GPS можно обмануть, а его — нет: учёные нашли неожиданный способ защитить навигацию от кибервойн и спуфинга

GPS-системы всё чаще становятся мишенью для глушения и подмены сигналов, что создаёт угрозу для навигации самолётов, судов и дронов. Учёные предлагают альтернативу — навигацию по магнитному полю Земли, которую невозможно заблокировать. Об этом сообщает DTU (Датский технический университет).

Магнитное поле как основа новой навигации

Метод магнитной навигации MagNav основан на принципах, известных человечеству с XI века, — использовании магнитного поля Земли. Но теперь оно применяется не только для определения курса, как в случае с компасом, а и для точного позиционирования в пространстве.

"Особенность MagNav в том, что он, в отличие от GPS, ничего не излучает — поэтому его невозможно спуфить или заглушить. Магнитное поле Земли не заглушить", — объясняет профессор DTU Нильс Ольсен, один из разработчиков технологии.

Современные учёные фактически возвращаются к древним основам ориентации: ведь магнитные окаменелости возрастом 97 миллионов лет показывают, что способность считывать магнитное поле — одно из самых древних "чувств" на Земле. Теперь эта природная сила превращается в инструмент высокоточной навигации.

Карты невидимого ландшафта

Основное магнитное поле Земли зарождается на глубине около 2900 километров под поверхностью. Но вариации ближе к коре — те, что создают горные породы — формируют уникальный "магнитный ландшафт", неповторимый для каждого региона. MagNav использует именно эти тонкие различия.

На борту летательных аппаратов устанавливаются чувствительные магнитометры, которые фиксируют малейшие колебания поля. Система анализирует, как они меняются во время движения, и, сопоставляя эти данные с магнитной картой, определяет координаты.

Чтобы создать такие карты, требуется облет всей исследуемой зоны. Чем ниже высота полёта, тем точнее картографирование. Полученные данные можно использовать десятилетиями, так как магнитные особенности местности остаются стабильными и почти не меняются со временем.

Сравнение с GPS и устойчивость к помехам

MagNav пока не способен достичь точности GPS — его погрешность составляет около 20-50 метров в зонах с детализированными картами и до 5 километров на глобальном уровне. Однако, по мнению специалистов, для резервной системы этого более чем достаточно.

"Пилоты, с которыми я общаюсь, говорят, что им достаточно точности в пределах пяти километров. Они могут сравнивать данные MagNav с GPS и сразу обнаружить спуфинг", — поясняет Ольсен.

Главное преимущество технологии — автономность. Даже при потере связи со спутниками она продолжает работать, определяя координаты исключительно по данным магнитного поля.

Взгляд в небо и в будущее

Датские исследователи сосредоточены на применении MagNav в Гренландии и Северной Атлантике — регионах, где спутниковый сигнал нестабилен, а магнитные карты пока недостаточно детализированы. Сейчас команда Ольсена выполняет серию полётов дронов для высокоточного магнитного картографирования.

Международные учёные уже обсуждают возможность создания глобальной карты магнитного поля с помощью спутников, движущихся по вытянутым орбитам с перигеем 180-200 км. Такое положение позволит улавливать даже малейшие вариации магнитного фона, необходимые для MagNav.

"Я вполне могу представить, что в будущем мы начнём картографировать большие территории, чтобы использовать MagNav как надёжную альтернативу или дополнение к GPS", — отмечает профессор Ольсен.

Не случайно природа уже миллионы лет использует подобные принципы — например, черепахи ориентируются по магнитному полю Земли во время своих океанских миграций. Возможно, будущие системы навигации лишь повторят то, что животный мир освоил задолго до человека.