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利用备份与互补系统打造坚强PNT

来源:  作者:  发布时间::2018-07-30 08:07:50

早在本世纪初,随着GPS应用日益深入广泛,人们就提出其脆弱性问题,近些年来由于伊朗劫持美国军用无人机等事件的先后发生,终于发现GPS的防干扰、防欺骗等方面存在明显的漏洞,于是提出坚强(或者曰弹性)PNT议题。近年来,也有提出来利用eLORAN(LORAN-C)作为GPS/GNSS的备份系统,以备应急和不时之需。eLORAN是增强罗兰。英国专家估计,如果GNSS停止工作5天会造成该国的经济损失达71亿美元,其中主要受影响的部门是与陆海交通运输有关。如下图所示,不同行业所受影响有所不同。

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GNSS兼容互操作,是增强可用性,提高连续性和精度,提供更好的完好性的重大举措。由于兼容互操作似乎是顺利成章的事情,所以它对于卫星导航产业的影响力,往往被人们忽视,其贡献之大应该说是空前的,许多人没有从GNSS系统之系统的概念去理解,没有真正从量变到质变的角度,去研究其实质性的转变。这种战略性的支撑技术的群体作用,是现代信息社会经常出现的现象。可是,能够抓住这样的机遇却并不很多,跨界融合的机遇只有少数人能够深刻认识到,常人是可遇而不可求。

一种既主动又被动的办法是利用行之有效的备份系统,现在公认的是eLORAN,这是原来的LORAN系统的增强改进型,可以实现区域性的远距离导航和授时。LORAN是远程导航的缩写,是二战期间在美国开发的双曲线无线电导航系统。它首先用于穿越大西洋的舰队,后来用于远程巡逻机。美国海军后又开始研制罗兰-B,它提供了几十英尺的精度,但遇到了重大的技术问题。美国空军曾研究过一个不同的概念,海军将其称为罗兰-C。罗兰C提供比罗兰更远的距离和数百英尺的精度。美国海岸警卫队于1958年接管了这两个系统的运行。

由于GNSS系统的脆弱性及其自身的传播和接收限制,近些年来对LORAN应用和开发的兴趣重新出现。增强型LORAN,也被称为eLORAN或E-LORAN,包括接收机设计和传输特性的进步,这提高了传统LORAN的准确性和实用性。据报道,精度高达±8米,该系统与未增强的GPS相比具有一定的很不幸和竞争力。 eLORAN还包括附加的脉冲,可以传输辅助数据,如DGPS校正。LORAN中的这些增强功能使其成为GPS无法使用或应用性能严重恶化的场景的可能替代品。

应该指出,定位、导航、授时(PNT)是现代社会的不可或缺的基本能力,如果这样能力的丧失可能导致灾难性的后果。现在GNSS成为多国提供商的重要基础设施,它们成为重要的依靠,但易受攻击,或者说是冲击,主要原因是卫星信号微弱而容易受到干扰,为此需要有备份系统,如果GNSS信号不可用时,能够额外有所支撑,不至于PNT系统“全军覆没”,尤其是与关键基础设施有关的授时、时间传递、守时、和时间保持与更新,这些可以是保证能力的空间组成部分,也可以来源于地面的eLORAN,后者是低频或者甚低频系统,经过良好测试和可靠的验证,形成完整备份系统的地面部分。当然,单独使用eLORAN和GPS都不够理想,形成互补才是正道。

这些年来,美国在克服GPS脆弱性,和强化坚韧PNT方面,一直在做三方面的工作:一是进行邻道频率干扰的测试;二是开展基础设施的GPS应用系列行动;三是提出保护、优化、增强(PTA)对应策略原则。我们会对于这些战略策略原则,将逐步分别加以介绍。



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本文转自  斗室智库

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