เหตุใด GPS ในโทรศัพท์ของคุณจึงจำเป็นต้องมีการยกเครื่องครั้งใหญ่

เทคโนโลยีสมัยใหม่ส่วนใหญ่รวมถึงสมาร์ทโฟนทำงานบน GPS แต่ระบบอาจมีความเสี่ยงที่จะล้มเหลวมากกว่าที่คุณคิด สหรัฐฯ ขาดเทคโนโลยีระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์สำรอง หมายความว่าการหยุดทำงานหรือการรบกวนอาจเป็นหายนะได้ รัสเซียขู่ว่าจะทำลายดาวเทียม GPS และเมื่อเร็วๆ นี้สัญญาณ GPS ที่ผิดพลาดได้ปิดสนามบินดัลลัสเป็นการชั่วคราว

โชคดีที่บริษัทต่าง ๆ กำลังก้าวเข้ามาช่วยปกป้อง GPS NextNav เพิ่งลงนามในข้อตกลงเพื่อจัดหาเทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า TerraPoiNT ซึ่งทำหน้าที่เป็นข้อมูลสำรองสำหรับ GPS โดยใช้เครือข่าย LTE และ 5G ที่มีอยู่ “สัญญาณของ TerraPoiNT แรงกว่า GPS กว่า 100,000 เท่า และการเข้ารหัสสัญญาณทำให้ทนทานต่อการรบกวนและการปลอมแปลงได้มากขึ้น” Ganesh Pattabiraman ซีอีโอของ NextNav กล่าวกับ Digital Trends ในการสัมภาษณ์ เป็นสถิติที่น่าสนใจ และช่วยให้เราสามารถ (และควร) ปกป้อง GPS ได้อย่างไร

เหตุใด GPS จึงมีความสำคัญและเปราะบางมาก

GPS ให้บริการระบุตำแหน่ง การนำทาง เวลา ตลอดจนบริการระบุตำแหน่งสำหรับโทรศัพท์มือถือ ความพร้อมใช้งานที่แพร่หลายทำให้มันเป็นยูทิลิตี้ระดับโลกที่รวมเข้ากับอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐาน ตั้งแต่ระบบไฟฟ้าไปจนถึงบริการฉุกเฉิน 911 ไปจนถึงการทำธุรกรรมทางการเงิน แต่ Pattabiraman กล่าวว่าระบบนี้ “เสี่ยงอย่างไม่น่าเชื่อ” ต่อการแทรกแซง — รวมถึงการรบกวนและการปลอมแปลง

แซม บราวน์ วิศวกรวิทยุมืออาชีพที่ดูแลบล็อกคลื่นความถี่วิทยุที่ OneSDR กล่าวในการให้สัมภาษณ์ว่าตัวรับการสื่อสาร GPS มักถูกรบกวนโดยใช้อุปกรณ์รบกวนที่หาซื้อได้ง่ายและราคาถูก

“เครื่องส่งสัญญาณรบกวนจะส่งสัญญาณรบกวนการรับสัญญาณ ดังนั้นเครื่องรับ GPS จะไม่สามารถให้ข้อมูลตำแหน่งได้” เขากล่าวเสริม

ในตัวอย่างล่าสุด ปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณ GPS ทำให้เที่ยวบินต้องหยุดบินที่สนามบินนานาชาติดัลลาส/ฟอร์ตเวิร์ธ ปัญหาถูกติดตามไปยังแหล่งรบกวนลึกลับและปิดสนามบินเป็นเวลาสองวัน

การแทรกแซงจากภายนอกที่อาจเกิดขึ้นเป็นอีกประเด็นหนึ่ง รัสเซียโอ้อวดว่าสามารถทำลายดาวเทียมที่ให้ GPS ของเราได้

“เหตุการณ์เช่นเปลวสุริยะครั้งใหญ่หรือความเสียหายต่อดาวเทียมเชิงพาณิชย์อาจทำให้บริการที่จำเป็นจำนวนมากที่เราพึ่งพาทุกวันต้องหยุดชะงัก” พัทบิรามันกล่าว “นั่นคือเหตุผลที่รัฐบาลกลางของสหรัฐฯ ตระหนักถึงความสำคัญของการนำเทคโนโลยีทางเลือก PNT มาใช้เพื่อให้แน่ใจว่า GPS มีความยืดหยุ่น รวมถึงผ่านคำสั่งของผู้บริหารในการ “ให้ภาครัฐและเอกชนเข้ามามีส่วนร่วมเพื่อระบุและส่งเสริมการใช้บริการ PNT อย่างรับผิดชอบ”

Alex Damato รักษาการกรรมการบริหารของกลุ่มอุตสาหกรรม GPS Innovation Alliance กล่าวในการให้สัมภาษณ์ว่าองค์กรของเขามีจุดยืนที่เป็นกลางทางเทคโนโลยีเมื่อพูดถึงโซลูชัน GPS สำรอง

อย่างไรก็ตาม เขากล่าวว่า GPSIA ยอมรับว่า “กลยุทธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการบรรลุบริการ PNT ที่ยืดหยุ่นคือการติดตามเทคโนโลยีที่หลากหลายเพื่อส่งเสริมความหลากหลายในฟังก์ชัน PNT” นอกจากนี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่โซลูชันการสำรองข้อมูลจะต้องสามารถนำเสนอความสามารถที่เทียบเท่าและระดับของประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเทคโนโลยี GPS และขับเคลื่อนโดยข้อกำหนด PNT ของแต่ละภาคส่วนอุตสาหกรรม แทนที่จะเป็นคำสั่งของรัฐบาล

ปัญหาที่เกิดขึ้นมาหลายสิบปี

ส่วนหนึ่งของปัญหาเกี่ยวกับ GPS เกิดจากการออกแบบให้เป็นของที่ระลึกจากสงครามเย็น ทิม ซิลเวสเตอร์ ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ Integrated Roadways กล่าวว่า GPS ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานทางทหารในพื้นที่ขัดแย้งซึ่งไม่มีเครือข่ายพลเรือน เช่น ยิงจรวดเป็นระยะทางหลายพันไมล์ผ่านชั้นบรรยากาศชั้นบน หรือช่วยให้เรือบรรทุกเครื่องบินที่เต็มไปด้วยเครื่องบินข้ามมหาสมุทร ทิม ซิลเวสเตอร์ ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ Integrated Roadways กล่าว ไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อช่วยนำทางคนเดินถนนและยานพาหนะในเขตเมืองที่เงียบสงบ

“การออกแบบที่ไม่ตรงกันระหว่างการใช้งานหมายความว่า GPS มีข้อบกพร่องที่สำคัญหลายประการ เช่น ความแม่นยำต่ำและความหน่วงสูง” ซิลเวสเตอร์กล่าว ความท้าทายเหล่านี้เป็นผลมาจากสัญญาณ GPS ที่มาจากดาวเทียมที่อยู่ห่างออกไปหลายพันไมล์ และข้อเสียก็เป็นผลมาจากฟิสิกส์ที่ไม่สามารถแก้ไขได้”

GPS มีข้อเสียเมื่อพูดถึงรถยนต์ไร้คนขับรุ่นใหม่ ความแม่นยำต่ำของ GPS หมายความว่าคุณไม่สามารถใช้ GPS เพื่อทราบได้อย่างมีประสิทธิภาพว่ามีคนอยู่ในเลนใด ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่ขณะขับรถ และความหน่วงสูงหมายความว่าข้อมูลตำแหน่งของคุณจะแย่ลงเมื่อคุณเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ซึ่งก็เช่นกัน ปัญหาใหญ่ในการขับขี่ Sylvester กล่าว เนื่องจาก GPS มาจากระยะไกลหลายพันไมล์ ในเขตเมืองที่มีตึกสูงจำนวนมาก ความแม่นยำจึงยิ่งแย่ลงไปอีก เนื่องจากตึกสูงจะปิดกั้นดาวเทียมที่ไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในการส่งสัญญาณผ่านตึก

“ข้อจำกัดเหล่านี้ขัดแย้งอย่างสิ้นเชิงกับการใช้ GPS สำหรับยานพาหนะที่เชื่อมต่อและขับเคลื่อนอัตโนมัติ ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง ความหน่วงต่ำ และการทำงานที่เชื่อถือได้ในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง เนื่องจากพื้นที่ในเมืองที่มีการจราจรคับคั่งมากเพียงใด” ซิลเวสเตอร์กล่าว “เช่นเดียวกับหนังสือพิมพ์ที่ถูกแทนที่ด้วยข่าวออนไลน์ GPS เป็นก้าวย่างที่ยอดเยี่ยม แต่ถึงเวลาแล้วที่จะต้องก้าวข้ามมันไป อันที่จริงแล้ว แอพส่วนใหญ่ไม่สนใจ GPS อยู่แล้วและแทนที่มันอย่างเงียบๆ ด้วยทางเลือกอื่นๆ เช่น บลูทูธ แต่สิ่งนี้มักจะถูกซ่อนจากผู้ใช้ เพราะสิ่งที่ผู้ใช้ให้ความสำคัญคือบริการที่ดี ไม่ใช่วิธีที่พวกเขาได้รับ”

รถยนต์ไร้คนขับที่กำลังมาแรงอาจต้องใช้ระบบระบุตำแหน่งที่ดีกว่านี้ Sylvester กล่าวว่าทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับ GPS สำหรับยานพาหนะที่เชื่อมต่อและเป็นอิสระเรียกว่า APNT PNT ย่อมาจาก “ตำแหน่ง การนำทาง การวัดและส่งข้อมูลทางไกล” ขึ้นอยู่กับว่าคุณถามใคร “A” อาจหมายถึงคำช่วย เติม รับรอง ทางเลือก หรือคำที่มีความหมายใกล้เคียงอื่นๆ

APNT ถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างพื้นฐานในท้องถิ่น รวมถึงเสาอากาศเซลล์ บีคอนบลูทูธ Wi-Fi หรือวิธีการ “ทางเลือก” อื่นๆ ในการกำหนดตำแหน่ง นำทาง และรับข้อมูลทางไกลของยานพาหนะ

“วิธีการเหล่านี้ถูกรวมเข้าด้วยกันในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา โดยใช้ส่วนประกอบของสมาร์ทโฟนและวิธีการสื่อสารที่หาได้ง่าย และแม้ว่าจะเหมาะสำหรับนักท่องเที่ยวที่สัญจรไปมาที่ Market Street หรือ Times Square ที่พยายามตามหาแซนด์วิชที่มีราคาไม่ถึง 30 ดอลลาร์สหรัฐฯ ลักษณะเฉพาะกิจหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถพึ่งพาตนเองได้” ซิลเวสเตอร์กล่าว

Integrated Roadways กำลังพัฒนา Smart Pavement ซึ่งสร้างความสามารถ APNT โดยตรงบนถนน โดยใช้เซ็นเซอร์บนถนนที่มีความแม่นยำสูง และสนับสนุนโดยเครือข่ายขอบที่มีความหน่วงแฝงต่ำเป็นพิเศษ “เพื่อให้ถนนทุกเส้นที่อัปเกรดด้วย Smart Pavement มีทั้งหมด ความสามารถ APNT ที่จำเป็นสำหรับยานพาหนะที่เชื่อมต่อและเป็นอิสระที่สร้างขึ้นบนถนนและได้รับการออกแบบใหม่ทั้งหมดให้เป็นเครือข่ายที่เชื่อถือได้ ปลอดภัย มั่นคง และมีคุณภาพระดับอุตสาหกรรม โดยมอบคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับความต้องการด้านการสัญจรในยุคหน้า” ซิลเวสเตอร์กล่าว

เราจะไปที่ไหนหลังจาก GPS?

ระบบของ NextNav ไม่ใช่ตัวเลือกเดียวในการสำรองข้อมูล GPS Max Perez รองประธานฝ่ายวิจัยและโซลูชั่นด้านความปลอดภัยของ ColdQuanta กล่าวในการให้สัมภาษณ์ว่า Quantum Positioning Systems (QPS) มีศักยภาพที่จะเป็นทางเลือกแทน GPS คุณสมบัติควอนตัมให้พลังแก่ระบบระบุตำแหน่ง และแตกต่างจาก GPS ตรง QPS ไม่จำเป็นต้องมีการสอบเทียบอย่างต่อเนื่องกับสัญญาณภายนอกในการทำงาน

“QPS ต้องการเพียงรู้จุดเริ่มต้นในการทำงาน และสามารถคำนวณได้ว่ามันเดินทางเร็วแค่ไหน นานเท่าไหร่ และไปในทิศทางใดจึงจะกำหนดตำแหน่งปัจจุบันได้” เปเรซกล่าว “Quantum Positioning Systems (QPS) จะเพิ่ม GPS ทั่วโลกเนื่องจากมีความปลอดภัยในการนำทางที่ดีขึ้นอย่างมาก กรณีการใช้งานสำหรับ QPS รวมถึงการนำทางสำหรับเครื่องบิน เรือดำน้ำ รถยนต์ไร้คนขับ และอื่นๆ ประโยชน์ของ QPS บน GPS ได้แก่ ความแม่นยำ ไม่ต้องพึ่งพาดาวเทียม การใช้งานภายในอาคาร และความเสี่ยงในการแฮ็กน้อยลง”

Damato กล่าวว่าอุตสาหกรรม GPS กำลังสร้างนวัตกรรมอย่างรวดเร็ว โดยพัฒนาโซลูชันที่ทำให้ GPS มีความแม่นยำและยืดหยุ่นมากขึ้น โซลูชันเหล่านี้ประกอบด้วยตัวรับ GPS ดาวเทียมที่ส่งสัญญาณ GPS เหล่านี้ และส่วนควบคุมภาคพื้นดินที่ติดตามและตรวจสอบประสิทธิภาพของ GPS

“การปรับปรุงกลุ่มดาว GPS ให้ทันสมัยครั้งใหญ่กำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ ซึ่งเมื่อเสร็จสิ้นจะส่งดาวเทียมใหม่หลายสิบดวงที่ให้ความแม่นยำมากขึ้นและเพิ่มความสามารถในการป้องกันการรบกวน” เขากล่าวเสริม

คำแนะนำของบรรณาธิการ