¿Hay alguna alternativa para el ejército de los EE. UU. Si el GPS no funciona? Permítanme comenzar esta respuesta con la siguiente cita de DARPA – Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
“Con el tiempo, la dependencia del GPS puede ser tan inimaginable como la idea actual de vivir sin él”.
Las actividades de DARPA, descritas a continuación, tienen como objetivo eliminar la dependencia del GPS a través de sistemas de navegación inercial que emplean sistemas microelectromecánicos (MEMS) y eventualmente sistemas nanoelectromecánicos (NEMS). Verá a continuación que DARPA también está disponible para proporcionar una solución para lo que es El habilitador central de la navegación precisa (un problema desde el siglo XVII) específicamente: la necesidad de un reloj realmente preciso: un nanosegundo de error de reloj se traduce en un error de un metro en el suelo.
Con respecto a lo que sucede en el corto plazo en relación con los entornos denegados por GPS, a continuación se enumera una lista completa de las iniciativas para resolver este problema. en la sección titulada: – Productos PM PNT en desarrollo
Como los militares se están acercando a contratistas privados para resolver este problema, puede leer sobre el proyecto aquí. El estado en el momento de este escrito, el próximo hito, parece ser el Nivel de preparación tecnológica (TRL) 6.
Aquí está la declaración de misión a corto plazo del Ejército de EE. UU. En relación con su pregunta:
Brinde a las fuerzas del Ejército, brigada y más abajo, la capacidad de obtener y confiar en la información de Posicionamiento, Navegación y Tiempo (PNT) mientras opera en condiciones que impiden o niegan el acceso a las señales del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), incluida la operación en vegetación densa. en terrenos urbanos y montañosos, operaciones subterráneas y submarinas, y en presencia de interferencia electromagnética o interferencia del enemigo y suplantación del GPS.
Varios / otros nuggets encontrados mientras trabajaba en esta respuesta:
Pseudolita: sistemas que proporcionan GPS localizado
Pseudolita es una contracción del término “pseudo-satélite”, usado para referirse a algo que no es un satélite que realiza una función comúnmente en el dominio de los satélites. Los pseudolitos son a menudo pequeños transceptores que se utilizan para crear una alternativa local, basada en tierra, del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). El rango de la señal de cada transceptor depende de la potencia disponible para la unidad.
- Con respecto a los pseudolitos: esto fue publicado por el ejército de EE. UU. En junio de 2016. Los pseudolitos conservan la información de posición durante las condiciones de denegación de GPS.
- Esta pregunta, en lo que se refiere al ejército de EE. UU., Se explora en el siguiente documento: Alternativas de radionavegación para las fuerzas terrestres del ejército de EE. UU. En entornos denegados por GPS – Del resumen: este estudio, convocado y financiado por el ejército de EE. UU., Analiza las compensaciones involucradas en diseñando un reemplazo de GPS local o de teatro
- Con respecto al teléfono inteligente que sugiere en la descripción de su pregunta: si busca en la tienda de aplicaciones de Apple, encontrará aplicaciones de desarrolladores como Navmatics y su producto Celestial, o StarPilot, pero como su pregunta se refiere a un usuario como el ejército, hice un poco más excavar para ver qué tipos de riesgos y opciones existen entre las partes interesadas de misión crítica como los usuarios en la cadena de suministro global; aviación comercial; y socorristas.
- los chinos, los europeos y los rusos tienen o están trabajando en sus propias alternativas de GPS.
- los satélites comerciales pueden usarse como respaldo, por ejemplo: Iridium lanza un innovador servicio de sistema de posicionamiento global alternativo (GPS) . Más aquí
- El Ejército también podría emplear un sistema de imágenes electroópticas de grado militar / rastreadores de estrellas.
- Otras ramas, especialmente la Marina de los EE. UU., Pueden usar mapas de gravedad y gradiometría de gravedad.
- El gobierno de EE. UU. También está trabajando en el problema de la Denegación de GPS con iniciativas relacionadas con ELORAN: la legislación específica se puede encontrar aquí.
- Un enfoque que puede ayudarnos a imaginar cómo evolucionarán las cosas: GPS SmartSole® GPS SmartSole, solución de seguimiento portátil para deambular: este producto, junto con las mejoras de DARPA, puede ser el futuro de la navegación.
- Calentamiento global y GPS denegado : las empresas de logística que forman parte de la cadena de suministro global se están interesando en este tema dado que el hielo derretido hace posible el paso por el Ártico y las señales de GPS no son confiables y son un área desafiada con respecto a la recepción de señales de satélite. ver también: aumento de GNSS
- Aquí hay una discusión relacionada con el GPS denegado en la Marina de los EE. UU.
DARPA y el futuro de la navegación : aquí hay una copia de un comunicado de prensa de DARPA de 2014 que describe las áreas de investigación que esperan eliminar la dependencia del GPS.
Es difícil imaginar el mundo moderno sin el Sistema de posicionamiento global (GPS), que proporciona datos de posicionamiento, navegación y sincronización (PNT) en tiempo real para innumerables usos militares y civiles. Gracias en parte a las primeras inversiones que DARPA realizó para miniaturizar la tecnología GPS, el GPS hoy es omnipresente. Está en automóviles, barcos, aviones, trenes, teléfonos inteligentes y relojes de pulsera, y ha permitido avances tan amplios como automóviles sin conductor, municiones de precisión y gestión automatizada de la cadena de suministro.
Sin embargo, a pesar de lo revolucionario que ha sido el GPS, tiene sus limitaciones. Las señales GPS no pueden recibirse bajo tierra o bajo el agua y pueden degradarse significativamente o no estar disponibles durante las tormentas solares. Más preocupante es que los adversarios pueden bloquear las señales. El GPS sigue siendo vital, pero sus limitaciones en algunos entornos podrían convertirlo en un talón de Aquiles si los combatientes confían en él como su única fuente de información PNT. Para abordar este problema, varios programas de DARPA están explorando tecnologías y enfoques innovadores que eventualmente podrían proporcionar capacidades PNT confiables y altamente precisas cuando las capacidades GPS se degradan o no están disponibles.
“La posición, la navegación y el tiempo son tan esenciales como el oxígeno para nuestros operadores militares”, dijo el director de DARPA, Arati Prabhakar. “Ahora estamos poniendo en práctica una nueva física, nuevos dispositivos y nuevos algoritmos para que nuestra gente y nuestros sistemas puedan liberarse de su dependencia del GPS”.
La cartera actual de PNT de DARPA incluye cinco programas, centrados total o parcialmente en tecnología relacionada con PNT:
- Adaptable Navigation Systems (ANS) está desarrollando nuevos algoritmos y arquitecturas para una rápida integración plug-and-play de sensores PNT en múltiples plataformas, con la intención de reducir los costos de desarrollo y reducir el tiempo de implementación de meses a días. ANS tiene como objetivo crear mejores dispositivos de medición de inercia mediante el uso de interferometría de átomo frío, que mide la aceleración y rotación relativas de una nube de átomos almacenados dentro de un sensor. El objetivo es aprovechar las propiedades físicas cuánticas para crear dispositivos de medición de inercia extremadamente precisos que pueden funcionar durante largos períodos sin necesidad de datos externos para determinar el tiempo y la posición. Además, ANS busca explotar señales electromagnéticas que no sean de navegación, incluidas señales comerciales de satélite, radio y televisión e incluso rayos, para proporcionar puntos de referencia adicionales para PNT. En combinación, estas diversas fuentes son mucho más abundantes y tienen señales más fuertes que el GPS, por lo que podrían proporcionar información de posición tanto en entornos con denegación de GPS como con degradación de GPS.
- La microtecnología para posicionamiento, navegación y sincronización (Micro-PNT) aprovecha la miniaturización extrema posible gracias a la tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS) desarrollados por DARPA. Micro-PNT comprende una cartera de diversos esfuerzos dedicados colectivamente a desarrollar giroscopios, relojes y dispositivos de medición de inercia y temporización integrados y altamente estables y precisos. Los investigadores de DARPA han fabricado un prototipo con tres giroscopios, tres acelerómetros y un reloj maestro de alta precisión en un chip que se ajusta fácilmente en la cara de un centavo. Los sensores de microescala autocalibrados, de alto rendimiento y rentables que DARPA está desarrollando podrían ofrecer enormes mejoras de tamaño, peso y potencia (SWAP) con respecto a los sensores existentes.
- La detección y lectura asistida cuántica (QuASAR) pretende hacer que los relojes atómicos más precisos del mundo, que actualmente residen en laboratorios, sean robustos y portátiles. Los investigadores de QuASAR han desarrollado relojes atómicos ópticos en laboratorios con un error de tiempo de menos de 1 segundo en 5 mil millones de años. Hacer relojes tan precisos y portátiles podría mejorar los sistemas militares existentes, como el GPS, y potencialmente habilitar aplicaciones de radar, LIDAR y metrología completamente nuevas.
- El Programa de Ciencia e Ingeniería de Láser Ultrarrápido (PULSE) aplica lo último en tecnología de láser pulsado para mejorar significativamente la precisión y el tamaño de los relojes atómicos y las fuentes de microondas, lo que permite una sincronización más precisa de tiempo y frecuencia a grandes distancias. Estas capacidades son esenciales para aprovechar al máximo los relojes atómicos súper precisos, ya que los relojes que QuASAR busca construir son más precisos que nuestra capacidad actual para sincronizar entre ellos. Si tiene éxito, la tecnología PULSE podría permitir una distribución global del tiempo lo suficientemente precisa como para aprovechar los relojes atómicos ópticos más precisos del mundo.
- El programa de Información espacial, temporal y de orientación en entornos disputados (STOIC) busca desarrollar sistemas PNT que brinden PNT independiente del GPS con temporización a nivel de GPS en un entorno disputado. STOIC consta de tres elementos principales que, cuando se integran, tienen el potencial de proporcionar PNT global independiente del GPS: señales de referencia robustas de largo alcance, relojes tácticos ultraestables y sistemas multifuncionales que brindan información PNT entre múltiples usuarios.
Con el tiempo, la dependencia del GPS puede ser tan inimaginable como lo es hoy la idea de vivir sin él.
Productos PM PNT en Desarrollo (Iniciativas actuales del Ejército de EE. UU.)
Cada producto PM PNT en desarrollo tiene decisiones Milestone independientes basadas en su fase de adquisición. El desarrollo y el campo de PM PNT de cada línea de productos empleará un enfoque de adquisición evolutiva, que permite la adquisición de tecnologías maduras y ofrecerá capacidades en incrementos basados en la madurez y los cronogramas de desarrollo de cada producto.
Equipo de usuario de GPS militar (MGUE)
MGUE es un programa de servicio conjunto dirigido por la Fuerza Aérea para desarrollar un conjunto modernizado de receptores GPS militares que ofrecen capacidades mejoradas para permitir un servicio PNT preciso y confiable donde el rendimiento actual del receptor podría verse comprometido o no estar disponible.
MGUE adquirirá y procesará señales de código M transmitidas desde satélites GPS modernizados mientras conserva todas las capacidades heredadas proporcionadas por los receptores GPS militares actuales. M-Code ofrece una serie de mejoras en el rendimiento del receptor en forma de una señal de mayor potencia que ofrece una mejor resistencia a interferencias e interferencias; características de seguridad avanzadas para evitar el acceso no autorizado o la explotación por parte de los adversarios; y formatos mejorados de mensajes y técnicas de modulación de señal para un rendimiento más rápido y preciso. Los receptores desarrollados como parte del esfuerzo de MGUE implementarán el código M, así como los códigos C / A y P (Y) heredados en un diseño estándar de factor de forma de receptor GPS similar a los utilizados en las plataformas militares y de aviación militares actuales.
Estado del programa: en desarrollo
Dispositivo distribuido DAGR (D3)
El D3 proporciona una solución de bajo costo que aborda los requisitos de PNT distribuido y M-Code. El D3 es un reempaque de la capacidad montada en DAGR que proporciona un PNT distribuido mejorado en la plataforma. Esto significa que el sistema D3 reutilizará los montajes y accesorios DAGR y proporcionará cuatro conectores de datos que permitirán que múltiples sistemas cliente reciban simultáneamente datos de posicionamiento y temporización de forma independiente, incluido 1PPS. La nueva capacidad que proporciona el D3 dará como resultado una reducción significativa en la plataforma SWAP-C.
El D3 proporciona a las fuerzas de combate la capacidad de GPS basada en SAASM utilizando un GB-GRAM incorporado.
El D3 se utilizará para proporcionar datos seguros de GPS en tiempo real (posición y velocidad) y tiempo preciso a una variedad de sistemas de clientes montados en todos los entornos de campo de batalla, las 24 horas del día, en condiciones climáticas y electrónicas adversas.
Estado del producto: Publicar hito C
PNT asegurado (A-PNT)
A-PNT es una familia de soluciones que incluye cuatro productos: antena montada, desmontada, antiatasco, Pseudolite, que proporcionará a las Fuerzas Armadas acceso sin trabas a información confiable de PNT en condiciones en las que el PNT basado en el espacio puede ser limitado o denegado. Los productos A-PNT han sido diseñados para complementarse entre sí, al mismo tiempo que son separables para que puedan desplegarse cuando estén listos en función de su capacidad para avanzar en las fases de adquisición. El programa A-PNT se centra en la distribución de plataformas de PNT, arquitecturas escalables de PNT que aceleran la amenaza y la capacidad de actualizarse a tecnologías futuras, incluido M-Code, a un costo mucho menor que la arquitectura actual de los equipos de usuario GPS. M-Code mejora aún más el bloqueo y el acceso seguro de las señales de GPS militares.
Pseudolitos
Los pseudolitos brindan un servicio similar al GPS en entornos con problemas físicos o electrónicos, lo que permite operaciones continuas de sistemas habilitados para PNT. Un pseudolito transmite una señal similar a la señal GPS, que puede ser utilizada por un receptor GPS programado adecuadamente para complementar o reemplazar las señales de los satélites GPS cuando no son accesibles.
Se ha demostrado que la tecnología de pseudolita permite que los receptores GPS programados de idoneidad determinen su posición, velocidad y tiempo incluso bajo una fuerte interferencia electromagnética (es decir, interferencia). Esto garantiza el acceso de Warfighter a las operaciones continuas de PNT incluso cuando funciona en un entorno amenazado. Debido al valor que esta tecnología proporciona al Soldado, los pseudolitos se desplegarán en una combinación de plataformas aéreas y terrestres: 35 en total por brigada.
Estado del programa: hito A
Posicionamiento desmontado, navegación y sincronización
El dispositivo PNT desmontado es un receptor GPS escalable y actualizable que envía datos PNT seguros por cable o de forma inalámbrica a un teléfono inteligente, lo que proporciona al soldado una interfaz familiar y sencilla para obtener información PNT importante. Este dispositivo también distribuirá datos PNT a múltiples sistemas en una plataforma Soldado y reemplaza DAGR para Soldados en tierra.
El PNT desmontado incluye el desarrollo e integración de múltiples sensores para aumentos que no sean GPS. El software del receptor se puede actualizar para adquirir señales de Pseudolite para proporcionar protección adicional para GPS militar en entornos denegados.
Estado del programa: Hito B previsto para el 1TFY18
Posicionamiento montado, navegación y sincronización
El dispositivo PNT montado es un sistema PNT escalable y actualizable para el montaje dentro de una plataforma (vehículo terrestre, avión, etc.). El dispositivo montado fusionará los datos del GPS con tecnología alternativa de navegación y sincronización para proporcionar PNT asegurado a las plataformas y sistemas del cliente. Este dispositivo montado distribuirá datos PNT a múltiples sistemas directamente y a través de la red (por ejemplo, integración vehicular para comando, control, comunicaciones, computadoras, inteligencia, vigilancia, reconocimiento (C4ISR) / interoperabilidad de guerra electrónica y arquitectura de entorno de capacidad aerotransportada futura) en una plataforma , reemplazando la necesidad de múltiples dispositivos GPS en una sola plataforma.
Estado del producto: Hito A 1QFY17 anticipado
Antenas Antiatasco
Las señales GPS son inherentemente débiles y susceptibles a interferencias, accidentales o intencionales (interferencia). Las antenas antiatasco permiten a los receptores continuar accediendo a las señales de GPS en estos entornos desafiados.
Sistema de Ejército de Arquitectura de Soluciones de Sistemas
El propósito principal del Ejército de SoSA es proporcionar una guía de implementación e interoperabilidad global de sistemas (SoS). Se actualizarán para incluir nuevas soluciones PNT. Las arquitecturas de la solución PNT proporcionarán los elementos fuente PNT, que serán utilizados por los sistemas y las plataformas para lograr las capacidades PNT requeridas. También proporcionarán descripciones de cómo se distribuyen los elementos y la información PNT dentro de las plataformas y entre las organizaciones (por ejemplo, el Equipo de Combate de la Brigada Stryker (SBCT) o la Infantería BCT). Por ejemplo, si corresponde, incluiría qué plataformas alojarán Pseudolitos dentro de una organización. SoSE & I es responsable del desarrollo de SoSA del Ejército.
El SoSA del Ejército alcanzará tres objetivos, lo que cerrará las brechas de capacidad PNT actuales que enfrentan las fuerzas del Ejército:
- Reducir las ineficiencias / redundancias de los requisitos de PNT
- Disminuir las vulnerabilidades de Warfighter relacionadas con PNT
- Proporcione una ruta de migración asequible a M-Code y futuros sistemas PNT integrados
Nota: Mi respuesta original (Marcado por no responder la pregunta)
- Entornos denegados por GPS de Google
- Pregunte a la gente que dirige esta conferencia: Stanford Center for Position, Navigation and Time