工程5（2019）985新闻亮点如果全球定位系统不工作怎么办米奇·莱斯利高级技术作家无法卸货的货船将在美国港口外形成交通堵塞，大大减缓货物的交付急救人员到达火灾、事故和犯罪现场需要更长的时间手机用户会注意到更多的电话掉线和服务质量下降，然后电信网络可能会崩溃。农民需要更多的时间来种植作物。根据美国国家标准与技术研究所（NIST）委托的一份新报告，如果全球定位系统（GPS）下降30天，这些只是该报告估计，这样一个30天的停电将使美国经济损失300亿至450亿美元[1]。由大约30颗GPS卫星提供的精确位置和导航信息（图1）。 1）-至少需要24个GPS才能发挥作用-不仅对迷路的司机来说是不可或缺的，而且对农民，采矿公司，测量员和快递公司等用户也是如此。然而，卫星也很重要，因为它们传输精确的时间，精确到40 ns以内，允许时钟和计算机网络同步，这对金融交易，电信，天气监测和许多其他应用至关重要[2]。“GPS被认为是理所当然的-它就像电一样，”加州斯坦福大学航空学和航天学名誉教授布拉德福德帕金森说，他领导了GPS的发展，现在共同指导斯坦福大学位置，导航和时间中心。‘‘The value但是，即使开发人员创造了越来越多的GPS应用程序，“许多人对GPS过于自信，”意大利都灵理工大学电子和电信系助理教授FabioDovis说，他研究GPS和类似系统。‘‘They are not aware of thevulnerabilities embedded in satellite这些漏洞包括可能摧毁GPS卫星或干扰其传输的恐怖分子或军事袭击[3]。GPS信号也可以被欺骗或伪造，以提供不准确的指导[4]。太阳耀斑，从太阳爆发的电磁辐射射流，偶尔会干扰信号[5]，短暂地导致设备失去卫星连接或提供不准确的导航信息。但是，像1859年发生的那样的大规模太阳耀斑，其威力如此之大，以至于一些电信办公室着火，可能会产生更严重的影响。‘‘It’s图1. 这里显示的是艺术家与美国GPS卫星网络中的其他大约30颗GPS卫星一起，它每天绕地球两次，并广播接收器可以用来精确确定其位置的时间和轨道数据。图片来源：美国政府（公有领域）。他是美国海岸警卫队海上运输系统的负责人，领导着弗吉尼亚州亚历山大市的弹性导航和定时基金会。他说：“太阳所要做的就是朝错误的方向打嗝，它会把卫星烤焦。”“如果我们依靠没有替代计划的全球定位系统，我们这样做是非常危险的。全球定位系统从来没有长时间停止发送信号。然而，2016年1月的一次事件表明，即使是暂时的中断也会引发广泛的问题。 当运行GPS的美国空军退役一颗旧卫星时，关闭触发了一个软件错误，导致其他一些卫星发出的定时信号偏离了13. 7毫秒[7]。这一小故障在世界各地造成了问题，例如英国的一些无线电广播中断，美国部分地区的急救人员导航设备失效这些问题只持续了几个小时，因为监测GPS的技术人员很快就发现并纠正了错误。在2019年6月发布的NIST报告中，位于北卡罗来纳州的非营利性三角研究所（RTI International）的研究人员咨询了近200名专家，以确定GPS对美国经济十个关键部门的价值。总体而言，该报告估计，GPS在1984年至2017年期间该报告还详细介绍了潜在的https://doi.org/10.1016/j.eng.2019.10.0072095-8099/©2019 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版这是一个在CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0//）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/eng986M. Leslie /工程 5 （2019）98530天停电的影响。作者没有具体说明原因，但他们认为这会使一些GPS设备也可以访问的其他导航卫星系统失效：俄罗斯尽管美国国会在2018年通过了一项法律，在开发GPS的陆基备份[10]时，该系统尚未建成，因此如果GPS出现故障，用户无法指望它根据该报告，如果全球定位系统不再可用，一些经济部门将不会受到多大影响例如，电力公司由于他们目前主要依靠GPS进行监测电网和分析服务中断等活动，该部门的中断估计将达到2.75亿美元。相比之下，报告例如，海运业将遭受巨大损失。虽然船舶仍然能够导航，但GPS信号中断将使该行业损失超过100亿美元，主要是由于港口延误。主要港口依靠全球定位系统协调抵港船只的卸货和管理货物集装箱。如果没有GPS数据，港口运营将大幅放缓，船只可能不得不等待几天后卸货。电信业也将受到重大打击。来自GPS的精确定时对于电信网络的许多功能是至关重要的例如，对于在乘坐火车时打电话的人，GPS允许网络执行切换，随着火车的移动将呼叫从一个基站转移到另一如果GPS出现故障，用户可能会在24-48小时内开始注意到网络评级服务，包括更多的掉线和更慢的为了保持联系，打电话的人必须呆在同一个地方。报告指出，两周后，电信网络可能开始失灵。失去GPS也将消除手机和其他设备提供它们的消失将减缓货物的交付，增加燃料消耗和污染物的产生，并延迟第一反应。信号中断也会对农业造成损失，因为GPS已经成为许多类型农业机械的操作不可或缺的一部分，包括自动驾驶拖拉机，播种机和作物播种机。卫星导航使农民能够更精确地种植，浇水，施肥和收获[11]。该报告估计，GPS故障的总价格为每天10亿美元，如果发生在4月和5月的种植季节，则为15亿美元。鉴于美国的国内生产总值约为每天580亿美元[12]，这意味着该国经济将减少1.7%报告的合著者、RTI国际的经济学家凯尔·克拉克·萨顿说，对一个行业的影响会波及其他行业，所以“每天10亿美元是底线，而不是天花板。”他说，在不久的将来，成本会更高，因为电信网络正在转向5G，公用事业公司正在采用智能电网技术，这两者都更加依赖GPS。‘‘We are on the cusp of a much greater reliance on GPS,”he引用[1] 全球定位系统的经济效益[因特网]。北卡罗来纳州：RTI国际; 2019年6月[引用2019年9月8日]。可从以下网址获得：https://www.rti.org/sites/default/files/gps_finalreport618.pdf[2] 格拉斯D如果GPS失灵怎么办[互联网]。波士顿：大西洋; 2016年6月13[ 引 用 于 2019 年 9 月 8 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：https://www.theatlantic.com/technology/archive/2016/06/what-happens-if-gps-fails/486824/。[3] 斯科尔斯湾恶搞，干扰，破坏：为什么我们需要一个备份的GPS [互联网]。纽约 ： 连 线 ; 2018 年 3 月 2 日 [ 引 用 2019 年 9 月 8 日 ] 。 网 址 ： https ： //www.wired.com/story/spoof-jam-destroy-why-we-need-a-backup-for-gps/网站。[4] 锡迪翁科湾研究小组用不到1000美元的设备黑客监视无人机Slate; 2012年7月2日[引用于2019年9月8日]。可查阅：https://slate.com/technology/2012/07/hacked-surveillance-drone-with-spoofed-gps-system-demonstrates-uav-security-demonstrates.html。[5] Daley J. NASA捕获了十年来最强的太阳耀斑。华盛顿特区：史密森尼; 2017年9月6日[引用2019年9月8日]。网址：https：//www.example.comwww.smithsonianmag.com/smart-news/sun-produces-biggest-solar-flare-decade-180964794/。[6] 洛维特河如果有记录以来最大的太阳风暴发生在今天呢[互联网]。华盛顿特区：国家 地 理 ;2011 年 3 月 4 日 [ 引 用 2019 年 9 月 8 日 ] 。 可 查 阅 ：https://www.nationalgeographic.com/news/2011/3/110302-solar-flares-sun-storms-earth-danger-carrington-event-science/。[7] Tullis P.世界经济运行在GPS上。它需要一个备份计划（互联网）。彭博商业周刊 ;2018 年 7 月 25 日 [ 引 用 2019 年 9 月 8 日 ] 。可 从 ：https://www.bloomberg.com/news/features/2018-07-25/the-world-economy-runs-on-gps-it-needs-a-backup-plan获得。[8] 巴拉纽克角英国无线电干扰造成的卫星网络错误[互联网].伦敦：BBC新闻; 2016年2 月 2 日 [ 引 用 2019 年 9 月 8 日 ] 。 网 址 ： www.bbc.com/news/technology-35463347。[9] Jakhar P.中国的GPS“竞争对手”北斗如何策划走向全球。伦敦：BBC新闻; 2018年 9 月 20 日 [ 引 用 2019 年 9 月 8 日 ] 。 网 址 ： www.bbc.com/news/technology-45471959。[10] 参议院140号法案，2018年国家时间弹性和安全法案。华盛顿特区：美国国会; [引自2019年9月8日]。可从以下网站获得：https://www.congress.gov/bill/115th-congress/senate-bill/140/text#toc-id 89 e563 a8 d5524 c5 a84 cacf 66865 f7 ba1。[11] 马诺湾GPS小故障如何改变你的沙拉的味道。波士顿：大西洋; 2016年6月15日[引用2019年9月8日]。网址：https：//www.example.comwww.theatlantic.com/technology/archive/2016/06/invasion-agriculture-and-the-beets-of-war/487082/。[12] 国内生产总值，2019年第二季度（第二次估计）;企业利润，2019年第二季度（初步估计）[互联网]。华盛顿特区：美国经济分析局; [更新2019年8月29日;引用2019 年 9 月 8 日 ] 。 请 访 问 ： https://www.bea.gov/news/2019/gross-domestic-product-2nd-quarter-2019-second-estimate-corporate-profits-2nd-quarter。
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