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让位于 GPS:低地球轨道导航卫星重返舞台

Ars Technica2026年7月16日 11:00

你忘记的 GPS 先驱正在重新流行,Xona 计划将 258 颗卫星部署到低地球轨道,作为 GPS 的替代方案。下面是由 Xona Space Systems 开发的 Pulsar 卫星的插图,用于提供低地球轨道的定位、导航和时间 (PNT) 服务。图片来源:Xona Space Systems 在低地球轨道的新导航卫星可能提供比 GPS 和其他高轨道全球导航卫星系统强 100 倍的信号强度,从而提高在密集城市、茂密树叶下甚至建筑内部的定位精度。这种信号也可能在商业航班、海运运输,甚至各种智能手机应用受到越来越广泛的 GPS 干扰时显示出更强的抗干扰能力。随着位于加利福尼亚的 Xona Space Systems 计划于 2026 年 10 月发射首批六颗生产卫星,早期服务将在 2027 年开始,这一愿景可能即将成形。一旦在未来几年内发射了全部 258 颗 Pulsar 卫星的星座,Xona 声称客户将能够在地球上的任何地方准确地定位到几厘米内。Xona Space Systems 的联合创始人兼工程副总裁 Adrien Perkins 告诉 Ars:“这种强大的信号意味着我们可以进入 GPS 目前无法到达的室内环境。我们的更高功率使你可以在比仅使用 GPS 远的地方进入干扰环境。” Xona 已经于 2025 年 7 月 1 日通过 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭共享任务发射了其第一颗卫星 Pulsar-0。根据 Xona 的博客文章,Pulsar-0 卫星已经参与了多个“跨多个国家的实时天空干扰测试”,显示出比 GPS 强 100 倍的信号如何能够将干扰者的有效区域减少 95%。该公司还测试了内置于 Pulsar 信号中的反欺骗水印,以帮助接收机认证卫星信号,并使用软件更新将初始卫星的“原生定位精度”从 4.2 厘米的测距误差提高到 1.5 厘米的精度。 与提供定位、导航和时间 (PNT) 服务的其他全球导航卫星系统一样,Pulsar 卫星在 10 月发射六颗生产卫星后,也可以开始向中纬度地区的客户提供间歇性的时间信号。Xona 已经签约若干精密计时客户,以使用 Pulsar 卫星信号在金融市场、电信、数据中心和交通系统中提供计时和同步服务。Xona 预计其卫星最终将提供精确到 10 纳秒的时间参考。但与携带昂贵原子钟以保持准确时间的 GPS 卫星不同,Pulsar 卫星将依赖于更便宜的软件解决方案进行精确计时。据 Xona 表示,随着星座增加到约 16 颗卫星,Pulsar 的计时服务将在城市环境中变得更为持续和可用,使得至少有一颗卫星可以在常规基础上被观察到。该公司还描述,在一个区域内面对四颗 Pulsar 卫星时,厘米级定位能力将成为可能,他们期望在完整星座完成之前为“优先区域”实现这一目标。 来自俄亥俄州立大学自主系统感知、智能与导航(Aspin)实验室的主任 Zak Kassas 告诉 Ars,Xona 和其他计划在低地球轨道 (LEO) 部署卫星导航系统的公司,首批客户可能是“那些极其重视可用性、韧性、完整性、认证和精度,并且已经习惯于为优质 PNT 服务付费的组织”。他表示,这些客户可能是“国防和国家安全用户以及负责韧性的政府机构”。 以下是 Xona Space Systems 在加利福尼亚州伯灵盖姆的卫星工厂的照片。图片来源:Xona Space Systems 使用 LEO 卫星提供定位和计时服务“既是福也是祸”,Kassas 在他为 Inside GNSS 撰写的专栏中解释道。福在于,LEO 卫星通过靠近地球的操作可以向地面接收器提供更强的信号,而它们相对快速的天空运动可以以提供用于地理定位和地球导航的附加信息的方式进行测量。祸在于,需要数百颗 LEO 卫星才能可靠地在全球范围内提供近乎即时的定位和计时服务。由于 SpaceX 推动的低成本火箭发射的出现,部署如此多卫星的前景已经不再令人生畏,这使得越来越多的巨型星座得以实现。

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