GPS -vejledning kan narres, så forskere kæmper for at finde backupteknologier

Fem år siden, et team af forskere fra University of Texas i Austin gik ombord på en yacht på 80 millioner dollars med det formål at forsøge at narre fartøjets navigationssystem og stealthily skubbe det ud af kurs.

Når yachten var ud for Italiens kyst, teamet - med kendskab og tilladelse fra fartøjets ejer, en velhavende person, der ikke ønsker at blive navngivet-brugte en enhed i mappe til langsomt at overdøve legitime GPS-signaler og tage kontrol over skibets vejledning. Det virkede. Ved hjælp af de falske signaler, holdet vendte gradvist skibet, mens dets kortvisning fortsatte med at vise det rejse i en lige linje.

Siden USA udviklede det globale positioneringssystem, eller GPS, i 1970'erne, nationen er blevet mere og mere afhængig af denne satellitbaserede metode til at bestemme position, tid og hastighed. I dag bruges GPS til alt fra at ringe til en Uber og navigere rundt i byen til at stemple finansielle transaktioner og tabe guidede bomber.

At voksende afhængighed kan være et problem, især hvis de 30 GPS -satellitter eller deres jordstationer nogensinde gik ned, siger eksperter. Og det har fået en række statslige organisationer og virksomheder til at begynde at tænke på, hvordan man forstærker systemet, og om andre signaler kan bruges til at supplere eller sikkerhedskopiere den stadigt allestedsnærværende GPS.

I december, Luftvåbnets sekretær Heather Wilson fortalte The Times i et interview, at "der ikke er en militær mission, der ikke afhænger af plads, "og at luftvåbnet praktiserer som om det ikke havde GPS.

Tidligere sidste år, Direktør for National Intelligence Dan Coats vidnede for Senatets udvalg til efterretningstjeneste om den fremtidige "globale trussel om elektroniske krigsførelsesangreb mod rumsystemer, "såsom militær satellitkommunikation og GPS -satellitter. Frakker bemærkede, at både Kina og Rusland har diskuteret udviklingen af ​​nye elektroniske krigsførelsesegenskaber.

"For robusthed, du har virkelig brug for flere kilder, "sagde Michael O'Connor, administrerende direktør for Satelles, en Herndon, Va., selskab, der har udviklet et nyt tids- og placeringssignal, der stråler fra en separat konstellation af satellitter, der kan bruges som et alternativ eller backstop til GPS. "Enhver kilde er sårbar."

Udviklet af det amerikanske militær og tilbydes uden beregning, den første GPS -testsatellit, der blev lanceret i 1978. Fra begyndelsen, systemet var beregnet til både militær og civil brug, med separate signaler for hver.

GPS var sådan et "teknisk vidunder", at alle var klar over at bruge det, sagde Dave Tremper, programleder i det strategiske teknologikontor ved Defense Advanced Research Projects Agency, eller DARPA.

GPS -satellitter sender radiosignaler til modtagere på jorden indlejret i en bil eller et andet objekt. Ved hjælp af atomure på satellitterne, signalet angiver, hvornår det blev transmitteret. Modtagerne beregner placering baseret på det tidspunkt, transmissionen blev sendt, og det tidspunkt, den blev modtaget. Ved at kombinere data fra mindst fire satellitter, modtageren kan finde ud af, hvor den er.

I årenes løb, det amerikanske militær har foretaget forbedringer og ændringer af systemet.

Det civile signal, som med vilje var blevet gjort mindre præcist end det militære signal, blev udvidet og dens nøjagtighed forbedret. Nye krypterede militære signaler blev tilføjet, som var en ny frekvens stort set til brug for Federal Aviation Administration. Satellitter med bedre teknologi, præcision og modstandsdygtighed over for angreb blev lanceret for at erstatte den gamle.

Disse nye satellitter, generelt kendt som GPS Block II, har en designlevetid fra 7 {år til 12 år. En ny generation af satellitter kendt som GPS III, som har en levetid på 15 år, er under udvikling.

Men alle disse forbedringer ændrede ikke det faktum, at der stadig kun var et stort set universelt system, der blev brugt af USA. Andre lande og regioner har siden udviklet deres egne versioner af GPS, herunder det europæiske Galileo -system og Ruslands GLONASS, som kan bruges gratis.

Brancheeksperter siger, at GPS er modtagelig for et par forskellige former for angreb. Den ene sidder fast, hvor en GPS -modtager er blokeret fra at modtage oplysninger fra en satellit. Men en anden, mere farlig bekymring, er forfalskning. Som med UT -yachteksperimentet, en modtager kan fodres med et falsk GPS -signal, vildlede det om dets holdning.

Under dette forsøg, intet af udstyret på yachtbroen udløste nogensinde en alarm, hvilket ville være sket, hvis teamet forsøgte at blokere GPS -signalerne, sagde Todd Humphreys, en lektor i luftfartsafdelingen ved UT Austin, der ledede eksperimentet. Teamets spoofing var så subtil, at de automatiserede systemer ikke kunne opdage, at der var noget galt, han sagde.

En anden mulighed er et cyberangreb mod en GPS -jordstation, der kan fjerne hele systemet.

"Redundans er lidt væk, "Tremper sagde." Vi ender nu med dette eneste fejlpunkt. "

For at bekæmpe det, regerings- og brancheforskere udvikler systemer og algoritmer til at indsamle mange forskellige datakilder, der kan hjælpe med at bestemme en brugers position, hjælpe med navigation eller fastlægge tidspunktet. Sammen, disse forskellige datakilder kan bruges til at dobbelttjekke svaret fra GPS-eller i fravær af GPS, muligvis være nok til at triangulere et sted.

En af disse datakilder kan være satellittid og -placering, også kendt som STL, et signal leveret af Satelles, der kan bestemme position og tid uafhængigt af GPS.

Servicen, som begyndte i 2016, blev integreret på et kommercielt netværk af satellitter, der drives af Iridium Communications Inc.

Iridium er kendt for en af ​​de mest spektakulære konkurser nogensinde; det mislykkedes i et stort bud på at skabe et massemarked for satellittelefoner, men blev genfødt som en nichetjeneste. I dag kredser den såkaldte konstellation af 66 satellitter 476 miles over Jorden, tættere på placeringen af ​​GPS -satellitterne. Denne nærhed giver et stærkere signal, ifølge O'Connor fra Satelles.

Han sagde, at virksomheden arbejder tæt sammen med trådløse operatører, den amerikanske regering og et selskab, der styrker positionen, navigation og timingskilder til virksomheder.

"GPS er integreret i meget mere af vores liv, end folk er klar over, "O'Connor sagde." Det er indbygget i vores kritiske infrastruktur. "

Hos DARPA, forskere arbejder på et projekt kaldet Adaptable Navigation Systems, der ville stole på sensorer til at indsamle andre signaler, såsom dem fra mobilnetværk eller kommercielle satellitter. Disse oplysninger ville derefter blive oversat af algoritmen, smeltet sammen, og en placering og tid ville blive bestemt. Det 8-årige program er blevet testet i feltet på køretøjer lige fra Navy destroyers til Army Humvees.

Teknologi, der testes i El Segundo af Aerospace Corp., kan i sidste ende trække endnu flere forskellige datakilder til sig, såsom signaler fra fjernsynsantenner, radiostationer eller endda visuelle billeder, og match dem til et sted.

For et par måneder siden, et par ingeniører fra Aerospace Corp. spændte en specialiseret antenne på taget af en bil og tog af sted gennem gaderne i El Segundo for at se, om de præcist kunne fastslå deres placering uden at bruge GPS.

Da parret kørte rundt, de tjekkede en bærbar computer i realtid for at se, om deres såkaldte opportunistiske navigationssensor opfanger radiosignaler, der kunne bruges til at triangulere deres position. Derefter sammenlignede de denne prik med den, der blev bestemt ud fra GPS -data.

På et tidspunkt, de to signaler var slukket med omkring 65 fod. Men på en anden, de to navigationspunkter overlappede næsten nøjagtigt.

Den næste test af disse avancerede algoritmer, kendt som sekstant, kunne indeholde et accelerometer eller en visuel sensor, der kunne stole på sceneri for at hjælpe med at navigere, sagde Randy Villahermosa, administrerende direktør for innovation i det almennyttige selskab, som driver et føderalt finansieret forsknings- og udviklingscenter med fokus på rumprogrammer for det amerikanske luftvåben.

Potentielle applikationer til et system som Sextant kan strække sig ud over forsvaret til også at omfatte navigation til autonome køretøjer, han sagde. Aerospace Corp. sælger ikke sine produkter kommercielt.

Industriens embedsmænd har vurderet, at markedet for GPS -produkter sammen med alternativer allerede er et par milliarder dollars værd; fremtidige anvendelser, såsom førerløse biler og droner, kan dramatisk øge efterspørgslen.

Men det er måske ikke det værd for alle at skifte til et kommercielt alternativ. Ligesom det oprindelige marked for Iridiums satellittelefoner blev underbudt af billig mobiltelefontjeneste, så virksomheder kan beslutte at fortsætte med at tage deres chancer med GPS.

Hvert selskab skal afgøre, om dets produkter kræver en så kritisk timing, at det kan udgøre en betydelig risiko at blive narret et sekund sagde Doug Loverro, tidligere assisterende assisterende forsvarsminister for rumpolitik og tidligere administrerende direktør for Air Force Space Command's Space and Missile Systems Center.

"Jeg tror, ​​det afhænger af, hvor kritisk din brug er, og om du er i en branche eller situation, hvor du har stor risiko for at blive forfalsket, " han sagde.

© 2018 Los Angeles Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.