在极端受限的环境中，极小的原子钟可能会成为计时数据的关键，并由此替代GPS。美国国防高级研究计划局DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）表示，他们在创建高度精确的原型方面正在取得进展。

为了降低国防部系统对卫星GPS的依赖，其中一种方法是在系统中安装精确的时钟，比如安装在车辆或精确制导的弹药中。但是，这种精确时钟的尺寸、重量和功率的限制意味着若想要达到一定的精确度，时钟的体积就会过于庞大且笨拙，但是现在DARPA声称，已经开发出了计算机芯片大小的原子钟，并且适用于美国国防部系统。

尽管芯片大小的原子钟技术已经可以在市场上买到，但该技术还远远不够完美。在减小尺寸、重量和功耗方面，时钟的精度要比大型传统时钟差。提高芯片级原子钟的准确性是为国防部提供可靠的GPS定时数据备份或替换的关键。

为了开发出更加稳定的DARPA原子钟。DARPA正在开发下一代电池供电的芯片级原子钟，其性能提高了1000倍。而该计划的研究者表示，将原子钟从大型铯束管缩减到芯片级设备而又不降低性能，需要重新考虑许多关键组件，包括真空泵和光学隔离器，以及组件集成的新方法。

虽然难度极大，但是很快，8月20日，DARPA宣布三支致力于这一问题的团队正在取得进展。

1.由NASA喷气推进实验室牵头的团队展示了一种符合目标指标的实验性芯片大小原子钟。DARPA官员说，新的原子钟不受温度和环境问题的影响，使其比以前的原子钟好100倍。

2.美国国家标准技术研究院也成功开发了一种微型原子钟，该原子钟包含三个小芯片和一些辅助设备。这种微型原子钟比当前芯片大小的原子时钟消耗的功率少得多，并且精度提高了50倍。

3.霍尼韦尔（Honeywell）领导的第三支团队在开发可支持原子钟微型化的精密原子传感器方面取得了成功。

这些研究工作仍在继续，DARPA声称这些进步已减少了与构建芯片大小的原子计算机相关的一些高成本。

长期以来，为GPS开发替代PNT系统一直是军方的工作重点，而PNT数据的主要来源是GPS卫星星座，它通过卫星信号在全球范围内提供该信息。具体来说，通过GPS提供的高精度计时数据对于许多DoD平台至关重要，从通信到导航再到平台协调。它还具有许多民用应用程序，例如商业和银行业务。

虽然目前为止，GPS仍然是PNT数据的黄金标准，但竞争对手已经开发出可以阻止GPS信号的干扰技术，并且从理论上讲，卫星本身很可能会受到攻击或被禁用。空军正在努力通过发射新一代GPS卫星和开发M-Code使GPS信号更坚固。但是完整的M-Code还需要几年的时间，即使到那时，卫星仍然容易受到攻击。

DARPA的这个项目只是寻找PNT的其中一种替代来源。其他机构和服务部门也在开发自己的方法来提供或验证替代PNT。例如太空开发局希望在其提议的小卫星扩散群中构建替代PNT层等等。这些措施对于减少对GPS的依赖以及使军队的PNT数据多样化至关重要。

作者：Nathan Strout - 来源：C4ISRNET