Credit: Unsplash/ CC0公共领域工程研究人员开发了一种方法，可以使用Starlink互联网服务卫星广播的信号来精确定位地球上的位置，就像GPS一样。这是Starlink系统首次被SpaceX之外的研究人员用于导航。由埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX发射进入轨道的Starlink卫星旨在为世界各地的偏远地区提供宽带互联网连接。研究人员使用来自六颗Starlink卫星的信号来精确定位地球上8米以内的位置。
他们的发现今天(2021年9月22日)在圣路易斯的导航全球导航卫星系统研究所年会上分享，可能会为全球定位系统提供一个有希望的替代方案。他们的研究结果将发表在即将出版的《IEEE航空航天和电子系统学报》上。
研究人员使用卫星信号不需要SpaceX的帮助，他们强调他们无法获得通过卫星发送的实际数据——只能获得与卫星位置和移动相关的信息。
“我们窃听了信号，然后我们设计了复杂的算法来精确定位我们的位置，我们表明它非常准确地工作，”位于俄亥俄州立大学的多机构运输中心多模式保证导航自动车辆研究中心(CARMEN)主任扎克·卡斯萨斯说。
“尽管Starlink不是为导航目的而设计的，但我们表明，有可能很好地学习系统的某些部分，并将其用于导航。”
CARMEN是最近被授予美国运输部大学运输中心的四个之一。卡斯萨斯是俄亥俄州立大学电气和计算机工程的副教授，也是加州大学欧文分校的副教授。
为了这项研究，卡斯萨斯和他的研究团队研究了Starlink系统，并分析了卫星发送的信号。他们开发了一种算法，可以利用多颗卫星的信号来定位地球上的位置。然后，他们在UCI的校园里安装了一个天线，并试图利用网络来确定天线的位置。
利用Starlink，他们在大约7.7米的范围内确定了天线的位置。相比之下，全球定位系统通常在0.3到5米范围内识别设备的位置。卡斯萨斯说，该团队对其他低地球轨道卫星星座使用了类似的技术，但精确度较低，可以精确定位大约23米内的位置。该小组还与美国空军合作，精确定位高空飞机的位置；卡斯萨斯说，他们能够使用陆基蜂窝信号进入5米以内。
SpaceX在地球低轨道上有大约1700颗卫星，这意味着它们在距离地球表面约1200公里的地方环绕着这颗行星。SpaceX最终计划发射超过4万颗卫星。
卡斯萨斯说，随着Starlink星座的发展，他的团队的导航和地理定位技术的准确性也会随着其信号而提高。
卡斯萨斯说，他们的发现可能会让政府或其他机构将Starlink的卫星用作全球定位系统的替代导航系统，也可能是更安全的导航系统，全球定位系统为全球几乎所有导航系统提供动力。
卡斯萨斯说，全球定位系统已经存在了30多年，它的信号是众所周知的，类似于开源软件。对于在智能手机、可穿戴健身设备和车辆中开发全球定位系统接收器的公司来说，这是一项资产，但它也使该系统容易受到攻击。全球定位系统卫星也比低地球轨道系统离地球更远，使得它们的信号更弱，因此更容易受到干扰。
对全球定位系统信号的干扰攻击可以完全摧毁全球定位系统信号，这已经成为航空界日益严重的问题。对全球定位系统的欺骗攻击可以操纵给定车辆出现在旨在监控锁定和防止车辆重叠路线的系统中的位置；攻击也可以接管车辆的路径——例如，一些攻击已经超越了军用和民用无人机、海上船只，甚至特斯拉的自动驾驶仪。
卡斯萨斯说，Starlink系统吸引了导航专家，因为到目前为止，这些信号一直是私人的——SpaceX没有与政府或研究人员分享它们。Starlink卫星比全球定位系统卫星更接近地球，使得它们的信号更强，更不容易受到干扰。
“重要的是，我们没有‘监听’通过这些卫星发送的信息，”卡斯萨斯说。"我们很好地掌握了这些信号，足以将它们用于导航目的。"
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