新的导航系统使用手机信号在GPS失灵的情况下驾驶飞机

如果飞机的GPS信号被干扰或中断，安装在气球上的传感器组成的安全网可以监听卫星和手机信号塔，从而挽救生命。

科学家正在测试一种全球定位系统（GPS）的替代方案，该系统使用手机信号作为飞行员的紧急备份，以防他们的标准飞行设备被堵塞或出现故障。

31颗运行中的GPS卫星每天绕地球运行两次，发出精确的信号，地面接收器可以接收并分析这些信号，以确定它们离卫星有多远。GPS设备使用来自三颗卫星的数据来精确三角测量用户的精确位置。

尽管GPS是高度可靠的（美国联邦航空管理局（FAA）认证它在95%的时间内精确到7米以内），但它也不能避免问题。在冲突地区及其周边地区，GPS连接不可靠，可能会被恶意方干扰。黑客还可以“欺骗”GPS信号，向飞行员提供有关其位置或飞行方向的误导性信息。除此之外，GPS系统可能会出现故障或完全停止工作。如果一架商用客机失去GPS信号，可能会使机上所有人处于危险之中。

除此之外，GPS系统可能会出现故障或完全停止工作。如果一架商用客机失去GPS信号，可能会使机上所有人处于危险之中。

该研究的第一作者、桑迪亚国家实验室的电气工程师、导航算法专家詹妮弗·桑德森在一份声明中说：“整个社会都能感受到失去GPS的影响。”

该项目由桑迪亚国家实验室和俄亥俄州立大学的研究人员开展，旨在为机载导航系统创建一个强大的安全网，该系统使用浮动接收器来探测来自通信卫星和与飞机有关的蜂窝塔的无线电波。然后，它利用这些信息为飞行员提供导航数据。

可以用于导航的信号，即使不是它们的预期用途，也被该领域的科学家称为“机会信号”。他们可能依靠多普勒效应等过程来确定位置和速度。在多普勒效应中，波会被压碎或拉伸，这取决于它们是靠近还是远离一个定位点。

在这种情况下，研究人员将天线有效载荷绑在气象气球上，并将它们送入平流层 —— 地球表面以上约4至31英里（6至50公里）的大气层 —— 坐在卫星和信号塔之间，旨在探测它们各自的信号。理论上，如果飞行员失去GPS信号，这些有效载荷可以作为应急信标。

目前，研究人员必须根据可用的参考数据手动确定哪些卫星发送了哪些信号。展望未来，该团队将致力于使用算法来允许有效载荷自动识别卫星，以及如何将其与用户的位置和速度实时联系起来。

桑德森说：“虽然我们仍在处理飞行数据，但我们相信我们的初步发现表明，我们在大约82000英尺（25000米）的最高高度检测到了手机信号塔信号。如果这些信号足够清晰，可以用于导航，它将显著改变我们对替代导航的可能性的看法。”

之前的技术测试是在5000到7000英尺（1500到2100米）的高空进行的，而这个新项目将有效载荷送到了80000英尺（24300米）的高空，如果有效载荷能够在这个高度可靠地返回导航数据，那么它将为航空旅行带来现实世界的好处。

虽然有效载荷漂浮在高海拔，以便更好地接收来自通信卫星和地面上的手机信号塔的信号，但这并不是一个万无一失的方法。卫星将无线电波聚焦到地球上，以便在地面上获得最佳信号，因此无法保证在气象气球高度接收到强信号。

研究人员将不得不逐步提高检测能力和速度，以解决这种潜在的错误。

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