继美国之后,欧洲在2021-2022年间,也在测试A-PNT(替代PNT,更为确切的地说是互补PNT),这种种迹象表明,导航定位授时产业已经逐步从GNSS进入泛在PNT,从室外进入室内外融合,从天基进入天地基融合,从导航进入导航通信融合和多传感器多技术融合的新发展阶段,而且是在悄悄的进入人们的视线,进入我们的生活之中,必须引起我们的重视,要将其付诸行动,推进其技术跨越进步和产业实用发展。
从2018年开始,美国就在策划测试A-PNT(替代PNT),也就是寻找可行的室内外融合定位系统解决方案,并且拨出测试验证专款。又在2019年落实11家公司的产品,进行测试验证。最终在2021年年初形成测试验证报告,并正式发布,报告的篇幅达到457页之多。该报告的名称为:《互补PNT和GPS备份技术演示验证报告》。该报告指出,参与测试的11家公司中,只有一家公司的产品满足产业标准要求,这家公司的名字就是下一代导航(NextNav),产品是地基PNT(TerraPoiNT)。报告中是这样介绍该公司的:NextNav有限责任公司(位于加利福尼亚州森尼维尔)提交了一项被称为都市(或者称为城域)信标系统(MBS,Metropolitan Beacon System)地理定位平台。MBS是一种TOA(到达时间)多点定位系统,通过在920–928 MHz频带内运行的专用地面同步发射机网络提供2D定位和授时,使用码分多址(CDMA)扩频信号(如同GPS)。MBS还通过集成气压高度计和通过信标的数据有效载荷提供环境参考信息进行垂直高程定位。美国联邦通信委员会授权MBS发射机EIRP为30瓦(45dBm),导致在1千米范围内典型的接收信号功率大约为80分贝。这比GPS的接收信号功率标称值高出约100000倍(50 dB)。发射机通常通过GPS时间进行同步,但在没有GPS的情况下,它们可以恢复到非卫星定时源(铯时钟或光纤时间)。MBS接收器技术已经授权给多家集成电路制造商(博通、协鑫半导体、英特尔),并且已集成在其独立GPS芯片组或基于长期演进(LTE)的GPS芯片组中。在测试中,NextNav展示了所有四种适用的计时场景:72小时工作台静态计时,静态室外计时,静态室内计时和静态地下室计时;以及所有的四种定位场景:带支架的动态户外定位,静态室外定位,静态室内定位)和3D定位。
最近,欧盟的联合研究中心(JRC)关于A-PNT(替代PNT)的认可报告披露,NextNav(下一代导航)公司的TerraPoiNT(地基PNT)性能超过了行业标准。尽管全球导航卫星系统被广泛使用,但它很脆弱,存在大范围中断的可能性会构成了重大的经济威胁。开发替代品至关重要,欧盟联合研究中心(JRC)的一份新报告将重点关注这些技术。
根据新闻稿所言,该报告概述了2021至2022年间对替代位置、导航和授时(A-PNT)技术进行的试验测评。该演示测试了七家公司的技术解决漏洞的能力,并将作为GNSS的补充。
JRC认为下一代导航公司的地基PNT(TerraPoiNT)是一个成熟的解决方案,满足或超过了所有相关基准,可以作为现有GNSS技术的韧性层。它既提供水平定位服务,也提供垂直定位服务,同时保持商业可部署性和对最终用户的成本效益。美国交通部(DOT)之前的测试发现,TerraPoiNT是唯一的一种商业化PNT替代品,可以满足“所有适用用例场景”中的确定需求。代表欧盟委员会国防工业和航天总局(DEFIS)执行的JRC报告基于严格的测试和数据分析。该报告确定了替代解决方案,并为决策者选择和实施这些技术提供了指导,最终加强了欧盟经济和关键基础设施的韧性。
对替代方案的需求。关键的基础设施和行业依赖精准的PNT服务,但传统的GNSS很容易受到干扰,包括如干扰和欺骗攻击、太阳耀斑和对卫星的直接打击。在乌克兰,欧洲商用飞机报告称其卫星导航系统受到干扰。新闻稿称,大范围停电“将影响金融交易、移动网络、电网、交通基础设施等,并带来灾难性的经济和国家安全后果”。
NextNav联合创始人兼首席执行官Ganesh Pattabiraman(加内什·帕塔比拉曼)表示:“通过这份报告,欧盟正在努力解决GNSS的漏洞威胁,为安全和经济韧性迈出重要一步。”。“我们感到自豪的是,JRC证实了TerraPoiNT的卓越性能及其满足当今PNT需求的能力。随着欧洲政策制定者展望即将到来的欧洲无线电导航计划并制定其基础设施优先事项,我们鼓励他们将这些发现作为指路明灯,在面临GNSS中断的严重后果之前迅速采取行动”。
TerraPoiNT的发现。报告称,TerraPoiNT在整个测试过程中展示了室内定位、授时和导航,包括2米以内的垂直定位精度(90%的时间内)。它也是成功证明在GNSS丢失多日后的时间稳定性的三种技术之一。总的来说,它在90%的时间内保持了15纳秒的时间稳定性,超过了关键的基础设施要求。TerraPoiNT的信号强度是传统GNSS的100000倍,使其更能抵御欺骗和干扰。该服务还可以支持对信号进行身份验证和加密的方法,以对抗敌对攻击和其他类型的干扰。它可以通过包括原子钟和光纤网络在内的多种来源接受定时,并通过空中实现远距离无线传输。TerraPoiNT还提供了与室内类似或更好水平的室外PNT性能,允许结合水平和垂直位置的3D导航功能。该服务目前被美国国家航空航天局用于弗吉尼亚州兰利和加利福尼亚州山景城的无人机和城市移动测试,利用的是NextNav所部署的网络。TerraPoiNT在美国的900 MHz频段和日本的800 MHz频段工作。在美国,TerraPoiNT技术在面向地面多点定位的频带中运行,特别是在920 MHz频带中。JRC建议在欧盟范围内为地面PNT韧性分配频谱。由于其能够为大众市场设备安装软件和公司升级,尽可能利用现有的射频前端,以及运作所需的最小频谱,该服务可以大规模部署。NextNav的子公司NextNavFrance一直在与欧洲创新委员会合作,该公司正在对其TerraPoiNT系统进行增强,以利用LTE/5G信号,从而在频谱分配之前实现PNT服务部署。
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