中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

曹沖:確保的PNT真的有嗎?
斗室智庫(kù)
2021/10/29 09:51
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS),多星座多頻率,不收終端用戶費(fèi),很好用,就是不保證完全的可靠性可信度,追求韌性PNT,甚至確保的PNT,這是人們歷來(lái)的期望企盼。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,尤其是融合創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展,確保的PNT離開(kāi)我們?cè)絹?lái)越近。我們不妨看看這一家公司的產(chǎn)品情況。當(dāng)然,這首先是在可承擔(dān)的軍用領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)。
近些年來(lái),美軍定位技術(shù)嚴(yán)重依賴全球定位系統(tǒng)(GPS),而騷擾、欺騙和其他形式干擾的發(fā)生頻度和嚴(yán)重程度都在日益增加,導(dǎo)致戰(zhàn)車和軍用載體的GPS工作性能降低,這會(huì)給軍隊(duì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。這一挑戰(zhàn)的解決方案是實(shí)現(xiàn)確保的定位、導(dǎo)航和授時(shí)(A-PNT)——這是一種在任何條件下始終提供準(zhǔn)確的定位、導(dǎo)航和授時(shí) (PNT)信息的方法。萊昂納多(Leonardo)DRS公司就可以提供有保證的定位、導(dǎo)航和授時(shí)解決方案。
鑒于存在這種克服威脅的能力,戰(zhàn)斗指揮官可以請(qǐng)求應(yīng)用確保的PNT系統(tǒng)替代GPS,以用于他們的機(jī)動(dòng)編隊(duì)。
萊昂納多DRS公司開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)的TRL-9生產(chǎn)數(shù)據(jù)分配單元計(jì)算機(jī)(DDUx II),具有嵌入式A-PNT功能,可在遇到GPS威脅環(huán)境中提供可靠且準(zhǔn)確的定位、導(dǎo)航和授時(shí)解決方案。該公司的A-PNT解決方案可能成為嵌入式和可拓展的融合接收機(jī)技術(shù),其統(tǒng)稱為AssuredPositioning,Navigation and Timing Converged Computer Embedded & Scalable或 AC²ES。
AC²ES是一個(gè)完全模塊化和可擴(kuò)展的A-PNT選項(xiàng),允許安裝于地面車輛車隊(duì)利用其在計(jì)算和顯示硬件方面的現(xiàn)有投資,并通過(guò)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可擴(kuò)展的升級(jí)縮小與CMOSS安裝形式因子 (CMFF) 的差距。DDUx II PU 包含一個(gè)強(qiáng)大的四核Xeon Intel處理器,可以托管各種 CMFF A-PNT 應(yīng)用程序,包括視覺(jué)導(dǎo)航和PNT操作系統(tǒng)(OS)。
AC²ES是全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)被中斷條件下的解決方案,旨在始終提供A-PNT信息。AC²ES在開(kāi)發(fā)時(shí)考慮到了尺寸、重量、功率和成本(SWAP-C)效率,嵌入在廣泛使用的數(shù)據(jù)分發(fā)單元—可擴(kuò)展 (DDUx II)處理器單元 (PU)中。DDUx II及其軍用型號(hào)目前已在美國(guó)陸軍和美國(guó)陸戰(zhàn)隊(duì)中部署。AC²ES功能可輕松實(shí)現(xiàn),無(wú)需額外的空間或重量要求。DDUx II還允許將A-PNT功能與當(dāng)前部署的線路可更換單元(LRU)中的戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)(BMS)集成。DDUx II處理單元是A-PNT的理想來(lái)源,不僅因?yàn)樗荘NT的關(guān)鍵用戶,還因?yàn)樗梢韵蜍囕v內(nèi)需要PNT的所有其他設(shè)備提供A-PNT信息分發(fā),而無(wú)需添加任何額外的SWAP。
車輛操作員在多功能 Rugged 12.1" 顯示器上使用BMS的圖形用戶界面 (GUI) 在單個(gè)控制面板上查看和管理任務(wù)指揮功能、GPS 和A-PNT功能,包括分發(fā)給所有車輛的PNT用戶。AC²ES通過(guò)使用抗干擾、反欺騙、M代碼接收器、其他射頻源、車輛紅外(IR)傳感器視覺(jué)導(dǎo)航、車輪旋轉(zhuǎn)和慣性測(cè)量等技術(shù)增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)軍用GPS PNT源,提供A-PNT功能單位(IMU)。融合引擎匯總并優(yōu)先處理所有PNT傳感器數(shù)據(jù),以在現(xiàn)實(shí)世界的干擾和欺騙攻擊期間提供可靠的、GPS信號(hào)被阻斷條件下的導(dǎo)航解決方案。AC²ES功能可獨(dú)立運(yùn)行,或在托管車輛BMS時(shí)運(yùn)行,并通過(guò)其 GUI 進(jìn)行控制。
在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上,了解準(zhǔn)確的“時(shí)間”與了解自己的位置同樣重要。如果來(lái)自GPS的授時(shí)信息不可用或不可信,那么訪問(wèn)其他資源來(lái)執(zhí)行任務(wù)就至關(guān)重要。AC²ES提供多種定時(shí)保持模塊的選擇,這些模塊可與成本成正比地提高精度。AC²ES為平臺(tái)集成商提供了獨(dú)特的好處,因?yàn)樗麄兡軌蜻x擇其任務(wù)目的所需的精度級(jí)別,并避免為更高的能力級(jí)別支付不必要的成本。設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可擴(kuò)展性和未來(lái)演變?cè)鲩L(zhǎng),客戶能夠根據(jù)軍事單位任務(wù)概況、運(yùn)營(yíng)需求和預(yù)算定制他們的系統(tǒng)配置。這種定制配置的能力為現(xiàn)代戰(zhàn)斗部隊(duì)的各個(gè)梯隊(duì)提供了不同級(jí)別的AC²ES能力。所有作戰(zhàn)人員現(xiàn)在都可以使用與現(xiàn)有萊昂納多DRS戰(zhàn)術(shù)計(jì)算系統(tǒng)集成的彈性A-PNT功能。隨著敵人的適應(yīng),AC²ES為戰(zhàn)斗部隊(duì)提供系統(tǒng)靈活性以進(jìn)行模塊化升級(jí),促進(jìn)精準(zhǔn)的任務(wù)執(zhí)行。
這種新的A-PNT系統(tǒng)由嵌入式射頻組件(M碼GPS、其他射頻接收器)和內(nèi)部微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)慣性測(cè)量單元(IMU)組成,帶有磁力計(jì)、車輛里程計(jì)輸入信號(hào)和內(nèi)部GPS訓(xùn)練有素的芯片級(jí)原子鐘(CSAC),可在RF中斷期間進(jìn)行精確計(jì)時(shí)。這項(xiàng)尖端技術(shù)已被軍事和航空航天電子公司選為2021年創(chuàng)新獎(jiǎng)?lì)悇e的金級(jí)獲獎(jiǎng)?wù)摺=皙?jiǎng)旨在表彰與以前采用的方法、采用的方法或使用的產(chǎn)品/系統(tǒng)相比有實(shí)質(zhì)性改進(jìn)的卓越創(chuàng)新。