2021版《美國天基定位、導航與授時政策》解讀

劉春保 武珺 賈世宇（北京空間科技信息研究所 航天恒星科技有限公司）

2021年1月15日，在卸任前5天，美國總統羅納德·特朗普發布了《航天政策7號令》（SPD－7），即2021版《美國天基定位、導航與授時政策》（簡稱2021版《政策》）。該政策取代了2004版《美國天基定位、導航與授時政策》（簡稱2004版《政策》），將對美國天基定位、導航與授時（PNT）系統，國家PNT體系，以及PNT關鍵技術、能力等的發展產生重大影響。

1 發布背景

近年來，美國太空領域的變革加速，組織機構、管理機制、能力布局、國際合作等層面均有大動作和大調整。在全球衛星導航領域，多系統并存的格局全面形成，應用環境日漸復雜，市場競爭日趨激烈?？傮w上看：

（1）GPS現代化計劃漸入佳境

近年來，“全球定位系統”（GPS）現代化計劃逐漸擺脫了持續拖延的狀態。2018年9月，美軍將價值72億美元、包含22顆GPS－3F衛星的研發合同授予了洛馬公司（LM）；同年12月，首顆GPS－3衛星成功發射。截至2020年底，美國已經完成了4顆GPS－3衛星的發射，并全部投入運行與服務。GPS－3應急操作系統、M碼早期使用能力均已投入使用。

（2）持續推進政策法規建設，構建PNT領域軟環境

對天基高精度PNT服務依賴的持續增長，干擾技術與能力的擴散日趨嚴重，負責任地使用PNT服務的重要性不斷增長，軟環境建設勢在必行。為此，美國持續推進政策法規建設。2018年12月，美國發布了《國家授時安全與抗毀性法案》；2020年2月，美國發布了《負責任地使用PNT服務增強國家彈性》行政令。

（3）多系統并存格局形成，天基PNT領域的獨占優勢被削弱

多系統共存格局的形成，打破了美國在天基PNT領域獨占性優勢。與2004版《政策》發布時相比，俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）系統的全面恢復，的領先地位，系統發展與應用的主導地位，美國需要發布新的天基PNT領域的政策，以指導美國天基PNT領域的發展。

Galileo系統示意圖

2 主要內容

中國“北斗”系統、歐洲“伽利略”（Galileo）系統、印度和日本區域衛星導航系統的投入運行，使美國在天基PNT領域的獨占性優勢已經不復存在。

（4）美國太空領域變革加速，組織/管理機制、能力布局、國際合作等層面均有大動作和大調整

在軍事PNT領域，2019年美國國防部發布《國防部PNT戰略》；“國防空間體系”（NDSA）七層架構提出了新的導航架構，以構建備份GPS系統能力，發展具有“顛覆性”與“可持續性”的能力。

（5）多系統并存格局下，國際合作需求變化

在多系統并存的格局下，衛星導航領域的國際合作不再限于外國使用GPS系統，而是增加了美國使用其他衛星導航系統，更重要的是其他國家天基PNT國際合作擁有了更大的選擇范圍。因而，如何更好地發揮美國天基PNT系統與服務、GPS系統與服務的作用，增強美國在國際政治、經濟、軍事與外交領域的地位，也成為美國政府面臨的新課題。

為保持天基PNT領域的領導地位，包括技術上2021版《政策》分為9個章節，分別為：范圍、定義、背景、政策目標與指導、天基PNT服務與管理、外國獲得美國天基PNT服務、政府各機構的角色和職責、有害干擾或被操縱通告和一般規定。

范圍、定義

與2004版《政策》相比，2021版《政策》“范圍”一章沒有變化，仍是給出了其適用范圍。

“定義”一章則出現了明顯變化，增加了4條術語，分別為PNT服務、主要PNT服務、備份PNT服務和導航戰等，主要是受提供天基PNT服務的信息源增加和增強PNT服務的彈性需求的影響，如,可用性、可靠性、安全性等；增加導航戰則表現出美國政府與軍方對導航戰技術、能力發展的高度重視。

范圍和定義兩節給出了2021版《政策》的適用范圍與相關概念的定義，以更好地認知、理解本版《政策》，更好地實施與執行。

背景

本章主要闡述了2021版《政策》背景，也可看作是闡述需求的變化，包括：負責任地使用天基PNT、空間應用、外國天基PNT，以及美國天基PNT政策與管理框架等4個方面。

1）負責任地使用天基PNT。其一，GPS系統是美國關鍵基礎設施的重要組成部分，一旦出現長時間的中斷或被操縱，將導致嚴重的經濟損失，甚至危及生命安全；其二，軍事上，美國依然嚴重地依賴GPS系統及其提供的高精度PNT服務。

2）空間應用。GPS系統的空間應用將對《重振美國載人航天探索計劃》和《國家空間交通管理政策》提供有效的支持，發揮重要的作用。因而要求將GPS系統的服務范圍擴展到地球同步軌道以遠，甚至包括月球軌道。

3）外國天基PNT。美國認為外國天基PNT系統與服務（如GLONASS、“北斗”“伽利略”等）的發展既可能增強、也可能削弱GPS系統的效能，應避免因引入外國天基PNT服務引發基本用戶能力的退化，并促進和支持負責任地使用GPS系統。

4）美國天基PNT政策與管理框架。要求繼續維持與改進GPS及其增強系統，增強阻止敵方獲得、使用天基PNT威脅美國安全的能力；鼓勵開發PNT服務和安全備份的方法，這些方法可以集成正在開發的新技術和服務，如，量子傳感、相對導航，以及私人或公眾擁有和運營的備份PNT服務。

主要從負責任地使用天基PNT、空間應用、外國天基PNT、美國天基PNT政策與管理框架等4個方面闡述了2021版《政策》的背景，更重要的是充分體現了天基PNT領域“美國優先”的原則。

政策目標與指導

本章首先明確了美國天基PNT的目標：保持美國在提供服務和負責任地使用全球導航衛星系統（包括GPS系統和外國系統）方面的領導地位。

GPS－3衛星飛行示意圖（來源：Lockheed Martin）

為實現該目標，2021版《政策》提出了11條要求，總體上可以歸納為以下6個方面。

（1）服務承諾

1）在全球范圍內，提供連續天基PNT服務，對直接用戶免費，為研發、生產應用裝備提供公開、免費的必要信息。

2）滿足性能標準與接口規范的要求；維持GPS系統及其增強系統，保證美國關鍵基礎設施的使用，增強生命安全服務能力和運行效率。

（2）負責任地使用PNT

1）促進負責任地使用天基PNT，阻止敵方惡意使用美國天基PNT服務，并在軍事作戰或國土安全行動區域外不過度地影響商業與民用PNT服務。

2）發展更強大的信號和更強的抗干擾及抗被操縱能力，保證美國、盟國的國家安全、國土安全和民用目標的實現。

3）提高天基PNT及其增強系統、應用裝備的網絡安全能力。

4）促進聯邦、州和地方各級政府負責任地使用美國天基PNT服務和能力。

（3）頻譜保護

強調保護GPS及其增強系統當前使用的頻譜環境，并與美國業界合作，探索、研究增加GPS系統和PNT服務彈性的其他無線電頻譜領域。

（4）國際合作

1）與“全球導航衛星系統”（GNSS）提供商合作，確保兼容性，增強互操作性與民用服務的透明度，為美國業界提供外國的市場準入。

2）鼓勵外國發展基于GPS系統的PNT系統和服務，確保全部外國系統與GPS及其增強系統的兼容性，不干擾GPS系統軍用和民用信號，確保解決相互之間的安全問題。

3）阻止敵方使用美國的天基PNT服務。

（5）干擾探測與備份

投資、發展美國國內的干擾探測、減輕（緩解）的技術與能力，增強應對干擾和被操縱的能力，酌情建立用于保證關鍵基礎設施、資源的PNT備份源。

（6）美國天基PNT服務全球地位

增強美國在天基PNT服務領域的技術引領者地位，包括用戶裝備、安全與彈性發展領域。

本章中，除服務承諾、頻譜保護等方面外，充分體現了特朗普政府“美國優先”的觀點，在強調“保證美國利益”“以美國為核心”“阻止敵方使用”等方面的同時，提出通過增強美國在天基PNT系統、用戶裝備安全和彈性發展等領域技術引領者的地位，實現美國在天基PNT領域的領導地位。

天基PNT服務管理

2021版《政策》繼承了美國原有的天基PNT管理架構，進一步豐富了美國天基PNT最高管理機構—天基PNT執行委員會的組成機構；總統執行辦公室為天基PNT執行委員會的觀察員；執行指導小組和天基PNT協調辦公室為其下設機構，其中報告指導小組代表天基PNT執行委員會行使日常管理職責；天基PNT協調辦公室為日常辦事機構，即行使秘書處的職責。2021版《政策》進一步明確與細化了美國天基PNT執行委員會及其相關機構的職責，以及為美國政府相關部門提供天基PNT領域咨詢、建議、評估支持的責任。

2021版《政策》明確指導小組代表執行委員會行使日常管理職責，有利于提升天基PNT執行委員會的工作效率。

外國獲得美國天基PNT服務

本章做出了兩方面的規定，其一是維持任何美國PNT能力的出口須根據《國際武器貿易條例》或《出口管理條例》進行，并遵循全部現有法律法規，采取出口許可制度；其二是在多系統并存的格局下，對在全球市場可獲得或計劃可獲得的大多數民用、大眾消費市場天基PNT能力的出口給予有利的考慮。但敏感的兩用或先進PNT信息、系統、技術和組件的出口應根據現有法律法規，以及有關國家安全和外交政策目標與考慮因素，一案一議。

本章重申了美國對PNT能力出口的嚴格管理政策，表現出增強美國業界在全球GNSS市場競爭能力的愿望。

2021版《政策》再次定義、明確了政府相關部門在美國天基PNT管理中的角色與職責，各相關部門應為其負責的目標提供資源與資金。其中，國防部、運輸部為最重要的責任部門。

1）國防部主要負責：GPS建設與發展、導航戰技術與能力建設、GPS軍事應用合作、在國土安全和應急響應等領域國家安全服務與裝備的使用、搭載載荷與頻譜保護及其其他無線電導航系統的兼容性。

2）運輸部主要負責：滿足美國政府的民用PNT需求、促進GPS及其增強系統現代化民用信號與服務的使用、天基PNT服務監測標準的國際協調、使用外國天基PNT服務風險和利益研判、國際合作與避免利用GPS民用服務威脅美國安全、推動天基PNT服務干擾的監測與評估等。

3）國務卿主要負責：天基PNT領域的國際合作，包括服務標準、雙邊與多邊談判、參與軍事領域的國際合作談判等。

4）國土安全部主要負責：國土安全領域的天基PNT需求，協調開展天基PNT服務重大干擾或操縱事件調查與采取強制措施，建立監視、識別、定位美國境內天基PNT干擾和操縱的機制，提供基于運輸部戰略和未來需求的資源配置建議等。

5）商務部主要負責：鼓勵美國天基PNT產品與服務的出口、參與頻譜保護、在各類活動中代表美國的商業利益、保護天基PNT服務、應用；支持民用航天應用，改善網絡安全等。

6）國家情報局主要負責：識別、監視和評估外國GPS PNT體系和相關服務威脅的發展，并提供信息以協助國防部長制定對策。

7）國家航空航天局（NASA）主要負責：擴展GPS系統服務范圍，空間領域的天基PNT應用，合作開展搜索救援、遇險警報，提供定位能力，以及二級有效載荷的相關程序與活動。

本章規定與明確了國防部、運輸部在美國天基PNT系統管理、建設、運行與應用中負主要責任，特別是在滿足軍用、民用、商業與科學需求方面。

有害干擾或被操縱通告

本章規定與明確了美國政府應對有害干擾或被操縱的程序，可分為3個方面：

1）偵測或接收到有害干擾或被操縱報告時，及時報告國土安全部部長、國防部部長、運輸部部長和國家情報局局長。

2）收到通知后，由商務部和聯邦通信委員會（FCC）牽頭，采取適當與法律允許的行動，以減輕美國境內天基PNT服務的有害干擾或被操縱的影響；國務卿負責涉及外國政府或商業活動的有害干擾或被操縱的通告與協調通告。

3）國土安全部負責干擾情況通報。

3 2021版《政策》的變化與調整

與2004版《政策》相比，2021版《政策》在整體架構方面存在較大變化。2004版《政策》由范圍與定義、背景、目的與目標、天基PNT服務管理、外國接入美國天基PNT能力、政府機構的角色與職責等六部分組成；2021版《政策》除將范圍與定義拆為2章外，還增加了有害中斷或被操縱通告和一般規定等2章。除“一般規定”一章為當前美國總統政策指令的通用章節外，“有害中斷或被操縱通告”為實際增加的章節，主要為應對衛星導航應用環境的變化和干擾技術與能力的擴散。2021版《政策》的主要變化與調整情況如下。

術語“定義”內容大幅增加，展現天基PNT服務與應用領域的變化

與2004版《政策》相比，2021版《政策》增加了“PNT服務”“主要PNT服務”“備份PNT服務”和“導航戰”等4條術語；而2004版《政策》只有“互操作”“兼容”和“增強”等3條術語。

“PNT服務”“主要PNT服務”和“備份PNT服務”3條術語的增加，體現了當前全球PNT領域格局的變化與對PNT服務可用性、可靠性與穩健性要求的提高。2004版《政策》發布時，一方面，天基PNT領域僅有GPS系統提供服務，美國一家獨大，沒有競爭對手。目前，全球衛星導航領域多系統并存的格局已經形成，四大系統均已投入運行、服務，競爭的局面已經形成。另一方面，干擾技術的發展與擴散，對高精度衛星導航服務可用性、可靠性、穩健性的不斷增加，以及對高精度衛星導航服務依賴的持續增長，對衛星導航備份系統或備份服務的需求日益迫切。

導航對抗已經成為未來軍事對抗的重要內容，甚至影響到軍事行動的成敗。因此，“導航戰”能力已經成為戰爭能力的重要方面之一，增強“導航戰”能力也是美國GPS現代化計劃的主要內容。2021版《政策》明確了“導航戰”的定義，進一步體現了美國對“導航戰”能力的高度重視。

首次將“領導地位”作為美國天基PNT領域的發展目標

美國一直高度重視天基PNT領域的發展，是其需要占據“領先、主導”地位的重要領域。2004版《政策》將目標設定為“引領與主導”地位；2021版《政策》直接將目標定義為“領導地位”，既體現了“美國優先”的原則，更表明了對天基PNT領域的高度重視。

從2021版《政策》來看，美國既高度重視美國天基PNT系統與能力的發展，也高度重視其他國家建設、部署基于美國GPS系統的PNT能力，將其視為增強美國影響力、促進美國衛星導航產業發展、展示美國領導力的重要方面。2021版《政策》將“領導地位”確定為美國天基PNT領域的發展目標，既表明了美國對天基PNT領域的高度重視，更表明了美國希望利用其在天基PNT領域的技術、能力優勢擴展其影響力，推行“美國優先”原則的意愿。

強調負責任地使用PNT，構建PNT彈性保障關鍵基礎設施運行安全

與2004版《政策》相比，2021版《政策》提出了“負責任地使用PNT”的全新內容，以補充《關鍵基礎設施安全性和彈性》總統政策指令和《通過負責任地使用PNT服務增強國家彈性》總統行政命令的相關內容。2021版《政策》指出：GPS系統是美國關鍵基礎設施的重要組成部分，GPS導航信號的長時間中斷、被欺騙或被操縱，可能導致嚴重的經濟損失，并置生命安全于危險之中。GPS系統對美國國家安全仍然至關重要，其應用幾乎已經融入到美國軍事行動的各個方面。

同時，天基PNT服務面臨的干擾、被操縱等風險正在持續增長。這種風險主要包含兩個方面，其一是主動的干擾、甚至攻擊行為，一般只在特定的情況下發生；其二是不規范地使用產生的風險，既包含有意干擾，也包含無意干擾?！柏撠熑蔚厥褂肞NT”的目標是降低非規范使用引發的PNT服務風險。

當前，非規范使用PNT主要包括如下情況：①執法部門會依據對犯罪分子的跟蹤、追蹤要求，有意實施對GPS信號的干擾；②犯罪分子主動實施GPS干擾，以躲避執法部門的跟蹤；③為逃避監管等實施的有意干擾；④因產品設計、質量、應用等方面的問題產生的無意干擾。上述行為都將對安全使用PNT服務的環境產生嚴重威脅，進而影響、威脅美國國家關鍵基礎設施的安全、可靠與高效運行。因此，通過規范PNT服務的使用行為，有利于美國PNT服務的安全應用環境建設，進而保證美國關鍵基礎設施安全、高效、穩定地運行。

首次提出擴展服務范圍，滿足美國空間交通管理與應用的需求

擴展服務范圍、支持美國空間應用需求是2021版《政策》首次對美國天基PNT系統提出的新要求，并將相關職責賦予了NASA。美國政府認為，GPS系統服務已經成為空間發射服務不可或缺的組成部分，且其服務范圍已經從GPS系統服務標準規定的距地面3000km，擴展至地球同步軌道以遠、甚至月球軌道，以支持《重振美國載人航天探索計劃》《國家空間交通管理政策》，以及衛星的導航、姿態控制、空間態勢感知等任務。

但從實際情況看，2021版《政策》中所指的將服務范圍擴展至地球同步軌道以遠、甚至月球軌道，并非是將GPS系統服務性能標準中定義的服務范圍（從地球表面至3000km高空）擴展至地球同步軌道以遠、甚至月球軌道，而是指利用所謂“漏波束”。其重點是研發能夠使用更加微弱的GPS信號接收設備，從而可以在更遠的距離上使用GPS服務。美國政府將擴展服務范圍的責任交給NASA，而不是負責GPS系統研發、部署與運行管理的美國國防部，也從側面驗證了這一點。

首次將網絡安全問題寫入2021版《政策》，保證衛星導航系統運行、管理與應用安全

與2004版《政策》相比，網絡安全（賽博安全）是2021版《政策》提出的全新領域。2021版《政策》提出：提高GPS系統及其增強系統和美國政府擁有的GPS使能裝備的網絡安全，并通過系統升級、引入空間系統網絡安全原則、接口規范和規定用戶設備網絡安全的其他指南，促進私營部門采用網絡安全GPS系統使能裝備；并要求商務部負責、協調“制定改善PNT裝備網絡安全的準則”。

美國軍方高度重視網絡安全，2010年、2013年美國空軍和美國參謀長聯席會議（JCS）分別發布了《賽博空間作戰條令》（AFDD3－12）和《賽博空間作戰條令》（JP3－12）。將賽博安全能力作為GPS新一代運行控制系統（OCX）的最重要的能力增量，并于2018年完成了兩次OCX系統的賽博安全測試。2021版《政策》將網絡安全的要求擴展至GPS增強系統和美國政府擁有的GPS使能裝備，表現出美國政府對GPS及其增強系統和美國政府擁有的GPS使能裝備網絡安全的高度重視，同時也表明美國政府對天基PNT及其應用領域網絡安全的擔憂。

首次將“彈性”概念寫入2021版《政策》，并成為其關鍵詞之一

自美國空軍航天司令部于2013年8月發布《彈性和分離空間體系》白皮書以來，“彈性”已經成為美國空間系統發展的重要指導與原則。2021版《政策》首次引入“彈性”概念，旨在推動、促進美國天基PNT領域的彈性發展，以更好地滿足美國軍民各領域PNT系統與應用的發展需求。

美國政府分別于2018年12月、2020年2月發布了《國家授時安全與抗毀性法案》《通過負責任地使用PNT服務增強國家彈性》行政命令，2019年版《聯邦無線電導航計劃》和美國國防部2019年8月發布了《國防部PNT戰略》，均提出了PNT體系、系統與應用彈性發展的要求。

4 結束語

從整體上看，未來美國天基PNT系統將以“美國優先”為原則，以PNT領域的“領導地位”為目標，追求技術、能力的引領地位，構建美國在全球PNT領域的優勢，以支撐美國經濟的發展和軍事作戰能力的增強。