2025年8月13日，在美國太空軍的USSF-106任務(wù)中，火神火箭發(fā)射了一顆高軌道導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星NTS-3。

NTS-3，全稱為“Navigation Technology Satellite–3”，即導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星三號，用戶為AIR FORCE RESEARCH LABORATORY，美軍空軍研究實(shí)驗(yàn)室。衛(wèi)星將驗(yàn)證多層彈性架構(gòu)價(jià)值，并在軌測試突破性技術(shù)，以應(yīng)對競爭性、降級及拒止性定位、導(dǎo)航與授時(shí)（PNT）威脅對國家安全的挑戰(zhàn)。

PNT技術(shù)支撐從戰(zhàn)機(jī)戰(zhàn)艦、武器系統(tǒng)到單兵作戰(zhàn)的全域能力，PNT衛(wèi)星已經(jīng)成為對手首要打擊目標(biāo)。美盟部隊(duì)亟需具備超前防御能力的PNT體系，可快速反制敵方破壞系統(tǒng)訪問、散布誤導(dǎo)信息的惡意行為。

NTS-3先鋒計(jì)劃是美國近50年首個(gè)天基綜合定位導(dǎo)航授時(shí)（PNT）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將在空間段、地面控制段與用戶設(shè)備段全鏈路演示顛覆性PNT技術(shù)。

01

項(xiàng)目定位

2019年，美國空軍部將NTS-3列為首批三大先鋒計(jì)劃之一。

作為國防部近50年來首個(gè)試驗(yàn)性綜合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，NTS-3計(jì)劃于2024年末發(fā)射，繼承1970年代NTS-1/2衛(wèi)星的技術(shù)遺產(chǎn)，突破現(xiàn)有天基定位導(dǎo)航授時(shí)（PNT）技術(shù)邊界，為構(gòu)建更強(qiáng)健、彈性、響應(yīng)的衛(wèi)星導(dǎo)航體系鋪路。

美國太空軍的全球定位系統(tǒng)（GPS）為作戰(zhàn)人員提供高精度普適化天基定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)，已成為全球軍民領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。GPS支撐著航空管制、金融交易、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)等無數(shù)行業(yè)，堪稱全球民眾日常最依賴的航天系統(tǒng)。然而日益增長的干擾欺騙等威脅表明，亟需發(fā)展彈性靈活的GPS增強(qiáng)方案以保障關(guān)鍵服務(wù)持續(xù)可用。

NTS-3地球同步軌道構(gòu)想圖。L3Harris公司基于諾格ESPAStar平臺集成衛(wèi)星，繼承了EAGLE項(xiàng)目衛(wèi)星平臺。

L3 HARRIS作為NTS-3主承包商，L3 Harris全面負(fù)責(zé)衛(wèi)星平臺設(shè)計(jì)、研制、集成與測試，同時(shí)支撐運(yùn)載火箭整合、天地用戶系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及在軌運(yùn)維。公司將開發(fā)基于云平臺且兼容企業(yè)地面服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的新型地面任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。該體系與空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）研發(fā)的軟件定義可重編程用戶終端協(xié)同，構(gòu)建對GPS的多層強(qiáng)韌地球同步軌道增強(qiáng)系統(tǒng)，確保美軍空天陸全域作戰(zhàn)自由。

NTS-3是美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的一個(gè)驗(yàn)證項(xiàng)目，主要依托三大相互依存模塊：

• 天基試驗(yàn)衛(wèi)星

• 地面指揮控制系統(tǒng)

• 敏捷軟件定義用戶接收機(jī)

這些模塊設(shè)計(jì)具備動(dòng)態(tài)演進(jìn)能力，意味著可通過軟件更新應(yīng)對新型作戰(zhàn)威脅或環(huán)境變化。

02

既然智能手機(jī)可升級，

衛(wèi)星為何不能重編程？

由L3Harris研制的NTS-3衛(wèi)星將在地球同步軌道開展為期一年的多領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)。

• 相控陣天線無需物理轉(zhuǎn)向即可電子賦形指向目標(biāo)區(qū)域播發(fā)導(dǎo)航信號。

• 數(shù)字式在軌可重編程定位導(dǎo)航授時(shí)信號發(fā)生器不僅支持傳統(tǒng)及GPS未啟用的先進(jìn)信號，更具備發(fā)射后信號更新能力。

NTS-3將測試CHIMERA信號認(rèn)證協(xié)議——通過聯(lián)合認(rèn)證衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)與星地距離測量值，為民用用戶提供極致抗欺騙防護(hù)?；诘孛嫘峦{態(tài)勢，CHIMERA升級版或新型信號可隨時(shí)上傳更新。

鑒于衛(wèi)星導(dǎo)航高度依賴精確授時(shí)，衛(wèi)星搭載多臺原子鐘與授時(shí)源，既可獨(dú)立運(yùn)行又能協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)鐘差自動(dòng)檢測校正。

03

數(shù)字時(shí)代的地面控制升級

NTS-3地面控制段采用美國太空軍前沿衛(wèi)星指揮控制（C2）架構(gòu)，目標(biāo)是由單一任務(wù)專用的“煙囪式”地面系統(tǒng)，轉(zhuǎn)型為支持多國防衛(wèi)星系統(tǒng)的模塊化軟件定義C2架構(gòu)。

通過商用化地面天線與監(jiān)測接收機(jī)服務(wù)，NTS-3在增加衛(wèi)星通信時(shí)長的同時(shí)降低對政府天線資源的依賴。將C2軟件部署至政府認(rèn)證的安全云平臺，可突破地理物理限制構(gòu)建更強(qiáng)健的解決方案。

該控制段實(shí)現(xiàn)跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)共享、態(tài)勢感知與協(xié)同合作，通過驗(yàn)證天-地-用戶全系統(tǒng)復(fù)雜管理方案，為未來國防項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)與測試數(shù)據(jù)。

NTS-3試驗(yàn)衛(wèi)星示意圖。

圖片來源：美國空軍/L3Harris

04

聚焦用戶的敏捷接收終端

用戶段采用MITRE的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測試架構(gòu)（GNSSTA），通過實(shí)驗(yàn)室級軟件定義接收機(jī)（SDR）充分發(fā)揮在軌信號重編程優(yōu)勢。作戰(zhàn)人員通過用戶設(shè)備感知新型導(dǎo)航技術(shù)與綜合衛(wèi)星導(dǎo)航能力，任何天基信號變更都需與用戶端協(xié)同。

NTS-3將驗(yàn)證軟件定義接收機(jī)新特性及全系統(tǒng)在軌重編程能力，包括：多模式信號調(diào)制、異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)定參數(shù)調(diào)整等。未來裝備可接收處理可編程衛(wèi)星導(dǎo)航信號的軟件定義接收機(jī)后，作戰(zhàn)人員將獲得高精度PNT數(shù)據(jù)與增強(qiáng)型抗干擾抗欺騙防護(hù)。GNSSTA軟件架構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)將為國防重大計(jì)劃奠定基礎(chǔ)，使官兵接入靈活彈性的未來衛(wèi)星導(dǎo)航體系。

05

NTS衛(wèi)星作戰(zhàn)流程

1）NTS-3衛(wèi)星當(dāng)前僅發(fā)射地球覆蓋波束。

2）美軍作戰(zhàn)人員突遭戰(zhàn)區(qū)級干擾，立即向指揮部回傳態(tài)勢感知數(shù)據(jù)；

3）地面控制段制定反制方案，隨即上傳指令觸發(fā)衛(wèi)星啟動(dòng)M編碼信號；

4）衛(wèi)星激活M編碼信號，受干擾作戰(zhàn)區(qū)域通信質(zhì)量改善；

5）控制段接收反饋：M編碼緩解但未根除威脅，即刻指令衛(wèi)星部署高功率區(qū)域軍用波束；

6）衛(wèi)星啟動(dòng)高功率區(qū)域軍用波束，干擾威脅被成功壓制；

7）與此同時(shí)，新作戰(zhàn)區(qū)美軍遭遇戰(zhàn)區(qū)級欺騙攻擊，迅速向指揮部回傳態(tài)勢數(shù)據(jù)；

8）控制段制定二次反制方案，指令衛(wèi)星發(fā)射帶認(rèn)證信號的第二區(qū)域軍用波束；

9）衛(wèi)星部署認(rèn)證型區(qū)域軍用波束，欺騙威脅終被消除。

參考文獻(xiàn)

（1）https://afresearchlab.com/technology/nts-3

（2）https://www.l3harris.com/all-capabilities/navigation-technology-satellite-nts-3

>End

本文轉(zhuǎn)載自“國際航天愛好者”，原標(biāo)題《NTS-3，美國首顆靜止軌道導(dǎo)航衛(wèi)星》。

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