Технологии

Альтернативная навигационная система основана на данных о молниях

4 Июня 2019

Новое исследование того, как молнии влияют на верхние слои земной атмосферы, сможет помочь армии США защититься от атак на GPS, говорят исследователи из Университета Колорадо (Денвер). Речь идёт как о глушении, так и о спуфинге (когда реальный сигнал подменяется фэйковым).

Навигационный сигнал – слабый и в силу этого подвержен недружественным манипуляциям. Речь идёт, конечно, о «происках» коварных русских. Так, в 2016 году они, якобы, установили в 250000 своих вышках сотовой связи системы глушения GPS-сигнала. В середине прошлого года торговое судно из США на 30 миль отклонилось от курса и едва не впилилось в берег.

По этим причинам DARPA, как сообщается изданием Forbes, ищет высокоточные альтернативные системы на замену GPS. Одна из них включает в себя использование верхней ионосферы Земли для очень низкочастотного (VLF, 3-30 кГц) позиционирования, навигации и тайминга.

Ионосфера, радио-отражающий регион верхней атмосферы, возможно, лучше всего известна широкой публике своей ролью в распространении радиосигнала АМ. Сегодня американские 50000-ваттные станции зависят от этой уникальной части атмосферы, которая отражает их сигналы на слушающую территорию.

Военные запускают программу STOIC (пространственная, временная и ориентационная информация в спорной среде), которая будет использовать привязанную к Земле навигацию в качестве дублёра GPS. Программа, которую будет осуществлять Университет Колорадо в Денвере, будет использовать VLF-волны.

«Эти волны имеют глобальное распространение благодаря отражению от верхних слоёв атмосферы, - рассказывает Марк Головски из Университета Колорадо в Денвере, руководитель программы. – Для генерации VLF-волн требуются очень большие и дорогие трансмиттеры, так что угроза глушения и спуфинга нереальна».

В статье, опубликованной в The Geophysical Research Letters, университетская команда использует измерения молний, чтобы определить границу этого верхнего атмосферного слоя, труднодостижимого в силу своей близости к космосу. Расположенная в 40-60 милях над земной поверхностью, она слишком высока для самолётов или аэростатов, слишком низка для спутников и недостаточно плотна для прямого радио-зондирования. В силу этого чрезвычайно трудно измерить эту часть атмосферы в реальном времени.

Команда разработала метод измерения этого труднодоступного региона с использованием электромагнитных волн от молнии. Каждую секунду по всему миру происходит от 40 до 50 вспышек молнии. Оценивая скорость распространения Экстремально низкочастотных (ELF) волн от молний, возможно оценить в реальном времени состояние нижней части верхней ионосферы, говорит Голковски.

Команда надеется, что это новое исследование поможет улучшить старую систему позиционирования Navy VLF, которая использует исторические данные о среде, чтобы спрогнозировать позицию ионосферы в каждый определённый момент.

«В рамках программы STOIC мы мониторим ионосферу, используя VLF-приёмники, а потом рассчитываем движение ионосферы в реальном времени, - говорит Дейв Тремпер, программный менеджер из DARPA. – С этими данными мы можем преобразовывать ионосферные модели в реальном времени, что существенно снижает ошибку в позиционировании. STOIC не заменит GPS. Но по точности она его догоняет».

Позиционирование этим методом наиболее применимо для кораблей в море. Сейчас систему тестируют в Атлантике.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam

Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~zQ1Cn
10.11.2026
Все виды вооружённых сил США стремятся к созданию возможностей, дополняющих GPS, на фоне опасений, что эта спутниковая группировка становится всё более уязвимой для помех.
10.11.2026
Автономное предотвращение столкновений с препятствиями на беспилотных летательных аппаратах — это зрелая область исследований, однако сравнительно меньше работ посвящено поведению на уровне контроллера, обусловленному европейскими соображениями риска наземных пролётов и запретом на пролёт над пролётными объектами во время уже идущей инспекционной миссии.
09.11.2026
Быстрое развёртывание широкополосных спутниковых группировок на низкой околоземной орбите (НОО) открывает новые возможности для навигации следующего поколения. По сравнению с традиционными глобальными навигационными спутниковыми системами (ГНСС), широкополосные системы на НОО обеспечивают более мощный принимаемый сигнал, более широкую полосу пропускания, быстро меняющуюся геометрию спутников и более крупные масштабы группировок, что открывает новые возможности для позиционирования, навигации и синхронизации.
05.11.2026
Специалисты из «Организации «Агат» опубликовали в журнале «Экономика космоса» статью «Инженерная практика применения цифрового моделирования производственных систем».

СТАТЬИ ГЛОНАСС