GPS(全球定位系统)仍是全球最普及的定位技术之一,但随着干扰和欺骗手段不断升级,其脆弱性也愈发明显。在这一背景下,围绕替代导航技术的研发与产业化布局正明显提速。
《华尔街日报》(WSJ)近日报道称,GPS干扰在俄乌交战地区周边已趋于常态,近期还扩散至伊朗霍尔木兹海峡等区域。GPS干扰已不再局限于局部冲突地区,其外溢影响正持续扩大。
海事信息公司Windward首席执行官Ami Daniel表示,GPS干扰是推高霍尔木兹海峡航行风险的因素之一,而这一风险与美伊紧张局势有关。
除海运外,航空和军事领域也受到波及。北欧曾出现机场周边GPS信号受干扰,导致飞机返航的情况;在GPS受压制的环境下,部分先进武器的打击精度也明显下滑。
WSJ报道称,在俄罗斯开始在乌克兰大范围实施GPS干扰后,美国部署的一款卫星制导武器命中率从70%降至6%。此外,俄罗斯等方面还会发射虚假信号,对GPS接收机实施欺骗干扰。
GPS由美国于上世纪70年代初在美苏太空竞争加剧的背景下研发,最初主要用于军事,后来逐步向民用开放。其优势在于成本低、适配设备广,但作为一项较早成熟的技术,也存在天然短板。报道称,即便是售价不足100美元、体积仅相当于手机大小的设备,也可能对GPS造成有效干扰。
在这一背景下,越来越多企业开始寻找GPS替代方案。WSJ称,相关技术研发已持续多年,其中惯性导航系统(INS)等部分路线正接近规模化商用节点,专注替代导航技术的初创企业也不断涌现。
惯性导航系统并非新技术,但由于不易受到外部干扰,且具备较高定位精度,被视为GPS的重要替代路径之一。早期INS主要基于陀螺仪,新一代方案则据称更多采用光纤技术。不过,这一路线的主要瓶颈在于成本较高。WSJ称,高端设备价格可达数百万美元,因此目前主要用于运营多艘船舶或多架航空器的机构。
与此同时,试图降低INS应用门槛的初创公司也开始出现,Anello Photonics就是其中之一。该公司最新产品采用立方体形态,功耗较低,甚至可用于无人机。WSJ援引Anello Photonics首席执行官Mario Paniccia的话称,公司希望将原本体积庞大、价格高昂的INS,做成可集成至手机的低成本芯片。
除INS外,也有企业尝试通过感知地球磁场来实现替代导航。
量子传感公司SandboxAQ正在开发一套系统,通过识别地球磁场异常,帮助船舶和飞机在GPS受干扰区域继续导航。其核心思路是利用高精度磁场传感器采集磁场变化,并与预先建立的地图进行比对,从而实现定位。
WSJ称,除SandboxAQ外,澳大利亚初创公司Q-CTRL等企业也在推进类似系统。这一路线的优势在于不易像GPS那样受到干扰,但定位精度仍逊于GPS。不过在船舶和航空器等场景中,业内认为其仍具备实际应用价值。
视觉导航同样再度受到关注。这一技术通过将摄像头采集的画面与地图中的地形地物进行匹配来完成定位,虽然并非新概念,但在“后GPS时代”重新升温。Vermeer等视觉导航初创公司的布局也在加快。
不过,尽管替代技术持续演进、成本也在下降,短期内要依靠单一技术直接取代GPS仍不现实。尤其在通用性和精度方面,GPS依然是多数替代方案难以跨越的门槛。以INS为例,即便速度估计只出现轻微偏差,随着时间推移,定位误差也会不断累积。
因此,业内普遍认为,未来的GPS替代方案更可能不是单一路线,而是由多种技术相互补位形成的组合体系。WSJ也指出,相关技术正朝着小型化、低成本化方向发展,但若要真正进入个人设备,以及配送无人机、自动驾驶汽车、邮轮和民航客机等民用场景,仍需经过大量测试。