США тщатся вернуть себе лидерство в спутниковой навигации

Соединённые Штаты чрезвычайно зависимы от GPS (ГНСС США) и от более широких услуг позиционирования, навигации и синхронизации (PNT). Есть исследования, демонстрирующие, насколько глубоко GPS интегрирована в повседневную торговлю и национальную инфраструктуру, которые оценивают их экономический вклад примерно в $1 млрд в день — ошеломляющая цифра, а уж верить ей или не верить – читателям самим решать.

От авиации, морской навигации и сельского хозяйства до финансовых транзакций, энергоснабжения и телекоммуникаций – экономика США функционирует на основе невидимого тактового импульса GPS. Эта всеобъемлющая зависимость означает, что GPS – это не просто удобство, а важнейший фундамент национальной мощи. Несомненно, данный факт подтверждает и подкрепляет необходимость чётко сформулированной Национальной цели – гарантированного управления транспортными потоками (PNT).

Понятно, что США не могут позволить себе оставить такой фундамент беззащитным перед риском сбоев. Гарантии — обеспечение постоянной готовности PNT к работе в случае необходимости — больше не являются чем-то факультативным. Это национальный императив.

Термин «гарантированный PNT» десятилетиями кочевал между маркетинговыми брошюрами, правительственными стратегическими документами и презентациями оборонных подрядчиков, зачастую без единого определения. Его точное определение — определение того, что «гарантированный» фактически означает в практическом плане, — заключается в установлении пяти измеримых категорий применения. Каждая из них подразумевает различные уровни гарантии, соответствующие уникальным потребностям конкретных областей:

•      Категория C: Обычная. Горизонтальная точность GPS-координат должна быть выше 10–20 метров (уровень 95%). Двухмерный режим обычно соответствует этим требованиям. Эта категория охватывает потребительские приложения, где случайные помехи могут быть более терпимы. Примерами могут служить смартфоны, фитнес-трекеры и автомобильные информационно-развлекательные системы.

•      Категория B: Базовое эксплуатационное применение. Эта категория охватывает применение в авиации и высокоточных транспортных системах с точностью WAAS более 2,5 метров на 95-м процентиле. Требования к целостности чрезвычайно высоки, а непрерывность имеет решающее значение.

•      Категория A: Расширенное позиционирование и управление машинами. При точности более 10 см эти пользователи предъявляют самые высокие требования к динамической точности. Они используют методы кинематики в реальном времени (RTK) с расположенной поблизости дифференциальной станцией. Пользователям требуется высокая надёжность, в частности, в таких областях, как управление тяжёлой строительной техникой, точное земледелие, разгрузка контейнеровозов и географические информационные системы.

•      Категория S: Геодезические и научные данные. Это статические категории PNT, использующие усреднение по времени для достижения точности до долей миллиметра в трёх измерениях. Эта категория включает в себя геодезическую съёмку, которая стала первой группой пользователей задолго до того, как GPS был объявлен действующим. Основное применение — точное измерение смещения тектонических плит и оценка накопления напряжений, приводящих к землетрясениям.

•      Категория T: Только синхронизация. Привязка к международным стандартам времени или к локальному времени пользователя с точностью от микросекунд до наносекунд, обычно осуществляется с помощью атомных часов, «дисциплинированных» GPS. Таким пользователям требуется исключительная устойчивость к работе в сложных условиях. Все системы должны противостоять преднамеренному глушению, спуфингу и блокировке.

Формулируя уверенность с помощью этих пяти категорий, поставщики систем могут измерять конкретные уровни производительности, не допуская, чтобы «гарантия» превратилась в расплывчатый маркетинговый слоган.

Сама суть GPS — маломощная, открытая и непрерывная — делает её универсально ценной, но при этом крайне уязвимой. Устройства для глушения, доступные в интернете менее чем за 50 долларов, могут нарушить приём GPS в городских кварталах. Атаки с использованием спуфинга, когда-то теоретические, были продемонстрированы в морской среде и даже против БПЛА.

Наиболее серьёзными угрозами для гарантированного PNT остаются глушение и спуфинг. Без эффективной защиты пользователи GPS остаются уязвимыми для преднамеренных помех и обмана со стороны злоумышленников.

Мониторинг источников помех с точностью до десятков метров можно было бы внедрить в каждую вышку сотовой связи, а результаты передавались бы в Центр береговой охраны, который отслеживает GPS для гражданского использования.

Направленные антенны как основной способ защиты, даже относительно небольшие антенные решетки способны подавлять помехи, поступающие с направлений, отличных от спутниковых. Такие помехи обычно ослабляются в 10 000 и более раз.

Не менее актуальна реформа нормативной базы. Десятилетиями антенны с управляемой диаграммой направленности приёма (CRPA) – самая эффективная технология подавления помех – были ограничены Международными правилами торговли оружием (ITAR) и классифицировались как боеприпасы наряду с ракетами и взрывчатыми веществами. С сентября CRPA будут переклассифицированы в соответствии с Правилами экспортного контроля Министерства торговли США (EAR), что позволит их гражданскому использованию и развёртыванию союзниками, сохраняя при этом защиту конфиденциальных разработок. После десятилетий «сдерживания» Соединённые Штаты наконец-то готовы ускорить глобальное внедрение надёжных GPS-приёмников.

Когда-то США были мировым лидером в области спутниковой навигации, разработав GPS от идеи до внедрения в глобальном масштабе. Вернуть это лидерство на данном этапе, по мнению редакции ВГ, вряд ли возможно. Однако есть эксперты, которые обещают это лидерство реанимировать и даже изобретают различного рода «дорожные карты», а то и требуют назначить дальновидного лидера, обладающего полномочиями и ресурсами для координации действий различных ведомств и отраслей.

Например, такой призыв к действию от доктора Брэда Паркинсона: защитите сигнал! Усильте приёмники! Дополните его дополнительными системами! Определите уровни гарантии как обязательные стандарты! И обеспечьте уже наконец, чтобы основа современной жизни оставалась не просто доступной, но и гарантированной — для будущих поколений.

Попытка не пытка, как говорится.

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

По материалам открытых источников