可靠定位、导航与授时（APNT）
什么是APNT？
“可靠定位、导航和授时”（APNT）是指即使在卫星系统遭到干扰、篡改或无法使用的情况下，仍能提供可信的定位、导航和授时数据的能力。随着对全球导航卫星系统（GNSS）的依赖程度不断加深，我们已不能再理所当然地认为定位功能在任何情况下都能正常工作。 APNT通过使系统在信号退化或被阻断时仍能保持连续性、完整性和运行可靠性，从而应对这一挑战。
APNT融合了多层韧性机制，包括：稳健的GNSS接收、干扰感知、抗干扰与防欺骗检测及缓解、消息认证、惯性与传感器融合支持、安全计时能力，以及可在信号中断期间确保系统持续运行的系统级策略。
APNT为何重要？
对于自 主和任务关键型平台而言，挑战已不再仅仅是接收GNSS信号，而是确保在信号中断、退化或被篡改时，定位数据仍能保持可靠性。GNSS的脆弱性（如干扰、欺骗和干扰）会以不同方式影响系统：
| 干扰 | 欺骗 | 干扰 |
|---|---|---|
| 通过压制或遮蔽合法卫星信号，导致信号不可用。 | 试图通过伪造信号或篡改导航数据来误导接收机。 | 引入不需要的射频能量，无论是有意还是无意，都会降低性能、稳定性或可靠性。 |
综合来看，这些风险对可靠运行构成了真实且根本性的挑战。如果不进行技术转型，定位的可靠性将无法得到保障。这就是为什么 APNT 变得至关重要。它将定位从一项性能指标转变为一项韧性要求，从单一来源依赖转变为多源架构，并从假设的可用性转变为针对故障和任务连续性而设计的系统。
APNT 标志着定位系统设计方式的根本性进步：
| 传统 GNSS 方法 | APNT |
|---|---|
| 以精度为中心 | 以韧性为导向 |
| 以性能为导向的设计 | 以连续性为导向的设计 |
| 以准确性为首要目标 | 以可靠性为首要目标 |
实验室测试不会说谎——但 Jammertest 2025 也不会。当遭遇强烈的干扰和欺骗攻击时，u-blox 依然泰然自若。
u-blox APNT：韧性与效率
u-blox 凭借其全球通用的尖端 GNSS 解决方案赢得了广泛信赖，通过高效且易于集成的产品，为各行各业提供可靠、高质量且可扩展的定位服务。 虽然高端 APNT 系统在严苛环境下具备强大的抗干扰能力 ，但通常伴随着极高的集成复杂度、高昂的成本以及有限的可扩展性，这使得它们难以实现大规模部署。
随着干扰和欺骗行为日益普遍，业界需要一种将韧性与效率及可扩展性相结合的新方法。
基于值得信赖的单芯片架构， u-blox ZED-R20P 满足了这一需求，在提供抗干扰和抗欺骗的强大性能的同时，还保持了 u-blox 解决方案所特有的高能效、集成简便性和可扩展性。
NavPRISM：抵御干扰和欺骗的信号级抗干扰能力
该功能的核心是u-blox NavPRISM（定位韧性与干扰缓解），这是一个专用的信号级引擎，旨在确保 GNSS 定位在射频干扰下仍能保持稳健和可靠。
NavPRISM 专门致力于保护 GNSS 信号免受干扰和欺骗，使系统即使在受干扰的环境中也能保持定位能力。
抵御干扰和欺骗威胁
现代作业环境日益受到多频段干扰和欺骗攻击的影响，这使得可靠的 GNSS 定位变得更加困难。
凭借 NavPRISM，ZED-R20P具备以下特性：
- 抵御多频段干扰和欺骗攻击的能力
- 信号干扰的检测与缓解
- 在受干扰及射频信号退化的条件下仍能持续运行
即使在存在主动干扰的情况下，也能确保定位功能持续可用。
防止在高级欺骗攻击下产生虚假定位
在国防和任务关键型应用中，最大的风险并非信号丢失，而是欺骗性定位。
NavPRISM的设计旨在：
- 检测并缓解高级欺骗攻击
- 防止因信号被篡改而导致的虚假定位
- 确保仅将一致且可信的信号纳入导航计算
确保系统不会被看似合理但实际上错误的位置数据所误导。
增强了伽利略 OSNMA 认证功能
NavPRISM集成了伽利略 OSNMA技术，以进一步增强信号可信度：
- 在信号层面对导航消息进行认证
- 针对伪造信号的额外防护
增强对来自太空的GNSS信号的信任度。
自适应干扰抑制
并非所有干扰场景都相同，有 效的抑制需要具备自适应性。
NavPRISM 能够动态地：
- 在受干扰时调整跟踪策略
- 优先处理纯净且可靠的信号
- 在各种干扰条件下保持性能
确保在无需人工干预的情况下保持稳定运行。
在恶劣环境中最大限度地提高信号可用性
现代 GNSS 的性能取决于能否持续获取可用信号，即使在信号质量下降的情况下也是如此。
NavPRISM 通过以下方式提升信号可用性：
- 全频段、全星座GNSS接收
- 在部分信号受阻场景下增强鲁棒性
- 在低信噪比（SNR）环境下的增强跟踪能力
即使在信号条件不佳的情况下，也能确保可靠的定位。
系统安全：保护数据、接口和设备完整性
虽然 NavPRISM 确保了信号的鲁棒性，但可信定位还要求对整个系统进行保护。
ZED-R20P平台通过“安全设计”架构将安全性扩展到射频领域之外，确保定位数据保持真实、安全，并免受篡改。
保障接收机与主机之间的通信安全
- GNSS 数据接口的身份验证和加密
- 防范中间人（MITM）攻击
- 导航和计时数据的安全传输
确保可信数据在跨越系统边界时仍保持安全。
保护GNSS数据免受篡改和注入攻击
- 防范数据篡改和注入攻击
- 消息真实性与完整性的验证
- 检测被重放或篡改的GNSS数据
确保系统仅使用有效且未被篡改的数据。
确保设备完整性
- 安全启动以验证固件真实性
- 配置锁定，以防止未经授权的更改
保护接收机免受安全威胁和配置错误的影响。
防止未经授权的访问
- 保护调试接口（例如 JTAG）
- 防止对系统功 能和敏感数据的未经授权访问
即使在暴露的环境中，也能确保设备级安全。
适用市场
u-blox 通过其 R20 平台将 APNT 功能引入可扩展的实际应用系统，该平台结合了弹性 GNSS 接收、信号威胁感知、身份验证和连续性机制。
这些功能专为那些在遭遇干扰时仍需保持定位可靠性，同时满足质量、功耗、集成度和大规模部署要求的应用而设计。因此，在定位失败已无法被容忍的各类市场中，APNT 正变得不可或缺。
无人机和无人机系统
无人机和UAS是APNT面临要求最严苛且发展最迅速的应用环境之一。这些系统高度依赖定位数据，通常在射频环境恶劣或存在干扰的条件下运行，不仅必须满足尺寸、重量、功耗和质量方面的严格限制，还需支持跨机队和平台型号的可扩展部署。
在许多此类系统中，定位故障会直接导致任务失败。
随着无人机应用的日趋成熟，定位已不再仅仅是一个性能参数。它与信任、法规以及运行安全之间的联系日益紧密。关键能力正逐渐成为系统要求的一部分，而非可选功能：
- 对干扰和信号退化条件的抗干扰能力
- 干扰与欺骗的检测与缓解
- 可信身份识别与地理围栏
- 多传感器态势感知与数据融合
- 基于可信组件的“安全设计”
这带来了新的设计挑战。系统开发人员必须在适应 不同任务场景的同时，平衡多重因素：
- 在干扰下的韧性与连续性
- 定位精度与完整性
- 集成工作量与系统复杂度
- 质量、尺寸和功耗限制
- 跨机队及部署规模的可扩展性
在无人机生态系统中，不同平台的需求存在显著差异。从对效率和质量要求极高的小型无人机系统，到在动态环境中运行的高速拦截无人机，再到对完整性和系统感知能力要求更高的先进自主系统。这种多样性使无人机成为可扩展APNT解决方案的重要驱动力。
国防与安全
国防与安全是定位可靠性至关重要的多个应用环境之一，其他还包括无人机、自主系统和关键基础设施。干扰、欺骗和蓄意干扰是作战环境中的常见现象，定位系统必须设计为能在这些条件下正常运行。
在许多此类场景中，定位故障会直接影响任务执行。系统必须能够在实时检测、抵御和应对信号威胁的同时，保持可靠的导航和计时功能。
国防与安全应用的关键要求包括：
- 强大的干扰和欺骗检测与缓解能力
- 在受干扰和信号退化环境下持续运行
- 具有高完整性的可信定位和计时数据
- 能够防范篡改和未经授权访问的安全架构
- 跨系统互操作性及平台间协调
这构成了一个根本不同的设计范式。系统不能依赖信号的可用 性，而必须在设计上具备在干扰下的韧性。
APNT 为这一方法奠定了基础。通过整合信号感知、身份认证、连续性机制以及安全系统设计，它使国防和安全系统能够在无法保证可靠性的环境中保持任务连续性。
展望未来
APNT 既是一项技术挑战，也是一项部署挑战。定位系统需要将韧性与可扩展性相结合，才能在各种真实环境中可靠运行。
u-blox 正通过其 R20 平台推动这一转型。
