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基于网络的解决方案如何成为对抗GNSS中断的关键

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全球导航卫星系统(GNSS),例如全球定位系统(GPS),是现代世界的核心。如果你用信用卡给朋友打电话、赶飞机或买咖啡,GNSS帮助你实现了这一点。最近,情况变得非常清楚,卫星系统极易受到外部因素的严重破坏,而西方世界正危险地依赖于一个有缺陷的系统。易受卫星故障影响的国家的领导人现在正迫切地寻找其他选择,以使他们的基础设施更加安全。对于定位、导航和定时(PNT),新的弹性、网络交付的技术解决方案可能是答案。

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GNSS是脆弱的

在大多数情况下,GNSS做得很好。它便宜,广泛使用,可以用于很多事情。但它有一个问题:它不安全。它的信号很弱,因为它们必须从太空卫星传播如此遥远的距离。它们很容易被卡住或欺骗。在英语中:合法的信号可以干扰任何数据或不准确的坐标将被传送。随着技术变得越来越便宜,廉价的欺骗设备进入消费者市场也就不足为奇了。这导致一个人试图隐藏午餐探险在经过纽瓦克机场时,他不小心造成了严重破坏。这可不是闹着玩的——有关全球导航系统严重中断的报道正在成为一种流行病。的英国政府估计仅在伦敦,金融交易每月就会受到80-120次全球导航系统干扰事件的影响。去年夏天,有重复报告船只在地中海偏离了航道,并被怀疑有政治阴谋GNSS中断在特拉维夫的首要机场。

GNSS故障会损害业务

从理论上讲,准确的时间安排等关键基础设施可能会依赖于稳定的政治关系。由于我们所有的公共和商业基础设施都依赖于GNSS,因此GNSS中断可能成为普遍现象,并对消费者和企业产生巨大影响。全球定时参考UTC是由GNSS卫星上的原子钟计算得到的。然后由世界各地的70个物理机构进行检测,比如瑞典的RISE(研究机构)和英国的NPL(国家物理实验室)。这种精确的时间安排使许多行业得以运转。在金融服务领域,银行需要准确的时间来了解正在发生的事情并防止错误发生。由于每天有数百万个事务发生,如果两个分布式服务器上的时间相差哪怕是一毫秒,事务的时间戳就会变得不可靠,事务必须被取消。这是如此重要,以至于在欧洲和美国,时间同步都受到了严格的金融监管,而不同步将导致业务损失和声誉受损。物联网(IoT)是另一个行业深深依赖精密计时。如果给无人驾驶汽车的GNSS信号突然失效,汽车将难以获得高度精确的时间。这可能会导致汽车自动驾驶系统的不同组件变得不同步或延迟,从而导致汽车故障。一个最近的研究英国政府的一项调查发现,如果全球导航系统持续受到干扰,英国每天将损失10亿英镑。全球各国政府都在寻求解决方案,这并不令人意外。2020年,美国政府发布了一份行政命令“通过负责任地使用定位、导航和授时服务,加强国家抗灾能力”,并于2021年采取了后续行动太空政策第7号指令这就要求关键的基础设施必须有GNSS的替代方案。同年英国政府宣布它将研究一个“国家定时中心”,该中心将研究如何使英国减少对全球导航系统的依赖。

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PNT的弹性技术

随着这些调查的进行,政府和公司必须着眼于现有的弹性PNT技术。近年来,已经开发出了一些解决方案,这些解决方案提供了高度精确的时间,同时也对GNSS故障具有弹性。可追踪时间即服务(TTaaS)是领先的时间同步解决方案,以其对GNSS故障的完全恢复能力而闻名。历史上,交易场所从基于硬件的架构中获取时间,包括一个Grandmaster时钟、每个交易场所屋顶上的天线,以及独立的同步和监控软件。相比之下,TTaaS是网络交付的,不需要现场硬件。由于TTaaS是通过安全网络交付的,它不会被中断或欺骗。时间是由弹性云时间中心组成的网络,每个中心都有三个超精确的大师时钟,它们与三个不同的时间源相连。这些集线器然后比较定时源,以确保准确性和源可跟踪性。为了进一步防止卫星故障,该产品由瑞典研究所(RISE)的一个地面位置提供支持。这意味着即使卫星失败,高度精确的时间仍然是有保证的。 This service can be used in several ways. Firstly, it can replace old timing hardware that is GNSS-reliant, once the existing architecture has come to the end of its life (occurring after around five years). Until this point, it can act as a pivotal ‘back-up’ for systems that remain dependent on GNSS. Everyone wants a back-up that is ‘just as good’ but that is also affordable. Because the time is delivered across a network, these solutions can provide time at a fraction of the price of existing hardware solutions. They have competitive subscription-based pricing and save firms money due to the lack of associated maintenance and equipment replacement fees. Over the past year, global industries have been hit by enormous, unprecedented challenges. The impending disruption to GNSS is perhaps the next challenge industries will face, but it is certainly not unprecedented. All evidence is shouting that the existing endemic of GNSS failure is only going to grow. We can’t wait until an event where we lose £1 billion per day before we invest in solutions that can tackle this threat. Extremely durable and cost-effective solutions that can combat these problems are on the market and ready to be immediately installed. Instead of relying on GNSS for critical infrastructure, global governments need to invest in these new ideas – and be open to emerging innovations from small enterprises.

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