DARPA擬出5種新的GPS替代方案，不用衛星也能定位導航

DARPA，(The Defense Advanced Research Projects Agency，美國國防高級研究計畫局)在日前公佈的《 Breakthrough Technologies for National Security》計畫內，總結了他們未來關注的四個主要領域，其中，對現有的定位導航技術改造計畫，無疑會是個顛覆性的變動。

現在的GPS系統的前身，就是由DARPA當初出於軍用目的所設計的。這套系統是基於愛因斯坦的狹義和廣義相對論，透過一系列衛星的信號時間戳記和這些衛星之間的相對位移，定位出在地面的位置。無論是車載導航儀或是為利用電信基地台提供同步時間，GPS都發揮了巨大的作用。

但是，這麼重要的系統，其實可能輕易地在人為干擾下崩潰。主因是GPS使用的波段是已知的，因此利用射頻噪音，人們可以很容易就覆蓋一個區域內的GPS信號，而且這種設備你在拍賣網站上就可以買到。

因此，在這種情況下，捨棄掉衛星，重新設計一個以地面設備為主的定位導航系統可能是一個好的替代方法。但是，做起來並沒有這麼容易：

第一種假設是在地面上鋪設大量的發射器，但是這麼做的工程量和維護成本會很高；
另一種是Differential GPS(差分全球定位系統)，在已知的地點，配備一台 GPS 接收機作為基準站並和使用者同時進行 GPS 觀測，與基準站座標比較並求解出即時的差分修正值以修正其GPS定位解。但是這種做法仍舊離不開衛星的輔助；
還有一種在二戰期間使用的無線電導航系統LORAN，這種系統儘管可以抵抗一定的干擾，但是精確性卻一直難以解決。

所以現階段，關於如何構建這樣一套系統還有諸多的可能性。

在新公佈的這份文件中，DARPA表示，由於目前GPS系統的侷限，他們不得不尋求一種更有效的定位、計時和導航的系統。為了達成這一目標，DARPA已經在5個相關計畫進行了大量的投入，分別是：自我調整導航系統（ANS），PNT微技術系統（Micro-PNT），量子輔助傳感與讀出（QuASAR），超高速鐳射科學和工程項目（PULSE）和對抗性環境中的空間、時間和方位資訊（STOIC）。

上述這五個專案都致力於在GPS無法使用時，提供穩定可靠的PNT( position, navigation and timing)服務，比如ANS利用精確的慣性測量裝置，可以在缺少外部資料的情況下定位，而PULSE則利用超短脈衝雷射技術提高原子鐘和微波源的精度。

單從這份資料，我們還是無法得知未來DARPA將會如何實現這一目標，但是技術從軍用到民用是歷史一貫的趨勢，可以預見，將來重新啟動車載導航儀的時候，或許再也不用等那麼久搜索衛星訊號了。