如何提升導航戰能力——美國PNT體系中的環境因素、使能要素及基礎設施

□ 趙 爽

編者按：在GPS系統取得了廣泛而成功應用的基礎上，美國于1999年提出了GPS現代化計劃，對GPS進行全面改進。其改進的動力來源于導航戰能力嚴重不足、應用需求不斷提高和多個衛星導航系統之間的競爭加劇。此后，俄羅斯全面恢復和提升GLONASS的優先發展計劃、歐洲建設中的伽利略等，均提出了與GPS現代化計劃相似的發展目標，包括進一步提高系統性能，大幅度增強導航戰能力，和在國家PNT體系結構框架下發展衛星導航系統。

美國PNT體系結構必須在未來環境下運行。未來的環境問題包括不斷增長的電磁頻率挑戰，包括非故意干擾和惡意導航戰。導航戰包括對抗電子阻塞、反欺騙和干擾的電子保護。它還包括電子攻擊能力，阻斷對任何天基定位、導航和授時服務的敵意使用，又不過度妨礙戰區之外的民間、商業和國土安全用戶接入民用定位、導航和授時服務。導航戰還包括電子支援，以及發現、定位和描述影響友軍用戶的敵意阻塞或干擾。相關電子支援措施包括NGA的GPS干擾機定位系統、國土安全部(DHS)的PNT干擾監測和減緩計劃。

其他環境挑戰包括天氣（低可見度、電離層閃爍）和地理因素、財政因素、地緣政治因素導致的問題。由于世界人口的增加，人口壓力會加大，增加了對PNT的需求和對PNT用戶系統更高能力的需求。如果PNT體系結構能充分利用它們的優點，這些不斷增長和變化的技術性環境問題不但是挑戰，也是機遇。

PNT服務要依靠使能支援能力才能實現，包括參考框架、授時標準和其他標準。數據和數據傳輸標準就是一例，例如通過采納相關政府部門確定的標準，可以實現使數據共享和傳輸。其他必要使能支援能力包括恒星目錄、部署、建模、測繪、制圖、測地、光電信息、密碼、激光測距網、以及科學和技術。

PNT服務還要得到多個組織機構的基礎設施支持才能實現，這些支持包括政策、試驗，及工業基礎。該基礎設施不但是物理上的，也包括非物理的支持能力。美國海軍天文觀測臺(USNO)是國防部和GPS的官方時間源。國家標準化技術研究所（NIST）負責維護美國民用時間和頻率標準。NGA開發和分析圖象及地理信息，用來描述、評估并可視化描述（例如地圖）地球上的物理特征和地理學基準活動，為國家安全目標服務。NOAA的國家測繪局（NGS）確定并管理國家地理空間基準（NSRS），這是一個國家級坐標系統，為交通、通信、測繪、制圖和多種科學及工程應用提供基礎。國家安全局為GPS提供密碼。NASA負責監視地球及空間環境方面的研究開發（包括測地學、電離層監視、空間天氣），負責開發空間科學用戶所需的高精度定位接收機和宇航級星鐘。

PNT基礎設施還包括3個重要組織，它們是連接PNT用戶界的代表。其中GPS運行中心（GPSOC）支持軍方用戶；FAA國家運行控制中心（NOCC）是民用航空界的接口機構，而美國海岸警衛隊導航中心（NAVCEN）是其他民用用戶界的接口機構。

美軍正在使用的GPS系統

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