GAO报告:国防导航能力——国防部正在开发替代PNT技术以补充GPS

2021年5月10日,美国国会政府问责局(GAO)网站发布报告,题为《Defense Navigation Capabilities: DOD is Developing Positioning, Navigation, and Timing Technologies to Complement GPS》,其要点如下:

国防部的飞机、舰船、弹药、车辆和地面部队使用基于卫星的全球定位系统(GPS)来开展关键行动。国防部正在开发定位、导航和授时(PNT)替代技术,以补充GPS或在其不可用时作为替代方案。

我们研究了国防部在开发和部署这些新技术时面临的挑战,并确定了有助于应对这些挑战的政策选择。

例如,可能并非所有应用都需要GPS所提供的精度级别。澄清对新技术的性能需求(而不是默认采用GPS级别的精度),可以帮助将合适的技术更快投入实用。

研究目的

几十年来,基于卫星的GPS已将PNT数据传输到全球军事平台和人员使用的接收器。在国防部许多方面的行动中,PNT信息都是必不可少的。鉴于GPS无处不在,其信号或设备失效、故障或受到干扰可能会中断涉及飞机、舰船、弹药、车辆和地面部队的军事活动。这种可能性使国防部开始探索GPS的替代方案。

按照要求,GAO应评估国防部正在开发的替代PNT技术。本报告讨论:(1)国防部计划如何满足未来的PNT需求以及替代PNT技术的能力和局限性;(2)替代PNT技术如何与另一种技术以及当前的PNT能力集成;以及(3)可能帮助应对替代PNT技术开发和集成挑战的政策选择

为了实现这些目标,GAO审查了技术研究、机构文件和其它主要报告;采访了与替代PNT技术有关的政府官员和研究人员;并召开了为期3天的政府、非政府组织、学术界和工业界专家会议。GAO正在本报告中确定政策选项。

主要发现

国防部计划仍将GPS作为其PNT解决方案的核心,使用其它PNT技术补充GPS或作为GPS降级甚至不可用时的替代方案。国防部的替代PNT科技组合探索了两种方法:改进传感器以提供相对PNT信息,以及由外源提供绝对的定位和导航。相对PNT技术包括惯性传感器和时钟,可让平台跟踪其位置并记时,而无需使用GPS等外部信号。但是,相对PNT技术需要另一种PNT技术来纠正此类系统可能累积的误差。绝对PNT技术允许平台使用外部信息源来确定其位置,但依赖于这些外源的可用性。绝对PNT技术包括天磁导航,以及使用极低无线电频率或低地球轨道卫星来传输信息。

国防部可能使用多种PNT技术向其各种军事平台提供足够的PNT信息。国防部正在寻求创建通用标准和接口等方法,以帮助以更低的成本更快地集成和部署新的PNT技术。国防部正在开发其PNT建模和仿真能力,以评估新的PNT技术的性能。

国防部在开发和集成替代PNT技术方面面临挑战。来自国防部的官员和专家告诉GAO,国防部未优先考虑替代PNT解决方案。例如,没有中央项目办公室负责开发整个国防部的各种替代PNT技术。尽管已知GPS易受破坏,但国防部仍继续依赖GPS,这对于获得足够的支持以开发可行的替代方案提出了挑战。国防部官员和专家还表示,建立明确的PNT性能需求所面临的挑战阻碍了技术的发展。

GAO制定了6项政策选择,可能有助于应对替代PNT技术开发和集成所带来的挑战。这些政策选项确定了决策者可能采取的新的行动,决策者可能包括国会、联邦机构和行业团体。有关政策选择以及相关机遇和注意事项的细节见下表。

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