美國(guó)韌性PNT技術(shù)發(fā)展研究

美國(guó)韌性 PNT美國(guó)韌性 PNT技術(shù)進(jìn)展?fàn)庌q20235導(dǎo)航和授時(shí)GPSPNTPNT61PNTPNTPNTPNTGPS），并在GPSPNTPNTGPS會(huì)影響補(bǔ)充性PNT系統(tǒng)的需求或選擇，因而也應(yīng)考慮。表1補(bǔ)充性PNT選項(xiàng)PNTPNT2征的性能特征。表2使用無(wú)線PNT信號(hào)與機(jī)會(huì)信號(hào)的技術(shù)性能特征01、無(wú)線 PNT信號(hào)很多技術(shù)選項(xiàng)（包括廣域技術(shù)和可在較小區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)PNT4多全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（ GNSS）接收機(jī)對(duì)于主要使用GPS的設(shè)備而言，也使用其他現(xiàn)有（或?qū)?lái)）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）GPS之外，俄羅斯的GLONASS準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZSS）和印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS）PNTGNSSPNTGNSS（GPS、GLONASS、北斗、伽利略）信號(hào)，其全球可用信號(hào)將超過(guò)100個(gè)。GPSGNSS年的調(diào)查發(fā)覺(jué)，近65%的接收機(jī)利用了至少兩個(gè)星座，其GPSGLONASSGPSGNSSPNTGNSS信號(hào)，由于它們共享了一些相同頻段，信號(hào)電平也較弱。利用冗GNSSGPS（GPSGNSSGNSSPNTGNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的接收機(jī)現(xiàn)在越來(lái)越普遍，包括在智能手機(jī)中。將來(lái)，這種現(xiàn)代化DFMCGNSS系統(tǒng)的性能將遠(yuǎn)優(yōu)于未經(jīng)增加的既有GPS。改進(jìn)型長(zhǎng)距離導(dǎo)航（ eLoran）系統(tǒng)Loran-C90~110kHz0.25（460米）的定位精度。這種精度對(duì)航海來(lái)說(shuō)有用，但對(duì)港口導(dǎo)航來(lái)說(shuō)Loran-CeLoran信號(hào)的優(yōu)勢(shì)之一是傳播力量，它不像大部分其他PNTPNTeLoran絡(luò)，時(shí)間傳遞精度將優(yōu)于1002010eLoraneLoraneLoran30~505e-Loran6LoranGPSeLoraneLoranGNSS中，一些用戶系統(tǒng)仍需要進(jìn)行大量技術(shù)開(kāi)發(fā)來(lái)集成eLoran。目前，雖然消滅了微型化趨勢(shì)，但接收機(jī)還不夠小，無(wú)法集成到智能手機(jī)中。因此，當(dāng)前技術(shù)僅適用于對(duì)尺寸不太敏感的應(yīng)用，例eLoranGPSeLoraneLoran4衛(wèi)星時(shí)間與位置（STL）技術(shù)72（6666PNTSatellesLEOGPSPNT（STL），STL是一種基于訂閱的產(chǎn)品，可向客戶供應(yīng)用戶設(shè)備和服務(wù)支持。銥星的放射頻率與GPS信號(hào)不同，但并不是在完全不同的頻段上，并且使用了更加聚焦的放射幾何布局，其地面信號(hào)功率比GPSSTL30~50200520STLGPSPNTeLoran大都市信標(biāo)系統(tǒng)（MBS）NextNavPNTMBSGPS（谷地帶PNT源，或是在GPSPNTGPS10NextNav1~2米。NextNav進(jìn)行演示（39其他大都市地區(qū)的“初期建設(shè)”），5~10（也更昂貴911911911方案將致力于使911911E911FirstNet要承包商AT&T將解決第一響應(yīng)人的通信和其他需求。AT&TNextNavFirstNetzFirstNet項(xiàng)目中實(shí)施人口稠密區(qū)域的系統(tǒng)部署，解決城市建筑環(huán)境中的E911PNTGNSSMBS或只需支付很少的費(fèi)用。盡管將這一方案擴(kuò)展到FirstNet領(lǐng)域之外所涉及的政府成本相當(dāng)可觀，但最終打算將取決于對(duì)FirstNetLocata 系統(tǒng)Locata1LocataWiFiWiFiLocataGPSGPSLocata的工作頻段不同于GPS，干擾該系統(tǒng)所需要的設(shè)備GPSPNT同時(shí)作為L(zhǎng)ocata和GPS的接收機(jī)，但目前還沒(méi)有能與消費(fèi)級(jí)用LocataGNSSMBS就會(huì)很高。在美國(guó)空軍白沙測(cè)試靶場(chǎng)的演示驗(yàn)證中，LocataLocataHSOAC10Locata（VDOP）。模擬過(guò)程中，放射機(jī)的位置是在3000英尺范圍的山上水平位置用黑色的X做標(biāo)記可以猜測(cè)當(dāng)在高于平均海平的2萬(wàn)英尺高度時(shí)在放射機(jī)間的大部分測(cè)試范圍中，LocataNet的VDOP為2~3。這也被一份性能測(cè)試報(bào)告所證明。依據(jù)該報(bào)告，位于2.5萬(wàn)英尺的飛行器的VDOP為2.7，垂直均方根（RMS）誤差為15厘米。假如飛行器的高度降低，VDOP會(huì)變高，由于地面放射機(jī)的幾何布局不利于確定垂直位置。靠近地面時(shí)，VDOP通常會(huì)超過(guò)25，而垂直均方根誤差會(huì)大于1.5米，95%的誤差會(huì)大于3米 。偽衛(wèi)星偽衛(wèi)星指的是使用與GPS或其他GNSS 系統(tǒng)相同的信號(hào)結(jié)構(gòu)在同一載波頻率上播發(fā)與現(xiàn)有GNSS 用戶設(shè)備兼容信號(hào)的地面接收機(jī)。偽衛(wèi)星消滅的一個(gè)關(guān)鍵緣由是室內(nèi)PNT服務(wù)無(wú)法使用天基信號(hào)。偽衛(wèi)星的信號(hào)強(qiáng)度比正常的GNSS 信號(hào)高很多，因此抗干擾力量也強(qiáng)得多偽衛(wèi)星放射機(jī)所具有的地面幾何布局使其水平定位與天基PNT系統(tǒng)幾乎一樣精確但垂直定位略差一些偽衛(wèi)星概念還可以使用軟件定義無(wú)線電和其他商業(yè)可用設(shè)備以相對(duì)較低的成本實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，偽衛(wèi)星可能會(huì)對(duì)天基GNSS信號(hào)造成干擾。目前基于GPS/GNSS 載波頻率的偽衛(wèi)星架構(gòu)尚未商業(yè)化事實(shí)上，放射干擾GPS的信號(hào)是非法的。因此，任何偽衛(wèi)星架構(gòu)在成為備份選項(xiàng)之前，都將面臨證明其與GPS兼容的困難任務(wù)。02、機(jī)會(huì)信號(hào)機(jī)會(huì)信號(hào)（SoOP）定義為非用于導(dǎo)航的射頻信號(hào)，包括調(diào)幅/WiFiRFID（1）無(wú)處不在；（2）GPSSoOPPNTPNTPNTGPS（2）類信號(hào)并不是隨處可用。蘋果和谷歌以及第三方供應(yīng)商（如SkyhookWirelss）始終維護(hù)著各自的放射機(jī)位置地圖，以掛念定位。這些“導(dǎo)航云“在很大程度上可以通過(guò)從智能手機(jī)和平板電腦發(fā)回給操作系統(tǒng)供應(yīng)商的眾包數(shù)據(jù)來(lái)維護(hù)。軟件無(wú)線電可以最充分利GPS蜂窩服務(wù)和5GPNTGNSSWiFi/（WLAN）無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）通常基于WiFi信號(hào)。WLAN無(wú)處不WLAN，即（簡(jiǎn)易家庭安裝）到更長(zhǎng)距離（更強(qiáng)大的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)精確到3~4米的測(cè)距是可能的。典型用戶設(shè)備上的WiFi2.510~20WiFiWiFiWLANGPSWiFiWLANGPS內(nèi)并不簡(jiǎn)潔。這一方案也無(wú)需政府擔(dān)當(dāng)任何費(fèi)用或進(jìn)行投資。LTE（4G）蜂窩LTE是美國(guó)市場(chǎng)中常用的4G蜂窩電話技術(shù)。依據(jù)國(guó)際電信1.5GPSLTEGPS作為GPS的地面替代方案，4GLTE可能對(duì)PNT應(yīng)對(duì)廣泛威逼時(shí)有所掛念，只要基站同步對(duì)于基于時(shí)間的定位來(lái)說(shuō)足夠就可以。在消滅故障時(shí)，這仍舊可行，即使故障可能持續(xù)數(shù)月。只有對(duì)格外長(zhǎng)的故障期，定位和導(dǎo)航才會(huì)最終降級(jí)到無(wú)法使用。此外，這些信號(hào)無(wú)處不在，甚至比WiFi更普遍，還延長(zhǎng)到了很多（盡管不是全部）農(nóng)村地區(qū)。出于商業(yè)運(yùn)營(yíng)緣由，LTE服務(wù)由無(wú)線通信供應(yīng)商維持服務(wù)（如修復(fù)在地面大事中受損的塔），因此在沒(méi)有政府支出的狀況下，其PNT功能也能得到支持。5G蜂窩雖然5G蜂窩電話的標(biāo)準(zhǔn)還未完全建立，但仍有一些特征可以預(yù)見(jiàn)?？紤]到5G機(jī)節(jié)點(diǎn)與用戶設(shè)備連接。這樣，設(shè)備就能用5G1GNSS4GLTE5G得多。因此，在沒(méi)有GPS或GNSS的狀況下，基于5G的定位和導(dǎo)航可能會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。在GPS或GNSS中斷后，同步質(zhì)量可能會(huì)緩慢下降。5G5GPNT5GGPS5GGNSSGPS4GLTE中頻差分 GNSS（MF-DGNSS）及其他信號(hào)GNSS（MF-DGN