Pourquoi le GPS est essentiel à votre smartphone et a désespérément besoin d’une refonte

La plupart des technologies modernes, y compris les smartphones , fonctionnent sur GPS. Mais le système pourrait être plus vulnérable aux pannes que vous ne le pensez. Les États-Unis manquent de technologie de géolocalisation de secours, ce qui signifie que les pannes ou les interférences pourraient être catastrophiques. La Russie a menacé de détruire les satellites GPS et, récemment, des signaux GPS défectueux ont temporairement fermé un aéroport de Dallas.

Heureusement, les entreprises interviennent pour aider à protéger le GPS. NextNav a récemment signé un accord pour fournir une nouvelle technologie appelée TerraPoiNT qui sert de sauvegarde pour le GPS, en utilisant les réseaux LTE et 5G existants. "Le signal de TerraPoiNT est plus de 100 000 fois plus fort que le GPS, et son cryptage de signal le rend plus résistant au brouillage et à l'usurpation d'identité", a déclaré Ganesh Pattabiraman, PDG de NextNav, à Digital Trends dans une interview. C'est une statistique intrigante – et un aperçu de la façon dont nous pouvons (et devrions) protéger le GPS.

Pourquoi le GPS est si important et si fragile

Le GPS fournit des services de positionnement, de navigation, de chronométrage ainsi que des services de localisation pour les téléphones mobiles. Sa disponibilité généralisée en a fait un service public mondial intégré aux industries et aux infrastructures, allant du réseau électrique aux services d'urgence 911 en passant par les transactions financières. Mais, a déclaré Pattabiraman, le système est "incroyablement vulnérable" aux interférences, y compris le brouillage et l'usurpation d'identité.

Sam Brown, un ingénieur radio professionnel qui dirige un blog sur les fréquences radio chez OneSDR , a déclaré dans une interview que les récepteurs de communication GPS sont souvent perturbés à l'aide de brouilleurs faciles à obtenir et bon marché.

"Un brouilleur émettra un signal qui interfère avec la réception du signal et, par conséquent, le récepteur GPS ne pourra pas fournir d'informations de localisation", a-t-il ajouté.

Dans un exemple récent, des problèmes avec les signaux GPS ont conduit à l'immobilisation des vols à l'aéroport international de Dallas/Fort Worth. Le problème a été attribué à une mystérieuse source d'interférence et a fermé l'aéroport pendant deux jours.

L'ingérence étrangère potentielle est un autre problème. La Russie s'est vantée de pouvoir éliminer les satellites qui fournissent notre GPS .

"Un incident comme une éruption solaire majeure ou des dommages aux satellites commerciaux pourrait potentiellement détruire de nombreux services essentiels sur lesquels nous comptons chaque jour", a déclaré Pattabiraman. "C'est pourquoi le gouvernement fédéral américain a reconnu l'importance de mettre en œuvre des technologies alternatives PNT pour assurer la résilience du GPS, notamment par le biais d'un décret visant à" engager les secteurs public et privé à identifier et à promouvoir l'utilisation responsable des services PNT".

Alex Damato, directeur exécutif par intérim de GPS Innovation Alliance, un groupe industriel, a déclaré dans une interview que son organisation maintient une position technologiquement neutre en ce qui concerne les solutions GPS de secours.

Cependant, a-t-il dit, GPSIA convient que "la meilleure stratégie pour obtenir un service PNT résilient est de poursuivre plusieurs technologies pour promouvoir la diversité dans les fonctions PNT". Il est également essentiel que les solutions de sauvegarde soient en mesure d'offrir des capacités équivalentes et un niveau de performance comparable aux technologies GPS et soient guidées par les exigences PNT de chaque secteur industriel plutôt que par les mandats gouvernementaux.

Un problème qui se prépare depuis des décennies

Une partie des problèmes du GPS découle de sa conception comme une relique de la guerre froide. Le GPS a été conçu pour un usage militaire dans les zones de conflit où les réseaux civils n'étaient pas disponibles – tirant des roquettes à des milliers de kilomètres dans la haute atmosphère ou aidant des transporteurs remplis d'avions à traverser l'océan, a déclaré Tim Sylvester, fondateur et PDG d'Integrated Roadways, dans une interview. Il n'a jamais été conçu pour faciliter la navigation des piétons et des véhicules dans des zones urbaines paisibles.

"Cette inadéquation entre la conception et l'utilisation signifie que le GPS présente plusieurs défauts importants, tels qu'une faible précision et une latence élevée", a déclaré Sylvester. Ces défis sont le produit des signaux GPS provenant de satellites à des milliers de kilomètres, et les inconvénients sont une conséquence de la physique qui ne peut pas être corrigée.

Le GPS a ses inconvénients lorsqu'il s'agit d' une nouvelle génération de voitures autonomes . La faible précision du GPS signifie que vous ne pouvez pas l'utiliser efficacement pour savoir dans quelle voie se trouve quelqu'un, ce qui est un gros problème lors de la conduite, et une latence élevée signifie que vos informations de position s'aggravent lorsque vous vous déplacez rapidement, ce qui est également un gros problème lors de la conduite, a déclaré Sylvester. Étant donné que le GPS provient de milliers de kilomètres, dans les zones urbaines avec de nombreux immeubles de grande hauteur, la précision est encore pire car les immeubles de grande hauteur bloquent les satellites qui ne sont pas exactement dans la bonne position pour transmettre au-delà des immeubles.

"Ces limitations sont complètement en contradiction avec l'utilisation du GPS pour les véhicules connectés et autonomes, qui nécessite une grande précision, une faible latence et un fonctionnement fiable dans les zones urbaines denses, compte tenu de la densité des zones urbaines où se trouve tout le trafic", a déclaré Sylvester. « Tout comme les journaux ont été remplacés par des informations en ligne, le GPS a été un excellent tremplin, mais il est temps d'aller au-delà. En fait, la plupart des applications ignorent déjà le GPS et le remplacent discrètement par des alternatives comme Bluetooth, mais cela est généralement caché à l'utilisateur car ce qui importe à l'utilisateur, c'est un bon service, pas la façon dont il l'obtient.

La vague à venir de véhicules autonomes pourrait nécessiter un meilleur système de localisation. Sylvester a déclaré que l'alternative la plus prometteuse au GPS pour les véhicules connectés et autonomes s'appelle APNT. PNT signifie « position, navigation, télémétrie ». Selon la personne à qui vous demandez, le « A » peut signifier des termes assistés, augmentés, assurés, alternatifs ou d'autres termes proches des synonymes.

L'APNT est intégré à l'infrastructure locale, y compris les antennes cellulaires, les balises Bluetooth, le Wi-Fi ou d'autres moyens « alternatifs » pour positionner, naviguer et recevoir la télémétrie du véhicule.

"Ces méthodes ont été bricolées au cours des 15 dernières années en utilisant une combinaison de composants de smartphone et de méthodes de communication facilement disponibles, et bien qu'elles soient idéales pour les touristes errant dans Market Street ou Times Square essayant de retrouver un sandwich à moins de 30 $, leur la nature ad hoc signifie qu'on ne peut pas compter sur eux pour l'autonomie », a déclaré Sylvester.

Integrated Roadways a développé Smart Pavement, qui intègre les capacités APNT directement dans la route, en utilisant des capteurs routiers de haute précision et pris en charge par un réseau périphérique à latence ultra-faible, "afin que toute route mise à niveau avec Smart Pavement ait tout les capacités APNT nécessaires pour les véhicules connectés et autonomes intégrés à la chaussée et conçus dès le départ comme un réseau fiable, sûr, sécurisé et de qualité industrielle offrant les fonctionnalités requises par les demandes de mobilité de nouvelle génération », a déclaré Sylvester

Où allons-nous après le GPS ?

Le système de NextNav n'est pas la seule option en tant que sauvegarde GPS. Max Perez, vice-président de la recherche et des solutions de sécurité chez ColdQuanta, a déclaré dans une interview que les systèmes de positionnement quantique (QPS) ont le potentiel de servir d'alternative au GPS. Les propriétés quantiques alimentent le système de positionnement et, contrairement au GPS, QPS ne nécessite pas d'étalonnage continu avec des signaux extérieurs pour fonctionner.

"Un QPS n'a besoin que de connaître son point de départ pour fonctionner et est capable de calculer à quelle vitesse il a voyagé, pendant combien de temps et dans quelle direction pour déterminer sa position actuelle", a déclaré Perez. « Les systèmes de positionnement quantique (QPS) augmenteraient le GPS dans le monde entier car ils offrent une sécurité de navigation considérablement améliorée. Les cas d'utilisation de QPS incluent la navigation pour les avions, les sous-marins, les voitures autonomes, etc. Les avantages du QPS par rapport au GPS incluent la précision, l'absence de dépendance au satellite, l'utilisation en intérieur et une moindre vulnérabilité au piratage.

Damato a déclaré que l'industrie du GPS innovait rapidement, développant des solutions qui rendaient le GPS plus précis et plus résistant. Ces solutions comprennent des récepteurs GPS, les satellites qui délivrent ces signaux GPS et le segment de contrôle au sol qui suit et surveille les performances du GPS.

"Une modernisation majeure de la constellation GPS est en cours, qui, une fois terminée, fournira des dizaines de nouveaux satellites offrant une précision nettement supérieure et des capacités anti-brouillage accrues", a-t-il ajouté.