眾所周知，GPS容易受到各類干擾和欺騙的影響，且在一些有遮擋的區域，會發生收不到GPS信號或信號較弱的現象，這導致GPS難以滿足現代復雜戰場網絡電磁強對抗環境的應用需求。針對PNT系統的攻防，1997年美軍曾提出導航戰的概念，2017年美空軍又提出了授時戰的概念。此外，電子戰(含自適應電子戰、認知電子戰)、信息戰、網絡戰等概念也曾應用于 PNT 系統的攻防。

美國國防高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)在PNT領域曾支持過微定位導航與授時(Micro-PNT)、對抗環境下的空間時間和方向信息 (Spatial，Temporal，and Orientation Informationin Contested Environments，STOIC)、適應性導航系統 (Adaptable NavigationSystems，ANS)、深海定位導航系統(Positioning System for Deep Ocean Navigation，POSYDON)、超快激光科學與工程 (Programin Ultrafast Laser Scienceand Engineering，PULSE)、量子輔助傳感與讀取 (Quantum-Assisted Sensing and Readout，QuASAR)等相關項目。在此基礎上，美國陸軍一直在研發可靠 PNT(A-PNT)技術，以滿足 GPS 拒止環境下高復雜性動態變化的環境要求。

2015年初，美國陸軍專門組建了PNT項目辦公室，以推動從傳統 GPS 能力向A-PNT能力的快速轉型。

美國陸軍A-PNT項目包含4個子項目:1)基于地面無線電導航系統的偽衛星項目;2)為車輛系統提供 PNT 項目;3)為單兵提供 PNT 項目;4)抗干擾的 PNT 天線項目。A-PNT 項目經理 Kevin Coggins在2017年5月表示， A-PNT 項目可使陸軍進入戰爭中的下一個導航級別，并將超越 GPS 的能力。

為提高未來美陸軍PNT能力，提供步兵和戰車等武器更加可靠和精確的PNT技術，美國陸軍進行了多項舉措，相應的技術發展將成為 GPS 的補充和備份。

1、偽衛星系統

由于 GPS 信號可能被友方或敵方的電磁信號或天然障礙降級或拒止，美國陸軍希望通過使用地面或近地面無線電發射機廣播類GPS信號，以此建立偽衛星系統，以支持和增強GPS信號，提高態勢感知能力，從而提高任務指揮效率和效果。在GPS信號中度降級環境下，偽衛星系統有助于獲取GPS衛星信號;在嚴重降級環境下，偽衛星系統可用作定位和授時源。在GPS可用時，偽衛星系統依靠 GPS 信號將獲得更為精準的位置、速度和時間(Position Velocityand Time，PVT)信息。美國陸軍希望偽衛星系統具有以下能力:

1)指揮和控制軟件具有分析能力，有助于偽衛星系統的定位;

2)指揮和控制數據鏈能與陸軍任務指揮系統相兼容;

3)可兼容抗干擾 GPS天線;

4)具有異形光束輸出天線;

5)具有共形天線;

6)具有分布式孔徑天線;

7)具備防篡改技術;

8)具有高效率、快速響應的功率放大器;

9)能夠為天文導航設備提供備用位置源;

10)可通過偽衛星系統發送 GPS差分校正;

11)能為偽衛星系統提供精確授時的替代技術。

2、車輛導航系統

美國陸軍希望車輛導航系統在 GPS 受到干擾或拒止環境中，依然能夠為車輛提供PNT信息，以提高戰場任務指揮和決策能力。具體要求如下:

1)車輛導航系統的設計應該是可配置的，以平衡基本組件的最小化，從而平衡系統的總成本，與任務和作戰功能相匹配;

2)車輛導航系統的設計應可允許升級到 GPS 軍用碼( M 碼);

3)車輛導航系統應該高度集成，使 SWaP-C 最小化;

4)車輛導航系統應該兼容網絡時間協議(Network Time Protocol，NTP)和精確時間協議(Precision Time Protocol，PTP)，并能夠利用車輛的輔助傳感器提高導航和授時能力。

3、慣性導航

美國陸軍希望持續推進慣性導航技術發展，改進單兵和車輛態勢感知能力，并提高戰場指揮官的任務指揮和決策能力。陸軍希望應用微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)、機械、光學和原子等技術設計并開發出新型陀螺儀和加速計傳感器，以滿足單兵和車輛平臺的 SWaP-C 最小化目標。此外，陸軍還希望開發傳感器自校準、速度更新和范圍輔助等技術，以保證導航的長期性能。

4、定位

美國陸軍希望使用多種外部信息來確定位置信息，如GPS、多全球導航衛星系統(Multi-GNSS)、無線電導航、天文導航、地形匹配導航、機會信號導航(Navigationvia Signals of Opportunity，NAVSOP)和無線電大氣信號導航等，以提高戰場任務指揮和決策能力。陸軍希望重點突破:

1)先進 GPS 接收機硬件，包括新穎的射頻前端設計、與傳統射頻相關器不同的配置和設計、新型天線設計、軟件定義 GPS 接收器、實現 GPS 信號或 GPS 導航解決方案的完整性監控等;

2)充分利用 GNSS信號，如允許標準 GPS 接收機跟蹤非 GPS 信號的方法(如軟件修改 GPS 接收機用于跟蹤伽利略導航衛星信號);

3)利用新興的和計劃的未來信號，例如升級到M 碼信號，以及包括跟蹤和采集算法的新型接收機架構。這些算法可減少首次定位時間 (Time To First Fix，TTFF)或提高抗干擾能力;

4)開發抗干擾 GPS 或 GNSS 天線，以及相關抗干擾技術。

5、導航系統輔助傳感器

美國陸軍希望開發用于單兵和車輛平臺的導航輔助技術，在有 GPS信號時，通過輔助傳感器提高 GPS的定位精度;在無 GPS信號時，能夠保持較長一段時間內與 GPS 相當的定位精度。陸軍認為這種輔助傳感器應該是無電磁輻射的，或是具有少量輻射的，或輻射是受控的;另外物理硬件和軟件應該是模塊化的、易于嵌入的，且是可調可優化的，以適應各種軍事平臺(如步兵、戰車和航空器)，從而保障未來系統的升級。 在陸軍通用操作環境(Common Operational Environment，COE)中，系統應能夠正常工作并遵循預期的體系架構。陸軍對于軍事導航系統輔助傳感器的發展主要包括:

1)基于視覺的導航系統和技術，包括先進的計算機跟蹤、映射、特征識別和提取算法，光學鏡頭技術、照相機、微型固態材料及相應設備等;

2)基 于 光 探 測 和 測 距 (Light Detectionand Ranging，LIDAR)或激光探測和測距(Laser Detectionand Ranging，LADAR)系統;

3)低功耗、窄帶的無線電射頻測距系統，以降低對臨近的無線電通信系統的干擾;

4)速度傳感器、速度檢測器、磁強計和其他用于先進定位和導航技術的無源傳感器;

5)網絡輔助導航概念和系統。

6、導航傳感器融合

美國陸軍希望通過多種導航輔助傳感器(如照相機、磁強計、激光測距儀等)的信息融合，以提高車輛和步兵的定位導航能力。陸軍希望導航傳感器融合發展主要包括以下幾個方面:

1)開放式系統架構傳感器融合設計應該是通用的、靈活的，便于修改和定制，以滿足各種任務要求，并簡化多種新型和現有傳感器的接口和集成;

2)即插即用系統架構需要滿足標準化軟件、電氣和機械接口，以降低傳感器集成和配置復雜性，并降低開發時間和成本;

3)壓縮感知算法，使用建模和采樣等技術，有效地獲取和處理最佳傳感器數據，以提高定位導航精度;

4)超定傳感器技術，融合和優化傳感器數據、功能和應用，以提供魯棒的、準確的導航解決方案;

5)人工智能，通過自適應感知環境變化，智能地融合各種傳感器數據，以增強傳感器融合能力。

7、導航仿生技術

美國陸軍系統希望能夠受到生物學的啟發，應用仿生技術來提高 PNT 能力。主要包括以下幾個方面:

1)研究脊椎動物和無脊椎動物物種(如箭蟻、鹵蟲蜂、候鳥、魚類等)，獲得仿生過程、模型、系統和技術，用于應對復雜任務和環境的 PNT 系統。陸軍感興趣的項目主要包括應用于姿態、定向和導航的、基于仿生過程的新型傳感器，以及應用于PNT 的仿生定制算法;

2)仿生技術與傳統 PNT 和材料的融合;

3)通過應用生物啟發系統優化 PNT 系統的SWaP-C。

8、授時

美國陸軍希望推進先進精確授時時鐘源和時間傳遞技術發展，主要包括以下幾個方面:

1)微型原子鐘、原子頻率標準、緊密耦合的 GPS 接收機/時鐘，該項主要考慮:①軍事規范相適應環境下的授時精度、長期和短期穩定性，以及低相位噪聲;②高精度時鐘，為陸軍提供在 GPS拒止環境下的精準授時;③ 步兵、地面/空中的有人/無人平臺所涉及的SWaP-C優化;

2)保證授時準確性的無線電傳送方式。

9、PNT建模與仿真(M&S)

建模與仿真應用于技術開發的各個階段，美國陸軍希望突破以下幾個方面:

1)支持技術開發中的設計權衡;

2)對系統組件、系統、體系進行性能分析;

3)在各種環境下，分析作戰任務中 PNT 的影響;

4)支持任務規劃和決策，同時了解 PNT 可用性、重要性和影響;

5)應用基于模型的系統工程工具和實踐來支持 PNT 技術的開發。

10、導航戰(NAVWAR)技術應用

導航戰技術是指在不影響戰區外和平使用GPS/GNSS導航信息的同時，使美國及其友方能夠有效利用 GPS/GNSS 導航信息，并阻止敵方使用GPS/GNSS導航信息。美國陸軍希望通過導航戰來提高在戰場上的反介入/區域拒止(A2AD)能力，主要包括以下幾個方面:

1)GPS干擾源的實時檢測、地理定位和特征描述技術;

2)GPS接收機欺騙、干擾和攻擊的實時檢測，通過偽信號或者重播等方法重新獲取優良的 PNT 數據;

3)通過利用 GPS接收機和/或傳感器集成來進行態勢感知;

4)有選擇地拒止敵方使用 PNT 信息，同時保護中立和友軍的 PNT 信息。

11、自主與人工智能(AI)在PNT中的應用

美國陸軍認為自主和人工智能技術將為作戰人員提供更為先進的作戰能力[26-30]，主要包括以下幾個方面:

1)利用人工智能技術可以增強傳感器融合，提高對環境變化的自適應能力;

2)提高各種傳感器的智能融合能力;

3)利用人工智能提高士兵的態勢感知能力;

4)利用人工智能，使導航系統了解 GPS和其他傳感器的環境、路徑和實際測量結果，以改進 GPS 和其他傳感器的性能，提高導航精度;

5)利用自主技術提供先進的避障能力;

6)應用自主和人工智能技術提高自主導航定位速度;

7)應用自主和人工智能技術提高傳感器的實時數據處理能力;

8)利用人工智能技術提高學習和自適應 PNT 的能力，以對抗敵方的威脅;

9)人工智能相關算法的開發和應用，以提高整體 PNT 能力。