保证定位、导航和定时（APNT）
什么是 APNT？
有保障的定位、导航和授时（APNT）是指即使卫星系统受到干扰、操纵或不可用，也能提供可信的定位、导航和授时数据的能力。随着对全球导航卫星系统的依赖程度不断加深，不能再假设定位系统在所有条件下都能正常工作。APNT 可应对这一挑战，使系统在信号降级或被拒绝时仍能保持连续性、完整性和运行信心。
APNT 结合了多层复原能力，包括强大的 GNSS 接收、干扰感知、干扰和欺骗检测与缓解、信息验证、惯性和传感器融合支持、安全定时能力，以及允许在中断期间继续运行的系统级策略。
APNT 为何重要？
对于 自主平台和任务关键型平台而言，所面临的挑战不再仅仅是接收 GNSS 信号，而是确保在这些信号中断、降级或被操纵时，定位数据仍然可靠。干扰、欺骗和干扰等 GNSS 漏洞会以不同方式影响系统：
| 干扰 | 欺骗 | 干扰 |
|---|---|---|
| 通过干扰或掩盖合法的卫星信号来破坏信号的可用性。 | 试图用伪造信号或篡改的导航数据误导接收器。 | 有意或无意引入不必要的射频能量，降低性能、稳定性或可信度。 。 |
这些风险结合在一起，对可靠运行构成了真正的根本性挑战。如果不进行技术转变，定位将不再有保障。这就是 APNT 变得至关重要的原因。它将定位从性能指标转变为复原力要求，从单一来源依赖转变为多来源架构，从假定可用性转变为针对故障和任务连续性设计的系统。
APNT 代表着定位系统设计方式的根本性进步：
| 传统的全球导航卫星系统方法 | 亚太核技术 |
|---|---|
| 注重精度 | 注重弹性 |
| 性能驱动设计 | 连续性驱动设计 |
| 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。当干扰和欺骗行为肆虐时，u-blox 毫不退缩。
u-blox APNT：弹性和效率
u-blox 提供全球通用的先进 GNSS 解决方案，通过高效、易于集成的产品为各行各业实现可靠、高质量和可扩展的定位，因而备受信赖。虽然高端 APNT 系统在具有挑战性的环境中具有很强的适应能力，但它们往往集成复杂、成本高昂且可扩展性有限，因此不适合广泛部署。
随着干扰和欺骗行为日益猖獗，业界需要一种将抗干扰能力与效率和可扩展性相结合的新方法。
基于可信单芯片架构的 u-blox ZED-R20P在保持 u-blox 解决方案所特有的高能效、集成简便性和可扩展性的同时，还能提供强大的抗干扰和欺骗性能。
NavPRISM：信号级抗干扰和欺骗能力
该功能的核心是u-blox NavPRISM（定位弹性和干扰缓解），它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可靠。
NavPRISM 专注于保护 GNSS 信号免受干扰和欺骗，使系统即使在有争议的环境中也能保持定位。
抵御干扰和欺骗威胁
现代作战环境日益受到多频段干扰和欺骗攻击的影响，使可靠的 GNSS 定位更具挑战性。
借助 NavPRISM，ZED-R20P可提供以下功能：
- 抵御多频段干扰和欺骗攻击
- 检测和缓解信号干扰
- 在有争议和衰减的射频条件下继续运行
即使在有源干扰的情况下，也能确保定位功能可用。
防止高级欺骗下的错误定位
在国防和关键任务应用中，最大的风险不是信号丢失，而是欺骗性定位。
NavPRISM 设计用于
- 检测并减轻高级欺骗企图
- 防止操纵信号造成的错误定位
- 确保只有一致、可信的信号才有助于导航
确保系统不会被可信但不正确的定位数据误导。
通过伽利略 OSNMA 验证增强功能
NavPRISM 集成了伽利略 OSNMA，可进一步增强信号的可信度：
- 在信号层面验证导航信息
- 针对欺骗信号的额外保护
增强对来自太空的 GNSS 信号的信心。
自适应干扰缓解
并非所有干扰情况都相同，有效的干扰缓解需要适应性。
NavPRISM 可动态
- 在干扰情况下调整跟踪策略
- 优先处理干净可靠的信号
- 在不同干扰条件下保持性能
无需人工干预即可确保稳定运行。
在恶劣环境中最大限度地提高信号可用性
现代 GNSS 性能取决于能否保持可用信号，即使在信号衰减的条件下也是如此。
NavPRISM 通过以下方式提高信号可用性：
- 全波段、全星座 GNSS 接收
- 提高部分信号阻断情况下的鲁棒性
- 在低 SNR 环境中增强跟踪能力
即使信号条件不理想，也能确保可靠定位。
系统安全：保护数据、接口和设备完整性
在 NavPRISM 确保信号恢复能力的同时，可信定位还需要整个系统的保护。
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，并防止篡改。
确保接收器到主机通信的安全
- 验证和加密 GNSS 数据接口
- 防止中间人（MITM）攻击
- 安全传输导航和授时数据
确保可信数据跨越系统边界保持安全。
保护 GNSS 数据免遭篡改和注入
- 防止数据篡改和注入攻击
- 验证信息的真实性和完整性
- 检测重放或篡改的 GNSS 数据
确保系统只使用有效和未篡改的数据。
确保设备完整性
- 安全启动以验证固件的真实性
- 配置锁定，防止未经授权的更改
保护接收器不受损害和配置错误。
防止未经授权的访问
- 保护调试接口（如 JTAG）
- 防止未经授权访问系统功能和敏感数据
即使在暴露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 功能带入可扩展的实际系统中，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。
这些功能专为定位必须在中断情况下保持可靠的应用而设计，同时满足质量、功耗、集成和大规模部署等方面的限制。因此，APNT 在定位失败已不再被接受的一系列市场中变得至关重要。
无人机和无人机系统
无人机和无人机系统是对 APNT 要求最高、发展最快的环境之一。这些系统严重依赖定位数据，经常在射频干扰或有争议的条件下运行，必须满足对尺寸、重量、功率和质量的严格限制，同时支持跨机队和平台变体的可扩展部署。
在许多此类系统中，定位失败直接导致任务失败。
随着无人机应用的成熟，定位不再仅仅是一个性能参数。它越来越多地与信任、监管和操作安全联系在一起。关键功能正在成为系统要求的一部分，而不是可选功能：
- 抗干扰和信号衰减能力
- 干扰和欺骗检测与缓解
- 可信识别和地理围栏
- 多传感器态势感知和数据融合
- 采用可信组件的安全设计
这给设计带来了新的挑战。系统开发人员必须平衡多种因素，同时适应不同的任务要求：
- 中断情况下的复原力和连续性
- 定位精度和完整性
- 集成难度和系统复杂性
- 质量、尺寸和功率限制
- 机队和部署量的可扩展性
在无人机生态系统中，不同平台的要求差异很大。从效率和质量至关重要的小型无人机系统，到在动态条件 下运行的高速拦截无人机，再到对完整性和系统感知有更高要求的先进自主系统。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
除了无人机、自主系统和关键基础设施之外，国防和安全也是定位可靠性至关重要的几个环境之一。干扰、欺骗和蓄意干扰是作战环境的一部分，定位系统必须能够在这些条件下正常工作。
在许多这样的情况下，定位失败会直接影响任务的执行。系统必须能够在实时检测、抵御和应对信号威胁的同时，保持可靠的导航和定时。
国防和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
- 在有争议和劣化的环境中持续运行
- 具有高度完整性的可信定位和授时数据
- 防止操纵和未经授权访问的安全架构
- 系统间的互操作性和平台间的协调性
这就产生了一种根本不同的设计模式。系统不能依赖于信号的可用性，而必须具备在中断情况下的恢复能力。
APNT 为这种方法奠定了基础。通过将信号感知、身份验证、连续性机制和安全系统设计结合起来，它使国防和安全系统能够在可靠性无法保证的环境中保持任务的连续性。
展望未来
APNT 既是一项技术挑战，也是一项部署挑战。定位系统需要将弹性与可扩展性相结合，才能在现实环境中可靠运行。
u-blox 正通过其 R20 平台实现这一转变。
