美國空軍正計劃利用原子鐘技術來協調小型無人機編隊,尤其是在傳統衛星導航受到干擾或欺騙的環境中,這一信息來自於空軍研究實驗室(AFRL)最近發佈的需求資訊(RFI)。這項倡議旨在開發先進的位置、導航和時間(PNT)系統,使無人飛行器能夠集體操作和機動,而不依賴於全球定位系統(GPS),因為在當前的電子戰爭中,GPS變得越來越脆弱,易受攻擊。隨著衝突的演變,特別是在烏克蘭戰爭中,俄羅斯軍隊已經廣泛使用GPS干擾和欺騙技術來破壞敵方的作戰能力,這進一步突顯了美國國防部尋求替代方案的必要性。
在AFRL的計劃中,核心是名為聯合多情報精確參考(JMPR)的堅固測試平台。該系統結合了下一代原子鐘(NGAC),以實現單位數皮秒的穩定性和亞納秒的準確性。這樣的極高精度使得無人機編隊可以在沒有GPS的情況下,協調運動並無縫分享數據。根據RFI的說明,無人機編隊之間實現極高的時間一致性是至關重要的,這將使其在受限環境中進行協調、通信和集體機動的能力大大提高。
傳統的導航系統依賴於衛星發送的時間信號,但在當前的戰爭形勢下,這樣的系統卻顯得脆弱。因此,美國空軍設想了一種“去中心化的開放PNT架構”,無人機可以通過機載傳感器和與附近飛機的相對定位來生成本地參考框架。JMPR系統將提供AFRL所稱的“冷啟動、逐步增強的PNT”,使無人機能夠從零參考開始建立時間和空間意識,並隨著更多平台的加入而提高準確性。這意味著即使在沒有GPS的戰場上,編隊也能夠建立對位置和運動的共同理解。
高精度的原子鐘將安裝在每架無人機上,防止時間漂移,確保無人機能夠保持編隊、融合傳感器數據並執行協調任務。這項技術在對抗無人機編隊的作戰中具有直接應用價值,這對於全球各國軍隊來說都是一個日益增長的挑戰。無人機編隊依賴精確的協調來突破防禦,通過使美國的無人機編隊在沒有GPS的情況下保持同步,基於原子鐘的PNT可能使其在執行自適應飛行路徑、傳感器融合和分布式打擊方面獲得優勢。亞納秒級的時間準確性將使編隊能夠作為一個連貫的系統運作,而不是一群獨立的無人機,這種連貫性是對抗敵方編隊和在受限空域中有效運作的關鍵。
AFRL的主要目標之一是實現亞納秒的時間準確性,這一要求將使無人機編隊能夠以近乎完美的精度同步其運動。這種時間一致性對於確保無人機能夠作為一個統一系統運行至關重要。實驗室還強調了對電子戰的韌性的需求,特別是在GPS干擾和欺騙已成為現代衝突中常見戰術的背景下。通過消除對衛星信號的依賴,美國空軍希望確保編隊能在高度競爭的環境中持續運作。
另一個優先考慮的方面是滿足嚴格的尺寸、重量和功率(SWaP)限制。小型無人機的機載容量有限,因此緊湊和高效的系統對於無損性能的整合至關重要。此外,擴展性也是該項目的核心。AFRL預想一種解決方案,可以從少數幾架無人機擴展到數百架,並在所有飛行器之間保持時間準確性和協調性。最終,該系統還應提供任務靈活性,使其能夠進行協調打擊、傳感器融合、情報共享和韌性通信等操作。這些能力將使無人機編隊在惡劣條件下執行複雜任務的適應性顯著提高。
為了推進這一倡議,美國空軍正要求業界提交性能模型、測試數據以及在集成到去中心化PNT系統中的現有商用無線設備的技術缺口評估。相關回應截止日期為2025年9月19日。美國軍方依賴GPS進行導航和時間控制已經數十年,但敵方在電子戰方面的進展使這種依賴受到質疑。通過對原子鐘基於PNT的無人機編隊的投資,美國空軍正在傳達其減少脆弱性的意圖。如果這一努力成功,將會改變無人系統在危險情況下的運作方式,使美國部隊能夠利用即使在衛星不可用的情況下,仍能快速通信和協調的編隊。




































