La tecnología más moderna, incluidos los teléfonos inteligentes, funciona con GPS. Pero el sistema puede ser más vulnerable a fallas de lo que piensa. Estados Unidos carece de tecnología de geolocalización de respaldo, lo que significa que las interrupciones o la interferencia podrían ser catastróficas. Rusia ha amenazado con destruir los satélites GPS, y recientemente las señales de GPS defectuosas cerraron temporalmente un aeropuerto de Dallas.
Afortunadamente, las empresas están interviniendo para ayudar a proteger el GPS. NextNav firmó recientemente un acuerdo para proporcionar una nueva tecnología llamada TerraPoiNT que sirve como respaldo para el GPS, utilizando las redes LTE y 5G existentes. “La señal de TerraPoiNT es más de 100.000 veces más fuerte que la del GPS, y su encriptación de señal lo hace más resistente a interferencias y falsificaciones”, dijo Ganesh Pattabiraman, CEO de NextNav, a Digital Trends en una entrevista. Es una estadística intrigante y un vistazo de cómo podemos (y debemos) proteger el GPS.
Por qué el GPS es tan importante y tan frágil
El GPS proporciona servicios de posicionamiento, navegación, cronometraje y servicios de ubicación para teléfonos móviles. Su disponibilidad generalizada lo ha convertido en una utilidad global integral para las industrias y la infraestructura, desde la red eléctrica hasta los servicios de emergencia 911 y las transacciones financieras. Pero, dijo Pattabiraman, el sistema es «increíblemente vulnerable» a la interferencia, incluidas las interferencias y la suplantación de identidad.
Sam Brown, un ingeniero de radio profesional que dirige un blog de frecuencia de radio en OneSDR, dijo en una entrevista que los receptores de comunicación GPS a menudo se interrumpen al usar bloqueadores baratos y fáciles de obtener.
“Un bloqueador emitirá una señal que interfiere con la recepción de la señal y, como resultado, el receptor GPS no podrá proporcionar información de ubicación”, agregó.
En un ejemplo reciente, los problemas con las señales de GPS provocaron que los vuelos quedaran en tierra en el Aeropuerto Internacional de Dallas/Fort Worth. El problema se atribuyó a una misteriosa fuente de interferencia y cerró el aeropuerto durante dos días.
La posible interferencia extranjera es otro problema. Rusia se ha jactado de que puede eliminar los satélites que proporcionan nuestro GPS.
“Un incidente como una llamarada solar importante o el daño a los satélites comerciales podría dejar sin efecto numerosos servicios esenciales de los que dependemos todos los días”, dijo Pattabiraman. “Es por eso que el gobierno federal de EE. UU. ha reconocido la importancia de implementar tecnologías alternativas de PNT para garantizar la resiliencia del GPS, incluso a través de una orden ejecutiva para “involucrar a los sectores público y privado para identificar y promover el uso responsable de los servicios de PNT”.
Alex Damato, director ejecutivo interino de GPS Innovation Alliance, un grupo de la industria, dijo en una entrevista que su organización mantiene una postura tecnológicamente neutral cuando se trata de soluciones GPS de respaldo.
Sin embargo, dijo, GPSIA está de acuerdo en que “la mejor estrategia para lograr un servicio PNT resistente es buscar múltiples tecnologías para promover la diversidad en las funciones PNT”. También es esencial que las soluciones de respaldo puedan ofrecer capacidades equivalentes y un nivel de rendimiento a la par con las tecnologías GPS y estén impulsadas por los requisitos de PNT de cada sector industrial en lugar de los mandatos gubernamentales.
Un problema de décadas en desarrollo
Parte de los problemas con el GPS proviene de su diseño como una reliquia de la Guerra Fría. El GPS fue diseñado para uso militar en áreas de conflicto donde las redes civiles no estaban disponibles: disparar cohetes a mil millas a través de la atmósfera superior o ayudar a los transportistas llenos de aviones a cruzar el océano, dijo en una entrevista Tim Sylvester, fundador y director ejecutivo de Integrated Roadways. Nunca tuvo la intención de ayudar a conducir a peatones y vehículos en áreas urbanas pacíficas.
“Este desajuste en el diseño versus el uso significa que el GPS tiene varias fallas importantes, como baja precisión y alta latencia”, dijo Sylvester. Estos desafíos son producto de las señales de GPS que provienen de satélites a miles de kilómetros de distancia, y los inconvenientes son consecuencia de la física que no se puede solucionar”.
El GPS tiene sus inconvenientes cuando se trata de una nueva generación de autos sin conductor. La baja precisión del GPS significa que no puede usarlo de manera efectiva para saber en qué carril está alguien, lo cual es un gran problema al conducir, y la alta latencia significa que la información de su posición empeora cuando se mueve rápidamente, lo cual también es un gran problema al conducir, dijo Sylvester. Debido a que el GPS proviene de miles de millas de distancia, en áreas urbanas con muchos edificios altos, la precisión es aún peor porque los edificios altos bloquean los satélites que no están exactamente en la posición correcta para transmitir más allá de los edificios.
“Estas limitaciones están completamente en desacuerdo con el uso de GPS para vehículos conectados y autónomos, lo que requiere alta precisión, baja latencia y operación confiable en áreas urbanas densas, considerando cuán densas son las áreas urbanas donde está todo el tráfico”, dijo Sylvester. “Al igual que los periódicos fueron reemplazados por noticias en línea, el GPS fue un gran trampolín, pero es hora de dejarlo atrás. De hecho, la mayoría de las aplicaciones ya ignoran el GPS y lo sustituyen silenciosamente por alternativas como Bluetooth, pero esto generalmente se oculta al usuario porque lo que le importa al usuario es un buen servicio, no cómo lo obtienen”.
La próxima ola de vehículos autónomos puede requerir un mejor sistema de localización. Sylvester dijo que la alternativa más prometedora al GPS para vehículos conectados y autónomos se llama APNT. PNT significa «posición, navegación, telemetría». Dependiendo de a quién le pregunte, la «A» puede significar términos asistidos, aumentados, asegurados, alternativos u otros términos casi sinónimos.
APNT está integrado en la infraestructura local, incluidas antenas celulares, balizas Bluetooth, Wi-Fi u otros medios «alternativos» para ubicar, navegar y recibir telemetría del vehículo.
“Estos métodos se han improvisado durante los últimos 15 años utilizando una combinación de componentes de teléfonos inteligentes y métodos de comunicación fácilmente disponibles, y si bien son excelentes para los turistas que deambulan por Market Street o Times Square tratando de encontrar un sándwich que cueste menos de $30, su la naturaleza ad hoc significa que no se puede confiar en ellos para la autonomía”, dijo Sylvester.
Integrated Roadways ha estado desarrollando Smart Pavement, que construye las capacidades de APNT directamente en la carretera, utilizando sensores en la carretera de alta precisión y respaldados por una red de borde de latencia ultrabaja, «para que cualquier carretera mejorada con Smart Pavement tenga todos las capacidades APNT necesarias para los vehículos conectados y autónomos integrados en la carretera y diseñados desde cero como una red confiable, segura y de calidad industrial que proporciona las características requeridas por las demandas de movilidad de próxima generación”, dijo Sylvester
¿Adónde vamos después del GPS?
El sistema de NextNav no es la única opción como respaldo de GPS. Max Pérez, vicepresidente de soluciones de investigación y seguridad de ColdQuanta, dijo en una entrevista que los sistemas de posicionamiento cuántico (QPS) tienen el potencial de servir como una alternativa al GPS. Las propiedades cuánticas potencian el sistema de posicionamiento y, a diferencia del GPS, QPS no requiere una calibración continua con señales externas para funcionar.
“Un QPS solo necesita saber su punto de partida para funcionar y puede calcular qué tan rápido ha viajado, por cuánto tiempo y en qué dirección para determinar su posición actual”, dijo Pérez. “Los sistemas de posicionamiento cuántico (QPS) aumentarían el GPS en todo el mundo, ya que ofrece una seguridad de navegación significativamente mejorada. Los casos de uso de QPS incluyen navegación para aeronaves, submarinos, automóviles autónomos y más. Los beneficios de QPS sobre GPS incluyen precisión, no depender de satélites, uso en interiores y menos vulnerabilidad a la piratería”.
Damato dijo que la industria del GPS está innovando rápidamente, desarrollando soluciones que hacen que el GPS sea más preciso y resistente. Estas soluciones incluyen receptores de GPS, los satélites que envían estas señales de GPS y el segmento de control terrestre que rastrea y monitorea el rendimiento del GPS.
“Se está llevando a cabo una importante modernización de la constelación de GPS que, cuando se complete, ofrecerá docenas de nuevos satélites que brindarán una precisión significativamente mayor y mayores capacidades antiinterferencias”, agregó.
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