GNSS本身具備的頻譜多樣性,可以加強(qiáng)GNSS的抗擾能力,抵御信號(hào)的不良干擾。因此目前沒(méi)有必要在戰(zhàn)場(chǎng)上特意加強(qiáng)GPS的性能來(lái)抵御外在干擾。備用的L波段信號(hào)通過(guò)頻譜的多樣性來(lái)增強(qiáng)GNSS服務(wù)的精度,另外還可以利用某些特殊技術(shù)來(lái)消除大氣效應(yīng)在信號(hào)傳播過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。GNSS還將在國(guó)際電信聯(lián)盟 RNSS規(guī)定的C波段中添加一個(gè)新的信號(hào),結(jié)合最新的天線和接收機(jī)提供無(wú)線電射頻服務(wù)。GPS的性能還可以通過(guò)與其他技術(shù)融合在一起的方法進(jìn)行增強(qiáng),這其中包括通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)互惠互利的融合。退一步講,即使遍布全球上空GNSS衛(wèi)星的天基系統(tǒng)無(wú)法滿足全天時(shí)的PNT服務(wù),后備的技術(shù)也可以在GNSS不可用的情況下提供高質(zhì)量的PNT服務(wù)。
PNT的應(yīng)用和服務(wù)必須在GNSS和其他相關(guān)源的支持下進(jìn)行無(wú)縫的轉(zhuǎn)換,不能對(duì)用戶的使用造成任何的中斷和影響。這就需要引入一個(gè)類似計(jì)算機(jī)中“云計(jì)算”的“云PNT”概念,它可以在全球網(wǎng)絡(luò)中提高信息的穩(wěn)定性。為此,在未來(lái)的全球PNT系統(tǒng)之系統(tǒng)中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)GNSS進(jìn)行增強(qiáng)、補(bǔ)充和替代系統(tǒng)的建設(shè)完善。
GNSS的增強(qiáng)系統(tǒng)
由于GPS的成功和對(duì)天空控制權(quán)的認(rèn)識(shí),各種GNSS解決方案受到了關(guān)注。美國(guó)將進(jìn)一步改進(jìn)GPS:根據(jù)GPS項(xiàng)目的計(jì)劃,通過(guò)加強(qiáng)輻射信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)間接增強(qiáng)GPS的性能。這其中包括已經(jīng)開展的M碼信號(hào)體系和點(diǎn)波束的實(shí)施,點(diǎn)波束將在未來(lái)GPS衛(wèi)星中進(jìn)行裝載,以加強(qiáng)M碼信號(hào)的強(qiáng)度。
其他增強(qiáng)GPS服務(wù)的措施還包括除了L1和L2信號(hào)之外增加新的信號(hào),比如在L波段增加E6信號(hào)(1278.75MHz),這樣可以支持高精度操作。另外還有前面提到的5010-5030MHz C波段,頻譜的多元化大大增加了敵對(duì)干擾的難度。
如果一旦確定了GPS信號(hào)的配置和實(shí)施,必須及時(shí)把實(shí)施方案告知所有的用戶,這樣保證添加的新信號(hào)和即將取消的舊信號(hào)不會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生較大的影響,尤其是在購(gòu)買和配備設(shè)備及應(yīng)用方面浪費(fèi)金錢。另外,除了增加可用的GPS信號(hào)之外,對(duì)于GPS天線、接收機(jī)硬件的信號(hào)處理模塊及軟件的升級(jí)都可以增強(qiáng)GPS的性能,保證其在信號(hào)干擾的環(huán)境下正常使用。
其他GNSS成員:隨著GPS不變的改進(jìn)和增強(qiáng),其他GNSS成員也可以成為全球用戶的PNT服務(wù)源。俄羅斯的GLONASS經(jīng)過(guò)10年左右的停滯,又開始新的一輪建設(shè),更新增強(qiáng)了其可靠性和可用性。GLONASS也采用類似于GPS和其他GNSS的CDMA信號(hào)進(jìn)行傳播,這樣將促進(jìn)GNSS之間相互的互操作性。
其他的GNSS成員包括歐盟的Galileo系統(tǒng)和中國(guó)的北斗全球系統(tǒng)。另外,日本和印度的天基PNT提供系統(tǒng)將在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)對(duì)GPS提供區(qū)域PNT服務(wù)的增強(qiáng)。
美國(guó)軍方利用這些GNSS服務(wù)可以提高PNT的可用性,但是美國(guó)絕對(duì)不會(huì)單一依靠一個(gè)國(guó)外信號(hào)來(lái)保證美國(guó)國(guó)土的安全。當(dāng)然,這些系統(tǒng)開放給全人類,所有信號(hào)都是免費(fèi)提供給民用設(shè)施。2010年6月美國(guó)白宮還發(fā)布了新的國(guó)家空間政策,進(jìn)一步鼓勵(lì)這種開放做法。
還有一些問(wèn)題需要在系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行和開展軍民服務(wù)之前解決的,其中包括信號(hào)的兼容性、性能標(biāo)準(zhǔn)、參考框架和服務(wù)的保真度與認(rèn)證。另外,這些系統(tǒng)和GPS一樣都采用同樣的無(wú)線電頻譜,它們將面臨同樣的物理脆弱性和局限性問(wèn)題,往往還會(huì)影響GPS的接收。
GPS的增強(qiáng)改進(jìn):美國(guó)軍方已將使用差分GPS(DGPS)增強(qiáng)系統(tǒng)超過(guò)10年了。從最早的GPS廣域增強(qiáng)(WAGE)到Talon NAMATH與數(shù)據(jù)零年更新,美國(guó)空軍不斷為GPS軍事用戶改進(jìn)GPS的性能。這些增強(qiáng)改進(jìn)集中在提高GPS的精度,主要通過(guò)直接對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行誤差改正或者對(duì)GPS衛(wèi)星星歷和時(shí)鐘狀態(tài)進(jìn)行更加頻繁的更新。
美國(guó)空軍還通過(guò)廣播不同的測(cè)距信號(hào)來(lái)提高GPS的可用性,這些測(cè)距信號(hào)類似于從GPS衛(wèi)星廣播的信號(hào),在GPS衛(wèi)星信號(hào)受到干擾的情況下,為軍事用戶提供服務(wù)。這些偽衛(wèi)星信號(hào)一般都是地基或機(jī)載信號(hào)源,但是它們的時(shí)效性受到信號(hào)發(fā)射器的影響。
另外人們還不能忽視民用增強(qiáng)手段的作用,這其中包括FAA的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)和局域增強(qiáng)系統(tǒng)(LAAS),還有美國(guó)海岸衛(wèi)隊(duì)和美國(guó)陸軍工程兵部隊(duì)的全國(guó)DGPS(NDGPS)。這些系統(tǒng)都是兼容的軍民兩用系統(tǒng),在一些地區(qū)的交通應(yīng)用、應(yīng)急響應(yīng)和態(tài)勢(shì)恢復(fù)中發(fā)揮不可或缺的作用。