Insights | 重构卫星导航：我们为何投资Xona Space Systems

导航是全球经济的关键服务，在消费者应用（如地图绘制和叫车服务）以及从物流到农业的工业部门中发挥着重要作用。然而，导航的基础架构--全球导航卫星系统（GNSS）--存在一些弱点，最近因 GPS 干扰而造成的大范围航空中断更凸显了这一问题。

正因如此，我们 NGP Capital 非常高兴地宣布，我们与 Future Ventures、Seraphim Space 和现有投资者一起，参与了Xona Space Systems 1900万美元A轮融资。Xona 正在开发由定位、导航和授时 (PNT) 卫星组成的低地球轨道 (LEO) 卫星群，旨在通过前所未有的准确性、可靠性和安全性来补充和增强现有 GNSS 基础设施的能力。在过去的十年中，我们评估了数百家空间技术领域的公司，这是我们在此领域的第一笔投资。

在本文中，我将探讨当前卫星导航系统的不足，并讨论为何Xona具有独特优势，能够通过启动首个商业卫星星座来解决这些问题。

全球卫星导航系统是全球经济的基础

美国国防部于 1973 年发起了开发首个导航卫星系统（即全球定位系统）的开发计划，并于 1993 年由 24 颗卫星全面投入运行。这些卫星在高度约为 20,000 公里的中地球轨道（MEO）上运行。此后，欧盟、俄罗斯和中国等其他国家也开发了自己的全球导航卫星系统： 它们分别是伽利略、格罗纳斯和北斗。

卫星导航带来了巨大的经济价值，并为许多关键用例提供了动力。根据 Euroconsult（2023 年）的数据，在太空经济创造的约 4000 亿美元价值中，卫星导航占 63%，约合 2600 亿美元（相比之下，卫星通信占 35%，对地观测占 1%）。目前，已有超过60亿设备利用GNSS技术，预计到2030年这一数字将超过100亿（EUSPA，2022年）。

GNSS已成为一项非常成功和普及的公共设施，任何人都可以免费使用信号。虽然信号是免费的，但人们往往忽视了接收和处理信号的能力并不是免费的，因为这需要用户设备（如GNSS芯片和接收器）），这些设备往往是专业的且成本高昂。

现有GNSS存在多种缺陷

在与数十位业内专家就GNSS的现状进行交流后，我们了解到，自首次推出卫星导航服务以来，核心基础设施（即卫星和信号）的创新少得可怜。GNSS继续面临几个问题。

首先，信号极易受到干扰和欺骗。最近，全球导航卫星系统干扰事件得到了广泛的新闻报道，特别是在欧洲，疑似俄罗斯的干扰活动对航空造成了严重干扰，导致航班延误和取消。然而，全球导航卫星系统干扰还可以采取其他更令人吃惊的形式：例如，卡车司机希望向雇主隐瞒自己的位置和路线，有时会使用移动干扰器，无意中也会影响附近的其他接收器（如在法国观察到的一个实例）。欺骗是另一种攻击类型，涉及发送伪造数据以欺骗接收器，使其误以为自己处于不同的位置。由于民用全球导航卫星系统信号未加密且缺乏验证，因此这种攻击是有可能发生的。

其次，当前全球导航卫星系统的精度在最佳条件下仅为 1-5 米，但障碍物、大气变化和其他因素会降低精度并延长达到精度的时间（即收敛时间）。为缓解这一问题，汽车、农业和应急服务等关键行业利用专业的高精度全球导航卫星系统接收器和基于软件的全球导航卫星系统校正服务以实现厘米级精度。

第三，全球导航卫星系统的信号强度较弱，容易被树木、建筑物和其他障碍物偏转或阻挡，这也是无法预知取货或送货地点的原因。此外，由于信号强度低，无法穿透墙壁，因此无法进行室内导航。

最后，像 GPS 和伽利略这样的系统，每套系统只有约 30 颗卫星，至少需要 24 颗卫星才才能充分发挥作用。这使它们很容易受到敌对国家的威胁，导致部分基础设施瘫痪。

为了缓解这些问题，一个价值数十亿美元的行业已经发展起来，提供补充技术如惯性或视觉导航系统和增强的GNSS系统，例如实时动态（RTK），这些帮助在关键用例和挑战性环境中提高可靠性和精确度。然而，这些系统往往有其自身的局限性，如地理限制和比消费硬件高出几个数量级的成本（10,000 美元以上）。它们还未能解决低信号功率的根本问题，并且通常需要理想条件才能正常工作。

Xona正在引领下一代卫星导航系统的发展

Xona 由八位联合创始人创立，他们在斯坦福大学学习航空航天工程时相识。早在 2023 年，我们就认识了CEO Brian Manning和CTO Tyler Reid，并立即被他们深厚的领域知识、清晰的愿景和解决如此具有挑战性问题的热情所打动。在创立 Xona 之前，Brian曾在SpaceX工作，负责设计Falcon 9火箭的推力结构。另一方面，Tyler在斯坦福大学的GPS研究实验室完成了他的博士学位，撰写了有关低地轨道 PNT 的开创性论文，随后在福特的自动驾驶部门工作。

Xona 正在开发一个低地轨道卫星星座，其轨道高度约为 1,000 公里（比现有的中近地轨道系统近 20 倍）。由于接近地球并采用创新的信号技术，Xona 解决了当前全球导航卫星系统的所有主要问题。Xona 的技术有望实现约 100 倍的精度（厘米级）、更快的收敛速度和超过 150 倍的信号功率，从而使其具有抗干扰性并增强穿透障碍物和墙壁的能力。此外，Xona 还集成了安全功能，可有效减少欺骗。早期尝试建立这种服务的方法需要全新的芯片组和接收器。然而，Xona 团队选择从一开始就优先考虑用户的采用，通过构建与现有用户设备兼容的服务，大大降低了成本和复杂性。

为了在全球范围内扩展解决方案，Xona建立了一个强大的合作伙伴和客户生态系统，包括领先的芯片组、接收器和模拟器制造商，如Hexagon/Novatel、STMicroelectronics、Spirent和Safran。从我们与Xona的合作伙伴和客户的对话中可以明显看出，市场对更强大、更精确和全球可用的导航服务有着强烈的需求。这尤其适用于自动系统、航空、无人机、农业、汽车和国防等关键用例，其中高性能和可靠性至关重要。

如果卫星导航既精确又强大会有什么变化？

在 NGP Capital，我们长期投资于地图、移动和物流等 GNSS 服务的受益者，投资过 Moovit、Lime 和 Shippeo 等公司。我们相信，随着时间的推移，Xona 是一家具有变革性的公司，它将创造出全新的消费和商业应用。我们期待着看到工业公司和开发商如何利用这项技术开启以前无法想象的创新应用。

我们很高兴能与 Xona 在这条道路上合作，并热烈欢迎加入 NGP的投资组合！