从GPS亟待解决的问题谈起……

《斗室智库》批注：我们在关注技术创新同时，最为重要的是要着力开展战略、总体和趋势研究，这方面我们是落后于国际上的先进国家，在我们得意地认为已经站到国际前沿的时候，人家也没有睡大觉，实际上人家又已经前进了一大步，原来我们又落后一大截。

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国防部 （DOD） 肩负着巨大的责任，也许世界尚未完全理解其重要性：军事、民用和商业用户的数量之多，每个领域的用户都有数百个独特的用例，均依赖于全球定位系统 （GPS）。

没有其他国防部操作系统为如此多样化的用户和兴趣提供服务。从特种作战人员到船舶和坦克驾驶员、飞行员和操作员，军事用户群非常广泛。民用用户包括急救人员、普通飞行员和支持国际飞行公众的人，他们的人数再次创下纪录。此外，无数像你我这样的普通人只是在日常生活中“使用它”，而不考虑它是如何工作的。不断扩大的商业市场包括 2023 年仅美国经济就产生的 1.7 万亿美元的经济利益、数百万个工作岗位以及激烈的全球竞争，并成为生产当今运营的 65 亿个用户接收机中的“最佳”。

考虑到这些用户和兴趣，这对GPS的未来意味着什么？它提出的问题多于答案——关于政策、治理、项目执行和亟待解决的威胁：

1. 哪些指标将决定美国是否实现了其政策目标，即在“提供服务和负责任地使用全球导航卫星系统（GNSS），包括GPS和外国系统”方面成为全球领导者？

2. 在本出版物之前的文章的基础上，什么是2024年的“黄金标准”？哪些用户决定了这个定义？外国全球导航卫星系统的能力如何以及何时纳入这一定义？

3. 什么样的资金水平可以确保GPS的安全性、准确性、可用性和弹性？在 2022 财年，国会为国防部提供了超过 20 亿美元，用于采购和开展 GPS III 和 IIIF 卫星的研发、采购军事用户设备以及升级地面架构。2022 年，交通部收到了 2200 万美元的 GPS 弹性资金和 9200 万美元的广域增强系统资金。这种资金水平是否足以将创新技术引入GPS？

4. 说到创新，美国法律指示国防部为军事和民用目的“维持和运营”GPS。创新的GPS技术如何为“维持和运营”任务做出贡献？

5. 谁应该参与有关GPS升级和卫星发射时间的决策？

6. 关于GPS卫星、地面站、军用和民用用户设备以及商用接收器的网络和其他威胁的最准确数据在哪里？谁评估这些数据以确定 GPS 的总体风险？这些风险是否应该与所有用户分担？最严重的风险能以多快的速度得到缓解？

7. 联邦通信委员会、国土安全部和国务院是否有足够的资源来发现和起诉美国和海外的非法和不负责任的欺骗和干扰事件？

8. 备受期待的 L1C、L2C 和 L5 信号最早可以运行的日期是什么时候？

GPS创新联盟（GPSIA）认为，美国政府不必独自承担如此困难和紧迫的问题。GPSIA期待分享见解，同时与政府机构和更广泛的用户社区合作，回答这些问题，并制定可执行的计划来应对这些挑战。

伯纳德·格鲁伯（诺斯罗普·格鲁曼公司）

《GPS世界》杂志编辑部若干编辑问答结果：

问题是：未来三到五年，GNSS/PNT面临的主要挑战和有希望的趋势是什么？

随后是相关编辑的答案：

“2023 年，GPS 计划庆祝成立 50 周年。它对世界产生了难以估量的积极影响。我坚信，在未来 50 年内，这种趋势将通过 GNSS 和互补的 PNT 系统继续下去！尽管如此，在大国竞争时代面临的持续挑战——特别是破坏、拒绝和摧毁PNT能力——构成了明显而现实的危险。独创性、竞争和强大的联盟将推动我们的思维方式以及我们如何利用我们令人难以置信的资源（人力和系统）来坚持不懈。

不幸的是，挑战将永远存在。从一开始，GNSS社区就不得不应对干扰威胁，例如无处不在的黑市“点烟器”干扰器、军事上先进的干扰器或暴力高功率系统。这一挑战不会消失。人工智能和机器对机器计算的蓬勃发展提供了机会，也带来了威胁：随着商业和政府实体接受这些技术，它们成倍地增加了适应的需求。一些有希望的趋势将继续下去。通过支持国家协调办公室的无数政府组织的辛勤工作，《GPS 世界》等期刊，学术论文，会议和研讨会，营销和传播，公众现在意识到GNSS和PNT系统的重要性。其次，买家、运营商和用户将要求通过预测诸如增强网络安全、有保证的访问和分层防御模式等需求，将鲁棒性内置到系统中。第三，创新的技术趋势将推动处理能力、网络安全/加密韧性、信号多样性、自适应天线和网络增强的提高，而对基于模型的工程和数字孪生的日益关注将使我们能够更快地进行现场和学习。此外，随着信号多样性的增长，软件定义无线电利用经过身份验证的可用信号而自动忽略其他信号的机会将会成熟;像NTS-3演示这样的项目至少会迫使我们决定如何适应。

朱尔斯·麦克内夫（眺望系统技术公司）

“自GPS投入使用以来，过去三十年来，趋势已经出现和演变，这些趋势解决了早期的挑战，但也带来了新的，可能更令人生畏的挑战。在认识和接受连续、精确定位、导航和授时（PNT）的必要性方面的早期问题已经得到克服，市场和政府已经对PNT服务——包括天基和其他服务——的激增做出了反应。

我将把市场趋势和机遇留给我们的行业同事，并更密切地关注一些对我来说特别困扰的剩余挑战。这需要走出舒适的GNSS/PNT即技术工程和科学泡沫，其中充满了合作国际合作的主题。相反，人们必须将GNSS /PNT视为公共安全、政治和经济优势以及军事优势的极其有价值的工具，所有这些都是独立的，但密切相关，因此是一种需要保护的工具。其他国家，有些对美国不友好，认识到政治/经济现实，并正在部署PNT服务，以与GPS竞争并削弱国际公众信心。

美国政府似乎沾沾自喜，天真地不愿意接受在不久的将来，PNT技术在国际经济竞争方面必须做出改变。同样，在公共安全领域，众所周知，大多数美国关键基础设施（CI）是联邦政府负责的领域，严重依赖GPS来运行。然而，负责 CI 的政府机构一直不愿意实施必要的弹性措施，特别是关于地面增强型 Loran （eLoran） 系统，如果 GPS 服务丢失或中断，该系统将提供实质性的弹性。尽管在过去十年中，国会和国家PNT咨询委员会多次要求对eLoran进行资本重组。

与此同时，友好和敌对的外国都投资于自己的eLoran系统，以增强其主权领土内的PNT弹性。知道这一点，美国不能对威胁经济和国家安全的局势感到满意，但它仍然存在。最后，对公共安全也很重要，我们需要认真对待如何向公众报告PNT位置（地理地址）——这对经济目的很重要，特别是对于各种事件/事故地点和应急响应行动。根据美国联邦无线电导航计划中确定的，鉴于美国国家电网作为公共资源随时可用，继续依赖纬度/纬度作为默认或独特的专有方法既无效又危险。与上面的eLoran一样，公共安全的挑战是挽救生命和生计，而不是让他们继续处于危险之中。

让-玛丽·司利沃根（Septentrio）

“近年来，全球导航卫星系统（GNSS）卫星和信号的数量大幅增加。现在已经放慢了发射速度，这并不意味着GNSS创新的终结。相反，现在是时候利用并充分利用所有这些新信号和服务了。

信号分集的首要好处之一是提高了弹性：信号越多，在发生干扰或欺骗时，回退选项就越多。将所有星座和信号的最佳组合设计成一个精确且有弹性的PNT解决方案，现在是并将继续是该行业的主要创新挑战。最近推出的伽利略OSNMA和其他系统宣布的认证服务将在这一演变中发挥关键作用。

拥有多种类型的信号也意味着有很多处理它们的方法。这在当前的 PPP-RTK 产品中尤为明显。不同的服务提供商使用不同的校正格式和协议，这种复杂性仍然过于暴露给用户。一个关键的挑战是在多星座和多信号背景下实现校正环境的标准化和整合。在接收方，这涉及从特定于供应商的方法演变为与校正无关的方法。

在接下来的几年里，随着第一个低地球轨道（LEO）LEO PNT星座的宣布，重点也将扩展到传统的GNSS之外，与传统的中地球轨道（MEO）GNSS相比，有望提高精度、弹性和安全性。LEO PNT星座的前景和挑战及其与GNSS的互操作性无疑将促进PNT行业的重大创新。“

迈克尔·斯威克（GPS 联盟）

“未来三到五年的一个基本问题是，我们将如何单独或组合地接收PNT，或P，N和/或T，以及从哪里获得？我们已经习惯于从政府运营的MEO卫星星座接收可靠的PNT。然而，新的选择似乎提供了来自政府和私营部门提供商的LEO星座、地面信标等的PNT或P、N或T。这些选项可以帮助解决传统 GNSS 服务中的漏洞，并为新应用提供选项。问题变成了协调和整合各种解决方案的问题。挑战在于管理技术、市场和监管要素，同时又不破坏现有的稳定基础设施或未来的创新。“