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移动世界。
罗兰

引导图像©Mechanik / Adob​​e Stock

没有人看到它来了。但是,逐步,美发扫过全国各地。

它始于轻度混乱。随着人们驾驶退出,分心刷新谷歌地图随着人们的推移而放缓。氧化灯不同步。交通堵塞和事故咆哮着街道。有人试图拨打911,但呼叫掉落。

虽然街道上发生了网格锁,但其他网格也开始抓住。在一天内,三分之一的无线网络已经退化。股市冻结了。电力浪涌和撤销散落在全国各地。保险丝吹和变形金刚着火。人们试图在食品和卫生纸上库存,但商店不能接受信用卡,ATM倒塌。

是什么导致了这场灾难?全球定位系统(GPS)突然停电了——事实证明,这并不难。但一个叫做罗兰(Loran)的老式地面无线电导航系统可能是我们的可取之处。

系统中的毛刺

一个周日的早晨,宝琳·库克(Pauline Cook)正在一号公路(Highway One)上开车,突然,她的GPS导航应用显示她疯狂地从一个地方跳到另一个地方。

“哇,”她一边想一边打开一张地图。“这可能就像是在驾驶一艘船,却不知道自己在哪里。你必须回到过去的做事方式。”

谢天谢地,库克的车里总是有一张纸质地图。作为一名退休的海岸警卫队队长,她从未完全依赖GPS导航。尽管科技发展得如此之快,但她非常清楚科技是多么的脆弱。

“我们对这些事情了解得越多,就越意识到GPS并不总是会存在。”

波林做饭

她说:“我们对这些事情了解得越多,就越意识到GPS并不总是存在的。”

事实证明,小事,就像厨师一样,经常发生大部分时间,他们忽略了:GPS信号冻结,但在几秒钟后,它回到了轨道。电话呼叫掉落,但我们将其粉笔倒入“差不多”并将它们称为回头。通常,它是。

但据专家称,这些神秘的故障正变得越来越常见——他们认为,这是干扰世界上最关键的导航和定时系统的犯罪问题日益严重的迹象。

该发行提示Cook加入弹性导航和时序基础,该基础是备份系统到GPS的倡导者。

一种响亮和清晰的卡住的信号

GPS是全球导航和时序系统,依赖于31个卫星阵列的无线电信号。卫星向接收器提供回物的位置和时间信息。但库克说,对整个设置至关重要的信号很容易被“欺骗”或“卡住”中断。

干扰会任意干扰GPS信号。只要有20美元和一个汽车点烟器,任何人都能发出相互矛盾的信号。这种小型的“干扰”天线(尽管是非法的)很容易在互联网上买到。由于干扰源难以追踪,所以干扰器在卡车司机、偷车贼和任何不想被发现的人中很受欢迎。

例如,2013年,新泽西州卡车司机被抓住了非法的干扰声,所以他的雇主无法跟踪他在公司卡车的地方。但是,当他开车附近的纽瓦克机场时,干扰器干扰了在最终方法中引导飞行员的GPS系统。卡车司机最终被抓住,因为他缺席了在停放的卡车上留下了停车的卡车,足以让FCC三角抓住他的立场并抓住他。

2014年,一个中大西洋集装箱港口停止操作由于卡堵塞的GPS信号,七个小时。由于大多数端口依赖于GPS的操作,例如移动容器的操作,因此端口全部但关闭。几年后,政府给了海岸警卫队50万美元,以研究干扰扰乱,因为它们“会导致严重的问题用于船舶导航、港口安保和态势感知。”

“GPS专家GPS专家洛根斯科特说:”果酱“通常是犯罪或与国内虐待有关的动力顾问。盗贼可以使用干扰器来使盗窃高端汽车无法追踪。2009年司法部报告称每13名跟踪者的受害者中就有一人被全球定位系统或其他监控设备跟踪,有些受害者使用干扰器来隐藏自己。斯科特说,这些事件变得越来越普遍。

另一种类型的干扰,称为“欺骗”,使用了Phony信号来欺骗具有错误位置的GPS接收器。

2016年2月,黑海沿岸港口的GPS被欺骗。在几个月的时间里,船只的GPS定位向内陆漂移了数千英里,通常是到机场。这是第一波涉及船舶和飞机的干扰,主要靠近武装冲突的区域。

更重要的是,在战争中,敌人有可能用反卫星武器或大规模欺骗彻底摧毁GPS。即使没有人类的干预,大太阳耀斑可能会造成大规模的干扰——不仅仅是对GPS,还有所有基于无线电的通信。

“我认为人们对具有现代信息战的GPS有一些根本的问题。如果有人能够抓住控件,整个系统都可以下降,“斯科特说。

支持国家的弱信号

大多数人认为GPS作为导航工具。但GPS专家表示,其主要用途实际上是一个定时装置 - 这在任何事情中发挥着关键作用,从保持电网运行到股票市场交换。

“GPS是国家乃至整个国际社会计时系统的核心,”斯科特说,“总有一个时间戳过程需要非常完整的时间戳过程。如果你说的是手机——为了开车和能够从一个发射塔传递到另一个发射塔——这些发射塔必须同步,并且时间控制在10微秒左右。这个时间通常来自GPS。”

国土安全部列出18个关键基础设施行业:其中15个依赖于GPS。

国土安全名单18关键基础设施扇区:其中15个扇区依赖GPS来确保其正常运行。

令人惊讶的是,同样的技术可以精确定位到厘米,或时间在40纳秒之内,依靠的是一个不比44.8瓦灯泡更强的信号,来自12552英里的太空。

事实上,GPS信号是如此微弱,以至于它发出的“噪音”比130亿年前宇宙大爆炸遗留下来的背景辐射还要少。宇宙——太阳和恒星加在一起——发出的嗡嗡声要大得多。GPS接收器的神奇之处在于,它们可以通过探测噪音来找到微弱的信号。这种微弱的信号可能会成为我们国家的致命缺陷。

对全球定位系统的日益不安

工程师布拉德·帕金森,被称为“GPS之父”,是美国国防部在20世纪70年代推出全球定位系统的首席架构师。2013年,帕金森公开亮相警告,“对卫星导航和定时系统的依赖已经成为美国大部分地区的一个单一故障点,也是我们最大的、尚未解决的关键基础设施问题。”

他并不孤单。国会成员持续了一段时间,但努力寻找适当的备用GPS落后。2004年,布什总统创建了一项要求交通部的政策,以建立GPS的备份能力。奥巴马总统肯定了同样的政策。

但由于资金和官僚主义克劳德,努力从未走过了地面。2018年,参议员Ted Cruz和Ed Markey赞助双层努力为GPS(和GNSS,更广泛的全球导航卫星系统)构建备份。

GPS专家表示,它的主要用途是作为一个计时装置——从保持电网运行到股票市场交易,它在任何方面都扮演着关键角色。

今年早些时候,特朗普总统签署了行政命令要求政府机构在180天内找到备用解决方案——据另一位退休的海岸警卫队船长达纳·高沃德说,这是一个雄心勃勃的最后期限。

“当我退休的时候,这是一个‘悬着的查德’,GPS基本上是美国关键基础设施的一个单点故障——因为它不仅是导航,它是手机网络、互联网、银行交易和几乎所有现代技术的时间,”Goward说。

他将GPS灾难与9/11或飓风卡特里娜飓风类型的事件相比,导致新的立法和安全方案提高 - 事实发生后。他说,政府尚未采取太多的行动,因为我们没有发生灾难性的动力。

最后,在3月份,政府官员在美国宇航局的兰利研究中心见面,以观察来自11家不同公司的投球GPS备份技术示范计划。这次示威的目的是就美国政府应该投资哪种体系提出建议。三家公司,Hellen Systems',UrsaNav,SERCO.提议重新启用罗兰- c的高清版本,这是一种比GPS更早的老式无线电导航系统。

传统学校正在卷土重来

在20世纪80年代,除了传统的纸质海图或地图和指南针导航,罗兰- c是导航的最佳选择。这是一个陆基无线电信标网络,位于全国各地的大型发射塔上。海上的飞机和船只可以根据信标发出的两个或多个信号之间的时间确定它们的位置。它精确到几百英尺——远不及今天的GPS所能做到的,所以随着GPS的兴起,二战时期的技术被认为是过时的。

2010年,美国海岸警卫队停止了对罗兰系统的维护,美国也关闭了罗兰系统的信标。一些人认为政府关闭罗兰是因为缺乏资金,其他人则认为是政治原因。但许多电台仍以某种形式存在,新的Loran或eLoran(“增强型Loran”)可能会卷土重来。

伊罗兰不是GPS的确切替代品。二维低频信号不能提供高度数据,只能在区域内使用。但这些信号比GPS信号强130万倍。因此,它们不太容易受到欺骗或干扰的干扰。eLoran信号对信息进行编码,帮助人们识别发送者的位置和健康状况,为接收者提供有用的信息。

Eloran信号比GPS信号强度为130万倍。结果,通过欺骗或干扰,它们易于中断。

开发eLoran系统的Ursanav公司总裁Steve Bartlet说:“我们很高兴美国政府已经意识到存在问题,而且没有快速解决问题的方法。”“我们需要一个后备系统,越早越好。”

Bartlet说,一个合适的eLoran定时系统需要4到6个发射机分散在美国大陆上,需要25到30个发射机来导航。罗兰- c在其鼎盛时期,有29个发射机。美国政府仍然拥有罗兰- c的大部分站点,其中少数站点仍然有天线。

“这种冠状病毒确实够糟糕的了。我们不需要看到一些人为的技术灾难。包括俄罗斯、中国和沙特阿拉伯在内的几个国家都有Loran系统,韩国也正处于Loran系统的初始操作阶段,以支持其卫星导航系统。但有了11项新方案的提议,美国可能也不会落后太多。回顾过去可能是未来导航和定时的解决方案。

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