Perché il GPS è fondamentale per il tuo smartphone e ha un disperato bisogno di una revisione

La maggior parte della tecnologia moderna, inclusi gli smartphone , funziona con il GPS. Ma il sistema potrebbe essere più vulnerabile ai guasti di quanto pensi. Gli Stati Uniti non dispongono di una tecnologia di geolocalizzazione di backup, il che significa che interruzioni o interferenze potrebbero essere catastrofiche. La Russia ha minacciato di distruggere i satelliti GPS e recentemente segnali GPS difettosi hanno temporaneamente chiuso un aeroporto di Dallas.

Per fortuna, le aziende stanno intervenendo per aiutare a proteggere il GPS. NextNav ha recentemente firmato un accordo per fornire una nuova tecnologia chiamata TerraPoiNT che funge da backup per il GPS, utilizzando le reti LTE e 5G esistenti. “Il segnale di TerraPoiNT è oltre 100.000 volte più forte del GPS e la sua crittografia del segnale lo rende più resistente a jamming e spoofing”, ha dichiarato Ganesh Pattabiraman, CEO di NextNav, in un’intervista a Digital Trends. È una statistica intrigante e un assaggio di come possiamo (e dovremmo) salvaguardare il GPS.

Perché il GPS è così importante e così fragile

Il GPS fornisce servizi di posizionamento, navigazione, cronometraggio e servizi di localizzazione per telefoni cellulari. La sua ampia disponibilità l’ha resa un’utility globale parte integrante delle industrie e delle infrastrutture, che vanno dalla rete elettrica ai servizi di emergenza 911 alle transazioni finanziarie. Ma, ha affermato Pattabiraman, il sistema è “incredibilmente vulnerabile” alle interferenze, inclusi jamming e spoofing.

Sam Brown, un ingegnere radiofonico professionista che gestisce un blog sulle radiofrequenze presso OneSDR , ha affermato in un’intervista che i ricevitori di comunicazione GPS vengono spesso interrotti utilizzando disturbatori economici e facili da ottenere.

“Un jammer emetterà un segnale che interferisce con la ricezione del segnale e, di conseguenza, il ricevitore GPS non sarà in grado di fornire informazioni sulla posizione”, ha aggiunto.

In un esempio recente, i problemi con i segnali GPS hanno portato all’arresto dei voli all’aeroporto internazionale di Dallas/Fort Worth. Il problema è stato ricondotto a una misteriosa fonte di interferenza e ha chiuso l’aeroporto per due giorni.

La potenziale interferenza straniera è un altro problema. La Russia si è vantata di poter eliminare i satelliti che forniscono il nostro GPS .

“Un incidente come un grave brillamento solare o un danno ai satelliti commerciali potrebbe potenzialmente mettere fuori uso numerosi servizi essenziali su cui facciamo affidamento ogni singolo giorno”, ha affermato Pattabiraman. “Ecco perché il governo federale degli Stati Uniti ha riconosciuto l’importanza di implementare tecnologie alternative PNT per garantire la resilienza del GPS, anche attraverso un ordine esecutivo per “coinvolgere i settori pubblico e privato a identificare e promuovere l’uso responsabile dei servizi PNT”.

Alex Damato, direttore esecutivo ad interim della GPS Innovation Alliance, un gruppo industriale, ha dichiarato in un’intervista che la sua organizzazione mantiene una posizione tecnologicamente neutrale quando si tratta di soluzioni GPS di backup.

Tuttavia, ha affermato, GPSIA concorda sul fatto che “la migliore strategia per ottenere un servizio PNT resiliente è perseguire più tecnologie per promuovere la diversità nelle funzioni PNT”. È inoltre essenziale che le soluzioni di backup siano in grado di offrire capacità equivalenti e un livello di prestazioni pari alle tecnologie GPS e siano guidate dai requisiti PNT di ciascun settore industriale piuttosto che dai mandati governativi.

Un problema in divenire da decenni

Parte dei problemi con il GPS deriva dal suo design come una reliquia della Guerra Fredda. Il GPS è stato progettato per l’uso militare nelle aree di conflitto in cui le reti civili non erano disponibili: sparare razzi a mille miglia attraverso l’atmosfera superiore o aiutare i vettori carichi di aeroplani ad attraversare l’oceano, ha detto in un’intervista Tim Sylvester, fondatore e CEO di Integrated Roadways. Non è mai stato concepito per aiutare a guidare pedoni e veicoli in aree urbane tranquille.

“Questa discrepanza nel design rispetto all’uso significa che il GPS ha diversi difetti significativi, come la bassa precisione e l’elevata latenza”, ha affermato Sylvester. Queste sfide sono un prodotto dei segnali GPS provenienti da satelliti a migliaia di chilometri di distanza e gli svantaggi sono una conseguenza della fisica che non può essere risolta.

Il GPS ha i suoi svantaggi quando si tratta di una nuova generazione di auto a guida autonoma . La bassa precisione del GPS significa che non puoi usarlo efficacemente per sapere in quale corsia si trova qualcuno, il che è un grosso problema durante la guida, e un’elevata latenza significa che le informazioni sulla tua posizione peggiorano quando ti muovi velocemente, il che è anche un grosso problema durante la guida, ha detto Sylvester. Poiché il GPS proviene da migliaia di chilometri di distanza, in aree urbane con molti edifici alti, la precisione è ancora peggiore perché gli edifici alti bloccano i satelliti che non si trovano nella posizione esatta per trasmettere oltre gli edifici.

“Queste limitazioni sono completamente in contrasto con l’utilizzo del GPS per veicoli connessi e autonomi, che richiede elevata precisione, bassa latenza e funzionamento affidabile in aree urbane dense, visto quanto sono dense le aree urbane dove si trova tutto il traffico”, ha affermato Sylvester. “Come i giornali sono stati sostituiti dalle notizie online, il GPS è stato un ottimo trampolino di lancio, ma è ora di superarlo. In effetti, la maggior parte delle app ignora già il GPS e lo sostituisce silenziosamente con alternative come il Bluetooth, ma questo di solito è nascosto all’utente perché ciò che interessa all’utente è un buon servizio, non come lo ottiene.

L’imminente ondata di veicoli autonomi potrebbe richiedere un sistema di localizzazione migliore. Sylvester ha affermato che l’alternativa più promettente al GPS per i veicoli connessi e autonomi si chiama APNT. PNT sta per “posizione, navigazione, telemetria”. A seconda di chi chiedi, la “A” può stare per termini assistiti, aumentati, assicurati, alternativi o altri quasi sinonimi.

APNT è integrato nell’infrastruttura locale, comprese antenne cellulari, beacon Bluetooth, Wi-Fi o altri mezzi “alternativi” per posizionare, navigare e ricevere la telemetria del veicolo.

“Questi metodi sono stati messi insieme negli ultimi 15 anni utilizzando una combinazione di componenti per smartphone e metodi di comunicazione prontamente disponibili, e mentre sono ottimi per i turisti che vagano per Market Street o Times Square cercando di rintracciare un panino che costa meno di $ 30, il loro la natura ad hoc significa che non si può fare affidamento su di loro per l’autonomia”, ha detto Sylvester.

Integrated Roadways ha sviluppato Smart Pavement, che integra le funzionalità APNT direttamente nella strada, utilizzando sensori in-road ad alta precisione e supportato da una rete perimetrale a bassissima latenza, “in modo che qualsiasi strada aggiornata con Smart Pavement abbia tutte le le funzionalità APNT necessarie per i veicoli connessi e autonomi integrati nella carreggiata e progettati da zero come una rete affidabile, sicura, protetta e di qualità industriale che fornisce le funzionalità richieste dalle esigenze di mobilità di prossima generazione “, ha affermato Sylvester

Dove andiamo dopo il GPS?

Il sistema di NextNav non è l’unica opzione come backup GPS. Max Perez, vicepresidente delle soluzioni di ricerca e sicurezza di ColdQuanta, ha affermato in un’intervista che i Quantum Positioning Systems (QPS) hanno il potenziale per fungere da alternativa al GPS. Le proprietà quantistiche alimentano il sistema di posizionamento e, a differenza del GPS, QPS non richiede una calibrazione continua con segnali esterni per funzionare.

“Un QPS deve solo conoscere il suo punto di partenza per funzionare ed è in grado di calcolare quanto velocemente ha viaggiato, per quanto tempo e in quale direzione per determinare la sua posizione attuale”, ha detto Perez. “Quantum Positioning Systems (QPS) aumenterebbe il GPS in tutto il mondo in quanto offre una sicurezza di navigazione notevolmente migliorata. I casi d’uso per QPS includono la navigazione per aerei, sottomarini, auto autonome e altro ancora. I vantaggi di QPS rispetto al GPS includono precisione, nessuna dipendenza dal satellite, utilizzo in interni e minore vulnerabilità all’hacking.

Damato ha affermato che l’industria del GPS si sta innovando rapidamente, sviluppando soluzioni che rendono il GPS più preciso e resiliente. Queste soluzioni includono i ricevitori GPS, i satelliti che forniscono questi segnali GPS e il segmento di controllo a terra che tiene traccia e monitora le prestazioni del GPS.

“Un’importante modernizzazione della costellazione GPS è ben avviata e, una volta completata, fornirà dozzine di nuovi satelliti fornendo una precisione significativamente maggiore e maggiori capacità anti-jamming”, ha aggiunto.