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全球供應鏈陷入定位危機?從軍事干擾到商業失靈,「GPS 死角」正在催生下一代導航技術轉型

TechOrange 科技報橘

更新於 03月09日17:17 • 發布於 03月09日09:17 • 李昀蔚

近年,GPS 干擾已不再只是戰場上的電子戰手段,而是逐步外溢到航空、航運與區域交通秩序。當全球出現越來越多 GPS「死角」(dead zones),加上廉價干擾設備持續擴散,航空、航運與軍方也被迫重新面對 GPS 的脆弱性。這類干擾器體積可小如手機、價格不到 100 美元,卻足以淹沒衛星訊號,受影響區域也不限於單一戰區,從俄烏邊境、承載全球 20% 石油運輸的荷莫茲海峽到北歐機場,都已出現定位異常。

這樣的風險開始具體反映在交通與運輸現場。《Reuters》指出,中東戰事讓飛行員面對更危險的空域,威脅不只來自彈道飛彈與攻擊型無人機,也包括航路壓縮與 GPS 欺騙(spoofing)增加。自美國與以色列攻擊伊朗以來,波斯灣已有逾 1,100 艘船的 GPS 或 AIS 通訊受干擾,甚至在地圖上被錯誤標示到陸地或敏感設施附近。這也代表,GPS 不再只是理所當然的底層工具,而正變成全球商業與運輸系統必須重新評估的風險基礎設施。

GPS 與 AIS 失真讓荷莫茲海峽航運陷入高風險

《WIRED》指出,自美國與以色列在 2 月 28 日攻擊伊朗後,荷莫茲海峽這條狹窄但關鍵的石油運輸通道,航運幾乎陷入停滯。海事情報公司 Windward 執行長 Ami Daniel 分析,超過 1,100 艘在海灣地區運行的船隻,其 GPS 或 AIS 通訊技術都受到干擾,並發現約 21 個新的資料干擾熱點,數百艘船隻的航行軌跡甚至在地圖上呈現詭異的「繞圈」模式。

這些船隻在地圖上被錯誤顯示在陸地,甚至出現於核電廠附近,顯示導航與識別資料已經出現明顯失真。《WIRED》報導,至少有三艘油輪在這波衝突中受損,聯合海事資訊中心(JMIC)等單位甚至警告,在該區航行的船舶正面臨「臨界(critical)」等級的風險,這代表對航運業來說,當前的威脅不只來自飛彈與軍事打擊,也來自電子干擾對日常導航秩序的嚴重破壞。

「我們看到大量的 GPS 干擾,」Ami Daniel 強調,這使得「進出該區域變得非常危險」。《WIRED》解釋,干擾(jamming)會讓衛星導航訊號被壓制,導致定位數據無法使用,而欺騙(spoofing)則會製造假訊號,讓系統接收到錯誤的位置資訊。對船舶而言,錯誤的位置資料可能造成偏航,並大幅增加碰撞、擱淺與引發漏油事件的風險。

GPS 失序也把航空業變成高壓環境

航運之外,航空業也正承受類似的訊號失序與安全壓力。《Reuters》指出,中東戰事讓飛行員面對更危險的空域,威脅不只來自彈道飛彈與攻擊型無人機,也包括航路壓縮與 GPS 欺騙(spoofing)增加。

對航空而言,《Reuters》指出,無人機體積小且不易被偵測,機場的常規雷達也難以有效捕捉,且多數無人機不像一般商用飛機那樣,會透過應答機向雷達發送識別訊號,這也讓飛行員處於資訊盲區。

此外,多重衝突的累積正大幅增加機師的心理健康負擔。歐洲機長協會主席 Tanja Harter 直言:「我們不是軍事飛行員,並未受過在空中處理這類威脅的訓練。」同時,飛往中東的航班也變得更加複雜,機師必須將飛行高度拉升,以避開射程約 15,000 英尺的肩射型防空飛彈,並攜帶額外燃油以備臨時改道之需。

德國商業飛行員 Moritz Burger 分享親身經歷,指出即使機師在進場或降落時看到近距離掠過的物體,通常也只有一兩秒的反應時間。他表示:「期望飛行員能繞過這種物體是不切實際的,我們幾乎無能為力。」

在部分情況下,機場能做的只剩下暫停運作,這也顯示這類干擾已經從單純的安全問題,變成直接影響交通運作的管理問題。此外,這類風險並不限於中東,像是自俄羅斯 2022 年入侵烏克蘭以來,從斯德哥爾摩到慕尼黑的歐洲機場都曾遭遇過無人機干擾。

GPS 死角擴大,微型化慣性導航系統、量子磁力感測成新解方

當 GPS 干擾從局部事件變成跨區域風險,各界也開始加快尋找替代導航方案。《華爾街日報》指出,隨著廉價且強大的 GPS 干擾設備在全球擴散,導致 GPS 死角大量增加,這讓原本高度依賴 GPS 的體系不得不正視系統的脆弱性並思考備援。為了因應此危機,航空業者、航運公司與軍方正加快尋找替代導航方案的腳步,包含微型化慣性導航系統、量子磁力感測以及 AI 視覺導航等技術,皆成為當前的發展焦點。

目前已有新創公司把原本龐大且昂貴的慣性導航系統,縮小成僅一吋大小的微晶片,或利用量子感測器讀取地球磁場異常來定位。慣性導航最早用於早期火箭,透過測量加速度並整合速度變化來推算位置。現代版本雖以光學設備取代實體陀螺儀,且較不易受干擾,但頂級系統造價仍高達數百萬美元,通常只有軍方或大型航運、航空公司負擔得起。為降低體積與成本,新創公司 Anello Photonics 已將傳統光纖與雷射設備改為晶片式光電元件,並開發出僅一吋立方大小的裝置。這套微型設備不僅讓成本更低、耗電更少,小到可裝上無人機,未來甚至有機會整合進智慧型手機。

另一條替代方案則是利用量子磁力感測進行定位,Alphabet 分拆的新創 SandboxAQ,以及澳洲公司 Q-CTRL,正是利用這些磁場異常來發展導航技術。特別是 SandboxAQ 已開發出高靈敏度的量子磁力感測器,能像指南針一樣讀取地球磁場的細微變化,再與預先建立的磁場地圖比對,以判斷飛機或船隻所在位置。雖然目前精準度仍不及 GPS,但這套系統最大的優勢,在於理論上無法被干擾。SandboxAQ 預估,這項量子感測技術最快可在 18 個月內投入軍事用途。

然而,這些替代方案之所以被重新重視,並非因為 GPS 已經失去作用。事實上,GPS 在正常運作時的普及性與高精確度,仍難以被任何單一技術完全取代,但真正的急迫性在於「現有備援能力的不足」。以商業貨輪為例,船上現有的備用導航系統,原本只被設計來應付長達一天的短暫 GPS 訊號中斷,根本無法負荷長達一到兩週的完全失效。

因此,替代導航方案之所以被拉進討論,正是因為 GPS 干擾已經從局部的電子干擾,擴大為對全球航空與航運日常營運造成龐大壓力的現實危機。《華爾街日報》也點出了一個關鍵的宏觀趨勢:當 GPS 死角日益擴張,單一替代品已不足以應付變局,如何尋找並整合「多重且互補」的導航工具,已經變成各界越來越迫切的現實需求。

*本文開放合作夥伴轉載,參考資料:《WSJ》《Reuters》《WIRED》,圖片來源:Unsplash

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