魏毅寅,鄭 辛,劉 壘,徐海剛,李 俊

(1. 中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司,北京 100048;2.北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所,北京 100074)

0 引言

定位導(dǎo)航與授時(shí)信息是支撐現(xiàn)代人類社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心基礎(chǔ)信息,是推動(dòng)交通、金融、通信、電力等行業(yè)發(fā)展和支撐武器裝備精確打擊、體系化作戰(zhàn)等國(guó)防安全建設(shè)的關(guān)鍵。其中,基于衛(wèi)星的定位導(dǎo)航與授時(shí)體系,即天基定位導(dǎo)航與授時(shí)體系(positioning, navigation and timing system,PNT),建立了統(tǒng)一的時(shí)間、空間基準(zhǔn),正在深刻影響著當(dāng)代社會(huì)發(fā)展,也顯著改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。然而,隨著反衛(wèi)技術(shù)和電子對(duì)抗技術(shù)的快速發(fā)展與普遍應(yīng)用,針對(duì)衛(wèi)星的直接毀傷和信號(hào)干擾使天基PNT面臨著巨大挑戰(zhàn),其脆弱性日益凸顯。

2021年5月,美國(guó)政府問責(zé)局發(fā)布專項(xiàng)報(bào)告,質(zhì)疑美國(guó)防部將全球定位系統(tǒng)(global positioning system, GPS)優(yōu)先作為PNT能力核心基石的做法,提出應(yīng)“考慮最具彈性的技術(shù)作為應(yīng)用于軍事任務(wù)的PNT基石,而不是默認(rèn)使用GPS”[1]。這反映出PNT信息安全問題已引起美國(guó)政府的高度重視。如何在衛(wèi)星拒止條件下實(shí)現(xiàn)精確定位導(dǎo)航與授時(shí),已成為亟待解決的重大現(xiàn)實(shí)問題。

1 天基PNT現(xiàn)狀

以GPS和北斗為典型代表的天基PNT體系為軍民領(lǐng)域提供了一種廣泛而普惠的定位導(dǎo)航與授時(shí)途徑,已成為支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)防建設(shè)的重大基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí),天基PNT也存在信號(hào)覆蓋受限、信號(hào)弱易受干擾、星座和地面控制系統(tǒng)存在受攻擊風(fēng)險(xiǎn)等脆弱性問題。

1.1 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度依賴天基PNT

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,新興業(yè)態(tài)與商業(yè)模式大多以天基PNT服務(wù)為基礎(chǔ),前沿技術(shù)的市場(chǎng)轉(zhuǎn)化通常也是以PNT信息可用為前提,海量社會(huì)組織與生命個(gè)體依賴于不間斷的PNT服務(wù)。天基PNT已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域高精度位置和時(shí)間服務(wù)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施,為電信網(wǎng)絡(luò)/移動(dòng)通信的高速信息交互、電力設(shè)施運(yùn)行、實(shí)時(shí)金融服務(wù)、個(gè)人出行與智能交通、公共安全和災(zāi)害監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、港口物流、大尺度地球物理/氣象科學(xué)研究等提供了精確的時(shí)空信息,已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。一旦天基PNT服務(wù)中斷或受到操控,國(guó)民經(jīng)濟(jì)將遭受重創(chuàng)[2],社會(huì)治理可能出現(xiàn)混亂與倒退。

美國(guó)國(guó)土安全部評(píng)估“美國(guó)部分關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施越來越依賴GPS和基于GPS的服務(wù)”,“從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,這種威脅會(huì)對(duì)美國(guó)國(guó)家、國(guó)土和經(jīng)濟(jì)安全構(gòu)成越來越大的風(fēng)險(xiǎn)”[3]。2017年英國(guó)咨詢機(jī)構(gòu)“創(chuàng)新英國(guó)”(Innovate UK)評(píng)估,天基PNT中斷對(duì)英國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響可達(dá)每天12.5億美元。2019年美國(guó)商務(wù)部和國(guó)土安全部預(yù)估天基PNT能力喪失對(duì)經(jīng)濟(jì)的直接影響達(dá)到每天10億美元[3]。此外,由于天基PNT與電力、交通、金融、物流等行業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施深度集成,其服務(wù)中斷所造成的間接損失更為嚴(yán)重。

1.2 打贏現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)高度依賴天基PNT

在國(guó)防領(lǐng)域,天基PNT在各類武器裝備精確打擊與體系化協(xié)同作戰(zhàn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,成為打贏現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

(1)武器精確打擊能力高度依賴天基PNT

天基PNT為武器裝備提供高精度導(dǎo)航信息,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)了“外科手術(shù)”式精確打擊。當(dāng)前在精確打擊武器、無人平臺(tái)、偵察感知等裝備中,70%以上依賴衛(wèi)星;制導(dǎo)炮彈、單兵和微小型無人裝備等完全依賴衛(wèi)星。俄烏沖突伊始,俄羅斯發(fā)射了“口徑”巡航導(dǎo)彈、“伊斯坎德爾-M”彈道導(dǎo)彈等百余枚導(dǎo)彈,采用“慣性+衛(wèi)星+雷達(dá)/光學(xué)末制導(dǎo)”方式,對(duì)烏克蘭軍事目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊;烏克蘭使用美國(guó)的“海馬斯”火箭炮,采用衛(wèi)星導(dǎo)航,實(shí)現(xiàn)快速精確攻擊?？梢哉f沒有天基PNT的支撐,大量武器裝備就無法實(shí)現(xiàn)精確打擊。

(2)體系化協(xié)同作戰(zhàn)高度依賴天基PNT

天基PNT統(tǒng)一的時(shí)間、空間基準(zhǔn),顯著增強(qiáng)了戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)感知能力、同步通信能力及后勤支援行動(dòng)能力,支撐實(shí)現(xiàn)無特征地形機(jī)動(dòng)、全天候晝夜跨域協(xié)同、分布式指揮與控制等軍事行動(dòng),使部隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)能力大幅提升,帶來了作戰(zhàn)模式的重大變革。俄烏沖突中,烏方通過美國(guó)麥克薩科技公司(Maxar)及地球觀測(cè)公司(Capella Space)衛(wèi)星偵察到了俄羅斯地面部隊(duì)動(dòng)向,以天基PNT信息輔助實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)偵察感知;烏軍使用美國(guó)電子偵察裝備探測(cè)“里爾-3”“克拉蘇哈-4”等俄電子戰(zhàn)裝備信號(hào),準(zhǔn)確定位后使用自殺式無人機(jī)和反輻射導(dǎo)彈進(jìn)行有效打擊,GPS信息服務(wù)支撐了從偵察到精確打擊的協(xié)同指揮與控制全過程。可以說,沒有天基PNT的支撐,體系化作戰(zhàn)將無法有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 大國(guó)博弈背景下天基PNT的脆弱性逐漸凸顯

(1)天基PNT服務(wù)范圍受限

只有穩(wěn)定接收到衛(wèi)星信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,而在城市地下空間、室內(nèi)、山區(qū)、隧道、礦井、叢林,以及水下等特殊區(qū)域,衛(wèi)星信號(hào)無法到達(dá)或不能穩(wěn)定覆蓋,導(dǎo)致天基PNT服務(wù)范圍受限。

(2)導(dǎo)航信號(hào)弱,易受干擾和誘騙

電子干擾或欺騙環(huán)境下無法準(zhǔn)確定位。其中衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)弱,易受干擾,4～8 W功率的干擾就可影響200 km范圍。2017年4月,美國(guó)對(duì)敘利亞的沙伊拉特空軍基地發(fā)射59枚戰(zhàn)斧導(dǎo)彈,36枚受俄羅斯的“杠桿-AV”電子戰(zhàn)系統(tǒng)干擾偏離目標(biāo)。俄烏沖突中,俄羅斯在25萬個(gè)移動(dòng)基站安裝GPS干擾機(jī),有效限制了北約對(duì)克里米亞、黑海等地區(qū)的實(shí)時(shí)偵察與打擊,同時(shí)在戰(zhàn)場(chǎng)上對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)干擾,使烏軍被迫放棄使用無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)偵察。此外,通過信號(hào)誘騙也可以有效影響使用,2018年,俄羅斯在敘利亞使用GPS欺騙信號(hào)誘使敵方多架攜帶爆炸物的無人機(jī)在指定地點(diǎn)降落[3]。

(3)導(dǎo)航星座和地面控制系統(tǒng)存在受攻擊風(fēng)險(xiǎn)

針對(duì)衛(wèi)星星座研發(fā)的反衛(wèi)導(dǎo)彈、激光/電磁武器發(fā)展迅猛,針對(duì)地面控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊日趨頻繁。2021年11月,俄羅斯利用直升式反衛(wèi)星武器DA-ASAT擊中軌道高度約670 km的“宇宙-1408”衛(wèi)星[4];2022年5月,俄政府高級(jí)官員聲稱,俄軍已批量裝備“佩列斯韋特”激光武器系統(tǒng),可在5 s內(nèi)致盲軌道高度在1500 km左右的低軌衛(wèi)星;美國(guó)聯(lián)邦商業(yè)機(jī)會(huì)網(wǎng)(federal business opportunities, FBO)披露,美國(guó)曾在GPS地面控制系統(tǒng)升級(jí)過程中,出現(xiàn)GPS接收機(jī)不兼容問題,導(dǎo)致美空軍至少86種武器系統(tǒng)癱瘓。

綜上所述,對(duì)天基PNT的高度依賴已成為關(guān)系國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)問題,必須尋求一種替代和補(bǔ)充的技術(shù)途徑,要求其在滿足精度需求的同時(shí),還應(yīng)具備突出的自主性與安全性,難以被干擾和破壞,覆蓋范圍與時(shí)間不受限制,且體積、質(zhì)量、功耗和成本(size, weight, power and cost,SWaP-C)可承受,也就是一種“全空域、全時(shí)域、高精度、高可靠、高效費(fèi)比的定位導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)能力”。為此,提出基于“慣導(dǎo)+時(shí)鐘+多源融合”的不依賴衛(wèi)星的定位導(dǎo)航與授時(shí)體系。

2 不依賴衛(wèi)星的PNT體系

2.1 概念內(nèi)涵

不依賴衛(wèi)星的定位導(dǎo)航與授時(shí)體系旨在衛(wèi)星拒止環(huán)境下提供全空域、全時(shí)域、高精度、高可靠、高效費(fèi)比的定位導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)能力,以發(fā)展“慣導(dǎo)+時(shí)鐘”提升基礎(chǔ)PNT能力作為保底手段,利用人工智能技術(shù),融合陸基無線電、通信網(wǎng)絡(luò)、電視廣播、視覺、天文、地磁等各類PNT手段,實(shí)現(xiàn)能力增強(qiáng)、補(bǔ)充與無縫銜接,在典型使用場(chǎng)景下具備與天基PNT相當(dāng)?shù)墓δ芘c性能,有效解決國(guó)防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域面臨的PNT信息安全重大問題。其概念與內(nèi)涵如圖1所示。

圖1 不依賴衛(wèi)星的定位導(dǎo)航與授時(shí)體系概念內(nèi)涵Fig.1 Concept of satellite-independent PNT system

實(shí)現(xiàn)不依賴衛(wèi)星的PNT體系,關(guān)鍵在于:一是發(fā)展慣性導(dǎo)航與微時(shí)鐘技術(shù),提升精度,增強(qiáng)基礎(chǔ)導(dǎo)航與授時(shí)能力;二是發(fā)展即插即用的多源智能融合技術(shù),延長(zhǎng)精度保持時(shí)間,全面提升PNT性能。

2.2 慣性導(dǎo)航技術(shù)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過自身內(nèi)置的陀螺和加速度計(jì)敏感,計(jì)算獲得位置、航向、速度等導(dǎo)航信息,從原理上不受外界電磁干擾,具有突出的自主性,在不依賴衛(wèi)星的PNT體系中,是基礎(chǔ)導(dǎo)航能力和自主性的根本保證。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是陀螺,基于其工作原理,慣性導(dǎo)航技術(shù)可劃分為四代:機(jī)電陀螺慣導(dǎo)技術(shù)、光學(xué)陀螺慣導(dǎo)技術(shù)、振動(dòng)陀螺慣導(dǎo)技術(shù)和原子陀螺慣導(dǎo)技術(shù),如圖2所示。

圖2 四代慣性導(dǎo)航技術(shù)Fig.2 Four generations of inertial navigation technology

第一代是機(jī)電陀螺慣導(dǎo)技術(shù),特點(diǎn)是精度高,但體積、質(zhì)量大,價(jià)格昂貴,典型產(chǎn)品有靜電、三浮、動(dòng)調(diào)等陀螺及平臺(tái)慣導(dǎo),主要滿足早期核潛艇、洲際導(dǎo)彈等戰(zhàn)略裝備精確打擊與導(dǎo)航控制需求。

第二代是光學(xué)陀螺慣導(dǎo)技術(shù),特點(diǎn)是啟動(dòng)快、動(dòng)態(tài)范圍大、成本適中,典型產(chǎn)品有光纖、激光等陀螺及捷聯(lián)慣導(dǎo),目前已廣泛應(yīng)用于艦船、飛機(jī)、導(dǎo)彈、戰(zhàn)車等領(lǐng)域,替代第一代機(jī)電陀螺慣導(dǎo),滿足了大量戰(zhàn)術(shù)武器及部分戰(zhàn)略武器與平臺(tái)自主導(dǎo)航需求。未來主要向兩個(gè)方向發(fā)展:一是超高精度光學(xué)陀螺,大幅提升精度,全面滿足戰(zhàn)略武器裝備發(fā)展需求;二是集成光學(xué)陀螺,大幅降低體積、質(zhì)量、功耗與成本,滿足戰(zhàn)術(shù)武器不斷發(fā)展的綜合需求。

第三代是振動(dòng)陀螺慣導(dǎo)技術(shù),特點(diǎn)是體積更小、成本更低,典型產(chǎn)品有半球諧振、微機(jī)電等陀螺及捷聯(lián)慣導(dǎo)。其中,微機(jī)電慣導(dǎo)與衛(wèi)星導(dǎo)航組合已廣泛用于制導(dǎo)彈藥、微小型無人裝備、單兵等領(lǐng)域,滿足了常規(guī)環(huán)境下微小型裝備的導(dǎo)航需求;半球諧振陀螺慣導(dǎo)已開始在戰(zhàn)術(shù)武器裝備中逐步推廣應(yīng)用[5]。未來主要向兩個(gè)方向發(fā)展:一是高精度硅微機(jī)電陀螺慣導(dǎo),實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)10 m自主導(dǎo)航精度,且體積、質(zhì)量、成本與衛(wèi)星導(dǎo)航終端相當(dāng),滿足衛(wèi)星拒止環(huán)境下微小型裝備導(dǎo)航需求;二是半球諧振陀螺慣導(dǎo),實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)高精度自主導(dǎo)航,以更優(yōu)的SWaP-C綜合性能滿足衛(wèi)星拒止環(huán)境下戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器裝備導(dǎo)航需求。

第四代是原子陀螺慣導(dǎo)技術(shù),具有超高精度潛力,主要方向是核磁共振陀螺、無自旋交換弛豫(spin-exchange relaxation-free, SERF)陀螺、原子干涉陀螺等,目前處于實(shí)驗(yàn)室探索研究階段。

整體來看,慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展就是在持續(xù)提升精度的同時(shí)不斷優(yōu)化體積、質(zhì)量、成本、功耗等綜合性能,從而實(shí)現(xiàn)所有武器裝備“用得上、用得起”,如圖3所示。特別是,通過進(jìn)一步發(fā)展第二代慣導(dǎo)技術(shù),全面發(fā)展第三代慣導(dǎo)技術(shù),完全能夠支撐不依賴衛(wèi)星的PNT體系對(duì)基礎(chǔ)導(dǎo)航能力與自主性的核心需求。

圖3 慣導(dǎo)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[6]Fig.3 Inertial navigation technology development trend[6]

2.3 微時(shí)鐘技術(shù)

慣導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)置晶振,具備基本的守時(shí)/授時(shí)能力,通過采用高精度微時(shí)鐘替換晶振,可以實(shí)現(xiàn)守時(shí)/授時(shí)精度數(shù)量級(jí)提升,滿足衛(wèi)星拒止環(huán)境下國(guó)防領(lǐng)域體系化協(xié)同作戰(zhàn)與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域時(shí)間同步的需求。

目前,微時(shí)鐘技術(shù)快速發(fā)展,芯片原子鐘典型產(chǎn)品穩(wěn)定度優(yōu)于3×10-10,硅基微時(shí)鐘穩(wěn)定度優(yōu)于1×10-8,已具備工程應(yīng)用條件。未來,通過攻關(guān)可進(jìn)一步提升穩(wěn)定度、體積等綜合性能,有力支撐不依賴衛(wèi)星PNT體系基礎(chǔ)守時(shí)/授時(shí)能力與自主性需求。

2.4 多源融合技術(shù)

慣導(dǎo)與微時(shí)鐘的誤差會(huì)隨時(shí)間累積,當(dāng)其他PNT信息可用時(shí),通過多源融合技術(shù)修正累積誤差,能使PNT信息精度保持時(shí)間大幅延長(zhǎng)。其重點(diǎn)是制定多源融合策略,突破多源智能融合算法,進(jìn)一步提升各類PNT傳感器性能,并加強(qiáng)PNT基礎(chǔ)支撐能力建設(shè)。

(1)多源融合策略

多源融合需充分利用一切可用的外部PNT信息,涉及多種傳感器與信息源,多種傳感器技術(shù)機(jī)理、接口模式、時(shí)空基準(zhǔn)都存在差異,因此需要進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì),制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,保障多種PNT信息的可用、能用與好用。重點(diǎn)包括三方面:一是在多源信息基準(zhǔn)的傳遞方面,針對(duì)傳感器及信息類別差異,制定時(shí)空基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、傳感器接口與PNT信息規(guī)范,形成多源信息基準(zhǔn)傳遞策略;二是針對(duì)多源PNT信息融合需求,制定信息評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),形成PNT信息優(yōu)選與故障重構(gòu)策略;三是針對(duì)同類信息存在共模干擾問題,形成PNT信息冗余配置策略,提升可靠性與強(qiáng)壯性。

(2)多源融合算法

多源融合算法通過采用因子圖等數(shù)學(xué)工具,來處理組合導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航傳感器接入接出、環(huán)境動(dòng)態(tài)干擾等因素的影響,實(shí)現(xiàn)所有PNT信息無縫融合,獲得最優(yōu)導(dǎo)航結(jié)果。發(fā)展重點(diǎn)包括兩方面:一是針對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、空間環(huán)境、信息環(huán)境等不確定擾動(dòng)影響,實(shí)現(xiàn)多源導(dǎo)航信息可用性、可信性和完備性的定性和量化,支撐多源導(dǎo)航信息高效利用;二是針對(duì)光、電、磁、力、聲傳感器信息的數(shù)學(xué)模型、噪聲類型、信號(hào)質(zhì)量等差異,從算法與軟件層面實(shí)現(xiàn)異源、異構(gòu)、異質(zhì)、異步多源導(dǎo)航信息建模與智能化融合。

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室采用慣性+視覺/磁力計(jì)/氣壓計(jì)等傳感器完成多源融合技術(shù)驗(yàn)證,在無衛(wèi)星信號(hào)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度定位導(dǎo)航,定位精度優(yōu)于10 m,并先后在各類艦艇、飛機(jī)和車輛上完成了演示。

(3)多源PNT基礎(chǔ)能力

基礎(chǔ)能力體現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)兩方面,為多源PNT提供信息源或參考基準(zhǔn)的支撐。其中前者主要包括:以甚低頻定位系統(tǒng)、增強(qiáng)羅蘭為代表的陸基PNT系統(tǒng),以及提供可用于定位的無線電信號(hào)的通信基站、無線網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施。特別是甚低頻定位系統(tǒng),具有全球可用、抗干擾能力強(qiáng)、理論精度與GPS相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),美國(guó)海軍在2019年完成的測(cè)距試驗(yàn)中,定位精度450 m,預(yù)測(cè)修正后誤差小于40 m[6],是天基PNT的潛在備份系統(tǒng)之一。

基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)字化與模型化的時(shí)空參考基準(zhǔn),包括地球物理信息(地磁、重力、地形、景象等)、天體物理信息(恒星、脈沖星)等,相關(guān)傳感器通過數(shù)據(jù)匹配實(shí)現(xiàn)PNT信息轉(zhuǎn)換與輸出。目前景象匹配可實(shí)現(xiàn)米級(jí)定位,天文導(dǎo)航可實(shí)現(xiàn)角秒級(jí)姿態(tài)測(cè)量,未來地磁、重力、脈沖星等基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)需進(jìn)一步提高分辨率與精度,滿足深海、深空等特殊領(lǐng)域PNT需求。

(4)多源PNT傳感器

多源融合是不依賴衛(wèi)星的PNT系統(tǒng)的性能倍增器,其精度提升效果與用戶可承載性很大程度上取決于PNT傳感器。如,無人機(jī)采用慣導(dǎo)+相機(jī)融合的方式可使定位精度達(dá)到10 m;無人車采用微慣導(dǎo)+激光雷達(dá)融合實(shí)現(xiàn)了亞米級(jí)定位精度。未來發(fā)展重點(diǎn)是各類PNT傳感器模塊化、芯片化,并與慣導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用:如氣壓傳感器、磁傳感器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用芯片化,重點(diǎn)在于集成應(yīng)用與融合模式創(chuàng)新;視覺、天文、重力、仿生等傳感器重點(diǎn)向模塊化、芯片化、低成本方向發(fā)展,并實(shí)現(xiàn)與慣導(dǎo)的一體化集成。

整體來看,通過進(jìn)一步發(fā)展多源融合策略、算法、PNT傳感器與基礎(chǔ)支撐能力,可有效抑制慣導(dǎo)與微時(shí)鐘的誤差累積,支撐不依賴衛(wèi)星的PNT體系對(duì)長(zhǎng)時(shí)間精度保持能力的需求。

2.5 應(yīng)用前景

不依賴衛(wèi)星的定位導(dǎo)航與授時(shí)體系,在衛(wèi)星導(dǎo)航不可用或強(qiáng)電子對(duì)抗環(huán)境下,具備以下能力:

1)覆蓋性:在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下和地下空間、室內(nèi)、山區(qū)、隧道、礦井、叢林、水下、深空及地外星體等區(qū)域,具備海、陸、空、天全空域覆蓋的高精度定位導(dǎo)航與授時(shí)能力,并具有極高的連續(xù)性、完好性和可用性。

2)精確性:與衛(wèi)星導(dǎo)航相當(dāng),滿足高速通信、智慧城市、智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和武器裝備精確打擊、無人平臺(tái)精確到達(dá)、態(tài)勢(shì)偵察感知、實(shí)時(shí)指揮控制等國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)發(fā)展需求。

3)可承載性:體積、質(zhì)量、功耗及成本顯著降低,可滿足民用海量、無限、連續(xù)、密集定位導(dǎo)航與授時(shí)的需求和武器裝備低成本、大批量的需求。

3 結(jié)論

綜上所述,不依賴衛(wèi)星的PNT體系具有重大的現(xiàn)實(shí)需求和良好的技術(shù)基礎(chǔ),我們應(yīng)抓住戰(zhàn)略機(jī)遇,全力推進(jìn),盡快建設(shè)形成能力,覆蓋水下、地面、空中、太空、深空等全空域,全面解決衛(wèi)星拒止情況下PNT安全的現(xiàn)實(shí)問題,滿足國(guó)防與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重大需求。