美军GPS可替代方案实施效果如何？

1.1 GPS系统面临的威胁分析

GPS由三个部分组成：空间段、地面控制段和用户段，其为军事和民用用户提供精确的PNT数据，但包括竞争对手干扰在内的多种威胁可能会导致这些数据不可用或不准确。在军事行动和冲突中，GPS能力的缺失或中断可能会影响陆海空天等各种平台和部队行动。其主要面临以下几种威胁：

一是干扰，分为有意干扰和无意干扰。有意的干扰通过在GPS频段中发射更高功率的信号，有意阻断或干扰接收机和发射机之间的信号。无意的干扰是由于地理、环境和频谱干扰等因素造成的GPS信号被拒止或降级的情况。

二是欺骗，通过模仿 GPS信号提供错误信息欺骗接收机报告错误位置，其能够迫使GPS接收机忽略真实的GPS卫星信号。

鉴于国防部对GPS的依赖，这些威胁有可能限制军方的作战能力。虽然这些威胁的影响可能会使GPS失效或降级，但一些国防部平台可能能够在没有GPS的情况下继续运行一段时间，但随着GPS失效或失效的持续，更多的任务将受到影响。

美国国防是开展GPS可替代方案实施，旨在解决单一卫星导航源的PNT服务在GPS被干扰或拒止情况下的应用问题。当前国防部正在研究用几种PNT可替代技术来补充GPS，以满足未来PNT的需求。

下表描述了两种技术方法的实施途径、潜在技术、能力以及局限性。

美军方在可替代导航方案的相关努力

图2 多PNT能力接收机示意图

除了上述四项基于MOSA的多PNT源接收机的设计项目外，各军兵种还有七项在在技术和产品开发方面处于不同的阶段的项目，具体包括：海军的自主天文导航系统、基于协同作战能力（CEC）的PNT升级项目、AN/WSN-12惯性导航系统；陆军的可替代导航（ALTNAV）项目、可靠精确制导弹药（APWM）项目；空军的导航技术卫星3号（NTS-3）项目；国防部的关键时间传递项目。

为了实施MOSA，国防部和各军兵种正在制定参考架构标准。陆军和海军基于MOSA各自开发了PNT服务参考架构，空军计划开发自己的参考架构。为了使各个军兵种的PNT参考架构公共元素标准化和减少冲突，目前陆军正代表国防部起草MOSA PNT参考架构，最终实现节约成本、缩短进度、更快部署新技术和提高互操作性的效果，但其仍受制于领域接收程度、系统性能、网络安全、认证以及治理和维持等因素的影响。

目前国防部的MOSA PNT标准是全源定位导航（ASPN）标准，侧重于国防部PNT源发送和接收的数据报文的属性。其因为偏重于某个平台的偏好，导致互操作性存在障碍，因此需要国防部、各军兵种以及行业共同研究以获得对标准的最终认可。

在上面确定和列出的11个PNT可替代项目中，多数缺乏完整的项目用例，具体有以下原因：一是GPS可替代方案项目的紧迫性和特征、以及所使用的方法没有先验信息和经验方法；二是技术风险评估工作在项目开始时的成熟度水平不足以释放风险和压力；三是缺乏独立的成本估计、记录或验证系统。

完整的项目用例信息可以帮助国防部和政府决策者监督项目执行水平。决策者可以更好地确保配备必要资源来满足计划需求并保障计划执行，否则就要承担更多风险，最终导致系统能力下降，推迟向作战人员交付PNT能力或者意外增加成本的后果。下表描述了当前已经进行能力开发的项目和即将进入能力获取阶段的项目用例执行情况。

GPS可替代方案作为应对GPS面临威胁的解决方案之一，近些年逐渐变得重要，其对国防部获取可靠PNT服务保障任务成功至关重要，因此只有将已有的各军兵种项目的完整项目案例完善，并结合GPS现代化的相关成果，以及统一的目标、计划和实施战略，其才能实现长期的期望的效果。并且在统一的PNT战略目标和度量标准的要求下，通过了解相关行业潜在能力差距，进行风险分析，才能确保PNT战略可靠、稳健地运行下去。