包括北斗系統在內的GNSS，也就是衛星導航攪動了地球和全人類，也攪動了時空信息技術及其服務領域，還讓定位和授時科技層出不窮的出現創新與進步。日前，《自然》雜志刊登了一篇文章，題目是：用于分米級地面定位的光纖-無線電混合網絡。

全球導航衛星系統（GNSS）廣泛用于導航和時間分發，這些功能對于關鍵基礎設施（如移動通信網絡）以及新興技術（如自動駕駛和可持續能源網格）是不可或缺，由于多路徑傳播和天空視野受阻，GNSS接收機容易出現若干米的定位誤差，尤其是在最需要精確定位的城市地區會是這樣。此外，GNSS的脆弱性，加上缺乏備份系統，對依賴GNSS技術的基礎設施和相關應用服務系統構成不同程度，甚至嚴重風險。這里展示了一種獨立于GNSS的地面定位系統，該系統通過無線發射機星座提供了卓越的性能，通過光纖以太網在亞納秒級進行連接和時間同步，利用頻譜有效的虛擬寬帶信號，可以減輕多徑傳播的有害影響，從而在存在多路徑的室外環境中實現穩健的分米級定位和亞納秒級授時。這項工作提供了一個未來的一瞥，在這個未來中，電信網絡不僅提供了連接性，而且還提供了具有前所未有的精度和可靠性，又提供獨立于全球導航衛星系統的授時和定位服務。

  所說的10厘米定位精度的地面導航系統，這是代爾夫特理工大學、阿姆斯特丹Vrije大學和VSL的研究人員開發了一種替代定位系統，該系統比GPS更可靠、更精準，尤其是能在城市環境中廣泛使用，而且與5G移動通信等結合起來。該項目名為超GPS（SuperGPS），目標是開發一種替代GPS的定位系統，該系統利用的是移動電信網絡，而不是衛星星座，并且具有比GPS更好的精度。演示這種新型移動網絡基礎設施工作原型的精度達到了10厘米。這項新技術對于一系列基于位置的應用基礎設施非常重要，包括自動車輛、量子通信和下一代移動通信系統。

由于GNSS全球覆蓋、終端便宜好用，特別是在嵌入式系統中使用，所以許多重要基礎設施均依賴于它。然而，依賴衛星的系統存在局限性和脆弱性。例如，GNSS無線電信號到達地球上被接收時已經很微弱，如果無線電信號被建筑物反射或阻擋，就無法進行精確定位。阿姆斯特丹Vrije大學的杰倫 寇來米吉（Jeroen Koelemeij）表示：“我們意識到，通過一些尖端創新，電信網絡可以轉變為一個非常精準的替代定位系統，獨立于GPS”。“我們已經成功開發了這樣的系統，它可以像現有的移動和Wi-Fi網絡一樣提供連接，以及像GPS一樣的高精度定位和時間分發”。 其中一項創新是將移動網絡連接到一個非常精確的原子鐘上，這樣它就可以像GPS衛星借助其攜帶的原子鐘一樣，廣播精確的定位信息。這些連接是通過現有的光纖網絡進行的。VSL的埃里克·迪里克斯（Erik Dierikx）表示：“通過這些技術，我們可以將網絡變成一個全國性的分布式原子鐘，并有許多新的應用，例如通過移動網絡進行非常精確的定位”。“通過我們現在演示的光纖-無線混合網絡系統，原則上任何人都可以無線訪問VSL生產的國家時間。它基本上形成了一個非常精確的無線電時鐘，精度高達十億分之一秒”。該系統還使用比通常使用的帶寬大得多的無線電信號。代爾夫特理工大學的杰拉德·詹森（Gerard Janssen）解釋道：“建筑物會反射無線電信號，這可能會混淆導航設備識別度。而所研發系統的大帶寬有助于分辨這些令人困惑的信號反射，并提高定位精度”。“同時，無線電頻譜內的帶寬稀缺，因此成本高昂。我們通過使用分布在大虛擬帶寬上的大量相關小帶寬無線電信號來規避這一問題。這樣做的好處是，實際使用的虛擬帶寬只有很小的一部分，信號可能與移動電話的信號非常相似”。

這一地面定位系統，之所以被《自然》雜志關注，因為它提出了一種基于光纖-無線混合網絡系統，依托電信基礎設施的地面網絡定位系統（TNPS），該系統在城市環境中提供厘米到分米級定位精度以及亞納秒級的時間同步；在一個城市室外試驗場建立了一個現實的試驗臺，以驗證TNPS的時間分發以及定位精度；使用試驗臺中收集的真實數據進行的廣泛實驗評估表明，支持TNPS的所提出方法的有效性，實現了顯著的時間分發精度約為0.2ns，定位誤差為10.2cm（RMSE），也可能達到更優，這取決于定位方法和條件（取決于測量時延，還是載波相位，以及信源站的幾何分布）；由于擬議的TNPS與當前的4G/5G電信基礎設施兼容，從而降低了部署成本。