Система безпеки з датчиків, встановлених на повітряній кулі, які прослуховують супутники та вежі стільникового зв’язку, може врятувати життя, якщо сигнали GPS літака будуть заглушені або перервані. Вчені випробовують альтернативу глобальній системі позиціонування (GPS), яка використовує телефонні сигнали, щоб діяти як екстрена резервна копія для пілотів, якщо їхнє стандартне бортове обладнання заглушено або виходить з ладу.
31 діючий супутник GPS обертається навколо Землі двічі на день, випромінюючи точні сигнали, які наземні приймачі можуть вловити та проаналізувати, щоб визначити, на якій відстані вони знаходяться від супутників. Пристрої GPS використовують дані з трьох супутників для точного визначення точного місцезнаходження користувача.
Хоча GPS дуже надійний (Федеральне авіаційне управління (FAA) засвідчує його точність у межах семи метрів у 95% випадків), він не застрахований від проблем. На з’єднання GPS неможливо розраховувати в регіонах конфлікту та навколо них, і зловмисники можуть заблокувати його. Хакери також можуть «підробити» сигнали GPS, щоб надати пілотам оманливу інформацію про їх місцезнаходження або напрямок руху. Окрім цього, системи GPS можуть працювати несправно або взагалі перестати працювати. Якщо комерційний авіалайнер втратить сигнал GPS, це може поставити під загрозу всіх на борту.
Окрім цього, системи GPS можуть працювати несправно або взагалі перестати працювати. Якщо комерційний авіалайнер втратить сигнал GPS, це може поставити під загрозу всіх на борту.
«Наслідки втрати GPS можуть відчути все суспільство», — заявила провідний автор дослідження Дженніфер Сандерсон, інженер-електрик із національних лабораторій Sandia та експерт із навігаційних алгоритмів.
Проект, який здійснюють дослідники з Національних лабораторій Сандіа та Університету штату Огайо, спрямований на створення надійної мережі безпеки для бортових навігаційних систем, які використовують плаваючий приймач для виявлення радіохвиль від супутників зв’язку та стільникових веж щодо літака. Потім він використовує цю інформацію для надання пілотам навігаційних даних.
Сигнали, які можна використовувати для навігації, навіть якщо це не їхнє призначення, відомі вченим у цій галузі як «сигнали можливостей». Вони можуть покладатися на такі процеси, як
ефект Доплера, під час якого хвилі розчавлюються або розтягуються залежно від того, наближаються вони до визначеної точки чи віддаляються від неї, для визначення положення та швидкості.
У цьому випадку дослідники прив’язали корисні вантажі антен до метеорологічних куль і відправили їх у стратосферу — шар земної атмосфери на висоті приблизно від 4 до 31 милі (6-50 кілометрів) над поверхнею планети — щоб вони розмістилися між супутниками та вежами й націлилися на виявити їхні індивідуальні сигнали. Ці корисні вантажі теоретично можуть діяти як аварійні маяки, якщо пілот втратить сигнали GPS.
Наразі дослідникам доводиться вручну визначати, які супутники надсилали які сигнали на основі наявних довідкових даних. Надалі команда працюватиме над використанням алгоритмів, які дозволять корисним навантаженням автоматично ідентифікувати супутники та як це пов’язано з положенням і швидкістю користувача в режимі реального часу.
«Хоч ми все ще обробляємо дані польоту, ми вважаємо, що наші попередні висновки вказують на те, що ми виявили сигнальні маяки веж стільникового зв’язку на нашій піковій висоті приблизно 82 000 футів [25 000 м]», — сказав Сандерсон. «Якщо ці сигнали будуть достатньо чистими для навігації, це значно змінить те, що ми вважали можливим для альтернативної навігації».
Попередні випробування технології проводилися на висоті від 5000 до 7000 футів (1500-2100 м), тоді як цей новий проект відправляв корисні вантажі на висоту 80 000 футів (24300 м). Якщо корисне навантаження може надійно повертати навігаційні дані з цієї висоти, це може мати реальні переваги для авіаперельотів.
Хоча корисні вантажі плавають на великій висоті, щоб краще приймати сигнали як від супутників зв’язку, так і від веж мобільного зв’язку, розташованих далеко внизу, це не надійний метод. Супутники фокусують свої радіохвилі на Землю для отримання оптимального сигналу на землі, тому не гарантується отримання потужних сигналів на висоті повітряної кулі. Дослідникам доведеться поступово покращувати можливості виявлення та швидкість, щоб урахувати цю можливість помилок.