Тестови полет демонстрира навигация чрез сигнали от мобилен телефон
През март 2020 г. екип пилоти от ВВС на САЩ излязоха в слънчевото небе над Калифорния, за да проведат уникален експеримент. Те изследваха възможна контрамярка, ако GPS системата на самолета откаже.
На борда на самолета беше подложена на тест напълно нова резервна навигационна система. Тя използва сигнали от мобилни телефони. Експериментът се оказа огромен успех, сочейки към ново и много необходимо потенциално резервно копие за GPS. Новата навигационна система може да проследи самолета на повече от сто километра и на различни височини с точност до едноцифрени числа.
Как живеем без GPS?
Трудно е да си представим живота без глобални навигационни сателитни системи (GNSS), включително GPS. Съществуват много природни и създадени от човека заплахи, които биха могли да нокаутират този жизненоважен ресурс. Той се използва в незаменими приложения като Google Maps и в безброй военни системи. Това подчертава необходимостта от технология за архивиране.
GPS сигналите обикновено са слаби в градските райони с гъсто скупчени, високи бетонни сгради. Само едно слънчево изригване може да извади от строя GNSS за дни, ако е достатъчно силно. Може би най-притеснителни от всички са злонамерените нападатели, които умишлено се намесват в GNSS сигналите.
Инцидентите със заглушаване и подправяне на GNSS нарастват главоломно през последното десетилетие. Те достигат изблик през 2024 г. с многобройни инциденти, свързани с авиацията от Балтийско море през Атлантическия океан до Средиземно море.
С новия похват при тестов полет, обхващащ разстояние от около 43 километра, радиосистемата SLAM успява да проследи самолета със статистически изчислена грешка от само 7 метра.
Плановете на Русия
По-рано тази година Русия е започнала интензивна кампания за подправяне на GPS. Това е принудило гражданските авиокомпании в Балтийския регион да спрат самолетите си за повече от 63 часа. Междувременно предполагаемото израелско фалшифициране на GPS наруши способността на цивилни пилоти на търговски авиокомпании в Ливан да навигират с GPS. Това ги подтикна да изоставят технологията и да летят с компас и хартиени карти.
Само през 2021 г. са извършени повече от 10 000 измамни и заглушаващи атаки, според данни на производител на самолети.
Алтернативата
Работи се повече от десетилетие за създаването на алтернативи на GNSS, които биха могли да смекчат тези заплахи. Преди това беше разработена нова техника, използваща относителната позиция на сателитите Starlink. Това позволи на движеща се кола да определи своята позиция. Новата техника беше изпробвана в партньорство с американските военновъздушни сили, наречена едновременна радио локализация и картографиране (SLAM).
Тази радиосистема SLAM работи, като открива сигналите, излъчвани постоянно от околните кули на базовата станция на мобилния телефон. Тези сигнали са сложен набор от различни многопосочни радиосигнали, които системата SLAM може да използва, за да създаде карта на заобикалящата я среда.
Това се осъществява, като се разглежда кода, а също и носещите фази на сигналите, които показват различните закъснения на радио подсигналите, когато пристигнат в приемника на движещото се превозно средство. Системата също така измерва ефекта на Доплер, когато сигналите пристигнат в приемника. Това разкрива движението на обекта спрямо околните базови станции на мобилни телефони.
Заедно измерванията позволяват изчисляване на позицията на самолет момент по момент и без необходимост от GNSS. Когато позицията на кулата на мобилния телефон не е известна, системата едновременно картографира и нея.
Иновативен приемник
За разработването на софтуера за тези изчисления, учените изобретиха иновативен приемник. Той може да открие много сигнали от мобилни телефони на хиляди метри във въздуха. Това е значителен технологичен напредък. Предишните приемници можеха да уловят не повече от дузина такива сигнали, докато са на голяма надморска височина. Новият приемник може да открие повече от 100 наведнъж.
Клетъчните сигнали са били изненадващо мощни. При тестов полет, обхващащ разстояние от около 43 км, радиосистемата SLAM успява да проследи самолета със статистически изчислена грешка от само 7 метра.
Данните не се обработват в реално време, а след това. Целта е да се разгледат фундаменталните изследователски въпроси, за да се надхвърлят границите на това, което към момента не е възможно.
