为什么近来坚韧PNT成为热点？

原创： 曹冲 北斗时空 6月13日

近些年来，科技创新特别热门，于是热点年年有，忽悠日日新。现在坚韧PNT（Resilient PNT，RPNT）已经逐步为大家熟悉。实际上，为什么提出坚韧PNT的概念？因为GPS存在明显的软肋，这就是脆弱性，而应对脆弱性，应该让其坚强起来，就提出了Resilient PNT（通常翻译为弹性PNT，应该说是翻译成坚韧PNT更为确切）。GPS脆弱性软肋早已经提出来，为什么这些年来坚韧PNT才时兴起来？这可能是与2011年以来伊朗多次劫持美国军用无人机有关，如果只是一次，有其偶然性，而出现多次劫持，证明美国在军用导航接收机上的SA/AS技术存在重大缺陷，或者已经被破解，GPS的脆弱性暴露无遗。因而出现有一名GPS董事局的头，慌不择言地说，以后打仗GPS指望不上了，必须用微惯导PNT，引起了美国GPS界一阵子骚动。再有就是美国联邦通信委员会（FCC）批准的宽带因特网频率比邻GPS工作频率，形成的邻带干扰之争，经过若干年测试，至今没有定论。美国天基PNT咨询委员会还提出了“保护、修炼、增强”三大策略，以期确保GPS应用服务的可用性和可靠性。同时在美国开展GPS在基础设施领域应用的测试工作。

凡此种种，最终推出了坚韧PNT的概念，想方设法抗干扰、防冲击、反欺骗。

何谓坚韧PNT？坚韧PNT（RPNT），是定位、导航和授时技术与非传统和新兴技术的融合，旨在改善空中、陆地和海上关键任务应用的可靠性、性能和安全性。使用坚韧PNT解决方案时，即使数据精度、可用性和稳定性方面的最小差异，就可能导致任务失败、生命损失或战场劣势，以及显著的经济损失。坚韧PNT概念如下图所示：

PNT能力的空白。要提高GNSS服务的鲁棒性和可靠性，实现坚韧PNT，主要的困难是来自于六个方面，一度成为PNT能力的空白，它们是：异常的日地物理环境，太阳黑子活动和耀斑爆发，以及地磁骚扰，都会影响到空间电离层，形成电离层暴和电离层骚扰等扰动，其效应会影响卫星导航信号的接收，甚至中断信号接收；严酷的城市峡谷物理环境，高楼林立造成对于卫星信号的遮挡和直接屏蔽，所以建筑物的物理阻断，使得相当大的室外区域，和建筑物室内无法接收微弱的卫星信号，还造成信号的多径效应，影响定位精度；复杂的电磁干扰环境，构成多种多样的自然和人为、故意和无意干扰，造成卫星信号的接收障碍，以及电子欺骗等手段，已经成为卫星导航可靠性保障的突出难题；不精准和失去时效的地图，会误导用户，或者无法引导车辆等载体到达预先所确定的目的地；在高精度关键任务应用中，完好性是个重要指标，如果得不到完好性的确保，可能导致发生灾难性事故，目前这方面问题还没有根本性解决；一旦出现错误信息，必须及时地发出指示，这种指示确保安全的重要举措，可是现在还无法满足这种要求。

实现坚韧PNT的种种办法。实现坚韧PNT的问题应该从三个方面着手：一是从卫星导航系统设计着手，改进和提高系统的性能，实现四大组成部分（星座空间段、环境增强段、地面运控段、用户系统段）一体化设计。针对环境段问题，采取积极的措施，保障精度、可用性、完好性、连续性和可靠性指标要求，尤其是抗干扰能力和具有完好性保证的高精度性能；二是要加强对卫星信号及其干扰源的监测和跟踪，及时地发现可能的故障、原因、来源，确定相应的对策，采取积极的防范措施和及时的处理办法；三是应该充分利用多样化的系统互补融合，除了积极推进GNSS多个系统的兼容和互操作外，还要将天基导航与地基导航、传统导航与新兴导航、无线电导航与惯性导航，以及多种多样的导航手段和资源实现系统集成化整合，尤其是在改进接收机防欺骗、抗干扰、自主完好性监测等多方面，加以切实提高和保障，从根本上解决天基导航系统的脆弱性，真正做到任何时候、任何地方实现全空间、全天候的定位、导航和授时。