国际社会在开发月球定位、导航与授时（PNT）技术及服务方面的努力正不断加快步伐。近期，一场由Inside GNSS杂志主办的网络研讨会就当前进展情况展开了探讨。

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今年3月，太空探索领域书写了历史新篇，当时萤火虫太空公司(Firefly Aerospace)的“蓝幽灵”（Blue Ghost）月球着陆器成为首个成功在月球表面着陆的商业航天器。

着陆器上搭载了美国国家航空航天局（NASA）的十项有效载荷，用于收集数据和样本，这些数据和样本将为后续的月球及更远深空探测任务提供规划依据。随着这些探测计划的逐步推进，一个关键要素将是确保航天器和宇航员能够在往返月球及在月表活动时实现有效导航。

由此带来的对月球PNT服务的投资，正推动整个行业在接收机设计、PNT基础设施及仿真能力等方面取得振奋人心的新突破。

拓展月球PNT的边界

为探讨这些最新进展，我很高兴能在近期由Inside GNSS杂志举办的网络研讨会上发表演讲，与我同台的还有QASCOM公司导航技术部门负责人Samuele Fantinato，以及日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）月球定位导航授时（Lunar PNT）与低轨卫星定位导航授时（LEO PNT）项目负责人Masaya Murata。

“月球GNSS接收机实验”（LuGRE）在月表捕获GNSS信号

“蓝幽灵”（Blue Ghost）着陆器搭载的十项有效载荷中，有一项是“月球GNSS接收机实验”（简称LuGRE），这是美国国家航空航天局（NASA）与意大利航天局（ASI）的联合项目。

LuGRE是一款高灵敏度GNSS接收机，由QASCOM公司设计研发，旨在评估在月球接收GNSS信号的潜力。

Samuele Fantinato分享了这些实验的一些引人入胜的成果，展示了LuGRE如何首次实现在月球轨道及月表捕获GNSS信号。

LuGRE将接收到的信号以IQ文件形式记录，这些文件将于今年10月向公众开放——这对于实现逼真的月球GNSS仿真而言前景可期。

专用月球PNT服务的新进展

然而，仅靠GNSS信号并不足以确保月球导航的可靠性，目前国际社会正在推进一项计划，开发可互操作的PNT服务，以便将其部署至月球轨道。

在LunaNet框架下，首次任务将包含四颗绕月轨道卫星，其中包括美国国家航空航天局（NASA）的“月球通信与导航系统”（LCRNS）、欧洲空间局（ESA）的“月光”导航通信系统（Moonlight LCNS）以及日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的月球导航卫星系统（LNSS）。

Masaya Murata展示了这三个系统将如何广播标准化的增强前向信号（Augmented Forward Signal，AFS）。该信号将在S波段频率范围内广播，原因包括以下几点：

●  天线尺寸与功率需求

●  与其他协议的互操作性

●  与射电天文传输信号的隔离

这给月球PNT基础设施开发者带来了新的仿真挑战——而日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）正使用思博伦PNT X仿真器应对这一挑战，该仿真器能够根据当前的“月球网络”(LunaNet)互操作性规范（LNIS）生成逼真的增强前向信号（AFS）。

月球PNT仿真能力的进展

模拟未来的LunaNet信号，只是思博伦在PNT X仿真平台上努力解决的众多月球PNT开发需求之一。我介绍了其他一些关键挑战的最新进展，以及我们解决这些问题的方法，具体包括：

●  轨道动力学建模：月球轨道模型需考虑地球上不存在的动力学因素，例如月球引力不均、不同天体的摄动影响，以及太阳辐射压等效应。为此，我们与合作伙伴SpacePNT携手，将适用于低轨卫星（LEO）及月球PNT应用的逼真轨道模型集成至我们的SimORBIT软件中。

●  月球大地测量参考系统（Selenodetic Reference System）：目前尚未发布月球空间与时间的参考坐标系。不过，LunaNet计划已启动相关研究工作，一旦这些参考系在互操作性规范（LNIS）中发布，思博伦将立即在PNT X系统中予以实现。作为前瞻性布局，我们已在PNT X中集成了美国国家航空航天局（NASA）的SPICE工具包，用于管理和现场更新参考坐标系。这将确保PNT X系统能够持续满足未来月球任务，以及火星及更远深空探测任务的规划需求。

●  月球星历与地形：月球PNT信号的仿真在卫星几何构型和月球地形导致的信号衰减效应方面面临独特挑战。深邃的陨石坑与低仰角卫星相结合可能导致信号遮挡，而月球类陶瓷风化层的高反射特性则可能引发多径效应，这些因素均需在仿真中予以精确建模。

使用思博伦PNT X仿真逼真的月球任务

为展示思博伦如何模拟月球表面逼真的信号效应，我演示了如何利用PNT X的三维环境建模能力，逼真复现月球南极附近沙克尔顿环形山的地形特征。

在此环境中，我们添加了来自四颗轨道卫星的模拟增强前向信号（AFS），并规划了不同漫游车任务的轨?！ㄒ惶?00米的短途路径和一条4公里的长途路径。我们针对三种不同约束条件下的场景分析了信号接收情况，这些约束条件包括漫游车海拔高度和几何精度因子（GDoP）。

诸如此类的仿真能够深入揭示月球车辆在不同场景下接收PNT信号的实际体验，助力航天机构和技术研发方自信地规划任务、设计新技术。您可在网络研讨会存档资料中查看我们的研究概述——我们还将于ION GNSS+ 2025就该主题发表完整论文。

与思博伦探讨月球PNT仿真

与此同时，我非常乐意解答您关于月球定位导航授时（PNT）仿真挑战，或PNT X系统月球定位导航授时（PNT）功能的任何疑问。