□ 車曉玲

美國PNT體系結(jié)構(gòu)開發(fā)團隊通過評估未來國際環(huán)境和長期用戶需求與目前體系結(jié)構(gòu)存在的能力差距，提出了更能完全滿足未來需求，且能填補能力差距的“目標(biāo)”PNT體系結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)這一目標(biāo)的指導(dǎo)原則及其策略和建議。

未來環(huán)境趨勢評估

體系結(jié)構(gòu)開發(fā)團隊認為全球PNT的環(huán)境趨勢是：

1)PNT與國防、情報和民用部門相互集成和融合的程度將會比現(xiàn)在更深更廣；

2)必須開發(fā)更多、更好的能力和解決方案，解決城市峽谷和建筑物內(nèi)部的應(yīng)用難題；

3)無線電頻譜資源的增加將會推動更多自主PNT能力的發(fā)展，以確保獲得有保障的PNT能力；

4)人口規(guī)模、分布密度和地點的變化將會推動PNT能力的更大需求，尤其是在城市地區(qū)的大眾需求；

5)隨著PNT系統(tǒng)面臨的威脅(干擾、欺騙、黑客等)越來越大，且所用威脅技術(shù)日趨成熟，PNT信息完好性對所有用戶的重要性將會與日俱增。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)示意圖

未來需求與能力差距評估

體系結(jié)構(gòu)開發(fā)團隊通過對現(xiàn)存和演變基線PNT體系結(jié)構(gòu)能力評估，確定了現(xiàn)存的和演變基線體系結(jié)構(gòu)無法滿足的7方面未來用戶需求，從而發(fā)現(xiàn)并確認了如下7方面的能力差距。

1) 沒有能力在任何地點(室內(nèi)、地下、水下和城市峽谷等環(huán)境)提供有保障和實時的PNT服務(wù)；

2) 沒有能力在敵意電磁環(huán)境下，包括在干擾、欺騙和敵意阻塞環(huán)境中提供有保障和實時的PNT服務(wù)；

3) 沒有能力為未來的高速公路和鐵路應(yīng)用提供所需要的PNT高精度和完好性；

4) 沒有能力在PNT信息遇到衰減或易被誤解時提供及時告警，在某些應(yīng)用中，如生命安全應(yīng)用或是為避免附帶損害時必須在1秒內(nèi)告警；

5) 沒有能力提供高高度/恒星際空間定位和定向，乃至包括實時高精度定位和定向(小于10毫角秒)信息服務(wù)；

6) 沒有能力為用戶及時提供成功導(dǎo)航所必需的地理空間信息；

7) 沒有能力提供充足的受阻礙環(huán)境影響的PNT建模能力，以及預(yù)測城市環(huán)境下受這種影響的能力服務(wù)。

從航空母艦上起飛的戰(zhàn)斗機

實現(xiàn)“目標(biāo)”的建議

為了有效實施最大共性需求策略及其4項矢量指導(dǎo)原則，體系結(jié)構(gòu)研發(fā)團隊提出了如下19條建議。

采取“最大共性需求”策略

美國PNT體系結(jié)構(gòu)試圖通過采取“最大共性需求”策略來實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)愿景目標(biāo)。在這種體系結(jié)構(gòu)中，用戶主要依靠外部來源的PNT信息，從而使“更多的”能力滿足用戶需求中更大的、更加“共同”的部分。根據(jù)這種思路，美國GPS的現(xiàn)代化對全球范圍難以計數(shù)的用戶而言，是至關(guān)重要的。GPS已經(jīng)實施了現(xiàn)代化策略，主要通過為所有用戶提供多個頻率的信號來實現(xiàn)，從而消除了電離層誤差。當(dāng)新的作戰(zhàn)能力得到演示，并且取消了“選擇可用性”措施后，將減少對外部增強系統(tǒng)的需求。然而，為了提供特定類型的服務(wù)和額外的測距源，或者服務(wù)專門的用戶，可能仍然需要其他的增強手段。除了使用戶依靠外部來源外，該體系結(jié)構(gòu)還強調(diào)了低負荷（如，尺寸、質(zhì)量、功率和成本）自主系統(tǒng)的大范圍使用，以克服物理和電磁方面的障礙。該體系結(jié)構(gòu)也認可專門的解決方案仍將繼續(xù)存在，一是無法通過通用的方法有效提供所需能力，確保特定應(yīng)用的穩(wěn)健性；二是為了滿足機構(gòu)調(diào)整的職責(zé)需要。最后，美國必須繼續(xù)在獲取國家安全優(yōu)勢的需求與提供更強大能力的需求之間進行權(quán)衡。

1）將GPS作為國家PNT體系結(jié)構(gòu)的基石來維護，確保長期穩(wěn)定、安全可靠運行；

2）監(jiān)測各種PNT信號，確認服務(wù)等級、觀測環(huán)境影響、探測異常，并確定信號對近實時分發(fā)的干擾；

3）隨著GPS現(xiàn)代化的實施，各政府機構(gòu)應(yīng)該逐步轉(zhuǎn)移或去除對于美國GNSS需求而言不必要、或是冗余的增強系統(tǒng)；

4）繼續(xù)研究開發(fā)各種分米級精度的導(dǎo)航定位技術(shù)及其解決方案，為生命安全應(yīng)用提供具有完好性保障的高精度服務(wù)；

5）尋找一種國家層面的途徑，保護軍用定位導(dǎo)航授時優(yōu)勢。

鼓勵利用多現(xiàn)象學(xué)

“多現(xiàn)象學(xué)”是指多種不同的現(xiàn)象，如射頻傳感器、慣性傳感器，以及利用那些物理現(xiàn)象（如多種射頻）的多種數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)傳輸路徑。美國國家PNT體系結(jié)構(gòu)鼓勵利用多現(xiàn)象學(xué)，確保更強的可用性，解決在物理和電磁受阻環(huán)境中工作的能力不足。

6）鼓勵適當(dāng)開發(fā)和部署能夠?qū)Χ喾N信息源和信息路徑進行整合的設(shè)備；

7）評估國外PNT系統(tǒng)用于生命安全應(yīng)用和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，適時制定明確的使用標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則；

8）繼續(xù)執(zhí)行軍用PNT專用政策，同時研究開發(fā)能使其他信號用于軍事的能力；

9） 促進PNT偽衛(wèi)星及信標(biāo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，促進不同系統(tǒng)間的互換能力，避免干擾；

10） 研究天基及地基PNT能力的演進和發(fā)展，支持PNT信息源及信息路徑的多樣性；

11）確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的精密時間和時間間隔用戶能夠接收并充分利用多種可用信號源。

可互換方案

美國國家PNT體系結(jié)構(gòu)鼓勵不同方案之間的互換，以提高效率，充分利用信息源的多樣性。各種可互換方案具有一定程度的兼容性和互操作性，從而允許組合利用多種信息源，以獲得一種更有優(yōu)勢的PNT方案。

12）積極參與國際PNT有關(guān)活動，以此促進多種PNT信號源之間的互換能力，同時確保兼容性；

13）修定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、校準(zhǔn)技術(shù)和參考框架，支持未來的精度和完好性需求；

14）確定并制定能滿足用戶對PNT信息進行交換、保障和保護等需求的通用標(biāo)準(zhǔn)；

15）制定能夠滿足用戶描述位置信息，用于本地和區(qū)域運行需求的通用標(biāo)準(zhǔn)。

定位導(dǎo)航授時與通信的配合

美國國家PNT體系結(jié)構(gòu)鼓勵用戶提高與通信網(wǎng)絡(luò)之間的連通性，將其作為PNT的信息源，而不僅僅是PNT輔助數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸通道。該矢量積極促進PNT特征與新出現(xiàn)的通信能力之間的融合，通過提供傳統(tǒng)無線電導(dǎo)航頻譜以外的服務(wù)而增強穩(wěn)定性。

16) 確定并評估將定位導(dǎo)航授時與通信進行融合的方法、標(biāo)準(zhǔn)和潛在能力；

合作型組織結(jié)構(gòu)

美國國家PNT體系結(jié)構(gòu)將在現(xiàn)有組織基礎(chǔ)上，在適當(dāng)?shù)臅r候，促進建立協(xié)調(diào)過程，以促進合作和信息共享。

17）制定國家級的PNT協(xié)調(diào)程序；

18） 確定并促進建立研究PNT現(xiàn)象學(xué)和應(yīng)用的卓越中心；

19）確定、制定、保持并管理一個PNT建模與仿真核心分析框架。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)工作示意圖

日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星