模塊化開放系統(tǒng)方法（MOSA）的使用將有利于將替代位置，導(dǎo)航和定時(shí)（PNT）技術(shù)集成到平臺中的努力。此外，MOSA可以增加競爭和創(chuàng)新，同時(shí)減少專有系統(tǒng)的使用和相關(guān)成本。

美國軍方越來越依賴GPS衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)。GPS星座由31顆中地球軌道衛(wèi)星組成，為軍方提供其位置、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）信息的主要來源。PNT 數(shù)據(jù)用于確定位置、確定方向和規(guī)劃路線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)情報(bào)、監(jiān)視和偵察 （ISR） 數(shù)據(jù)的融合。從 1970 年代開始，海軍是第一個(gè)使用 GPS 的海軍;后來，在1991年的波斯灣戰(zhàn)爭期間，GPS的使用擴(kuò)展到地面車輛。今天，據(jù)估計(jì)，陸軍有50萬個(gè)GPS接收器在使用中。

有了如此有價(jià)值的系統(tǒng)，GPS受到威脅也就不足為奇了。2020 年，一個(gè)國會國防工作組報(bào)告說，GPS 可能是美軍的單點(diǎn)故障。對手正在積極發(fā)展電子戰(zhàn)（EW）能力，例如GPS干擾器和欺騙器，以及陸基反衛(wèi)星武器。訪問連續(xù)的GPS數(shù)據(jù)需要在平臺和衛(wèi)星之間保持清晰的視線，這在城市戰(zhàn)斗情況下并不總是可行的。美國國防部（DoD）認(rèn)識到可能失去這一關(guān)鍵戰(zhàn)場基礎(chǔ)設(shè)施所帶來的威脅。因此，五角大樓現(xiàn)在正在升級GPS系統(tǒng)：根據(jù)GPS III計(jì)劃，美國太空部隊(duì)正在開發(fā)和部署使用M-Code的新衛(wèi)星，M-Code是一種更強(qiáng)的軍事導(dǎo)航信號，為用戶提供卓越的能力，包括更好的防御干擾。

美國政府問責(zé)局 （GAO） 于 2021 年 5 月發(fā)布的技術(shù)評估“國防導(dǎo)航能力”確定“需要各種解決方案才能在所有國防部平臺上提供 PNT 信息。為此，國防部的方法是開發(fā)一系列替代PNT源，重點(diǎn)是互補(bǔ)GPS。國防部正在積極尋找其他技術(shù)，這些技術(shù)可用于在GPS數(shù)據(jù)被對手或環(huán)境條件拒絕或減少時(shí)對其進(jìn)行驗(yàn)證或補(bǔ)充。

無論GPS信息是否被拒絕，替代GPS源協(xié)同工作，以驗(yàn)證所有可用PNT數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性，并在其中一個(gè)源不可用或不可信的情況下合并已知的真實(shí)PNT信息。

補(bǔ)充PNT信息的兩種主要類型是相對PNT和絕對PNT。相對PNT使用平臺上的傳感器，例如慣性傳感器和芯片級原子和/或光學(xué)時(shí)鐘。在沒有外部信號的情況下，這些傳感器可以確定平臺的位置并提供準(zhǔn)確的時(shí)間。第二種類型 - 絕對PNT - 使用來自外部來源的信息，如天體（恒星和衛(wèi)星）和磁導(dǎo)航，圖像分析（地標(biāo)和地形），和/或感興趣的信號，如低射頻或低地球軌道（LEO）衛(wèi)星來確定平臺的位置。相對和絕對PNT技術(shù)可以結(jié)合使用，以相互補(bǔ)充并提高結(jié)果信息的彈性。

MOSA通往互補(bǔ)PNT的途徑

為了加快部署并降低新PNT功能的成本，國防部正在尋求實(shí)施模塊化開放系統(tǒng)方法（MOSA）。MOSA不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而是一個(gè)采購和設(shè)計(jì)政策，優(yōu)先考慮使用基于開放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。MOSA的好處包括：

跨域和計(jì)算機(jī)無縫共享

快速創(chuàng)新和集成

供應(yīng)商獨(dú)立性

生命周期可支持性和減少過時(shí)

最小化尺寸、重量和功率 （SWaP） 要求

根據(jù)GAO的說法，陸軍和海軍都開發(fā)了基于MOSA的PNT參考架構(gòu)，空軍也開始開發(fā)自己的架構(gòu)。預(yù)計(jì)陸軍將提出國防部范圍內(nèi)的MOSA PNT參考架構(gòu)，該架構(gòu)將標(biāo)準(zhǔn)化不同軍種PNT參考架構(gòu)的共同元素。陸軍PNT參考架構(gòu)，如“國防導(dǎo)航能力”中所述，將PNT信息與保證定義為“通過訪問一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立來源開發(fā)的可信PNT信息，具體取決于PNT威脅條件。陸軍計(jì)劃將創(chuàng)建PNT接口標(biāo)準(zhǔn)并開發(fā)參考PNT模塊硬件，以實(shí)現(xiàn)快速，敏捷和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的新功能集成?？哲娪?jì)劃的重點(diǎn)是向移動平臺分配非GPS時(shí)間，旨在開發(fā)使所有通信系統(tǒng)能夠?qū)r(shí)間從一個(gè)平臺分配到另一個(gè)平臺的方法。

兩種PNT參考架構(gòu)的關(guān)鍵是使用接口標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)例子是利用開放接口標(biāo)準(zhǔn)來傳達(dá)PNT信息，例如DARPA ［國防高級研究計(jì)劃局］開發(fā)的全源定位和導(dǎo)航（ASPN）標(biāo)準(zhǔn)。

MOSA的使用將為將替代PNT技術(shù)集成到平臺的努力帶來許多好處。此外，MOSA可以增加競爭和創(chuàng)新，同時(shí)減少專有系統(tǒng)的使用和相關(guān)成本。事實(shí)上，MOSA的使用現(xiàn)在是法律規(guī)定的：2110 U.S.C. § 2446a要求國防部的主要國防采購計(jì)劃在可行的最大范圍內(nèi)設(shè)計(jì)和開發(fā)，使用MOSA，除其他外，采用模塊化設(shè)計(jì)，在主要系統(tǒng)平臺和主要系統(tǒng)組件之間或主要系統(tǒng)組件之間使用主要系統(tǒng)接口。

滿足MOSA任務(wù)的開放標(biāo)準(zhǔn)的例子包括陸軍的努力VICTORY和CMOSS：VICTORY是C4ISR/EW互操作性計(jì)劃的車輛集成，其中包括一個(gè)開放式架構(gòu)，允許平臺接受未來的技術(shù)，而無需進(jìn)行重大的重新設(shè)計(jì);CMOSS是C5ISR / EW模塊化開放標(biāo)準(zhǔn)套件，MOSA將任務(wù)指揮，移動，機(jī)動和射擊等功能組合成一個(gè)系統(tǒng)。

GAO報(bào)告表明，雖然國防部目前監(jiān)督PNT服務(wù)參考架構(gòu)和接口標(biāo)準(zhǔn)的定義，但這些架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)“可以由政府和行業(yè)組成的聯(lián)盟進(jìn)行管理和維持”。該報(bào)告指出，開放集團(tuán)的傳感器開放系統(tǒng)架構(gòu)（SOSA）聯(lián)盟是政府，行業(yè)和學(xué)術(shù)聯(lián)盟開發(fā)用于軍事和商業(yè)傳感器系統(tǒng)的開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)例子。

為了幫助推動基于MOSA的PNT活動，GAO報(bào)告呼吁政策制定者考慮使開放架構(gòu)計(jì)劃更加持久，并提供適當(dāng)?shù)馁Y金。它的結(jié)論是，通過適當(dāng)?shù)馁Y源，“國防部的開放架構(gòu)計(jì)劃有可能大大降低所有PNT技術(shù)的集成成本和時(shí)間。GAO確定了開放架構(gòu)PNT帶來的許多好處，包括使國防部能夠領(lǐng)先于PNT不斷變化的威脅，因?yàn)镸OSA將使新的替代PNT技術(shù)更容易實(shí)施。

審核編輯：郭婷