据美国趣味科学网站11月25日报道，科学家正在测试全球定位系统(GPS)的替代方案，使用手机信号作为飞行员的紧急备份，以防他们的标准飞行设备受到干扰或出现故障。

31颗运行中的GPS卫星每天环绕地球飞行两圈，发出精确的信号，地面接收器可以接收并分析这些信号，以确定它们离卫星有多远。GPS设备使用来自三颗卫星的数据来精确三角定位用户的准确位置。

尽管GPS是高度可靠的，且美国联邦航空局(FAA)认证它在95%的时间内精确到7米以内，但它也不是不会出问题。在冲突地区及其周边，GPS连接不可靠，也可能会受到恶意干扰。黑客也可以“欺骗”GPS信号，向飞行员提供有关其位置或飞行方向的错误信息。

除此之外，GPS系统可能会出现故障或彻底停止工作。如果一架商用客机失去了GPS信号，可能会令机上的每个人都处于危险之中。

该测试方案的主要作者、美国桑迪亚国家实验室的电气工程师、导航算法专家珍妮弗·桑德森在一份声明中说：“整个社会都能感受到失去GPS的影响。”

该测试项目由桑迪亚国家实验室和俄亥俄州立大学的研究人员开展，旨在为机载导航系统创建一个强大的安全网，该系统使用飘浮接收器探测来自通信卫星和蜂窝基站的无线电波。然后，它利用这些信息为飞行员提供导航数据。

可以用于导航的信号，即使不是它们的预期用途，被该领域的科学家称为“机会信号”。他们可能依靠多普勒效应等数据处理程序来确定位置和速度，在多普勒效应中，波会被压扁或拉长，这取决于它们是正在靠近还是远离一个定位点。

在这一研究中，研究人员将天线有效载荷固定在气象气球上，并将它们送入平流层——地表以上约6至50公里的大气层——处于卫星和基站之间，以探测它们各自的信号。理论上，如果飞行员失去GPS信号，这些有效载荷可以作为紧急无线电信标台。

目前，研究人员必须根据可用的参考数据手动确定哪些卫星发送了哪些信号。展望未来，该团队将致力于使用算法来允许有效载荷自动识别卫星，以及如何将其与用户的位置和速度实时联系起来。

桑德森说：“虽然我们仍在处理飞行数据，但我们相信我们的初步发现表明，我们在最高约8.2万英尺(2.5万米)的高度检测到了手机基站信号。如果这些信号足够清晰，可以用于导航，这将极大改变我们对导航替代方案的认识。”

之前的技术测试是在1500到2100米的高空进行的，而这个新项目将有效载荷送到了8万英尺的高空。如果有效载荷能够从这个高度可靠地发送导航数据，那么它将为航空旅行带来切实的好处。

虽然有效载荷漂浮在高空，以便更好地接收来自通信卫星和地面蜂窝基站的信号，但这并不是一个万无一失的方法。卫星将无线电波聚焦到地球上，以便在地面上获得最佳信号，因此无法保证在气象气球高度接收到强信号。

研究人员将不得不逐步提高探测能力和速度，以解决这一潜在问题。（编译/许燕红）