[新聞] 全球定位系統的挑戰與替代方案：探索未

全球定位系統的挑戰與替代方案：探索未來導航技術 原文網址: https://bit.ly/3LaCCN9 原文: 近年來，烏克蘭和中東地區的衝突升級，以及美中地緣政治競爭加劇，使人們意識到全球 定位系統(GPS)和其他全球導航衛星系統(GNSS)的脆弱性。GPS信號的欺騙和干擾不僅影響 了戰場上的定位，還擾亂了民用航空等領域。這些挑戰促使人們尋求不依賴GPS衛星系統 的替代定位、導航和授時(Alternative Positioning, Navigation and Timing, AltPNT) 技術。 隨著替代技術的發展，我們看到了一系列不依賴GPS的導航方案。這與過去僅僅「增強」 PNT的做法有所不同，現在的重點是建立完全獨立於GNSS的替代系統。然而，完全取代 GNSS的可行性仍存在疑問。實際上，沒有單一的解決方案可以完全替代GPS，但我們可以 透過互補技術來增強其韌性。 低軌道(LEO)衛星系統是一種有前景的替代方案。民間企業如Xona和TrustPoint正在建設 新的商業PNT服務，利用LEO衛星星座提供更快的信號傳輸、更低的延遲和更高的定位精度 。然而，LEO衛星系統也面臨著成本高、壽命短、運營複雜等挑戰，同時仍然容易受到惡 意干擾和大氣干擾的影響。 在民用航空領域，慣性導航系統(INS)是GPS的主要備用系統。INS利用加速度計、陀螺儀 等感測器計算PNT數據，但其主要限制在於需要外部源提供初始數據，且長時間運行會出 現漂移。新興的量子INS技術可能會顯著減少漂移問題，但其效果還有待進一步驗證。 增強型遠程導航(eLORAN)是另一種替代技術，它使用固定的地面信標網絡，信號比GPS更 強且更能抵抗干擾。然而，eLORAN主要局限於陸地和沿海地區，需要大量基礎設施投資， 且只能提供水平定位，無法進行垂直導航。儘管如此，美國軍方正在試驗新的eLORAN部署 ，有望僅用三個終端站就能覆蓋整個美國大陸。 地形導航(TBN)是一種利用感測器輸入與預先繪製的地形圖進行匹配的導航系統。TBN使用 固定的地形高度參考來減少漂移，但在平坦地形或遭受轟炸改變的地區效果較差。即時同 步定位與地圖建構(SLAM)技術可以解決部分問題，但仍需要已知位置的錨點。 電腦視覺技術，特別是視覺定位系統(VPS)，是另一個令人興奮的發展領域。VPS透過匹配 相機捕捉的像素與特徵數據庫中的像素來計算位置和導航。然而，VPS需要預先對大範圍 區域進行高精度地理空間坐標進行繪製，這在戰時環境中可能面臨挑戰。 LiDAR技術與INS的融合也是一種有前景的導航方案。LiDAR可以建立即時3D環境地圖，結 合INS可以計算位置、方向和速度。但LiDAR通常需要預先繪製區域地貌，且受到視線和天 氣條件的限制。 整體而言，目前沒有任何單一技術能完全替代GPS或其他現有的GNSS。事實上，我們也需 要一種多層次的PNT方法，將多種技術交互連接，能在不利條件下實現替代互補。雖然許 多人才正在開發新的AltPNT技術，GPS/GNSS的替代品可能會在未來出現，但在此之前，仍 須投資於更具韌性和穩健性的GPS系統，特別是開發多樣化的AugPNT技術，這將是未來數 年內安全導航的關鍵。 --
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