问题:漏洞 2009 年 4 月 24 日星期五,一个看似无关紧要的导航问题在华盛顿特区造成了紧张局面。一架小型飞机由于飞行员的 GPS 停止工作而误入禁区,白宫和国会山被疏散。美国政府机构的态度是“如果 GPS 失灵,还有其他系统可以备份”。当两架战斗机和两架美国海岸警卫队直升机被派去拦截飞机时,那些备用系统在哪里?飞机上没有备用导航接收器。在美国,这可能是因为 Loran 和增强型 Loran (eLoran) 的政策不一致,阻碍了行业开发和飞行员投资,这是唯一独立、互补、可互操作、多模式且具有与 GPS 不同的多种故障模式的技术。eLoran 是 GPS 唯一可用的共同主要解决方案。现实情况是,GPS 就像时间、电和水一样根深蒂固地存在于我们的生活之中。它以我们可能没有意识到的方式影响着我们的生活。GPS 服务中断可能会对一个国家的经济产生重大负面影响,甚至可能危及公民的安全。GNSS 的漏洞包括信号异常和故障、信号阻塞、频谱竞争以及有意和无意的干扰。干扰、欺骗以及现在的伪造技术的数量和复杂性不断增加
问题:漏洞 2009 年 4 月 24 日星期五,一个看似无关紧要的导航问题在华盛顿特区造成了紧张局面。一架小型飞机由于飞行员的 GPS 停止工作而误入禁区,白宫和国会山被疏散。美国政府机构的态度是“如果 GPS 失灵,还有其他系统可以备份”。当两架战斗机和两架美国海岸警卫队直升机被派去拦截飞机时,那些备用系统在哪里?飞机上没有备用导航接收器。在美国,这可能是因为 Loran 和增强型 Loran (eLoran) 的政策不一致,阻碍了行业开发和飞行员投资,这是唯一独立、互补、可互操作、多模式且具有与 GPS 不同的多种故障模式的技术。eLoran 是 GPS 唯一可用的共同主要解决方案。现实情况是,GPS 就像时间、电和水一样根深蒂固地存在于我们的生活之中。它以我们可能没有意识到的方式影响着我们的生活。GPS 服务中断可能会对一个国家的经济产生重大负面影响,甚至可能危及公民的安全。GNSS 的漏洞包括信号异常和故障、信号阻塞、频谱竞争以及有意和无意的干扰。干扰、欺骗以及现在的伪造技术的数量和复杂性不断增加
无人驾驶飞行器或 UAV 是一类无需人类操作员即可飞行的飞行器。它们更常见的称呼是“无人机”,这个误导性的名字掩盖了其设计和能力的多样性。无人机可以自主飞行或远程驾驶(在后一种情况下,有时被称为 RPV 或遥控飞行器),其尺寸和复杂程度范围很广。最大的无人机重达几千磅,翼展约为 100 英尺。在尺寸和能力范围的另一端是小型无人机或微型飞行器 (MAV)。它们可以小到像一只大昆虫或一只蜂鸟一样,可能是一次性的。此类飞行器在军事和执法应用中的效用是显而易见的,本文不再进一步讨论。尽管不那么明显,但无人机的许多民用应用都有令人信服的经济和社会案例,例如环境监测、林业调查、精准农业和交通基础设施检查。民用应用尚未受到太多关注,但本文重点关注的是航空电子设备的开发和测试。开发和认证用于引导、导航和控制载人飞机的安全关键应用的航空电子设备是一项昂贵且耗时的
用户接收器接收到的信号的真实性,这些决策的汇总导致关于 GNSS 位置的可靠性或真实性的最终决策。协作方法在成本、可用性、用户容量和稳健性方面优于集中式客户端-服务器方法。但是,应该意识到每个临时交叉检查接收器的可靠性都低于专用参考接收器。首先,大众市场的 GNSS 接收器,特别是嵌入在智能手机中的接收器,在天线和信号调理电路方面可能不如专用的大地测量级接收器。其次,交叉检查接收器可能“不诚实”,因此其认证决定是伪造的,甚至总是与诚实决定相反。此外,交叉检查接收器也可能被欺骗,有时如果与用户接收器距离不够远,也可能被同一个欺骗者欺骗。我们将在本文中进一步证明,我们提出的方法实际上对这些因素具有很强的鲁棒性。事实上,欺骗检测性能随着数量的增加而呈指数级提高。
该机构的市场开发团队在 2012 年也取得了重大成果,不仅管理了大约 80 个 FP7 项目,还保持了对市场的敏锐认识: - 在航空市场,现在有超过 130 个支持 EGNOS 的进近程序。这些包括使用气压高度计的垂直引导 (LPV) 进近和垂直引导 (APV) 进近程序。- 卫星增强系统 (SBAS) 在精准农业领域和测量/测绘领域具有显著的渗透性。- 与收费公路协会有着共同的目标。- 现在超过 70% 的接收器型号支持 EGNOS,近 35% 支持伽利略。
目前,GPS观察允许使用断层扫描衍生4-D大气(对流层或电离层)模型。为此,GPS数据用于估计对流层的倾斜对流层延迟(STD)(例如,Pottiaux,2010年)和电离层的倾斜总电子含量(STEC)(例如Bergeot等,2010)。层析成像方法包括通过体素(代表对流层或电离层)的体素离散数量(体素为3D像素,图1)。这允许在断层网格分辨率下获取有关这些参数的分布变化的信息(Mitchell和Spencer,2003年)。在不久的将来,使用Glonass和Future Galileo系统以及增加地面GNSS网络增加了STD和STEC的观察结果,这将减少对先验信息的依赖,最终导致大气中的层析成像主要基于数据(Bust and Mitchell,Mitchell,2008; Bender and Rababe,2007年)。
多频率能力,此类接收器将同时受益于改进的卫星信号可用性和更好的定位、速度和定时 (PVT) 精度。在组合 GPS/Galileo 航空设备方面已经做了很多工作。标准已经讨论了多年,目前由欧洲民用航空设备组织 (EUROCAE) 和 RTCA Inc.(前身为航空无线电技术委员会)工作组牵头制定。然而,到目前为止,尚未实现支持民用机载接收器的 Galileo/GLONASS 能力的标准,主要是因为在接收器级别不存在明显的信号兼容性和频谱共性。两个 GNSS 系统的频率和调制类型
多频率能力,此类接收器将同时受益于改进的卫星信号可用性和更好的定位、速度和定时 (PVT) 精度。关于组合 GPS/Galileo 航空设备已经做了很多工作。标准已经讨论多年,目前由欧洲民用航空设备组织 (EUROCAE) 和 RTCA Inc.(前身为航空无线电技术委员会)工作组领导制定。然而,到目前为止,尚未实现支持民用机载接收器的 Galileo/GLONASS 能力的标准,主要是因为在接收器级别不存在明显的信号兼容性和频谱共性。两个 GNSS 系统的频率和调制类型
Jules McNeff 是美国弗吉尼亚州维也纳 Overlook Systems Technologies, Inc. 的战略与项目副总裁。他曾于 1986 年至 1989 年担任五角大楼空军总部的全球定位系统 (GPS) 项目要素监控员;1989 年至 1996 年担任国防部长办公室 (OSD) 指挥、控制、通信和情报 (C3I) 及采购与技术 (A&T) 的 GPS 联络员;1996 年至 2002 年在行业内为国家安全空间架构师提供支持;2002 年至 2003 年担任 NASA 局长的特别助理;2003 年至今负责支持 OSD 网络和信息集成 (NII)。McNeff 于 1996 年至 2003 年期间担任美国 GPS 工业委员会军事事务主任,并从 1996 年至今担任公共 X-Y 测绘项目主任。他是 Inside GNSS 编辑顾问委员会成员。他毕业于美国空军学院,获得电气工程学士学位,并从哈佛商学院获得工商管理硕士学位。
Jules McNeff 是美国弗吉尼亚州维也纳 Overlook Systems Technologies, Inc. 的战略与项目副总裁。他曾于 1986 年至 1989 年担任五角大楼空军总部的全球定位系统 (GPS) 项目要素监控员;1989 年至 1996 年担任国防部长办公室 (OSD) 指挥、控制、通信和情报 (C3I) 及采购与技术 (A&T) 的 GPS 联络员;1996 年至 2002 年在行业内为国家安全空间架构师提供支持;2002 年至 2003 年担任 NASA 局长的特别助理;2003 年至今负责支持 OSD 网络和信息集成 (NII)。McNeff 于 1996 年至 2003 年期间担任美国 GPS 工业委员会军事事务主任,并从 1996 年至今担任公共 X-Y 测绘项目主任。他是 Inside GNSS 编辑顾问委员会成员。他毕业于美国空军学院,获得电气工程学士学位,并从哈佛商学院获得工商管理硕士学位。