Отчет Министерства транспорта США: L-диапазон, сверхвысокие и сверхнизкие частоты и оптоволоконные PNT технологии необходимы для защиты системы GPS

В отчете, опубликованном в начале 2021 г., Министерство транспорта США (DOT) обрисовало результаты своего проекта демонстрации технологий резервного копирования американской ГНСС GPS. Отчет призывает к системному подходу с использованием множества дополнительных технологий для защиты GPS. В документе содержатся требования к архитектуре резервных систем PNT, которая включала бы сигналы из космоса в L-диапазоне, наземные системы навигации, работающие в сверхвысокочастотном (UHF) и низкочастотном (LF) спектрах, а также оптоволоконную магистраль для синхронизации и передачи точного времени на наземные передатчики.

Демонстрационный проект и отчет были утверждены Конгрессом  США в специальном акте, принятом в конце 2017 года и профинансированном в начале 2018 года. Задержки в администрации привели к тому, что проект исследования «резервных» технологий начался в 2019 году.

Участники проекта

Из 21 фирмы, предложившей продемонстрировать свою продукцию, были отобраны 11. Это были:

— Echo Ridge LLC и Satelles Inc. Спутниковые технологии PNT с использованием диапазонов S и L соответственно.

— OPNT B.V. и Seven Solutions S.L. Оптоволоконная передача времени с использованием технологии White Rabbit Precision Time Protocol.

— TRX Systems Inc. Технология точного счисления с инерциальными единицами измерения и локализованным сопоставлением карт, дополненная сверхширокополосными маяками.

— Hellen Systems LLC и UrsaNav. Технология eLoran, использующая LF передатчики.

— Serco Inc. Среднечастотный R-режим.

— NextNav LLC. Система городских радиомаяков, использующая частоты УВЧ.

— PhasorLab Inc. и Skyhook Wireless Inc. Используют частоты Wi-Fi. Phasorlab использует выделенную сеть передатчиков. Skyhook использует существующие точки доступа Wi-Fi.

Пять демонстраций были проведены на Объединенной базе Кейп-Код, а остальные — в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли в Вирджинии.

По итогам демонстраций для каждой системы оценивались следующие временные характеристики:

— покрытие (доступность услуги) в «подходящей зоне» (только для беспроводных систем);

— точность и стабильность на подходящей площади;

— долговременная точность и стабильность передачи сигналов точного времени в фиксированное место;

— доступность и точность передачи времени в фиксированное место в сложных условиях сигнала GPS.

Позиционирование оценивалось для:

— покрытия в пределах определенного региона;

— доступности и точности услуг 2D и 3D динамического позиционирования;

—  доступность и точность статического позиционирования;

—  длительная доступность и точность статического позиционирования;

—  долговременная доступность и точность статического позиционирования в сложных условиях сигнала GPS.

Результаты работы DHS

В отчете также упоминается более ранняя серия демонстраций, проведенных Министерством внутренней безопасности США (DHS).

В декабре 2018 года Управление науки и технологий DHS выполнило эту работу через Институт разработки и развития систем внутренней безопасности. Проект «продемонстрировал комбинацию вариантов использования положения и времени для динамических и статических приложений, а также внутренних и внешних приложений, а также вариант использования передачи времени для критически важных инфраструктурных приложений».

Были оценены системы от Locata Corp, NextNav и Satelles. В отчете DoT говорится, что eLoran не участвовал в работе DHS из-за отсутствия передатчиков в этом районе. Однако «DHS ранее изучало эффективность eLoran в рамках Соглашения о совместных исследованиях и разработках (CRADA) с Harris Corporation и UrsaNav и имело представление о его возможностях».

Отчет о работе DHS за декабрь 2018 года не является общедоступным, хотя DOT заявляет, что он использовался для информирования. Единственной общедоступной информацией от DHS о eLoran CRADA, похоже, является пресс-релиз 2016 года. Презентация и другая информация доступна на сайте UrsaNav.

Выводы

Отчет DOT на 437 страницах наполнен подробной информацией о проекте, отдельных технологиях и демонстрационных результатах.

В кратком изложении говорится, что в дополнение к результатам работы DHS за декабрь 2018 года (которые не были перечислены), демонстрация DOT сделала четыре основных вывода:

— Все предложенные поставщики, прошедшие квалификацию TRL, продемонстрировали PNT «эффективность ценности», а один показал ценность во всех сценариях.

— Ни одна из компаний eLoran не преуспела в сценарии «Базовый статический временной анализ».

-Диапазон R-режима не соответствовал минимальному уровню технической готовности (TRL).

— Усилия по развертыванию и охват (инфраструктура на единицу площади) являются значительными факторами затрат.

Обращаясь к потребностям владельцев и операторов критически важной инфраструктуры PNT, в отчете сделан вывод, что «необходимыми технологиями являются наземные НЧ и УВЧ, а также спутниковое вещание в L-диапазоне для функций PNT с поддержкой волоконно-оптических служб времени для передатчиков / управляющих сегментов».

Источник: https://www.gpsworld.com/dot-report-l-band-uhf-lf-and-fiber-pnt-needed-to-protect-us/