美国国防部 (DOD) 计划将全球定位系统 (GPS) 作为其定位、导航和授时 (PNT) 解决方案的核心,使用其他 PNT 技术来补充 GPS 或在 GPS 性能下降或不可用时作为替代方案。国防部的替代 PNT 科学技术组合探索了两种方法:改进的传感器提供相对 PNT 信息,外部源提供绝对定位和导航。相对 PNT 技术包括惯性传感器和时钟,允许平台在没有 GPS 等外部信号的情况下跟踪其位置并跟踪时间。但是,相对 PNT 技术需要另一种 PNT 技术来纠正此类系统中可能累积的误差。绝对 PNT 技术允许平台使用外部信息源来确定其位置,但依赖于这些外部源的可用性。绝对 PNT 技术包括天文导航和磁导航以及使用极低无线电频率或低地球轨道卫星传输信息。
国防技术信息中心管理员 1 国防大学校长 1 武装部队参谋学院院长 2 管理和预算办公室主任 1 北约军事委员会美国代表 2 联合信息作战中心指挥官 1 空军太空司令部 2 海军太空司令部 2 陆军太空司令部 2 联合 GPS 战斗力联合测试与评估中心 2 空军作战测试与评估中心 2 跨部门 GPS 执行委员会 2 陆军测试与评估中心 2 海军作战测试与评估部队 2 空间与海战系统司令部 2 第 46 测试大队/746 测试中队 2 商务部长 2 美国海军天文台,华盛顿 2 美国海军天文台,弗拉格斯塔夫站 2 USNOShrleverAFB,CO 2
开发了使用粒子滤波器(递归蒙特卡罗方法)解决定位、导航和跟踪问题的框架。提出了一种粒子维度简约的通用算法。汽车和航空应用从数字上说明了与基于卡尔曼滤波器的传统算法相比的优势。这里使用非线性模型和非高斯噪声是准确度提高的主要原因。更具体地说,我们描述了如何使用地图匹配技术将飞机的海拔剖面图与数字海拔地图进行匹配,将汽车的水平行驶路径与街道地图进行匹配。在这两种情况下,都可以实时实现,测试表明,其准确度可与卫星导航(如 GPS)相媲美,但完整性更高。基于模拟,我们还讨论了粒子滤波器如何用于基于手机测量的定位、飞机的综合导航以及飞机和汽车的目标跟踪。最后,粒子滤波器为导航和跟踪的组合任务提供了一个有希望的解决方案,这在空中搜寻和汽车防撞上都有所体现。
陆军 PNT RA 的作战范围包括部署和驻地所有处于各种威胁条件下的作战和机构陆军部队。陆军 PNT RA 的技术范围包括 PNT 模块,该模块包括向 PNT 客户端系统分发有保证的 PNT 信息的能力,以及 PNT 源,即 PNT 模块内部或外部的设备、系统或传感器,提供能够确定当前位置、速度和时间的信息:GPS 卫星、伪 GPS 卫星和非 GPS PNT 源。它还包括 PNT 模块接口和这些接口的标准。(注:本版 PNT RA 未涉及使用伪 GPS 卫星的指挥和控制 [C2] 能力。如果有必要的信息可用,它们将包含在版本 2.0 中;否则,它们将包含在版本 3.0 中。多个安全域相关功能超出了 PNT RA 的范围,因此未包括在内。)
免责声明 本学术研究论文中表达的观点均为作者的观点,并不反映美国政府或国防部的官方政策或立场。根据空军指令 51-303,本文不受版权保护,但属于美国政府的财产。
持续支持不断增长的应用程序数量 • 年度公共接口控制工作组 (ICWG) • 标准定位服务 (SPS) 性能标准更新 • 精确定位服务 (PPS) 增强 • 持续致力于透明度 • 访问 GPS.gov 了解更多信息
免责声明 本学术研究论文中表达的观点均为作者的观点,并不反映美国政府或国防部的官方政策或立场。根据空军指令 51-303,本文不受版权保护,但属于美国政府的财产。
全球定位系统 (GPS) 和其他全球导航卫星系统 (GNSS) 使得定位、导航和授时 (PNT) 服务在现代社会的许多应用中得到广泛采用。PNT 服务已成为许多行业关键基础设施运营中一种无形但必不可少的实用工具,包括电网、通信基础设施、交通运输、农业、金融服务和应急服务。因此,PNT 系统的中断或干扰可能会对个人、企业以及国家的经济和军事安全造成不利影响。PNT 服务面临的威胁的存在和性质众所周知,政府和行业都已认识到需要能够抵御此类威胁并从中恢复的弹性 1 PNT 设备。
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2017 年《国防授权法案》(NDAA)要求开展一项研究,“评估和确定技术中立要求,以支持和补充全球定位系统 [GPS] 的定位、导航和授时 [PNT] 功能,以保障国家安全和关键基础设施安全。” 拥有准确的 PNT 对全国的关键基础设施至关重要,目前 GPS 是许多应用的主要 PNT 信息来源。但是,GPS 信号容易受到无意和有意干扰,从而使关键基础设施易受攻击。由于许多关键基础设施部门都需要精确定位或授时,国土安全运营分析中心 (HSOAC) 的任务是向美国国土安全部 (DHS) 提供一份研究报告,研究拟议的新 PNT 系统对各种关键基础设施的成本和收益。这项研究由国土安全部国家保护和计划局基础设施保护办公室赞助,并在 HSOAC 联邦资助研究和开发中心 (FFRDC) 的收购和开发计划范围内进行。