegue isto."
A próxima onda de veículos autônomos pode exigir um melhor sistema de localização. Sylvester disse que a alternativa mais promissora ao GPS para veículos conectados e autônomos é chamada APNT. PNT significa “posição, navegação, telemetria”. Dependendo de para quem você perguntar, o “A” pode significar termos assistidos, aumentados, garantidos, alternativos ou outros termos quase sinônimos.
O APNT está integrado à infraestrutura local, incluindo antenas celulares, beacons Bluetooth, Wi-Fi ou outros meios “alternativos” para posicionar, navegar e receber telemetria do veículo.
“Esses métodos foram elaborados nos últimos 15 anos usando uma combinação de Smartphone componentes e métodos de comunicação prontamente disponíveis e, embora sejam ótimos para turistas que percorrem a Market Street ou a Times Square tentando rastrear um sanduíche que custa menos de US$ 30, sua natureza ad hoc significa que não se pode confiar neles para obter autonomia”, Sylvester disse.
A Integrated Roadways vem desenvolvendo o Smart Pavement, que integra as capacidades do APNT diretamente na estrada, usando sensores rodoviários de alta precisão e apoiado por um rede de borda de latência ultrabaixa, “para que qualquer estrada atualizada com Smart Pavement tenha todos os recursos APNT necessários para veículos conectados e autônomos integrados ao rodoviária e projetada desde o início como uma rede confiável, segura e de qualidade industrial, fornecendo os recursos exigidos pelas demandas de mobilidade da próxima geração”, Silvestre disse
Para onde vamos depois do GPS?
O sistema NextNav não é a única opção como backup de GPS. Max Perez, vice-presidente de soluções de pesquisa e segurança da ColdQuanta, disse em entrevista que os Sistemas de Posicionamento Quântico (QPS) têm potencial para servir como uma alternativa ao GPS. As propriedades quânticas alimentam o sistema de posicionamento e, ao contrário do GPS, o QPS não requer calibração contínua com sinais externos para funcionar.
“Um QPS só precisa saber seu ponto de partida para funcionar e é capaz de calcular a velocidade com que viajou, por quanto tempo e em que direção para determinar sua posição atual”, disse Perez. “Os Sistemas de Posicionamento Quântico (QPS) aumentariam o GPS em todo o mundo, pois oferecem segurança de navegação significativamente melhorada. Os casos de uso de QPS incluem navegação para aeronaves, submarinos, carros autônomos e muito mais. Os benefícios do QPS em relação ao GPS incluem precisão, ausência de dependência de satélite, uso interno e menor vulnerabilidade a hackers.”
Damato disse que a indústria do GPS está inovando rapidamente, desenvolvendo soluções que tornam o GPS mais preciso e resiliente. Essas soluções incluem receptores GPS, os satélites que transmitem esses sinais GPS e o segmento de controle terrestre que rastreia e monitores Desempenho do GPS.
“Uma grande modernização da constelação GPS está em andamento e, quando concluída, entregará dezenas de de novos satélites proporcionando precisão significativamente maior e maiores capacidades anti-jamming”, ele adicionado.
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