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7月28日電，美國國防高級研究計劃局（DARPA）正在同時開展5個項目的研究，全部或部分聚焦于定位導(dǎo)航授時技術(shù)的開發(fā)，以擺脫軍事人員和系統(tǒng)設(shè)備對GPS的依賴。
很難想象在現(xiàn)代社會中，如果沒有全球定位系統(tǒng)（GPS）來提供實時的定位導(dǎo)航授時（PNT）服務(wù)，無數(shù)的軍事和民用設(shè)施應(yīng)如何運轉(zhuǎn)。部分得益于美國國防高級研究計劃局（DARPA）早年對GPS小型化技術(shù)的投資，今天的GPS技術(shù)已經(jīng)無處不在：從汽車、船舶、飛機(jī)、火車、智能手機(jī)、手表，到無人駕駛車、制導(dǎo)武器和自動供應(yīng)鏈管理，GPS都發(fā)揮了重要作用。
盡管GPS是革命性的，但它也有其局限性。例如，在地下和水下等空間，無法接受到GPS信號，GPS衛(wèi)星一旦突然因故障、敵對打擊或干擾（如太陽風(fēng)暴）等原因無法提供服務(wù)，這對依賴GPS作為唯一PNT信息來源的作戰(zhàn)人員或系統(tǒng)來說可能是致命的災(zāi)難。為了解決這個問題，DARPA正在探索創(chuàng)新技術(shù)和方法，以開發(fā)新一代可靠的、高精度的PNT系統(tǒng)。
DARPA項目經(jīng)理阿拉提·普拉巴卡爾介紹稱，“定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)對軍隊而言就像氧氣對人類一樣不可或缺。DARPA目前正在研究新機(jī)理、研制新設(shè)備、開發(fā)新算法，以擺脫軍事人員和系統(tǒng)設(shè)備對GPS的依賴。”
DARPA目前正在同時開展5個項目的研究，全部或部分聚焦于定位導(dǎo)航授時技術(shù)的開發(fā)：
?。?）適應(yīng)性導(dǎo)航系統(tǒng)（ANS）。該項目主要是開發(fā)可適應(yīng)多種平臺的“即插即用”PNT傳感器結(jié)構(gòu)與算法，從而降低開發(fā)成本，將部署周期從數(shù)月縮短到數(shù)天。ANS項目主要通過冷原子干涉陀螺儀實現(xiàn)慣性測量，利用量子屬性制造準(zhǔn)確的慣性測量裝置，無需外部數(shù)據(jù)就可以長時間確定時間和位置。此外，ANS項目還尋求利用非導(dǎo)航電磁信號（包括商用衛(wèi)星、光波和電視信號甚至閃電）為PNT系統(tǒng)提供額外的參考信息。將不同的信號來源相結(jié)合，可以使這種PNT系統(tǒng)在GPS信號較弱甚至消失的情況下，提供比GPS系統(tǒng)更強更豐富的信息。
?。?）微PNT技術(shù)（Micro-PNT）。Micro-PNT項目的目標(biāo)是，通過利用DARPA開發(fā)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)開發(fā)獨立的芯片級慣性導(dǎo)航和精確制導(dǎo)系統(tǒng)。DARPA資助的研究人員已經(jīng)制造了包含6坐標(biāo)軸慣性測量裝置（3個陀螺儀和3個加速度計）樣機(jī)，并集成了高精度的主時鐘，這7種裝置構(gòu)成了一套獨立的微型導(dǎo)航系統(tǒng)，尺寸比1美分的硬幣還小。DARPA目前正在開發(fā)具有自校準(zhǔn)、高性能和低成本的微型傳感器，以替代當(dāng)前體積、重量和功率均較大的傳感器。Micro-PNT近期的其它技術(shù)突破包括用于慣性傳感器的新型微加工技術(shù)和材料。
?。?）量子輔助傳感與讀出（QuASAR）技術(shù)。該項目主要是為了制造具有健壯性和可移植性的原子鐘。目前高精度原子鐘只能在實驗室固定環(huán)境下工作。QuASAR研究人員已經(jīng)在實驗室環(huán)境下開發(fā)出了光學(xué)原子鐘，其在50億年內(nèi)的誤差小于1秒。通過研發(fā)可移動的原子鐘，提高GPS的精確度，開發(fā)新型雷達(dá)、激光雷達(dá)和測量系統(tǒng)等。
?。?）超快激光科學(xué)與工程項目（PULSE）。該項目旨在利用超短脈沖激光技術(shù)來顯著提升原子鐘和微波源的精度，從而精確實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的時間和頻率同步。如果PULSE項目取得成功，那么全球范圍內(nèi)都可以共享最精確的光學(xué)原子鐘授時。
?。?）對抗性環(huán)境中的空間、時間和方位信息（STOIC）。該項目旨在尋求發(fā)展獨立于GPS系統(tǒng)之外的定位、導(dǎo)航和定時信息的系統(tǒng)。STOIC具有與GPS系統(tǒng)相當(dāng)?shù)亩〞r和定位精度，包括三個主要元素：遠(yuǎn)程健壯的參考信號，極穩(wěn)定的戰(zhàn)術(shù)時鐘以及為多用戶提供PNT信息的多功能系統(tǒng)。
GPS在現(xiàn)代軍事應(yīng)用中已經(jīng)不可或缺。正是為了應(yīng)對GPS性能下降或無法使用的情況，DARPA希望通過開發(fā)多個新型PNT項目，為軍隊提供穩(wěn)定可靠的定位、導(dǎo)航和定時服務(wù)。
