Starlink衛星定位導航效果更優於GPS

作者 : 夏菲,EDN China

美國CARMEN的研究人員發現,使用來自星鏈(Starlink)網際網路服務衛星廣播的訊號,能夠準確定位地球上的位置,甚至比GPS更不易受到干擾且定位距離更遠...

美國多模態導航自駕車研究中心(Center for Automated Vehicles Research with Multimodal Assured Navigation;CARMEN)的研究人員發現,使用來自星鏈(Starlink)網際網路服務衛星廣播的訊號,能夠準確定位地球上的位置,甚至比GPS更不易受到干擾且定位距離更遠。

這項研究結果將發表在即將出版的IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems期刊。

Starlink精確定位距離比GPS更遠

GPS可說是為全球幾乎所有導航系統提供動力。如今,CARMEN的研究人員使用來自六顆Starlink衛星的訊號,即可精確定位地球上8公尺(m)以內的位置。

研究人員表示,無需SpaceX的輔助即可使用衛星訊號,同時強調他們也無法取得透過衛星發送的實際資料——只能獲得與衛星位置和運動相關的資訊。

CARMEN主任Zak Kassas說:「我們試圖竊聽訊號,然後設計了複雜的演算法來確定位置,結果證明它極其準確。」CARMEN是位於美國俄亥俄州立大學(The Ohio State University)的多機構交通中心。

「儘管Starlink並非專為導航目的而設計的,但這項研究證實它可以有效地學習系統的各個部份以用於導航。」

CARMEN是美國運輸部(US DoT)最近授予的四個大學交通中心之一。Kassas是俄亥俄州立大學電氣和電腦工程系兼任教授兼加州大學爾灣分校(UC Irvine;UCI)副教授。

在這項研究中,Kassas及其研究團隊研究了Starlink系統並分析衛星發送的訊號。他們開發了一種演算法,可以使用多顆衛星的訊號來定位地球上的位置。然後,他們在UCI校園中架設了天線,並試圖利用網路來精確定位天線的位置。

利用Starlink,他們在大約7.7公尺處確定了天線的位置。相較之下,GPS通常會在0.3到5公尺範圍內辨識到裝置的位置。

Kassas 說,該團隊對其他低地球軌道衛星星座使用了類似的技術,但其精確度較低,可精確定位約23m內的位置。該團隊也一直在與美國空軍(U.S. Air Force)合作,以確定高空飛機的位置;Kassas說,他們能夠使用以陸地為基礎的蜂巢式訊號進入5m範圍內。

SpaceX在地球的低軌道上有大約1,700顆衛星,這意味著它們在距離地球表面約1,200公里的地方繞地球運行。SpaceX最終計畫發射40,000多顆衛星。

Kassas說,隨著Starlink星座的發展,研究團隊的導航和地理定位技術及其訊號的準確性也會提高。此外,這項研究發現也讓政府或其他機構選擇使用Starlink的衛星作為GPS的替代導航系統——而且可能是更安全的導航系統。

比GPS更不易受干擾

Kassas說,GPS已經使用30多年了,它的訊號眾所周知,而且類似於開源軟體。對於為智慧型手機、穿戴式健身裝置和車輛開發GPS接收器的公司來說,這是一項資產,但它也使系統容易受到攻擊。GPS衛星也比低地球軌道系統離地球更遠,這使其訊號更弱,因此也更容易受到干擾。

對於GPS訊號的干擾攻擊可以完全破壞GPS訊號,這對航空業來說是一個日益嚴重的問題。對於GPS的欺騙攻擊可以操縱特定車輛出現在專用於監控位置的系統中之位置,以及避免車輛路線重疊;攻擊還可以接管車輛的路徑——例如,有些攻擊已經超越了軍用和民用無人機、海上船隻,甚至特斯拉(Tesla)的自動駕駛系統。

Kassas說,Starlink系統對於導航專家極具吸引力,因為直到現在,這些訊號都是私人的——SpaceX並未與政府或研究人員共享。Starlink衛星比GPS衛星離地球更近,使其訊號更強且不易受到干擾。

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論