在空军敏捷吊舱中测试的新型GPS导航系统

空军正准备通过新的导航技术在没有GPS的情况下作战,这对赢得明天的战争至关重要。

美国空军测试新的导航概念
USAF.

美国空军的战略发展规划和实验办公室或SDPE与美国海军合作宣布了成功演示精度,导航和定时或PNT的新概念。该概念将新的软件架构与现有的PNT技术相结合,可以允许服务在GPS拒绝环境中运行,这正变得越来越受到对等国家竞争对手继续推进GPS欺骗和拒绝技术的关注。

空军物资司令部(AFMC)新闻稿指出,我进行了六个成功的I阶段,以便在内部融合在一起的新PNT系统AgilePod.模块化开放式架构吊舱乘坐空中试验台。The system was then fit-tested aboard a T-38 jet aircraft at Holloman Air Force Base in New Mexico for planned Phase II flight tests scheduled for August 2021. According to Air Force Major Andy Cottle, SDPE’s Operational Experimentation Lead for Complementary-PNT, the tests successfully demonstrated that these new navigational systems being developed by the service "could perform within the reconfigurable AgilePod throughout a wide range of aircraft and environmental conditions.”

美国空军/大卫·迪克森

Agilepod在Wright-Patterson空军基地上乘坐Textron Airland Scorpion

AgilePod是一个模块化的开放式架构系统,提供“即插即用”可以快速集成多个传感器、通信和其他有效载荷的配置。美国空军此前曾在飞机上试验过AgilePodsRQ-4全球鹰MQ-9收割机无人机, 这u - 2侦察机龙女Spy飞机,第二次世界大战时代dc - 3,一个RC-26侦察机,德事隆的蝎子轻型喷气式飞机快速向这些现有飞机添加新功能。Rudy Klosterman,SDPE的实验和原型师部长,在吊舱上测试的新的PNT概念可以“根据需要帮助空军枢轴,以确保正在开发的能力满足战场的不断变化的需求。”

美国空军/大卫·迪克森

Agilepod的模块化建筑的插图

将PNT技术引入AgilePod体系结构可以使该服务快速适应GPS功能可能被拒绝或欺骗的情况。“PNT对空军来说不是一个新的挑战,但我们知道,没有竞争的空军优势并不能保证,我们不能自满,”卡托说。“这一概念认识到单一替代的PNT技术不会让我们的对手领先地位,因为他们试图破坏传统的GPS来源;我们需要以不同的方式思考雇用这些技术的方法,以实现我们所需的效果。“

在USAF的2022财年预算文件中,请求20470万美元的“生命周期原型”线项,其中包括开发PNT原型,用于使用Aboard Airbore Podded平台和空间:

躲闪

AFMC进行的新示范测试了三种不同的PNT概念:视觉导航(Visnav),机会信号(SOOP)和磁性异常导航(MAGNAV)。Visnav是最基本的导航形式之一,涉及构建地形特征或地形数据库,然后可以由板载传感器跟踪,以便计算车辆位置,速度和高度。作为卫星图像数据库和图像处理算法继续前进,视觉导航可能变得更加自动化和复杂。

另一方面,SOOP利用了广泛的射频(RF)发射这在空中自由传播,例如WiFi,电视信号,RFID,蜂窝网络等。通过计算飞机与这些信号的相对距离,与该飞机的原始位置的初始估计,这些“野生”RF信号可以是用来确定某人的位置。然而,SOOP需要复杂的天线和加工设备,并且机会信号通常仅在人口稠密的区域中发现,而不是在开阔的海洋上或未划分的沙漠延伸在北冰区,使这一概念对每个使命不切实际。

AFMC正在研究的第三个PNT概念是磁异常导航(MAGNAV)。这种导航方法使用机载磁强计,或称磁场传感器,来测量飞机在地球表面飞行时地球磁场的变化。然后,这些读数可以与现有的地球地磁场地图进行比较,以确定一个人相对于磁场异常的位置。MAGNAV并没有在最近的AgilePod PNT测试中得到演示,而是AFMC这种复杂的导航形式将被评估,以“在未来的测试中纳入潜在的”。

空军少校Aaron J. Canciani告诉《福布斯》去年,虽然他知道MAGNAV听起来很古怪,但空军理工学院已经看到了有希望的结果。“磁力导航一直有点难以推销。在我能够真正[告知]人们我使用它所获得的结果之前,它会遭到怀疑。我们希望在现实的平台上进行一些现实的测试,为进一步的研究和资助打开大门。”

空军研究实验室此前看过量子时钟技术作为扩展其PNT功能的一部分,但这些不具体在AFMC最近的新闻稿中提到。空军已经采用或实验了其他概念,以确保没有GPS的导航,例如使用星星导航的千年旧技术。现在退休的SR-71 Blackbird间谍飞机和B-2精神隐形轰炸机在其他战略飞机中,使用自动的天体导航系统或“Astro-Nav,“更高级版本同样的概念也被用于被拒绝的环境中。

中国和俄罗斯都是全球定位系统(GPS)欺骗功能继续前进在某些情况下部署竞争对手力量在有争议的地区,美国军方一直在进行练习模拟操作在GPS剥夺区域。已经存在新的堵塞GPS系统安装在海军陆战队F/A-18上军方使用加密的GPS技术,比民用网络更难被破坏。尽管如此,考虑到GPS对卫星的依赖越来越大受到威胁同行国家竞争对手的空间技术在美国,未来涉及轨道战的冲突中,基于卫星的GPS网络可能会被完全摧毁,因此需要更多功能的PNT作战概念。

确保美国及其武装部队在没有GPS的情况下能够运作,已经成为国防部和联邦政府的紧迫问题,甚至在国内也是如此。2020年,白宫签署了一项行政命令这旨在“确保PNT服务的破坏或操纵不会破坏[美国]关键基础设施的可靠和有效的运作”,并“管理依赖于PNT服务的系统,网络和资产的相关风险。”

美国空军对新的位置、导航和计时概念的演示表明,GPS欺骗或干扰正在发展到美国不能再指望这个已有几十年历史的系统在国际上或国内进行一致和安全的操作。未来的操作可能依赖于各种导航和位置概念,比如空军正在演示的,以确保全球不间断的操作。

联系作者:Brett@TheDrive.com