世界依赖GPS运转：万一出错怎么办？要有备用系统

（原标题：The World Economy Runs on GPS. It Needs a Backup Plan）

网易科技讯 7月31日消息，彭博社撰文指出，全球经济的运转颇为依赖GPS，需要有备用的系统。该小型卫星网络很容易受到各种各样的干扰，而它一旦出错，全球计算机系统就会崩溃，后果可想而知。

以下是文章主要内容：

在计时系统出错的那一天，杜克·巴克纳（Duke Buckner）在以色列特拉维夫的Renaissance Tel Aviv酒店享用早餐。他在美国通信和国防承包商Microsemi负责市场和业务拓展工作，他收到了一封有关公司设备错误报告的电子邮件。他很少一天内收到一封以上这样的邮件，但在2016年1月26日的早上，他的电子邮箱被它们挤爆了。他忘了吃早餐。

那些投诉报告与Microsemi为全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）打造的定时接收器有关。GPS是一种无处不在的卫星导航技术，当初是专为美国军方而设计的，如今已经出现在了我们所有人口袋中的智能手机上面。GPS不只是用于地图。它也是一种巨大的星载时钟。地球上的计算机都用它来确定时间，精确到十亿分之一秒。那些计算机之间在时间上哪怕是出现微乎其微的分歧，一切的运转都会随之崩溃。

正是由于这种差异，Microsemi的定时接收器疯狂地发出错误消息。巴克纳说，“正常运转的情况下，这些东西几年都不会引起警报。而当它频繁出错的时候，人们就会完全不知所措。”在接下来的11个小时里，手机信号塔失去了连接，美国警方和消防站报告通信错误，BBC无线电信号被中断，跟踪地球轨道上的小行星的望远镜失灵。

根本原因就是GPS网络发生了故障。当操作31颗卫星的美国空军关闭了一颗旧卫星，并将其数据库值调零时，它意外地引起数据库出现微小的错误，从而扭曲了数据。在巴克纳的电子邮箱开始要爆之时，几颗卫星在传输糟糕的计时数据，运行速度慢了1370万分之一秒。

每一颗卫星都有几个原子钟，原子钟通过跟踪其核心电子从一个能态跃迁到另一个能态的频率来测量时间。然后，卫星将这些数据连同它们在轨道上的位置信息传输到地球。在地面上，你手机里的GPS接收器依靠那些超精确计算的稳定性来确定你在哪里，最近的一家餐馆在哪里，等等。

依赖于GPS

自从美国国防部2000年开始向公众提供GPS服务以来，全球经济的运转变得极其依赖于GPS。全球有20亿个GPS接收器正在使用，据欧洲的卫星导航机构估计，到2022年这个数字将达到70亿。与通讯行业一样，银行、航空、电力、云计算和电视广播等行业领域也都需要持续精确的GPS定时。紧急服务部门和军队也是如此。美国国土安全部已认定16个基础设施部门为“关键部门”，其中14个部门依赖GPS。

其他的一些卫星导航系统正在研究当中，或者有备用的系统：Galileo? （ 由欧盟运作 ） 、GLONASS （ 俄罗斯 ） 和北斗卫星导航系统 （ 中国 ） 。不过，只有俄罗斯的系统号称拥有全球覆盖范围。

大多数的关键服务和金融市场都有备用方案——它们自己的原子钟，或者是连接不那么精确的工具。但其中一些备用系统也依赖于GPS定时，可能只能持续运行几分钟。“GPS是整个现代经济的一个失败的地方，”加州民主党人约翰·加拉门迪（John Garamendi）说。作为众议院军事委员会和交通与基础设施委员会的成员，他多年来一直在就这方面的风险提出警告。

破坏巴克纳的早餐时光的连续11个小时的混乱，不过是问题的冰山一角。毕竟，那是大意的错误所致，而不是针对GPS网络的协同攻击。然而，自那以后，美国政客们在保护该系统方面却几乎没有什么作为。

除了加拉门迪以外，非营利组织Resilient Navigation&Timing Foundation的负责人德纳·高厄德（Dana Goward）也在高调呼吁填补GPS的缺陷。该组织成立于2013年，获国防承包商和相关公司的支持。高厄德曾是海岸警卫队的一名直升机飞行员，当被问及GPS大范围中断意味着什么时，他毫不含糊地指出，这就像在9·11事件发生前无视强化飞机驾驶舱舱门的警告，或者在卡特里娜飓风来袭前无视新奥尔良脆弱的防洪堤的警报：“人们将会死亡。”

施里弗空军基地是第二太空作战中队（以下简称“2SOPS”）的所在地，在科罗拉多斯普林斯以东几英里。2SOPS在一个房间运作GPS网络，房间外有两个密码门、一位武装警卫、车道上阻止车辆驶入的障碍物、以及三个铁丝网围栏。

6月的一天，在运营中心，八名身着制服的航空兵和两名民用承包商正准备进行“预通过”（pre-pass）——这是一项常规测试，旨在确保卫星能够正常通信。每个航空兵都有机密工作或者最高机密工作的许可，访客也必须要通过背景检查。

“预通过SV 15！”卫星系统操作员说。

“C/L1-8步骤4，注意听指令准备预通过。”中心主管回答道。

“现在系统处于活跃状态，SV 15，CAPE A字符串，SSO 1，DIEGO的交替可见性，VSOH/NAV/MOD/GBD，没有适用的CIFs/TPs。”卫星系统操作员说。

2SOPS通常每24小时向每一颗卫星发送一次新的导航信息，以确保准确无误。他们利用一个由位于全球各地的11个天线组成的网络。期间，该团队根据航空兵每隔1.5秒钟发来的精确导航和定时信号，监测GPS网络的异常状况和缺陷。领导2SOPS的陆军中校斯蒂芬·托特（Stephen Toth）说，这种重复性的工作可能会让人变得漫不经心。“重复性工作会让人志得意满。”他说道，“你需要集中注意力，以确保避免问题悄然发生的情况。”

各种扰乱卫星的因素

除了数据库中的一些杂散数字以外，还有很多东西可以打乱卫星的运转。比如太阳耀斑和太空碎片，或许，还包括敌对的外国势力。2007年，中国用一颗导弹摧毁了它的一颗老化的气象卫星，之后五角大楼开始将这些卫星本身视为潜在的被攻击目标。据说，朝鲜、伊朗和俄罗斯也开发了卫星摧毁武器。为了防范黑客攻击，2SOPS增设了网络防御操作员的职位，军方正在拓展与卫星运营相关的培训。

（编辑：云计算网_宿迁站长网）

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