数字孪生如何增强定位、导航和授时能力的韧性

今年早些时候，由欧洲航天局（ESA）导航创新支持计划（NAVISP）资助的英国国家PNT数字孪生环境（UPDATE）项目达到了一个关键里程碑，帮助英国理解和管理其关键国家系统对定位、导航和授时（PNT）的依赖。

在整个欧洲，随着电网、金融交易、电信、交通网络和国防行动都依赖于稳定和准确的定位、导航和授时（PNT）服务，对卫星导航的依赖持续增长。与此同时，威胁活动也在上升，欺骗和干扰事件变得更加频繁。

当这些服务中断时，影响是即时和广泛的，影响运营、安全和经济活动。对英国来说，即使是短暂的中断也可能带来重大的财务和运营后果。2023年的一份报告估计，一周的中断将使国家损失高达76.4亿英镑，即使24小时的中断也达14.2亿英镑，主要影响紧急服务和道路交通。

挑战不仅仅是技术性能，而是理解脆弱性存在于何处，中断如何在互联系统中传播，以及可以采取哪些行动来维持连续性。

UPDATE项目通过提供数字孪生能力来解决这一问题，使政府和利益相关者能够在中断发生之前对依赖关系进行建模、评估风险并测试韧性策略。它不是对事件做出反应，而是能够就如何优先考虑缓解措施、加强系统韧性以及支持国家PNT保障政策做出明智决策。

通过其导航创新支持计划（NAVISP）第3要素，ESA正在支持这项工作，作为更广泛努力的一部分，帮助成员国从对PNT风险的认识转向与国家政策框架一致的实际、可部署的韧性措施。

这个数字孪生将提供各种系统和服务的虚拟表示，这些系统和服务可能构成未来英国PNT系统之系统，聚合来自卫星系统（如GNSS）和补充系统（如eLoran，基于地面塔提供导航能力）以及英国国家授时中心（提供准确、有韧性和安全的授时，可追溯到全球时标协调世界时（UTC））的数据。

在2025年UPDATE项目第一阶段，GMV定义了需求，概述了高层架构，并为数字孪生制定了开发路线图。UPDATE第二阶段合同于2026年1月签署，由GMV领导一个联盟进行数字孪生环境的开发阶段。分包商Skyral、QinetiQ、巴斯大学和卫星应用弹射器将为项目带来他们的专业专长。

韧性与规划

“韧性评估是数字孪生的主要目标。该系统将使政府规划者能够更好地了解国家依赖PNT服务所带来的直接风险。它将使他们能够评估服务中断的后果，并探索缓解策略以提高国家韧性，”ESA NAVISP负责人Rafael Lucas Rodriguez说。

除了直接的风险分析，数字孪生将支持国家的长期规划和未来PNT部署。它还将提供数据、模型和模拟，为英国评估PNT技术、服务、应用和法规提供信息。

“该项目的结果将直接支持英国政府‘增强PNT韧性政策框架’，该框架概述了英国当前和未来的优先事项，以加强关键国家基础设施和更广泛经济中的PNT韧性，并促进可持续增长，”英国航天局卫星通信和PNT副主任Harshbir Sangha说。

“PNT数字孪生将有助于解锁新的韧性和保障服务，支持英国和海外的政府和关键国家基础设施。我们的愿景是为依赖PNT的复杂系统运营商提供他们所需的信息，以便就如何管理风险做出明智决策，从评估到灾难恢复，”GMV英国PNT部门主管William Roberts说。

关于NAVISP

ESA导航专家正在支持欧洲领先公司开发新的PNT技术和服务，以支持欧洲的工业竞争力、自主性和领导力。其成果是ESA的导航创新和支持计划NAVISP。

NAVISP正在研究关于卫星导航和定位、导航和授时未来的各种巧妙想法：改进卫星导航的方法、替代定位系统以及新的导航服务和应用程序。

更多信息，请访问NAVISP网页。