Технологии

Американские искатели навигационных альтернатив в поисках «серебряной пули»

22 Мая 2024
Американские искатели навигационных альтернатив в поисках «серебряной пули»

Пока Минобороны США обеспокоено растущей способностью противника нарушать сигналы спутников GPS, эксперты предупреждают, что не существует универсальной альтернативы для удовлетворения военных потребностей в возможностях позиционирования, навигации и синхронизации (PNT).

Радиочастотные сигналы, передаваемые со спутников, могут использоваться самыми разными платформами для бесконечного числа военных задач — от помощи солдату в навигации на вездеходе в незнакомом ландшафте до управления летательным аппаратом.

Проблема в том, что радиочастотные сигналы GPS слабы и их легко заглушить – или, что ещё хуже, подделать, чтобы обмануть пользователей, заставив их пойти или посмотреть не в то место. Не далее, как в марте самолёт, перевозивший министра обороны Великобритании из Польши обратно в Великобританию, вдруг потерял GPS недалеко от Калининграда.

Таким образом, Пентагон, Космические силы, армия и другие военные службы изо всех сил пытаются найти альтернативы, чтобы не сесть в лужу, когда (а не если) GPS перестанет работать на поле боя.

Однако трудность заключается в том, что каждая технология, доступная сейчас или в обозримом будущем для того, что часто называют «альтернативным PNT», связана с необходимостью найти компромиссы по размеру, весу, мощности и стоимости в зависимости от типа используемой платформы.

Существует шесть широких «семейств» методологий позиционирования и навигации, основанных на типе используемых данных. Ободряющая новость: альтернативы есть. Плохая новость: каждая из них имеет свои недостатки. Хотя и преимущества тоже.

Сама GPS подпадает под первый и наиболее широко используемый сегодня метод определения того, где вы находитесь и куда направляетесь: радиочастотные сигналы. Другие страны разработали свои собственные радиочастотные спутники, аналогичные GPS. Это означает, что одна из вещей, которые американские военные могут сделать для обеспечения резервного копирования GPS, — это просто сделать свои приёмники совместимыми с этими системами, точно так же, как телефоны.

Вышки сотовой связи и радио/телевышки также предоставляют «сигналы возможностей» — другие типы радиочастотных сигналов, которые можно использовать для позиционирования и синхронизации. Хотя и неясно, какую реальную пользу действительно приносят эти альтернативы – поскольку, если можно заглушить GPS, с таким же успехом можно глушить и всё остальное в радиочастотном спектре.

Второе семейство устройств основано на использовании гравитации. Именно так работают инерциальные навигационные системы (ИНС), подобные тем, которые установлены на большинстве военных самолётов. Недостаток этих устройств заключается в том, что они «дрейфуют» и их курс приходится корректировать другими способами, обычно с помощью той же GPS. Зато гравитацию невозможно подавить.

Третья методология позиционирования и синхронизации использует магнетизм земной коры. Суть метода, известного как «маг-нав», заключается в использовании магнитометра для измерения изменений магнитного поля Земли.

Когда горная порода затвердевает, она фиксирует сигнатуру магнитного поля Земли того времени. И это обеспечивает очень уникальную сигнатуру, которая фундаментально не изменится, пока камни не расплавятся и не восстановят направление магнитного поля. Имея бортовой магнитометр, можно собрать данные, сравнить их с бортовой картой и выяснить, где вы находитесь.

Системы Mag-Nav имеют ряд преимуществ. По сути, их нельзя заглушить или изменить, чтобы обмануть кого-то. Система магнитной навигации также является пассивным датчиком и, соответственно, не выдаёт своё местоположение.

Небесная навигация — это четвёртый метод, использующий расположение звёзд и планет, как это делали моряки с незапамятных времен. В этом древнем искусстве исследуются некоторые новые приёмы, такие как использование искусственного космического мусора, а также естественных небесных тел.

С другой стороны, облака и плохая погода, а также дым, который нередко закрывает обзор на поле боя, являются проклятием для такого типа навигации.

Точно так же погода и дым являются препятствиями для пятой потенциальной альтернативы GPS: дистанционного зондирования, по сути, такой «визуальной навигации», просто использующей ориентиры и бумажную карту.

Использование высоты или батиметрии — измерения расстояния над сушей или морем —шестой метод, который используется многие десятилетия.

Крылатые ракеты, например, используют высотомеры, отражая лучи радара «от земли» и сопоставляя отражённые сигналы «с бортовой картой высот». Можно также использовать гидролокатор.

Проблема этих методов в том, что для них требуется «активный датчик». Приходится стрелять лучами радара, лучами гидролокатора. То есть раскрывать свою позиции.

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки, и службам потребуется кропотливый и затратный процесс, чтобы разобраться во всех вариантах.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников

Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~pQ7hC
11.03.2025
В Экспоцентре города Москвы 22 апреля 2025 года состоится XVIII Международный навигационный форум - «Навитех-2025». Это ключевое событие в сфере использования навигационных и космических информационных технологий в России и странах ЕАЭС. В 2025 году программа форума направлена на комплексное развитие навигационной сферы, а также на интересы крупных заказчиков, производителей, интеграторов, разработчиков и поставщиков. Цель — построение прозрачного и предметного двустороннего сотрудничества.
28.02.2025
В Московском физико-техническом институте (МФТИ) создан испытательный центр, который будет заниматься тестированием спутников формата CubeSat.
21.01.2025
Ученые лаборатории космических систем и технологий Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» с помощью спутниковых сигналов навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo и Beidou исследовали ледовый покров озер Иткуль и Шира в заповеднике Хакассии. В результате удалось получить информацию о толщине ледового покрова, его прочности, влажности, солености и температуры.
16.01.2025
Специалисты Центра исследования и разработки беспилотного транспорта подготовили рабочее место для аналитиков в салоне трамвая. Они тестируют базовые функции, а также установленные камеры, радары и лидары. Последние позволяют определять расстояние до объектов с точностью до двух сантиметров и обеспечивают обзор на 360 градусов.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

НАВИГАЦИОННОЕ ПРАВО. Отрасль ли или фикция?
В юридической науке и нормотворческой практике применяется широко термин «отрасль права/отрасль законодательства». Одни теоретики их отождествляют, то есть полагают синонимами. Другие, различая право и закон, полагают их различными. То есть соотносящимися как содержание и форма. Практикам-«неюристам» эта дискуссионность неинтересна. Для них важен качественный нормативный документ как инструмент повседневной деятельности. Но на деле этот кажущийся схоластическим вопрос имеет вполне земное значение, касающееся каждого из нас. Особенно ярко это проявляется в сфере навигации, когда уже поголовно все население, исключая грудничков, обладает смартфонами, а значит, потенциально все эти владельцы – «субъекты персональной навигации». О классическом транспорте и субъектах еще более 50 видов экономической деятельности говорить не приходится. Не будет преувеличением сказать, что «география» применения навигационной информации, как продукта одного конкретного вида экономической деятельности, стала самой широкой в жизнедеятельности общества, обогнав связь и энергетику.
Необходим поиск отечественных специалистов в области кибербезопасности сельского хозяйства
Перспективы реализации дорожной карты одного из направлений Национальной технологической инициативы (НТИ) в области сельского хозяйства, по просьбе журнала «Вестник ГЛОНАСС», оценил эксперт в навигационно-информационной сфере Семён Видный. В современных, быстроизменяющихся условиях особого решения требуют вопросы безопасности (направление SafeNet), тем более на таком значимом для государства агросекторе. В этом направлении на данный момент – огромное количество профессиональных участников. Но большинство из них используют иностранные наработки, что в настоящий момент и на перспективу неприемлемо. Также все профессионалы никогда не занимались этим специфическим сектором экономики – сельским хозяйством. Так что здесь придётся ещё поискать участников.