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歐洲PNT獨立之路：德國引領的後GPS時代生存法則

歐洲PNT獨立之路：從衛星到量子，德國引領的後GPS時代生存法則

在高強度地緣政治衝突的背景下，全球定位系統（GNSS）的干擾與欺騙事件正以前所未有的頻率和複雜性衝擊著全球關鍵基礎設施，根據國際航空運輸協會（IATA）的數據，全球GPS訊號失落事件在2021年至2024年間驚人地增加了220%，這不僅是技術上的挑戰，更是一場看不見的電磁波戰爭，迫使各國重新審視對單一導航系統的依賴。

在這場尋求「PNT韌性（PNT Resilience）」的全球競賽中，歐洲，特別是德國，正從過往的口頭警示轉向具體的行動佈局，在2025年慕尼黑衛星導航峰會上，德國航太中心（DLR）明確表示，歐洲必須超越意識層面，實施真正的保護措施。這不只是一句口號，其背後是一系列涵蓋太空、地面乃至量子領域的宏大計畫，目的在於打造一個獨立、自主且強韌的定位、導航與授時（PNT）生態系統，為歐洲在後GPS時代的戰略自主權提供生存法則。
 

為何GPS不再可靠？看不見的電磁波戰爭

俄烏戰爭的經驗教訓深刻地揭示了現代戰場對電磁頻譜的控制權至關重要，GNSS訊號，因其從遙遠太空傳來，訊號微弱，使其成為極易受攻擊的目標。

  • 干擾（Jamming）：
    攻擊方使用大功率發射器在GNSS頻段上廣播噪聲，即可輕易淹沒微弱的衛星訊號，使飛機、無人機或精準彈藥的接收器失靈。
  • 欺騙（Spoofing）：
    這是一種更為陰險的攻擊，攻擊方發送偽造的GNSS訊號，誘騙接收設備計算出錯誤的位置、速度或時間，可能導致災難性後果。

歐洲航空安全局（EASA）和IATA共同發表的報告指出，此類事件在東歐和中東地區頻繁發生，迫使航空業必須建立更強大的備援系統，這場席捲天空的電磁波威脅，正是德國與整個歐盟加速PNT獨立之路的核心驅動力。

德國的四重奏：引領歐洲PNT韌性變革

作為歐洲工業與科技的領頭羊，德國正透過DLR主導一系列關鍵計畫，從四個層面建構其PNT韌性策略，這些計畫不僅是技術的探索，更代表了未來歐洲PNT發展的核心方向。

1. 低軌道PNT衛星（LEO PNT）：開拓新維度

歐洲正在設計和開發一個全新的低軌道（LEO）PNT衛星星座及其專用地面系統，與現有的中軌道GNSS（如GPS、Galileo）相比，LEO PNT具備多項優勢：

  • 訊號更強： LEO衛星軌道更低，訊號傳播損耗小，使其具備更強的穿透力和抗干擾能力。
  • 頻率多樣化： 探索超越傳統L波段的頻譜，降低對單一頻段的依賴，使干擾變得更加困難。
  • 雙向認證： 開發雙向認證技術，能有效抵禦欺騙攻擊，確保訊號的真實性。

此系統被認為在自動駕駛等需要高可靠性的應用領域具有巨大潛力。

2. 光學同步技術（OpSTAR）：Galileo的自主心跳

2025年2月，由德國OHB集團領導的聯盟與歐洲太空總署（ESA）簽署了名為「OpSTAR」（光學同步授時與測距）的合約，這項尖端技術利用衛星間的光學鏈路進行時間同步與測距，將使未來的Galileo衛星星座具備以下能力：

  • 高度自主：
    減少對地面站時間同步的依賴，即使地面站受損，星座也能在長時間內維持精確的時間基準。
  • 韌性更強：
    光學鏈路方向性強、抗竊聽、抗干擾，能顯著提升整個系統的穩健性。
  • 服務更優：
    為高精度的開放服務與加密PNT服務提供更可靠的基礎。

3. 安全的伽利略服務（Galileo PRS）：打造加密護城河

德國長期投入研發伽利略公共管制服務（PRS）的接收機與安全模組，PRS是Galileo系統提供的一種加密、抗干擾的PNT服務，專為政府授權用戶（如軍警、急救、關鍵基礎設施）設計，透過與製造商和終端用戶的緊密合作，德國正資助開發專為無人機和自動駕駛汽車設計的韌性GNSS接收機，確保在最嚴苛的環境下，關鍵任務依然能順利執行。

4. 地面與前瞻技術融合：擺脫對衛星的絕對依賴

德國的策略並不止於太空，在地面端，他們正開發多天線系統以抑制干擾訊號，並利用地面發射器建立局部的PNT增強系統，更具前瞻性的是，德國正將目光投向量子技術。

在歐洲防務合作框架（PESCO）下，德國主導了名為「無GNSS步兵導航（InfNav w/o GNSS）」的項目，目的在於為地面部隊開發不依賴衛星的導航方法，與此同時，由芬蘭主導的「量子賦能戰略優勢（QUEST）」項目，則專注於開發獨立於GNSS的量子PNT技術，例如：量子慣性導航系統，這種系統利用量子感測器來精確測量加速度和旋轉，理論上可以實現完全不依賴外部訊號的長時間精準導航，從而徹底改變PNT的遊戲規則。

系統的系統：歐盟的全方位PNT生態系藍圖

德國的努力是整個歐盟宏大藍圖的一部分，歐盟的PNT韌性策略核心是建立一個「系統的系統（system-of-systems）」，將現有的GNSS資產與未來的互補性PNT（C-PNT）服務結合起來。

根據歐盟聯合研究中心（JRC）的市場諮詢文件，建立這個生態系的第一步是部署「地面授時骨幹網路（terrestrial timing backbone）」，此計畫目的在於：

  • 將各成員國的國家計量機構（NMI）和國家研究教育網路（NREN）的光纖基礎設施互聯成一個泛歐網路。
  • 透過光纖提供超高精度的時間訊號給電力、金融、通訊等關鍵實體，作為GNSS授時的強韌備援。
  • 推動授時服務的商業化，提升歐盟的產業競爭力。

這種以地面光纖網路為基礎，輔以衛星訊號和地面無線電廣播的混合式PNT架構，並非全新概念，中國據報導已接近完成其「高精度地基授時系統」，該系統包含20,000公里的光纖、295個授時站和全國性的eLoran服務，如今，歐盟正以其特有的「協商共識驅動」模式，穩步推進，確保在日益複雜的全球競爭中不落下風。

技術之外的挑戰：從標準化到跨國協作

實現PNT韌性，技術只是拼圖的一塊。歐盟面臨著標準化、跨國協作與法規等一系列挑戰。

  • 標準化與互通性：
    在PESCO框架下，德國主導的「通用掌上光電設備接口（CHOI）」項目，目的在於為步兵觀瞄設備定義標準化的數據和電源介面，類似於民用領域的USB-C，這反映了一個核心需求：只有通過共同的標準和規範，來自不同國家的部隊和設備才能在戰場上協同作戰，互通有無。
  • 資訊共享與協調：
    EASA與IATA的聯合行動計畫強調，必須建立標準化的干擾報告流程、加強軍民協調、共享GNSS干擾事件數據，才能有效應對威脅。
  • 基礎設施維護：
    該計畫特別指出，在擁抱新技術的同時，必須維持一個由傳統導航設備組成的最低運營網路（Minimum Operational Network），作為GNSS的最終備援。

未來展望：量子羅盤與光學時脈的終極航向

展望未來，歐洲的PNT發展正朝著更深層的物理學原理邁進，量子技術無疑是其中最令人興奮的方向，量子慣性導航系統有望提供一種「量子羅盤」，讓平台在完全沒有外部訊號的環境中，也能知曉自身的位置與姿態。

與此同時，OpSTAR計畫所代表的光學同步技術，將為衛星系統裝上超高精度的「光學時脈」，這些前瞻科技的研發，加上即將在2025年ESA部長級會議上做出的重大預算和計畫決策，都顯示出歐洲對於PNT戰略自主的堅定決心。

結論：PNT的韌性，定義歐洲的戰略自主

從航空業面臨的日益頻繁的訊號干擾，到烏克蘭戰場上的電磁對抗，再到德國和歐盟一系列深思熟慮的戰略佈局，一個清晰的趨勢已經浮現：PNT的未來，關鍵詞不再是「精確」，而是「韌性」。

歐洲正在構建一個前所未有的多層次防禦體系：在太空，有更強韌的下一代Galileo和全新的LEO星座；在地面，有穩定的光纖授時骨幹網路和區域性增強系統；在前瞻領域，有顛覆性的量子導航技術。這場由德國引領的PNT獨立之路，其終極目標不僅是為了確保每一次導航的準確，更是為了在一個充滿不確定性的世界中，牢牢掌握住定義自身經濟安全與國防命脈的戰略自主權。

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