科学探索|科学家逆向工程将Starlink作为定位卫星 精度最高可达1米

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一种新方法,可以使用 Starlink 充当定位卫星,以实现 GPS、GLONASS、Galileo 和北斗的功能 。当 Starlink 处于早期发射阶段时,德克萨斯大学奥斯汀分校无线电导航实验室的 Todd Humphreys 和 Peter Iannucci 提出可以让 Starlink 替代美国 GPS 系统的假设 。
科学探索|科学家逆向工程将Starlink作为定位卫星 精度最高可达1米
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包括 GPS 在内的定位卫星通常包含 20-30 颗处于较高轨道的卫星,任一卫星出现故障都会影响定位效果 。另一方面,Starlink 目前在轨道上有大约 3000 颗卫星,计划达到 12000 颗——全部在低轨道上 。重大中断的可能性几乎不存在 。
SpaceX 的高级管理人员在项目启动起初也热衷于这个想法,但随后 Humphreys 收到了坏消息 。伊隆·马斯克告诉他们,“所有其他 LEO 通信网络都已破产,因此我们必须完全专注于避免破产 。我们承受不起任何干扰” 。
不过这并未停止 Humphreys 前进的步伐 。他的实验室一直专注于对 Starlink 卫星和地面接收器之间的信号进行逆向工程 。他们发现有足够的信息来开发与 GPS 等效的系统 。
为了分析来自 Starlink 系统的信号,Humphreys 和他的团队通过 Starlink 终端连续播放了 Rafael Nadal 的高清 YouTube 网球视频,并使用单独的附近天线来捕获信号 。
该团队从未尝试破解 Starlink 使用的加密,而是对各种同步序列感兴趣——可预测的重复信号有助于卫星和地面接收器之间的协调 。
每个序列还包含与卫星距离和速度相关的信息 。汉弗莱斯和他的团队发现,星链卫星每毫秒传输大约四个序列,Humphreys 表示“这对于他们的系统进行双重定位来说非常棒” 。
根据目前的分析,团队估计他们可以达到30m左右的地面精度,但如果他们能让Starlink团队合作,并在同步流中添加与每颗卫星位置相关的数据,他们可以将精度细化到1m以下 。作为对比,目前主流定位系统的精度如下:
● 北斗: 3.6m (public, global), 2.6m (AsiaPac, public), 10cm (encrypted) 
● Galileo: 1m (public) 1cm (encrypted) 
● GLONASS: 2.8 – 7.38m 
【科学探索|科学家逆向工程将Starlink作为定位卫星 精度最高可达1米】● GPS: 500 – 30cm (encrypted resolution not reported)