有（yǒu）沒有下一代衛星導航係統？也就（jiù）是第三代衛星導（dǎo）航係統？回答應該是有。目前，GNSS係統的（de）最大軟（ruǎn）肋是其脆弱性，那麽解決脆弱性就應該成為當務之急和（hé）重中之（zhī）重。所以，近些（xiē）年來堅韌（強）PNT，或者彈性PNT就成為熱點（diǎn）課題。因（yīn）此，下一代衛星導航係統將突破（pò）堅韌性作（zuò）為核心關鍵，是順理成章（zhāng）的事情。這就是說，下一代係統，當務之（zhī）急（jí）不是鋪攤子，而是（shì）瞄準核（hé）心關鍵，在原有（yǒu）的基（jī）礎上進行（háng）升級換代，而不是重打鑼（luó）鼓另開張，幹狗熊扒（bā）棒子的傻（shǎ）事，更不是談天說地的講一些不（bú）著邊際的、完全沒有可操作性的（de）天方（fāng）夜譚。
最近，美國的相（xiàng）關行（háng）動值得我們注意和深（shēn）思。日前，有消（xiāo）息稱，美國空軍選擇哈裏斯衛星公司，作為PNT（定位、導（dǎo）航和授時）衛星的主承包商。這裏的PNT衛星是下一代（dài）導航衛星的試驗（yàn）床，是新一代導航技術衛星（NTS），這就是NTS-3。
圖1.地球上（shàng）方的（de）NTS-3 號（hào）＊
＊注：本文所（suǒ）有圖片均源自美國空軍研究實驗室（AFRL）空間（jiān）飛（fēi）行器局。
美國（guó）空軍研（yán）究實驗（yàn）室（AFRL）和空間（jiān）與導（dǎo）彈係統中心（SMC）於2018年12月20日選擇哈裏斯，並於（yú）1月28日公開宣布。哈裏斯（Harris）公司已被選（xuǎn）定為建造NTS-3的主要承包商，該衛星預計將於2022年發射, 並（bìng）進行為期一（yī）年的實驗運（yùn）作。
1. 進（jìn）行NTS衛星試驗（yàn）是美國的成功經驗
NTS-3是（shì）建（jiàn）立在20世紀70年代開始的（de）國防部 (DOD) 衛星導航遺產基礎（chǔ）上, 它是現代GPS星（xīng）座的前身。NTS-1 由海軍研究實驗室 (NRL) 開發的，於（yú）1974年發射, 有兩個銣蒸汽原子（zǐ）頻率標準，為TIMATION衛星計劃（huá）演示提供先進的授時和（hé）導航精度。NTS–2於1977年發射, 成為第一顆 NAVSTAR GPS第一階段衛星, 並展示了銫頻率標準和全球數據采集網絡。此後, 一直沒有國防部的衛星導航大型開發項目進行實驗研究，一（yī）直到NTS-3。
2. NTS-3是PNT的實驗（yàn）床
作為地（dì）球同步靜止軌道上的獨（dú）特試驗（yàn）台, NTS-3 將整合多種先進（jìn）技術，來展示係（xì）統堅韌性（或（huò）者說是彈性）和新的運作概念, 包括實驗天線、靈活和安全的信號、更高的自動化程度（dù）以及地麵資產的商業化應用。從 NTS-3 獲得的技術成熟化和經驗知識有望轉移到未（wèi）來幾代全球定位係統（tǒng）及其增強層麵, 以實現國家PNT能力。
“國防戰略告訴我們,必須發展我（wǒ）們國家的定位、導航和授時能力, 以使其（qí）更具堅韌性”。美國AFRL 空間飛行器總監埃（āi）裏克·費爾特上校作如是說。“NTS-3 都是關於強化堅韌性的, 我對我們（men）的 SMC、AFRL和Harris團隊所（suǒ）從事的堅韌性實驗感到無比興奮, 他們將能夠使用NTS-3的創新和靈活（huó）的硬（yìng）件、軟件和波形進行測試”。
圖2.NTS-3衛星的近觀（圖（tú）片源（yuán）自AFRL空軍（jun1）飛行器（qì）局）
3. NTS-3的空間試驗
2015年空間飛行（háng）器局將NTS-3選定為新的重大綜合空間實驗平（píng）台, 它代表（biǎo）了AFRL首次PNT飛行實驗（yàn）, 根據航天企業願（yuàn）景 (SEV)和航天（tiān）作戰架構 (SWC)要求，目的是在2015年形成更具堅（jiān）韌性的PNT多層結構原型。
2017年，AFRL重新構建了NTS-3，以強調特定的目（mù）標，在（zài）SEV和SWC所概述（shù）的多層（céng）空間架構中展（zhǎn）示分門別類、具（jù）有堅韌性（xìng）特色的PNT。NTS-3 將為軌道數字波（bō）形發生器 (ORDWG) 和大功率（lǜ）/高效率固態放大器等核心技術提供空間認證。除了新（xīn）的信號外, 機載實驗還包括通過傳統和高級時鍾提高授時精度和（hé）完好性, 包（bāo）括提高長期和短期穩定性的組合。NTS-3 將（jiāng）通過SATNAV係統的所有三個組成部分 (空間、控（kòng）製和用戶) 演示多層PNT的關鍵戰（zhàn）術、技術和方法 (TTP)。
4. 敏捷波形平（píng）台
為支持NTS-3，Harris公司（sī）計劃（huá）開發敏捷波形平台, 這是一種可在軌重新（xīn）編（biān）程的數字（zì）信號發生器, 使運營商能夠快速開發和部署新信號, 以滿足戰場（chǎng）上快速變化的需求。此外, Harris 的電子可控相陣（zhèn）列天線將支持在地（dì）球覆蓋和點波束雙重配置中同時廣播多個波形。
NTS-3 將使用 Northrop Grumman 創（chuàng）新係統（tǒng）的ESPAStar 總線, 該總線建立在2018年4月所射的AGRLEagle 航天器上。
圖3.NTS-1、NTS-2和NTS-3的衛（wèi）星（xīng）圖（tú）片（源自AFRL 空間飛行器局）
5. 地麵控製
布拉（lā）克斯頓技術公司於2017年6月就被（bèi）選中負責NTS-3 衛星導航地麵控製（zhì）, 同時展示了業已成熟的創新技術和能夠擔負（fù）得起衛星導航地麵指揮和（hé）控製（zhì）的力, 以確保在有爭議和被拒阻環境下的定位、導航和授時。布拉克斯頓專家還將展示衛（wèi）星地麵控製技術（shù）, 這些技術（shù）最（zuì）終可用於未來的GPS地麵控製（zhì）係統。他們將使用多任務空間業務中心 (MMSOC) 開放架構標（biāo）準及（jí）空（kōng）軍衛星控製網絡 (AFSCN), 與未來的NTS-3 空間（jiān）有效載荷進行主要的直接和安全通信（xìn）。
圖4.NTS-3衛星在空間（圖片源自AFRL 空間飛行器（qì）局）
地麵控製段 (GCS) 的目標包括多個天線指令，使其與傳統的地球覆蓋波（bō）束一起形成高（gāo）增益區（qū）域波束, 並處理後續的相位中心偏差和方向（xiàng）圖變化的影響。GCS 還（hái）將納入用於 TT&C（遙（yáo）感遙測與指令）的（de）商用（yòng）天線, 並自動（dòng）執行通用功能（néng）, 以降低全球定位係統所需的手動控製水平。GCS 的開發將強調網絡安全和與企（qǐ）業地麵係統 (EGS) 的兼容性。
值得指出的是，AFRL/RV 正在尋求與產業界、政府（fǔ）機構和大學的合作, 以開（kāi）發實驗概（gài）念和參與飛行實驗。發動大（dà）家總比單打獨鬥的好。集中大家的智慧和力量，能夠取得（dé）更（gèng）多更（gèng）快（kuài）更好更省的效果。
還值得指出的是，在下一代衛星導（dǎo）航係統總體設計中，按照中國新時空服務體係的基本概念，北鬥新時空升級換代的重大創新是在空間、運控和用戶端以外，增加環境段，也就是（shì）針對係統工作環境和用戶應用環境的智能化技術這（zhè）樣的世界性難題，作為係統堅（jiān）韌（rèn）性的（de）重大突（tū）破口，這也是多種多（duō）樣增強技術的關鍵所在，是係統完好性、可靠性、堅（jiān）韌性指標保障所在，是關鍵核心競爭力所在。這也需要真正腳踏實地 、一（yī）步一個腳（jiǎo）印地的開展工作。
____________________________________
本文轉（zhuǎn）自 鬥（dòu）室智庫
如需轉載，請注明出處！
上一篇（piān）