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GNSS中的机器学习利用：用例，挑战和未来应用
摘要 - 在良好的信号条件下定位，导航和时机（PNT）的可用性和准确性方面，传统的全球导航卫星系统（GNSS）的算法和模型表现良好。仍在进行研究，以提高其在少于最佳信号环境中的稳健性和性能。对机器学习（ML）的研究及其在许多领域的应用的潜力也越来越兴趣，这也导致了有关其在GNSS中使用的几种研究。在GNSSS领域，ML正在改变预防和解决导航问题的方式，并且它在为未来推动PNT技术方面发挥了重要作用。我们通过回顾ML如何提高GNSS性能和可用性来说明这一点，并讨论已应用ML算法的GNSS领域。我们还突出显示了常见的ML算法，并在类似的GNSS用例中使用它们的性能。此外，讨论了GNSS中ML技术利用的挑战和风险。洞察力被给予GNSS的前瞻性领域，其中可以将ML应用于提高性能，准确性和鲁棒性，从而为新研究提供肥沃的基础。
未来全球导航卫星系统的光学技术
摘要 — 准确、稳健和可靠的定位和计时对于广泛的应用至关重要。新技术将进一步改善全球导航卫星系统 (GNSS) 所提供的服务。光学技术是有希望在不久的将来显著提高 GNSS 准确性、稳健性和可靠性的候选技术。首先，光学卫星间链路 (OISL) 和光学时钟技术在下一代 GNSS 架构的核心中显示出巨大的未来应用潜力。这两种技术可以在当前的 GNSS 中独立实施，因为发展路线可能不同，特别是在技术准备方面。我们将介绍光学关键技术如何潜在地集成到下一代 GNSS 中的不同途径，并评估相应的改进。
Timing A day without Space and a Call for Greater PNT ...
Admiral Thad Allen, USCG (ret.), former Commandant of the Coast Guard, in his current capacity as the Chair of the Space-based PNT Advisory Board stated that “ America's continued over-reliance on GPS for PNT makes critical infrastructure and applications vulnerable to a variety of well documented accidental, natural, and malicious threats.” The board noted that “There are significant reasons to be concerned. GPS is now lagging the capabilities found in other GNSSs – notably Galileo (European Union) and BeiDou (China). In the case of BeiDou, the system's enhanced resiliency and capability should be considered an element of ‘soft power and an element of great power competition'". The Board, in their July 2024 report, “concluded that our PNT capabilities have fallen behind those of other GNSSs, notably the European Union's Galileo and China's BeiDou. Efforts to date show a troubling shortfall in GPS's greater vulnerability to jamming and spoofing than systems featuring more robust signals. ” 1
LEO PNT 会是下一个大事件吗？
一些公司正在开发低地球轨道 (LEO) 系统和设备，以增强 GPS 和其他 GNSS，用于自动驾驶汽车、无人机送货服务、关键基础设施和其他市场等商业应用。虽然在中地球轨道 (MEO) 运行的 GNSS 是主要的定位、导航和授时 (PNT) 卫星星座，但业内专家表示，它们的信号弱、易受干扰且增强成本高昂。LEO PNT 支持者认为，LEO 星座具有更高的信号强度、更高的安全性、提供全球覆盖、2D 和 3D 定位和精确授时，并且比 MEO GNSS 更靠近地球。通过在更低的轨道上运行，LEO PNT 精度可以是 GPS 的 10 倍以上。 GNSS 增强系统的支持者中，许多人在 11 月的国家天基定位、导航和授时 (PNT) 咨询委员会会议上发表了演讲，他们还指出，最近丹佛和德克萨斯州的 GPS 中断事件导致飞机的广播式自动相关监视 (ADS-B) 和交通警报与防撞系统 (TCAS) 受到损害。“GPS 信号极其脆弱，随着国际紧张局势的加剧，严重的 GPS 中断只是时间问题。借助专门构建的 PNT 系统，可以适时使用 LEO 卫星信号，在 GNSS 完全中断期间显著减少惯性导航系统的漂移，”Joshua 说
SWAG-传送信函第一用户需求调查-2024。......
空间交通管理和协调 (STM/C)、应急管理 (EM)、研究以及全球导航卫星系统 (GNSS) 的应用和用户。所确定和采访的部门在国家安全、经济和社会中发挥着重要作用。SWAG 制定了一套可以针对所有部门提出的通用问题和一套针对特定部门的问题。对于大多数部门，焦点小组用于收集调查信息。GNSS 部门规模庞大且种类繁多，因此信息将在 2 年或更长时间内通过在线调查和焦点小组收集。GNSS 部门调查正在进行中，结果未在随附报告中呈现。
伽利略高精度服务：在不同运行条件下进行测试
位置、速度和计时 (PVT) 信息如今在从汽车到空间应用的各个领域都不可或缺。全球导航卫星系统 (GNSS) 技术是此类应用的关键推动因素，因为它具有全球和连续覆盖范围以及用户友好性。欧洲联盟空间计划署 (EUSPA) 最近发布的市场报告 (EUSPA, 2024 ) 证实，依赖基于 GNSS 的 PVT 的应用程序和用户数量正在增加。基于 GNSS 的应用程序多种多样，对准确性、连续性和完整性的要求各不相同。为了满足这些不断变化的需求，GNSS 正在扩展其服务并开发新服务以提高其性能。在此背景下，伽利略推出了两项新服务：伽利略高精度服务 (HAS) (欧盟，2022 ) 和开放服务导航消息认证 (OSNMA) (欧盟，2023a )。前者侧重于提高位置准确性，是本文的重点，而后者则提供了一种使用加密元素验证接收数据真实性的方法。
全球导航卫星系统的光钟技术
摘要 未来几代全球导航卫星系统 (GNSS) 可受益于光学技术。特别是光学时钟可以备份或取代目前使用的微波时钟，由于其较低的频率不稳定性，有可能改善 GNSS 定位。此外，光学时钟技术与光学卫星间链路相结合，可实现新的 GNSS 架构，例如，通过使用时间和频率传输技术同步星座内的远距离光学频率参考。基于分子碘的无多普勒光谱的光学频率参考被视为未来 GNSS 光学时钟的有希望的候选者。已经开发出紧凑而坚固的装置，显示在 1 秒到 10,000 秒之间的平均时间内频率不稳定性在 10-15 级别。我们介绍了用于未来 GNSS 的光学时钟技术，并介绍了我们基于碘的光学频率参考的当前开发状态。
全球导航卫星系统的光学时钟技术
全球导航卫星系统（GNSS）的摘要未来后代可以从光学技术中受益。尤其是光学时钟可以备份或替换当前使用的微波时钟，有可能改善通过其较低频率不稳定性来提高GNSS位置确定。此外，光学时钟技术（与光学卫星间链接结合使用），可启用新的GNSS体系结构，例如，通过使用时间和频率传输技术在星座内同步远处的光学频率参考。基于分子碘的无多普勒光谱的光学频率参考被视为未来GNSS光学时钟的有前途的候选者。已开发了紧凑型和坚固的设置，显示了1 s至10,000 s的平均时间在10-15级的频率不稳定性。我们介绍了未来GNSS应用程序的光学时钟技术，并介绍了我们基于碘的光频率参考的开发的当前状态。
一项针对小型卫星的LEO-PNT解决方案信号空间设计的可行性研究
摘要 - 全球导航卫星系统（GNSSS）越来越受到干扰，例如来自干扰器和欺骗者的干扰，它们的性能仍然在挑战城市和室内方面挑战。因此，全世界都在努力开发互补定位，导航和时机（PNT）解决方案。当前研究下的一种这种互补方法是所谓的Leo-PNT，即基于低地球轨道（LEO）卫星的PNT溶液，尤其是在小型或小型化的卫星上。此类卫星的建筑物，发射和维护成本低至中度。在设计新的Leo-PNT解决方案时将要克服几个挑战，并结合了所有三个卫星段：1）信号空间（SIS）或空间段； 2）接地段； 3）用户/接收器段。本文在无线通道传播障碍的固有约束下，对SIS设计挑战进行了调查，以及针对SIS功能的一些设计建议。我们基于MATLAB Quadriga Simulator，在现实无线通道模型下解决了不同的星座类型，可实现的覆盖范围和精度（GDOP）边界的几何稀释以及可实现的载体与噪声比（CNR）。我们还考虑了一方面的低成本/卫星数量低/低成本/较低的卫星数量，另一方面出现了良好的CNR，另一方面，轨道上的卫星数量低/较低，另一方面讨论了有关LEO-PNT SIS设计的几个优化标准。