通过强化GPS保持运营能力

　　现代战场空间在过去十年中发生了变化，军事使用GPS向作战人员提供关键定位，导航和定时（PNT）信息面临着来自对手威胁系统的挑战。GPS仍然与美国军方及其盟国相关，即使在没有GPS的环境中使用也是如此。现有和未来的军用GPS解决方案必须特别考虑那些为手持和超小型应用而设计的用途，其中尺寸，重量，功率和成本（SWaP-C）都是关键考虑因素。

　　军事威胁环境已经改变，对等国家竞争对手作为对手或威胁系统提供商回归对手。基于对等威胁系统对GPS提供的精确绝对PNT（定位，导航和授时）带来的挑战，美国军方及其盟国在很大程度上将该问题定义为“GPS拒绝”，并专注于开发非GPS解决方案。然而，详细的分析提供了不同的图景，有助于更直接的解决方案。

　　实现精确打击能力

　　GPS 是美国国防部 （DoD） “二次偏移”战略的一部分，提供精确的绝对 PNT，与非精确或相对 PNT 不同。

　　“精确”PNT在国防工业中通常定义为定位应用小于10米，通信应用小于1毫秒。“绝对”PNT定义为使用1984年世界大地测量局（WGS84）参考框架和协调世界时（UTC）。使用绝对参考系，第二次抵消实现了低成本的精确武器，提高了从分散的部队中传递质量效应的能力，提高了任务效率并降低了风险 - 所有这些都提供了最低的总运营成本。

　　几种第三偏移技术 - 自主作战平台和高超音速武器 - 依靠绝对精度的PNT来有效。此外，相应的作战概念（CONOPS），即联合全域作战（JADO），依靠绝对精度的PNT来实现在集结效果的同时进一步分散生存能力的力量的核心要求。

　　威胁的范围

　　虽然一些组织试图构建一个框架来理解这个问题，但实际上已经提出了一个模型来清楚地识别绝对精度PNT的挑战。

　　在此模型中，有一些关键特征定义了对 GPS 的威胁：威胁级别、威胁原因、威胁持续时间和威胁范围。在分析对有保证的PNT的挑战时，很明显，它不是一个二元的“宽容”或所谓的没有空间的一天问题。相反，这四个关键特征的组合导致GPS可用，GPS在当地或区域不可用，GPS在全球范围内不可用。就本框架而言，“短”被定义为可以用高稳定性时钟或惯性能力进行死角推算的时间或距离，“局部”是影响小部队的区域，“区域”是军事战区的很大一部分。

　　根源

　　基于 GPS 的 PNT 中断的原因是干扰、欺骗、阻塞或系统性中断。干扰是射频 （RF） 能量对 GPS 接收器接收和解码来自 GPS 星座的信号的能力的有意或偶然影响，而欺骗是一种更复杂和故意破坏 GPS 信号中的数据的努力。障碍物是一种被动原因 - 物理对象，如洞穴，建筑物，多层树叶，甚至山影 - 会阻塞GPS信号的RF能量并阻止足够的能量到达天线，以便接收器获取和跟踪信号。从理论上讲，系统性停电可能是由地面控制部分的损坏或损坏轨道上足够数量的卫星引起的，这不太可能发生。

　　排列解决方案

　　当这样进行逻辑分解时，解决方案本身可以解决每个列和/或组的不同问题。

　　其中包含解决左侧威胁的可能技术，其中包括使用抗干扰和反欺骗技术强化 GPS，到以惯性和/或高稳定性时钟的形式使用航位推算增强 GPS、其他可用的卫星导航系统、视觉测量、地形匹配、天体、 等等。目前存在解决方案来抵消最可能对GPS的威胁 - 第1-5栏中的威胁。

　　第一个也是最重要的缓解措施是对接收器进行密钥，以便它可以接收和处理加密的 GPS 信号——令人惊讶的是，由于没有加密加密，军用 GPS 经常变得无效。为了防御同行竞争对手级威胁系统，强烈建议使用带有军事代码 （M-Code） 加密技术的现代化 GPS 设备，以使用户设备能够接收更强大的信号（~3dB 标称或 2 倍，具体取决于卫星 – GPS IIR-M、IIF 或 III）并防御更复杂的欺骗。现代化的 GPS 接收器甚至可用于支持手持式和超小型应用，其中尺寸、重量、功率和成本 （SWaP-C） 都是关键考虑因素。

　　除了M-Code的抗干扰功能之外，BAE系统公司还拥有数字抗干扰设备，可以提供超过220倍（100万倍）的抗干扰能力，以及一种抗欺骗技术，可以可靠地检测欺骗者并将其从PNT解决方案中消除。该设备可与传统的选择性可用性/反欺骗模块 （SAASM） 和现代化用户设备配合使用，可用于机载、舰载和地面车辆。除了洞穴等受阻信号（在没有GPS信号的情况下，没有GPS系统可以提供PNT）之外，目前第1-5列存在基于GPS的解决方案。在CONOPS指示的情况下，增加了航位推算系统（即惯性和/或高稳定性时钟），当空间中存在信号时，就没有GPS拒绝的环境。

　　全球中断;或者，没有空间的一天

　　在极不可能发生的全球GPS长时间中断（控制部分损坏或多颗卫星丢失）的情况下，美国正在寻求下一代现代化接收器能力，以处理来自盟国GNSS系统的信号。此举旨在解决长期全球GPS中断的可能性。

　　归根结底，国防工业中的许多人一直称之为GPS拒绝的实际上是“没有太空的一天”情景。前面提到的二元选择的后半部分（即根本没有信号）被证明确实是一个更可解决的频谱的极端。军事威胁环境已经演变，同行国家级PNT威胁系统威胁到美军在其选择的地点和方式进行高速作战行动的能力。然而，要解决的问题不是“GPS与GPS拒绝”的挑战是发明，现场和操作GPS的替代品。GPS仍然是PNT最普遍，最精确和最便宜的来源。目前存在解决方案（即使是最受SWaP限制的平台），以强化和增强系统，以击败除最不可能的威胁场景之外的所有威胁场景。