1.美太空军启动“赫卡忒计划”应对GPS脆弱性挑战。
Breaking Defense网站2026年2月12日报道,美国太空军于2025年4月启动“赫卡忒计划”(Project Hecate),由太空作战分析中心(SWAC)主导研究多轨道卫星导航架构,旨在确保美军及盟友在2040年后仍可获得可靠的定位、导航与授时(PNT)服务,该研究预计于2026年9月完成并影响后续预算规划。“赫卡忒计划”由太空系统司令部军事通信与定位导航授时项目执行办公室主管尼尔·巴纳斯上校于2026年1月在洛杉矶太空产业日活动中首次公开提及。当前GPS星座由31颗活跃卫星组成,运行于中地球轨道(MEO),轨道高度约20200公里。然而,巴纳斯上校警告称,除了传统的地面GPS干扰威胁外,来自太空的干扰挑战正在扩大,这要求未来架构必须具备“分层、多轨道、多频段、商业和国际合作”等特征。太空军发言人透露,该计划正在评估包括不同轨道、商业卫星导航概念、先进指挥控制方案以及用户设备演进在内的多种候选架构,其分析不受当前GPS架构限制。SWAC此前研究发现,低地球轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)均可用于替代性PNT星座。最具突破性的方案是“SWAC太空数据网络(SDN)”参考架构,该架构计划直接复用现有扩散型LEO通信卫星网络的信号。通过利用S波段、Ku波段和光交联通信信号,该系统可提供微秒至纳秒级的时间参考精度,同时规避针对GPS L波段信号的干扰。由于采用已获资金支持的通信网络和用户设备,该方案可大幅降低边际成本,仅需改造现有设备而非部署全新接收机。太空军此前因预算压力和国会质疑已终止了在MEO轨道部署弹性GPS小卫星星座的计划。
2.美国将于2030年发射首个空间量子重力传感器卫星。
2026年2月10日,Infleqtion公司宣布参与NASA量子重力梯度仪探路者任务(Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder,QGGPf)。该任务由NASA喷气推进实验室(JPL)主导,将在低地球轨道部署首个具备引力场梯度测量能力的量子传感器系统。该传感器核心采用超冷铷原子技术(通过激光将原子冷却至接近绝对零度,约-273.15°C),利用微重力环境实现更长的原子相互作用时间,从而提升测量灵敏度。Infleqtion负责传感器量子核心的设计、成熟化及集成工作,涵盖真空腔、激光系统和控制子系统三大模块。QGGPf被定位为技术验证任务,旨在为未来科学级仪器设计提供风险规避数据。通过直接测量地球引力场的微小变化,该系统可监测地下水、冰盖和自然资源的时空演变规律,为行星健康评估、国家安全和经济规划提供关键数据支撑。与此同时,该技术在导航定位、资源管理等领域也具备应用潜力。该项目建立在JPL与Infleqtion在国际空间站冷原子实验室(Cold Atom Lab)的合作基础上,并延续了NASA GRACE系列任务的引力测绘传统。任务团队还包括NASA戈达德空间飞行中心、德克萨斯大学奥斯汀分校、Monarch Quantum和Jemba9等机构。按照计划,仪器硬件开发将在三年内完成,随后进行飞行演示验证。Infleqtion已于2025年9月宣布通过与Churchill Capital Corp X合并实现上市。该公司首席科学官Dana Anderson表示,此次任务标志着美国在空间量子传感领域开辟了全新战略维度。

3.罗马尼亚在黑海完成抗干扰海上PNT系统验证。
Inside GNSS网站2026年2月12日报道,欧洲航天局(ESA)资助的RIPTIDE Phase 2项目于2026年2月在黑海海域成功验证了一套抗干扰的海上定位导航与授时(PNT)系统,在强GNSS干扰环境下实现定位误差小于10米。针对东欧地区尤其是地缘政治敏感海域日益严重的全球导航卫星系统(GNSS)干扰问题,由GMV罗马尼亚创新解决方案公司主导、联合罗马尼亚航天局研究中心和罗马尼亚海事水文管理局实施的项目,专门为黑海和多瑙河下游盆地设计了“监测与保护”集成验证系统。该系统旨在应对影响港口、航道和海岸基础设施的干扰和欺骗攻击风险,构建补充GNSS的备用PNT能力。RIPTIDE Phase 2采用的技术架构在当局端整合了海岸干扰监测与VDES(VHF数据交换系统,一种新型海上数据链路)发射机,提供备用测距信号和可信导航数据;在船舶端则通过多星座GNSS、VDES-R定位和机载干扰检测的融合,确保GNSS退化时的自主运行能力。系统核心的“监测与保护”工作流通过交叉验证GNSS干扰指标、导航电文完整性和PVT(Position-Velocity-Time,位置-速度-时间)一致性,在检测到异常时自动切换至VDES-R定位模式。在罗马尼亚海事水文管理局“海洋2号”科考船上进行的实船试验中,系统在真实GNSS干扰和欺骗条件下验证了韧性表现。试验数据表明,VDES-R/R-Mode(一种陆基测距技术)在强干扰环境下定位误差保持在10米以内,“监测与保护”交叉验证机制成功识别了GNSS欺骗和退化场景。通过Skydel仿真平台模拟的局部退化和协同攻击场景进一步验证,系统达到技术成熟度等级(TRL)6。项目团队分析揭示了载噪比、伪距质量与VDES-R定位精度之间的相关性,并确认该技术可扩展至搜救、应急管理、航空无人机以及公路铁路运输等领域。

学术动态
1.基于RFSoC的集成导航与感知:使用NavIC(RFSoC-Based Integrated Navigation and Sensing Using NavIC)
2026年2月9日,该论文发表于预印本平台arXiv。论文提出了基于印度区域导航卫星系统(NavIC)的集成导航与遥感硬件原型。传统全球导航卫星系统(GNSS)主要服务于定位导航,而GNSS反射测量技术通过部署低成本被动雷达接收器,利用卫星信号的地面反射实现非合作目标探测,具有成本低、频谱复用等优势。然而,现有GNSS遥感平台依赖分立硬件组件和离线处理,存在延迟高、功耗大的局限。
为突破这一瓶颈,论文在AMD Zynq射频片上系统(RFSoC)平台上实现了NavIC卫星遥感原型。系统采用硬件-软件协同设计,将信号处理任务分配至ARM处理器(PS)和现场可编程门阵列(FPGA)之间。通过两个同步接收通道分别捕获卫星直接信号与地面反射信号,利用NavIC L5标准定位服务(1.176 GHz中心频率、1.023 MHz伪随机噪声序列)进行粗捕获处理和卫星识别,并生成延迟-多普勒图实现目标探测。
论文验证了两种硬件配置:RFSoC双通道环回收发器片上配置,以及基于Keysight任意波形发生器的NavIC信号模拟器与RFSoC接收器接口配置。两种方案均成功实现目标的距离和多普勒频移检测。
实验在-5 dB至-12 dB信噪比条件下验证了系统性能。在-5 dB信噪比下,双静态距离和多普勒的平均均方根误差分别为0.14 km和250 Hz,均在分辨率范围内。系统成功探测到10公里半径内、间隔4公里的目标,多普勒返回500 Hz。完整接收链执行时间274毫秒,功耗仅3.75瓦,显著优于传统方案。若将粗捕获处理迁移至FPGA,可实现额外3倍加速。
论文首次展示了基于RFSoC平台的NavIC遥感硬件原型,为印度区域导航系统的二次遥感应用开辟新方向。相比现有仅支持离线处理的方案,本系统实现了实时分析能力。未来工作将扩展原型捕获真实NavIC信号,结合模拟前端进行链路预算分析,推动该技术在无人机载被动雷达系统中的实际应用。
2.认知信标对未知低轨道卫星信号的估计:为定位导航与授时技术创造机遇(Cognitive Beacon Estimation of Unknown LEO Satellites Signals of Opportunity for PNT)
2026年2月4日,该论文发表于《IEEE通信选域期刊》。论文提出并实验验证了一种适用于非地面网络(NTN)源的认知信标检测与估计框架,可在未知信号中检测重复特征(信标),且不依赖于发射源的调制方式,为定位、导航与授时(PNT)提供新方案。
论文首先构建了高动态卫星信道的接收信号模型,将多未知源接收信号通过时变载波功率、延迟、多普勒频移和用户数据等参数化,解决了传统模型难以描述低轨(LEO)卫星信道的问题。接着,设计了顺序信标检测与估计方法,该方法无需知晓发射机调制方案,能延长积分周期,还可挖掘估计信标中包含的波束、扇区、发射机识别序列等关键信息。同时,理论证明该框架几乎必然收敛到正确信标,且能逐个检测所有信号源直至全部识别。
在实验验证方面,论文针对GPS及NOAA、Orbcomm、Iridium、Starlink、OneWeb这5个LEO星座(涵盖AM/FM、M-PSK、SCFDMA、OFDM等多种调制方式),成功实现了信标盲检测与估计。例如,对GPS卫星,该框架盲估计伪随机噪声(PN)序列,与专用GPS接收机数据对比,多普勒和延迟误差零均值,且PN序列比特精度达100%;对Starlink卫星,揭示了其OFDM信标全貌,而非仅传统方法发现的少量同步序列。此外,论文还验证了该框架在地面车辆导航中的实用性。利用框架生成的2颗Orbcomm、1颗Iridium、4颗Starlink和1颗OneWeb卫星的伪距率测量值,结合高度计数据,通过扩展卡尔曼滤波估计车辆近1公里轨迹,三维位置均方根误差仅4.15米,显著优于无LEO辅助的导航方案(三维位置均方根误差110米)。
该框架突破了传统机会导航接收机依赖信标先验知识的局限,可应对私人网络信号结构未知、信标动态变化、信号结构更新等场景,为未来无线通信网络中PNT功能的普及提供了技术支撑。