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GPS 受 阻 环 境 下 的 精 确 定 位 、 导 航 和 定 时
Precision Position, Navigation, and Timing without the Global Positioning System
肯 尼 斯 ·A· 费 舍 , 美 国 空 军 少 校 / 博 士 (Maj Kenneth A. Fisher, PhD, USAF)
约 翰 ·F· 拉 切 特 博 士 (Dr. John F. Raquet)*
NAVSTAR 卫 星 全 球 定 位 系 统 (GPS)
的 出 现 引 发 了 现 代 战 争 的 革 命 性 变
化 。 从 2005 年 以 来 , 美 国 的 精 确 制 导 弹 药
几 乎 都 是 采 用 了 GPS 的 目 标 定 位 数 据 。 1 武
器 发 射 系 统 因 此 得 以 精 确 打 击 敌 方 目 标 , 大
幅 减 少 甚 至 消 除 附 带 损 伤 。 并 且 , 几 乎 所 有
军 事 资 产 , 如 飞 机 、 坦 克 、 舰 船 、 导 弹 、 迫
击 炮 弹 、 运 输 船 队 , 以 及 深 入 敌 区 的 战 士 ,
无 一 不 依 靠 GPS 提 供 的 精 确 定 位 功 能 。
这 种 定 位 系 统 对 军 事 而 言 有 两 个 重 大 限
制 。 第 一 : 此 系 统 受 限 于 视 线 范 围 , 亦 即 此
卫 星 必 须 在 接 收 者 的 天 线 “ 视 觉 ” 范 围 内 ,
才 能 获 取 信 号 。 这 个 限 制 对 室 内 ( 包 括 地 下 )
及 都 市 环 境 而 言 影 响 尤 其 大 , 对 地 面 部 队 、
遥 驾 飞 机 和 精 确 弹 药 的 导 航 构 成 严 重 的 挑
战 。 都 市 中 的 高 楼 可 能 阻 断 卫 星 的 视 线 , 造
成 反 射 或 “ 多 径 ” 信 号 , 使 接 收 者 困 惑 。 在
室 内 环 境 ,GPS 信 号 虽 可 收 到 , 但 衰 减 严 重 ,
这 意 味 着 受 建 筑 物 保 护 的 地 面 作 战 部 队 不 容
易 获 得 可 靠 的 GPS 定 位 信 号 。
第 二 : 敌 人 运 用 简 单 的 技 术 和 现 成 的 设
备 , 就 可 轻 易 破 坏 GPS 信 号 。GPS 功 率 相 对
较 低 , 敌 人 只 要 发 射 扰 乱 信 号 , 就 能 造 成 “ 干
扰 ”。 据 传 : 中 国 已 经 利 用 公 路 货 车 队 部 署
GPS 干 扰 器 , 另 外 , 因 特 网 多 个 网 站 也 都 兜
售 小 型 、 廉 价 的 装
GPS = 全 球 定 位 系 统 置 , 可 以 对 抗 基 于
INS = 惯 性 导 航 系 统 GPS 的 运 载 平 台 跟
SoOP = 随 机 信 号
踪 。 2
还 有 一 种 虽 然 可 能 性 不 大 但 破 坏 力 强 大
的 阻 入 手 段 , 这 就 是 某 些 国 家 运 用 反 卫 星 技
术 瘫 痪 或 击 毁 GPS 卫 星 网 中 的 一 颗 或 多 颗 卫
星 。 目 前 有 三 个 国 家 已 经 拥 有 这 种 技 术 : 美 国 、
俄 国 、 中 国 , 其 中 中 国 在 2007 年 秘 而 不 宣
突 然 击 毁 本 国 一 颗 老 化 气 象 卫 星 , 展 现 了 中
国 的 反 卫 星 能 力 。 3
无 论 出 现 哪 种 情 况 , 都 可 能 导 致 GPS 能
力 降 低 或 丧 失 , 在 此 情 况 下 , 军 队 就 需 要 一
种 能 提 供 同 等 精 确 度 和 功 能 的 替 代 导 航 系
统 。 美 国 空 军 理 工 学 院 先 进 导 航 技 术 中 心 正
在 开 发 不 需 要 GPS 但 具 备 类 似 GPS 精 确 度
的 技 术 。 先 进 导 航 技 术 中 心 在 探 索 如 何 运 用
无 线 电 信 标 、 人 造 或 自 然 发 生 随 机 信 号 ( 包
括 磁 场 )、 以 及 影 像 辅 助 技 术 , 来 计 算 位 置 。
在 未 来 , 把 这 几 种 技 术 结 合 起 来 , 可 能 形 成
一 种 能 替 代 GPS 的 成 熟 技 术 。 本 文 对 这 些 非
GPS 定 位 技 术 做 简 要 介 绍 , 以 助 读 者 理 解 。
导 航 原 理
什 么 是 导 航
人 类 在 早 期 , 主 要 关 注 本 地 导 航 , 即 确
定 自 身 居 住 地 在 附 近 环 境 中 的 位 置 , 主 要 是
依 据 周 围 地 标 和 已 知 位 置 信 息 来 判 断 。 后 来 ,
特 别 是 海 洋 航 行 极 大 拓 展 了 人 类 的 移 动 能 力 ,
旅 行 者 于 是 需 要 全 球 定 位 手 段 。 4 古 代 水 手
保 持 方 向 跟 踪 , 记 录 航 行 中 每 一 程 的 距 离 ,
从 而 保 持 不 迷 航 , 这 项 技 术 称 为 “ 航 位 推 算
* 费 舍 少 校 是 美 国 空 军 理 工 学 院 电 气 工 程 助 理 教 授 , 在 该 院 先 进 导 航 技 术 中 心 任 副 主 任 。 拉 切 特 博 士 也 是 空 军 理 工 学 院 电 气 工 程 副 教
授 , 在 先 进 导 航 技 术 中 心 任 主 任 。
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