李海波，孫高明

（中國人民解放軍91710 部隊，吉林和龍 133500）

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國家安全、經(jīng)濟發(fā)展和民眾日常生活對準確可靠的信息服務(wù)保障更加依賴。時空信息作為信息服務(wù)的基本屬性，其準確可靠性越來越受到世界各國的關(guān)注。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為時空信息基石已然獲得了廣泛的認可。但近些年出現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)故障以及其信號易受干擾問題，又使得大家認識到需要建立一個彈性的PNT系統(tǒng)[1]。陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在工作體制、工作頻率以及信號強度等方面互補性很強，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)遇到自然或人為干擾時，陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)可以憑其信號的大功率、低頻率和強繞射力繼續(xù)提供有效的PNT服務(wù)，實現(xiàn)兩大系統(tǒng)的互補增強[2]。

隨著2020年北斗系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射完美收官，從國家重大基礎(chǔ)設(shè)施PNT信息安全、可靠、連續(xù)保障角度，我國提出了建設(shè)更加泛在、更加融合和更加智能的綜合PNT體系[3]。從現(xiàn)有導(dǎo)航資源分布來看，羅蘭C系統(tǒng)作為我國現(xiàn)役的陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)，信號幾乎覆蓋渤海、黃海、東海、南海的全部海區(qū)，部分鄰國海區(qū)和公海以及東北、華北、華東和華南部分內(nèi)陸，可為覆蓋區(qū)內(nèi)的空中、海上和陸地用戶提供PNT服務(wù)，具備與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成互備互補的潛力[4]。

本文對我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀和存在問題進行了分析，提出我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的必要性和發(fā)展建議，切實提升我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)能力，使其成為我國綜合PNT體系重要組成部分。

1 陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

羅蘭C系統(tǒng)是我國完全自主運行管理的陸基遠程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，在我國沿海地區(qū)共建6個導(dǎo)航臺、3個監(jiān)測站、1個監(jiān)測控制管理中心，組成南海、東海和北海3個臺鏈。1988年完成南海臺鏈建設(shè)，1994年完成東北海臺鏈建設(shè)。系統(tǒng)海上地波作用距離為900～1300 n mile，定位精度0.25～1.25 n mile。全系統(tǒng)海上覆蓋范圍北起日本海，東至西太平洋東經(jīng)140°線，南達南沙群島，在我國沿海形成了比較完整的遠程導(dǎo)航覆蓋網(wǎng)。羅蘭C系統(tǒng)作為我國獨立的PNT信息源，可以滿足交通、通信、金融和國防等各領(lǐng)域?qū)NT信息的使用需求，作為北斗系統(tǒng)的陸基補充和備份手段以及應(yīng)急條件下的保底手段。

同時，中科院國家授時中心位于陜西蒲城的BPL長波授時臺采用增強羅蘭信號體制，播發(fā)授時信號，覆蓋我國中部大部分地區(qū)，提供μs 級的授時服務(wù)。并且計劃在西部再建3個增強羅蘭授時臺，位于甘肅敦煌、新疆庫爾勒和西藏那曲，屆時可實現(xiàn)全國土長波授時信號覆蓋。

2 我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)存在的問題

一是系統(tǒng)性能未得到有效開發(fā)，應(yīng)用受限。出于時空信息保障的自主安全性需要，歐美一些國家對羅蘭C進行了深度開發(fā)利用，提出了增強羅蘭技術(shù)，提升羅蘭C系統(tǒng)性能，目前定位精度已達10 m量級，可以作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的備份手段[5]。我國羅蘭C系統(tǒng)定位誤差最大達1.25 n mile，授時精度μs量級，既無法獨立滿足時空信息保障精度要求，又難以形成陸基遠程與北斗系統(tǒng)互為增強、互為補充和互為備份的無線電/衛(wèi)星時空信息保障模式，制約了系統(tǒng)的應(yīng)用。

二是系統(tǒng)作用發(fā)揮不明顯，發(fā)展存在爭議。我國羅蘭C系統(tǒng)屬于陸基遠程長波導(dǎo)航體制，具備發(fā)射功率大，抗干擾能力強的優(yōu)勢，但也存在覆蓋區(qū)有限，定位精度偏低的問題。平時和非對抗條件下系統(tǒng)優(yōu)勢難以體現(xiàn)，應(yīng)急和對抗條件下系統(tǒng)獨立定位授時精度又無法滿足行動需要，造成用戶使用積極性急劇降低，導(dǎo)致近年來系統(tǒng)整體處在維持狀態(tài)，建設(shè)發(fā)展緩慢，其與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能差距不斷加大，進一步導(dǎo)致無法有效推進系統(tǒng)應(yīng)用。從而使我國羅蘭C系統(tǒng)的使命任務(wù)無法有效發(fā)揮，地位作用得不到足夠重視，系統(tǒng)存在價值引起質(zhì)疑。

三是系統(tǒng)投入不足，維持運行堪憂。1994年我國羅蘭C系統(tǒng)正式對外開放服務(wù)，同期GPS也開始廣泛的推廣應(yīng)用，對系統(tǒng)的進一步發(fā)展和技術(shù)進步帶來巨大沖擊和影響。2010年美國停止其本國羅蘭C系統(tǒng)服務(wù)，對我國羅蘭C系統(tǒng)發(fā)展帶來新一輪沖擊，系統(tǒng)建設(shè)幾近停滯，系統(tǒng)建設(shè)局限在核心部件的配件和備件生產(chǎn)上。目前，系統(tǒng)發(fā)射機、監(jiān)測設(shè)備等主要設(shè)備和供配電等輔助設(shè)施超期服役，老化嚴重，性能下降。核心的原子鐘設(shè)備大部分超過使用壽命，無法使用，在線工作原子鐘臨近服役年限，且數(shù)量嚴重不足，系統(tǒng)存在中斷服務(wù)的巨大風(fēng)險。

3 我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)必要性

3.1 是國家綜合PNT 體系核心組成部分

國家綜合PNT體系構(gòu)建需采用多個PNT系統(tǒng)協(xié)同工作，以滿足各類PNT用戶不同的應(yīng)用場景需要。我國羅蘭C系統(tǒng)是除衛(wèi)星導(dǎo)航外唯一可以獨立提供完善的PNT信息的國家基礎(chǔ)設(shè)施和戰(zhàn)略資源，為衛(wèi)星導(dǎo)航提供最佳冗余、最佳備份和補充，是構(gòu)建安全、可靠、高可用PNT體系的核心之一。在國家綜合PNT體系中，陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)可以與衛(wèi)星導(dǎo)航結(jié)合，通過標準化用戶接口為各類用戶提供統(tǒng)一、可靠時空信息的時空信息服務(wù)。

由于我國羅蘭C系統(tǒng)建造年代早，系統(tǒng)性能和覆蓋范圍遠遠不能滿足新的使用需求。用戶終端體積大、性能低、不易集成、使用不靈活，且裝備數(shù)量極為有限。因此，急需針對當(dāng)今和未來PNT體系需求，開展我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)頂層規(guī)劃設(shè)計，研制建設(shè)陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)，大大增強羅蘭技術(shù)能力，全面提高裝備水平和應(yīng)用水平。

3.2 是彌補復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下PNT信息保障短板的有效手段

陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射低頻導(dǎo)航信號，相比高頻以上電磁波信號，低頻電磁波繞射能力強、穿透性強，在各類媒介中傳輸時衰減小，具有適應(yīng)山區(qū)、坑道、掩體、峽谷、叢林、森林等特殊環(huán)境的獨特優(yōu)勢，是物理阻隔環(huán)境下衛(wèi)星導(dǎo)航的最佳補充手段。

陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)采用大功率信號發(fā)射，不易受人為和自然信號的干擾，在衛(wèi)星導(dǎo)航信號被電磁干擾和阻塞環(huán)境下，是唯一能夠提供連續(xù)、精確、可靠的導(dǎo)航定位和授時服務(wù)的手段。同時，在應(yīng)急情況下，還可以通過部署機動式臺站，提供局部精度增強以及抗毀性能力，彌補復(fù)雜環(huán)境下PNT信息保障短板。

3.3 是賽博對抗條件下確保國家信息設(shè)施安全運行的重要手段

陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)臺站控制通常采用專用有線網(wǎng)絡(luò)，以臺站自主運行為主，調(diào)控控制信息少，并有嚴格的信息安全防范措施，黑客很難攻入。陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)信號發(fā)射需要建立大功率的地面發(fā)射系統(tǒng)，要對其信號產(chǎn)生有效干擾和欺騙需要建立同樣大功率的地面發(fā)射系統(tǒng)，這在實際中是不可行的。因此，陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)運控、信號特性方面相對衛(wèi)星導(dǎo)航具有明顯的抗攻擊、抗干擾和抗欺騙優(yōu)勢，單獨使用或與衛(wèi)星導(dǎo)航組合使用可以有效阻止敵對勢力賽博攻擊和恐怖破壞活動或降低造成的危害，確保PNT信息連續(xù)服務(wù)，保障金融、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力、交通等國民經(jīng)濟領(lǐng)域和國防軍事信息系統(tǒng)安全運行。

3.4 是解決水下隱蔽導(dǎo)航裝備瓶頸的有效手段

水下信息保障一直是瓶頸問題。陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)采用的低頻導(dǎo)航信號具有一定的入水能力，可以為各類水下平臺提供定位、導(dǎo)航和授時信息。水下平臺通過釋放拖曳天線或拖曳浮標到達水下能夠接收低頻導(dǎo)航信號的深度，實現(xiàn)在水下載體的安全導(dǎo)航定位和授時，有效解決水下導(dǎo)航的瓶頸問題。

綜上所述，陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)是國民經(jīng)濟和國防軍事應(yīng)用的保底手段，在保障賽博和國家基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全方面有顯著優(yōu)勢，并且具有較高的費效比優(yōu)勢。系統(tǒng)能在復(fù)雜環(huán)境下提供可靠和高性能PNT信息支持，為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供廣域備份，能保證PNT信息的多源性、可靠性和安全性，使我國綜合PNT體系更加完備和健壯，最大程度滿足應(yīng)用需求。因此，發(fā)展陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)是十分必要的。

4 我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展建議

按照“體系籌劃，穩(wěn)步推進，分步實施”的原則，充分調(diào)動多方力量不斷完善我國羅蘭C系統(tǒng)建設(shè)，逐步建成滿足我國綜合PNT保障需求的高精度區(qū)域陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)，具體建議如下：

（1）保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

我國羅蘭C系統(tǒng)建設(shè)時間長，裝備老化嚴重，性能指標不斷下降，與其所承擔(dān)的使命任務(wù)存在很大差距。建議充分利用系統(tǒng)維修資源，在“十四五”期間重點對授時分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、大功率發(fā)射分系統(tǒng)等分系統(tǒng)進行維修換裝，同時研發(fā)新型用戶端設(shè)備，包括監(jiān)測型接收設(shè)備。

（2）開展增強羅蘭技術(shù)演示驗證。增強羅蘭技術(shù)（eLoran）是在傳統(tǒng)羅蘭C導(dǎo)航技術(shù)之上，通過對信號體制、系統(tǒng)組成架構(gòu)和用戶接收技術(shù)的研究，采用增加數(shù)據(jù)廣播功能、用絕對發(fā)播時間監(jiān)測替代偽時差監(jiān)測、建立實時羅蘭差分修正等手段，全面提升羅蘭系統(tǒng)PNT能力的技術(shù)。建議在現(xiàn)有系統(tǒng)能力下重點開展以下研究驗證：一是開展高精度信號發(fā)播控制技術(shù)研究。提高發(fā)播臺站時頻基準精度，包括守時精度和臺間信號同步精度，提高時頻系統(tǒng)獨立守時能力和溯源能力；二是開展長波雙向時間同步技術(shù)研究，配備輔助的溯源手段，包括光纖時間傳輸和應(yīng)急搬運鐘設(shè)備，提升羅蘭C系統(tǒng)的獨立運行能力，使其真正成為標準時間的重要補充發(fā)播手段；三是開展發(fā)播臺設(shè)備改造升級。結(jié)合電子技術(shù)的快速發(fā)展，選擇最新的大規(guī)模超大規(guī)模集成電路芯片替代早期的分離元器件和小規(guī)模集成電路，提高設(shè)備可靠性，降低發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備故障，提高發(fā)射信號精度和信號發(fā)射率；四是開展實時差分修正技術(shù)研究。從系統(tǒng)方面，研究羅蘭差分量測量、估算、傳輸、發(fā)播、接收和差分定位等方法，確定羅蘭差分技術(shù)方案，明確高精度應(yīng)用方法；五是開展研究北斗/羅蘭用戶組合定位、授時、抗干擾能力和提升可用性的方法，包括多信號源融合技術(shù)、定位解算技術(shù)、互增強和修正技術(shù)、完善性檢測技術(shù)等，提升用戶在復(fù)雜電磁環(huán)境下的整體可用性，滿足用戶對PNT信息保障的可靠性、連續(xù)性和精確性的要求。

（3）基于增強羅蘭技術(shù)演示驗證成果，完成現(xiàn)有系統(tǒng)整體升級改造和拓展應(yīng)用。以我國現(xiàn)有羅蘭C 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過升級改造發(fā)射臺、監(jiān)測站和監(jiān)控中心等現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備，新建補盲、擴域發(fā)射臺、差分站等新的基礎(chǔ)設(shè)施，形成國土全覆蓋的定位導(dǎo)航授時服務(wù)。實現(xiàn)星基和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)互補增強，PNT 服務(wù)系統(tǒng)整體保障能力顯著增強，復(fù)雜電磁環(huán)境下的導(dǎo)航授時能力明顯提升，如表1所示。

表1 我國陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)能力提升后服務(wù)保障能力對照表

5 結(jié)束語

隨著PNT信息重要性不斷凸顯，對陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)不斷提出新的使用需求。陸基遠程導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)要圍繞具體需求，重點在提升系統(tǒng)性能、擴大服務(wù)范圍上下功夫，通過對建立差分基站提高區(qū)域使用精度、開展ASF參數(shù)測量，建設(shè)修正數(shù)據(jù)庫提高服務(wù)能力以及開展新型用戶設(shè)備研發(fā)，降低使用成本等方面開展研究，在確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，不斷提升系統(tǒng)能力，以更好地服務(wù)國防建設(shè)和國民經(jīng)濟建設(shè)。