چرا GPS گوشی شما نیاز مبرمی به تعمیرات اساسی دارد

بیشتر فناوری های مدرن، از جمله گوشی های هوشمند، با GPS کار می کنند. اما ممکن است سیستم بیش از آنچه فکر می کنید در برابر آسیب آسیب پذیر باشد. ایالات متحده فاقد فناوری موقعیت مکانی پشتیبان است، به این معنی که قطع یا اختلال می تواند فاجعه بار باشد. روسیه تهدید کرده است که ماهواره‌های جی‌پی‌اس را نابود خواهد کرد و اخیراً سیگنال‌های معیوب GPS به طور موقت فرودگاهی در دالاس را تعطیل کردند.

خوشبختانه، شرکت ها برای کمک به محافظت از GPS وارد عمل شده اند. NextNav اخیراً قراردادی برای ارائه فناوری جدیدی به نام TerraPoiNT امضا کرده است که به عنوان پشتیبان برای GPS با استفاده از شبکه‌های LTE و 5G موجود عمل می‌کند. Ganesh Pattabiraman، مدیر عامل NextNav در مصاحبه با دیجیتال تو گفت: سیگنال TerraPoiNT بیش از 100000 برابر قوی تر از GPS است و رمزگذاری سیگنال آن را در برابر پارازیت و دستکاری مقاوم تر می کند. این یک آمار جالب است – و نگاهی اجمالی به اینکه چگونه می توانیم (و باید) از GPS محافظت کنیم.

چرا GPS بسیار مهم و شکننده است؟

GPS خدمات موقعیت یابی، ناوبری، آب و هوا و موقعیت یابی را برای تلفن های همراه ارائه می دهد. در دسترس بودن گسترده آن، آن را به یک ابزار جهانی تبدیل کرده است که برای صنایع و زیرساخت‌های مختلف از شبکه برق گرفته تا خدمات اضطراری 911 و تراکنش‌های مالی ضروری است. اما، پاتابیرامان گفت، این سیستم در برابر تداخل – از جمله پارازیت و کلاهبرداری “به شدت آسیب پذیر است.

سام براون، یک مهندس رادیوی حرفه ای که در مورد فرکانس های رادیویی در OneSDR وبلاگ می نویسد، در مصاحبه ای گفت که گیرنده های ارتباطی GPS اغلب با استفاده از پارازیت های آسان و ارزان قیمت مسدود می شوند.

وی افزود: «پارچ کننده سیگنالی را منتشر می کند که در دریافت سیگنال اختلال ایجاد می کند و در نتیجه گیرنده GPS قادر به ارائه اطلاعات مکان نخواهد بود.

در یکی از نمونه‌های اخیر، مشکلات سیگنال‌های GPS باعث زمین‌گیر شدن پروازها در فرودگاه بین‌المللی دالاس/فورت ورث شد. مشکل در یک منبع مرموز تداخل ردیابی شد و فرودگاه را به مدت دو روز تعطیل کرد.

دخالت احتمالی خارجی موضوع دیگری است. روسیه افتخار کرده است که می‌تواند ماهواره‌هایی را که جی‌پی‌اس ما را فراهم می‌کنند، خارج کند.

پاتابیرامان گفت: “حادثه ای مانند یک شعله بزرگ خورشیدی یا خرابی ماهواره های تجاری می تواند به طور بالقوه بسیاری از خدمات ضروری را که ما هر روز به آنها تکیه می کنیم، از بین ببرد.” به همین دلیل است که دولت فدرال ایالات متحده اهمیت پیاده‌سازی فناوری‌های جایگزین PNT را برای اطمینان از پایداری GPS، از جمله از طریق یک دستور اجرایی برای «درگیر کردن بخش‌های عمومی و خصوصی برای شناسایی و ترویج استفاده مسئولانه از خدمات PNT» تشخیص داده است.

الکس داماتو، مدیر اجرایی اتحادیه نوآوری GPS، یک گروه صنعتی، در مصاحبه‌ای گفت که سازمانش در مورد راه‌حل‌های پشتیبان GPS موضعی بی‌طرفانه از نظر فناوری حفظ می‌کند.

با این حال، او گفت، GPSIA موافق است که “بهترین استراتژی برای دستیابی به یک سرویس PNT پایدار، دنبال کردن چندین فن آوری برای ارتقای تنوع در عملکردهای PNT است.” همچنین ضروری است که راه حل های پشتیبان قادر به ارائه قابلیت ها و سطح کارایی معادل باشند. با فناوری‌های GPS برابری می‌کند و بر اساس الزامات PNT هر بخش صنعت به جای دستورات دولت هدایت می‌شود.

مشکلی که دهه ها در حال شکل گیری است

بخشی از مشکلات GPS ناشی از طراحی آن به عنوان یادگاری از جنگ سرد است. تیم سیلوستر، بنیانگذار و مدیر عامل شرکت Integrated Roadways، در مصاحبه ای گفت: GPS برای استفاده نظامی در مناطق درگیری طراحی شده است که در آن شبکه های غیرنظامی در دسترس نیستند – پرتاب موشک در هزار مایلی از اتمسفر فوقانی یا کمک به ناوهای پر از هواپیما برای عبور از اقیانوس. . این هرگز برای کمک به حرکت عابران پیاده و وسایل نقلیه در مناطق آرام شهری طراحی نشده بود.

سیلوستر می‌گوید: «این عدم تطابق در طراحی با استفاده به این معنی است که GPS دارای چندین اشکال مهم مانند دقت کم و تأخیر زیاد است. این چالش‌ها محصول سیگنال‌های GPS هستند که از ماهواره‌های هزاران کیلومتر دورتر می‌آیند و نقص‌ها نتیجه فیزیک هستند که قابل اصلاح نیستند.

وقتی صحبت از نسل جدید خودروهای خودران به میان می‌آید GPS معایبی دارد. دقت پایین جی‌پی‌اس به این معنی است که نمی‌توانید به طور مؤثر از آن برای دانستن اینکه کسی در کدام خط است استفاده کنید، که در هنگام رانندگی مشکل بزرگی است، و تأخیر بالا به این معنی است که اطلاعات موقعیت شما در هنگام حرکت سریع کاهش می‌یابد، که این نیز بزرگ است. سیلوستر گفت که هنگام رانندگی مشکل دارد. از آنجایی که GPS از هزاران کیلومتر دورتر می آید، در مناطق شهری با تعداد زیادی ساختمان بلند، دقت حتی بدتر است زیرا ساختمان های بلند ماهواره هایی را که در موقعیت درستی برای ارسال از ساختمان ها نیستند، مسدود می کنند.

سیلوستر گفت: «این محدودیت‌ها کاملاً در تضاد با استفاده از GPS برای وسایل نقلیه متصل و خودمختار است که نیاز به دقت بالا، تأخیر کم و عملکرد قابل اعتماد در مناطق شهری متراکم دارد، با توجه به اینکه مناطق شهری متراکم هستند که در آن همه ترافیک وجود دارد.» «از آنجایی که روزنامه‌ها با اخبار آنلاین جایگزین شدند، GPS گامی عالی بود، اما زمان آن فرا رسیده است که ادامه دهیم. در واقع، اکثر برنامه‌ها قبلاً GPS را نادیده می‌گیرند و بی‌صدا آن را با جایگزین‌هایی مانند بلوتوث جایگزین می‌کنند، اما این معمولاً از دید کاربر پنهان می‌شود، زیرا چیزی که برای آنها اهمیت دارد خدمات خوب است، نه نحوه دریافت آن.

موج آینده وسایل نقلیه خودران ممکن است نیاز به سیستم مکان یابی بهتری داشته باشد. سیلوستر گفت امیدوارکننده ترین جایگزین برای GPS برای وسایل نقلیه متصل و خودمختار APNT نام دارد. PNT مخفف “موقعیت، ناوبری، تله متری” است. بسته به اینکه از چه کسی بپرسید، “A” می تواند به معنای کمک، تمدید، بیمه شده، جایگزین یا سایر اصطلاحات تقریباً مترادف باشد.

APNT در زیرساخت‌های محلی، از جمله آنتن‌های سلولی، چراغ‌های بلوتوث، وای‌فای، یا دیگر ابزارهای جایگزین برای موقعیت‌یابی، ناوبری و دریافت تله‌متری خودرو تعبیه شده است.

این روش‌ها در 15 سال گذشته با استفاده از ترکیبی از اجزای گوشی‌های هوشمند و روش‌های ارتباطی در دسترس گرد هم آمده‌اند، و در حالی که برای گردشگرانی که در خیابان بازار یا میدان تایمز قدم می‌زنند، بسیار عالی هستند و سعی می‌کنند ساندویچی‌ای را پیدا کنند که قیمتی کمتر از 30 دلار دارد. سیلوستر گفت: ماهیت ویژه آنها به این معنی است که نمی توان به آنها برای خودمختاری اعتماد کرد.

شرکت Integrated Roadways در حال توسعه Smart Pavement است که قابلیت‌های APNT را مستقیماً با استفاده از حسگرهای ترافیک جاده‌ای با دقت بالا و پشتیبانی از شبکه لبه‌ای با تأخیر بسیار پایین در جاده ایجاد می‌کند، بنابراین هر جاده‌ای که با روسازی هوشمند ارتقا یافته است، تمام قابلیت‌های APNT مورد نیاز برای اتصال را دارد. و وسایل نقلیه خودران که در جاده ها تعبیه شده اند و از ابتدا به عنوان یک شبکه قابل اعتماد، ایمن، ایمن و صنعتی طراحی شده اند که ویژگی های مورد نیاز برای الزامات حرکتی نسل بعدی را ارائه می دهد.

بعد از GPS کجا برویم؟

سیستم NextNav تنها گزینه به عنوان پشتیبان GPS نیست. مکس پرز، معاون تحقیقات امنیتی و راه حل های ColdQuanta، در مصاحبه ای گفت که سیستم های موقعیت یابی کوانتومی (QPS) این پتانسیل را دارند که به عنوان جایگزینی برای GPS عمل کنند. ویژگی های کوانتومی قدرت سیستم موقعیت یابی را تامین می کند و بر خلاف GPS، QPS برای کار کردن نیازی به کالیبراسیون مداوم با سیگنال های خارجی ندارد.

پرز گفت: “QPS فقط باید نقطه شروع خود را برای عملکرد بداند و می تواند محاسبه کند که چقدر سریع سفر کرده است، چه مدت و در چه جهتی برای تعیین موقعیت فعلی خود.” «سیستم‌های موقعیت‌یابی کوانتومی (QPS) GPS را در سراسر جهان گسترش خواهند داد زیرا امنیت ناوبری را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند. موارد استفاده برای QPS شامل ناوبری برای هواپیما، زیردریایی، اتومبیل های خودران و موارد دیگر است. از مزایای QPS نسبت به GPS می توان به دقت، عدم وابستگی به ماهواره، استفاده در فضای داخلی و آسیب پذیری کمتر در برابر هک اشاره کرد.

داماتو گفت که صنعت GPS به سرعت در حال نوآوری است و راه حل هایی را توسعه می دهد که GPS را دقیق تر و قوی تر می کند. این راه حل ها شامل گیرنده های GPS، ماهواره هایی است که این سیگنال های GPS را ارائه می دهند و بخش کنترل زمینی که عملکرد GPS را ردیابی و نظارت می کند.

وی افزود: «به‌روزرسانی بزرگ صورت فلکی GPS در حال انجام است که پس از تکمیل، ده‌ها ماهواره جدید ارائه می‌دهد که دقت بسیار بیشتری را ارائه می‌کنند و قابلیت‌های ضد پارگی را افزایش می‌دهند.»

توصیه های سردبیران