Startups entwickeln Strategien zur Verbesserung oder Sicherung von GPS

Autonome Fahrzeuge wie die gezeigten Lastwagen werden stark auf GPS oder andere Ortungs-, Navigations- und Zeitmessdienste angewiesen sein.

Unternehmen, die Milliarden von Dollar in selbstfahrende Autos, Lieferdrohnen und städtische Lufttaxis investiert haben, möchten bei Bedarf genaue und zuverlässige Standortdaten bereitstellen.

Für Smartphones, die bei klarem Himmel betrieben werden, reicht die GPS-Genauigkeit von 4,9 Metern nicht aus. Bevor selbstfahrende Autos auf der Autobahn beschleunigen können, müssen sie wissen, wo sie sich innerhalb von etwa 10 Zentimetern befinden, und es gibt etwa einen Fehler pro Milliarde Meilen.

"Wenn Sie mit der Berechnung beginnen, stellen Sie fest, dass fast jedes Auto in Ihrer Flotte während seines gesamten Lebenszyklus eine Genauigkeit von weniger als 10 Zentimetern aufweisen muss", Patrick, CEO und Mitbegründer von TrustPoint, einem Startup aus dem Silicon Valley ·Shannon (Patrick Shannon ) sagte. Northern Virginia entwickelt ein neues globales Satellitennavigationssystem (GNSS).

TrustPoint wurde 2020 gegründet und ist nicht das einzige Unternehmen, das ein enormes Potenzial für GNSS-Erweiterungssysteme oder -alternativen des 21. Jahrhunderts sieht. Xona Space Systems wurde 2019 in San Mateo, Kalifornien, gegründet und arbeitet auf das gleiche Ziel hin.

"GPS wurde entwickelt, um menschliche Bediener zu unterstützen", sagte Brian Manning, CEO und Mitbegründer von Xona. „Der Mensch wird in der modernen Welt schnell zu Passagieren oder wird ganz ausgeschlossen. An Genauigkeit, Sicherheit und Belastbarkeit stellen die Maschinen, die ihn ersetzen, ganz andere Anforderungen.“

Start-ups und etablierte Unternehmen, die kommerzielle Ortungs-, Navigations- und Zeitkonstellationen oder alternative Technologien entwickeln, wollen GPS nicht ersetzen.

"GPS ist großartig, verstehen Sie mich nicht falsch", sagte Michael O'Connor, CEO von Satelles in Reston, Virginia, das Positions-, Navigations- und Zeitsignale von Iridium Next-Satelliten liefert. "Es ist ein praktisches Werkzeug geworden, das Teil des Problems ist."

Tatsächlich ist GPS so weit verbreitet, dass Störungen oder Manipulationen seiner Signale die nationale und wirtschaftliche Sicherheit der Vereinigten Staaten bedrohen können. Das Weiße Haus hat diese Botschaft in der Executive Order 2020 und der Space Policy Directive 2021 übermittelt.

Das US-Verkehrsministerium legte dem Kongress im Januar einen Bericht vor, nachdem es alternative Ortungs- und Zeitmesstechnologien getestet hatte. Das Department of Homeland Security arbeitet mit der Cyber Security and Infrastructure Security Agency zusammen, um sicherzustellen, dass das Stromnetz, die Notdienste und andere Komponenten der kritischen Infrastruktur des Landes nicht ausschließlich auf GPS angewiesen sind.

"Die Leute erkennen, dass GPS ein Single Point of Failure für die gesamte amerikanische Wirtschaft ist", sagte Manning. "Nichts anderes kann damit mithalten."

Die US-Regierung arbeitet hart daran, Technologien zu finden, die GPS ergänzen oder unterstützen, um Alternativen zu finanzieren.

Im Jahr 2020 erhielt Xona von der National Science Foundation ein Innovationsforschungsstipendium für kleine Unternehmen für seine vorgeschlagene Forschung im Zusammenhang mit der Konstellation im niedrigen Erdorbit.

Satelles, ein Unterauftragnehmer von Iridium Communications, unterzeichnete einen Vertrag mit der US-Armee über die Entwicklung einer gehosteten Nutzlast für eine Konstellation von Kleinsatelliten, die Navigations-, Leit- und Steuerungsanwendungen umfasst.

Störung und Täuschung

Ein wesentlicher Vorteil der Übertragung von Positions- und Zeitsignalen aus einer niedrigen Erdumlaufbahn ist die Leistung.

Das GNSS-Signal breitet sich 20.200 Kilometer von der mittleren Erdumlaufbahn zum Bodenempfänger aus und kann durch Geräte mit geringer Leistung gestört werden.

Im Jahr 2013 gab ein Lkw-Fahrer weniger als 100 EUR für einen GPS jammer aus, der in einen Zigarettenanzünder gesteckt wurde, störte jedoch versehentlich die Flugsicherung am Newark Liberty International Airport. Dieses Problem wurde anschaulich demonstriert.

"Iridium-Satelliten sind 25 Mal von der Erde entfernt als GPS-Satelliten, und ihre Strahlen sind konzentrierter", sagte O'Connor. "Der Nettoeffekt ist, dass das am Boden empfangene Signal etwa 1.000 Mal stärker ist als GPS."

Mit dieser zusätzlichen Leistung demonstrierte Satellites im Test des Department of Transportation im Jahr 2020, dass sein Signal auf Innenräume und sogar Keller ausgedehnt werden kann. O'Connor sagte, die zusätzliche Leistung mache es auch "widerstandsfähiger gegen beabsichtigte oder unbeabsichtigte Störungen".

Täuschung ist ein weiteres Problem für GNSS-Kunden.

Pokémon Go ist eine im Jahr 2016 veröffentlichte Augmented-Reality-App für Smartphones, die Spieler dazu ermutigt, virtuelle Pokémon-Charaktere einzufangen und zu trainieren. Die Spieler lernten jedoch schnell, dass sie, anstatt an verschiedene Orte zu gehen, um Charaktere zu finden, auch GPS-Signale manipulieren können, um sie so aussehen zu lassen, als wären sie woanders.

Manning sagte: "Es ist viel einfacher, einen Betrüger auf meinem Sofa sitzen zu lassen, als tatsächlich ein Pokémon zu bekommen."

Obwohl die Täuschung in Pokémon Go kein ernsthaftes Problem ist, ist die Täuschung des Standorts autonomer Fahrzeuge ein ernstes Problem.

O'Connor sagte, der Satellit habe sein Signal verschlüsselt, was eine Täuschung "fast unmöglich" mache.

DeMay von TrustPoint sagte: „In einer Welt, die zunehmend von Cyberangriffen und elektronischer Kriegsführung geplagt wird, möchten wir nicht nur genauere Dienste bereitstellen, sondern, wie unser Firmenname andeutet, einen vertrauenswürdigen Dienst zur Unterstützung der Sicherheit bereitstellen. Kritische Anwendungen.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, plant Xona, Hardware und Software kontinuierlich zu aktualisieren.

"Wir entwickeln unsere Sicherheit so, dass sie mit der Geschwindigkeit der Technologie aktualisiert werden kann", sagte Manning.

Obwohl es einen Wettbewerb zwischen Positionierungs-, Navigations- und Timing-Startups in Bezug auf Verträge und Investitionen gibt, machen es das enorme globale Marktpotenzial und nationale Sicherheitsprobleme unwahrscheinlich, dass ein Unternehmen oder eine Technologie alle anderen Unternehmen oder Technologien übertreffen wird.

"Ich denke, es wird mehrere Systeme geben, um so viel Widerstandsfähigkeit wie möglich für das PNT-Ökosystem aufzubauen", sagte Shannon. "Wenn das GPS ausfällt, haben Sie ein LEO-System. Wenn wir ein verrücktes Weltraumwetterereignis haben, steht ein Bodenpositionierungssystem zur Verfügung. Es werden viele Spieler sein."