(六)

      该公司的一名机长富尔顿(Steve Fulton)为解决这个问题,离开航空公司创业。他采用一种叫作 RATM-GPS 的技术,RAIM 代表的是Receiver Autonomous Integrity Monitoring(接收机自主完好性检测),和一般 GPS 技术的差别是它要用到六颗卫星,而不是通常定位所需的四颗----第五颗用来验算,如果有任何问题,第六颗卫星来决定前四颗是哪里出了错,然后做出相应的调整。这是第一个经过联邦航空管理局批准的 GPS 自动导航系统。
    

1996 年开始,阿拉斯加航空公司在朱诺机场平均每天采取 RAIM 技术导航降落一架飞机。此后十五年,总共降落了五千六百机次。没有 RIAM-GPS 技术,平均每周就会有一架航班取消,给公司带来每年一百万美元的损失。到 2011 年,阿拉斯加把 RAIM 技术推广到三十个机场。那一年中,一千五百架航班因 RAIM 技术而避免备降其他机场,减少燃油消耗二十?万加仑,节省了一千五百万到一千九百万美元。
    

为了飞机安全,联邦航空管理局对精度要求很高,一个盲降系统必须经过最为严格的测试,证明有 9.9999%的准确率----小数点后面是七个 9。而 GPS 能达到的精度是 99.9999%,只有五个。因为这个缘故,下一代航空技术就要追求缩小这两个 9 的差距。这就是 WAAS (Wide AreaAugmentation System,广域增强系统)。
    

该技术通过发射三颗自己的卫星系统,在同步轨道运行(比普通的 GPS 卫星高一倍),校验和监控着 GPS 的数据。美国政府花了九年时间建成 WAAS,北美起降的飞机现在都可以用 WAAS 系统。同样,欧洲有 EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service,同步卫星导航重叠服务系统),亚洲有日本的 MSAS (MTSAT Satellite Augmentatio System,多功能卫星增强系统)。
    

2012 年,美国联邦航空管理局(FAA)推出了下一代 GPS 精准降落技术,名字就叫“下一代”(Nextgen),目标是全面改革空管系统,全面取代雷达系统。
    

雷达系统有延时,迫使现有机场采取非常保守的降落程序,所有飞机都要遵循同样的进场通路,各自相隔两千英尺,就像所有人都要排队从一个自动扶梯下来一样。而采取 GPS 技术,能缩短飞机的距离,让繁忙的空域变得更有效率。之前飞机在旧金山海岸的机场降落,需要先飞过五十英里,然后在利弗莫尔市附近再大转弯回来,排队降落。如果采用 GPS,几乎就不需要飞这五十英里了,这就能节省一千六百加仓燃油。根据 FAA 的估计,仅华盛顿特区的两个机场,每年就能省下二百三十万加仓的燃油,减少碳排放七千三百吨。
    

今天,很多交通已经离不开 GPS。城市交通调控要用到 GPS。在纽约,监管公交系统车辆的部门会在后面的公交车将追及前面那辆时,指挥前面那辆甩站。同样,中央主控电脑如果觉得一个红灯会让一辆公共汽车晚点的话,会让绿灯延后一段时间,直到那辆大巴开过。远洋货轮要用到 GPS,不管是在大海中航行,还是进出港口,它所运载的货物,在港口移动时,同样受 GPS 监控。GPS 指引救护车和消防车。在铁路,三百万个列车车皮有 GPS 装置,未来 GPS 还将指挥铁路交通。所以,GPS 的安全性也越来越令人担心。
    

芝加哥郊外的阿贡国家实验室(ANL, Argonne National Laboratory)最初闻名于世,是作为曼哈顿计划的一部分,供费米研究核反应堆,是美国的第一个国家实验室。2014 年前,这里有一个叫作 VAT (Vulnerability Assessment Team,安全弱点评估小组)的神秘组织,宗旨是测试那些所谓牢不可破的安全措施,尝试去打破它。
    

他们研究如何破解门禁卡、破解生物身份识别扫描、破解投票站的投票电脑,也研究如何摆脱手铐,如何神不知鬼不觉地打开封闭运输箱,放上东西,然后再一点都看不出痕迹地合上。2000 年代早期,他们研究了如何通过跟踪卡车的 GPS 信号,去尝试劫持运送美国超铀废料的货车----他们想要证明,这一点是可以做到的。
    

他们先租了一个 GPS 卫星信号发射模拟器,一周租价是一千美元。这个东西完全合法,因为厂家通常用它来检测接收仪的准确度。按照设计原理,这个模拟器只能和接收仪点对点连接。但 VAT 小组只要稍微改造一下,就能发出一个较弱的信号。为增强信号,VAT 小组又买了一个三百美元的信号增强器。然后把所有这些加上电脑、显示器、电池都扔到平板卡车的平板上,支起天线就可以干活了。
    

他们的研究结果出来了。坏消息是,接收仪很容易被钓鱼卫星信号(就像钓鱼的假基站一样)欺骗,总成本不到两千美元;好消息是,如果真要劫车,必须执行得非常精确,劫持者首先要在很靠近被劫持卡车的地方屏蔽真正的卫星信号,然后无缝衔接到钓鱼卫星信号,所有一切都要在目标十五码内完成,这在高速公路上是不可能的。
    

但此后几年,他们又经过反复研究,到 2005 年左右,已经想出如何在两英里之外欺骗一个 GPS 接收仪的办法。与此同时,他们还证明自己可以欺骗一个从 GPS 获取准确时间的计时仪器。VAT 小组汇报了他们的发现:接收仪会非常愿意接收一个近距离的强信号,而不是来自卫星的微弱信号。他们建议,接收仪的软件应该增加安全措施,排除这些明显虚假的信号。
    

可惜的是,国防部对他们的建议似乎兴趣不大。很快更厉害的钓鱼假卫星信号来了。2001 年,美国交通部和国防部曾联合调查,发布了有关GPS 被攻击可能性的沃尔普报告(Volpe Report)。但这一报告并没有引起 GPS 界对安全的注意,康奈尔大学工程系的研究生托德·汉弗菜斯(Todd Humphreys)研究后发现,制造一个钓鱼卫星信号来欺骗 GPS 接收仪其实是非常容易的。
    

2011 年,一架 CIA 的无人机在伊朗卡什马尔(Kashmar) 被伊朗军方捕获。汉弗菜斯觉得,这非常有可能是伊朗人用钓鱼卫星信号骗过了这架无人机上的 GPS 接收仪。此前,他已经说服自己的导师并经过学校律师研究批准,开始自已的计划。这次他抓住机会,在国防部征集对 GPS 的民间破解时站了出来,要展示如何用钓鱼信号控制商用无人机。
    

他们破解的目标,是佐治亚州一家公司生产的 HornetMini(迷你大黄蜂),自重三点六到四点五公斤,零售价八万美元,这是执法机构很喜欢的一款无人机。国防部接受了他们的测试计划,并在当年测试 GPS 投弹的同一个试验场,让读大学时曾用自己的魔术特技赚过外快的汉弗莱斯展示自己的技术。
    

魔术又成功了。在展示中,汉弗菜斯的一个学生放飞一架“迷你大黄蜂”无人机,然后让它进入自动驾驶模式,维持在四十英尺高度。另一个学生放出了钓鱼卫星信号,这个信号告诉无人机它正在爬升。由于此前的指令是要维持在四十英尺高度,既然爬升了,就需要下降来恢复四十英尺高度,无人机迅速下坠,眼看就要坠毁,一旁伺候的无人机驾驶员赶紧用遥控器接管,让它复飞。不管怎样,实验是成功了。
    

一个月以后,众议院国土安全委员会邀请汉弗菜斯飞往华盛顿,再次参加听证。他解释说:好消息是,全世界目前能够像他那样制造出超强钓鱼 GPS 信号的人,不超过一百个;坏消息是,很多国家应该有这个能力。他展示的问题是:已经深入我们所有基础设施的民用 GPS 系统,存在严重的不安全因素。