现代军事中的GPS问题及应对之法

发布时间:2018-06-12 21:33:27

现代军事中的GPS问题及应对之法

  军事技术网6月11日消息:自从海湾战争结束以后,很多国家的军队,尤其是美军日益依赖GPS卫星星座,战舰、战机、制导导弹和地面的士兵都需要用它们来进行定位、导航和正时。但是,当下GPS是否依然像当时一样,有着自己的革命意义?

  回想1991年时,随着“沙漠风暴”行动的展开,精确制导弹药的强大能力令公众眼前一亮。GPS成为当时的技术奇迹,预示着新战争时代的到来。所见之人,都将它与“智能炸弹”和“最小附带损伤”联系到了一起。

  在海湾战争结束后的二十多年间,GPS已经覆盖到个个角落,几乎融入到了现代生活的方方面面。从军队到手机,GPS已经成为21世纪一个必不可少的组成部分。但是,它的成功却也是一把双刃剑,有越来越多的声音,包括美国国防高级研究计划局项目负责人都指出,GPS已经成为一个“单点故障”。(当某一系统存在“单点故障”时,只要这个部分出现问题,必然会造成系统的其他部分全部出现问题。)

  除军事功能外,很多其他行业和活动也离不开GPS,包括民用航空、航海、公路和铁路运输、应急服务、农业、渔业、手机网络、公共设施系统和金融系统。虽然GPS很强大,但它却也有自己的弱点。

  GPS一个最大的问题就是信号本身比较脆弱。它的信号是从中地球轨道发出的,要到达地球,需要穿过层层障碍。很多干扰情况都会减弱GPS的接收,例如太阳黑子和大气层的自然活动,其他的合法民用和军用通信传输等。除此之外,信号还很容易遭到犯罪分子或外军的故意阻挡。

  其实早在伊拉克和科威特战争期间,GPS这种新奇迹刚刚出现时,这个问题就已经显现了。虽然当时伊拉克与美军存在很大技术差距,但萨达姆军队还是很快就发现,即便是借助不太精密的设备,也能将GPS信号淹没在无线电噪音当中。这个弱点一直都存在,只不过在1991年时,干扰GPS需要一定程度的专业技术知识和相关资源。但是在27年后的今天,几乎每个人都可以借助网络和到处都是的廉价硬件来获得所需的技术和资源。

  干扰可能会造成很大的影响。在2009年的一次测试中,英国一艘船上一个功率不到一部手机的千分之一的干扰器,使电子海图上显示了错误位置,而且还通过自动识别系统传输给了附近的航运调度点。另外,卫星通信、应急安全系统和直升机甲板稳定性都出现问题,时钟出错,船只的雷达和陀螺罗经也受到了影响。

  虽然如此,直接进行干扰依然不太可能造成重大威胁,这主要是因为简单粗暴的干扰很难不引起注意。一旦信号突然出现损失或劣化,就会有很多装置检测到问题,随之发出警报。

  信号欺骗,指的是向接收器发出错误的定位、导航和正时信息,使其显示“错误的”位置,采用这种方法无法检测到出现问题。“优雅降级”就是一种最好的欺骗手段,它通过对虚假GPS信号进行谨慎管理,逐步增多,这样便很难注意到。2013年时,美国德州大学的一个小组在意大利沿岸展示了这种方法的有效性,缓慢使一艘小艇偏离航道,而其高端导航系统持续显示船只沿直线行驶。

  另外也出现了其他的报道。2011年,伊朗称对美国一架RQ-170“哨兵”无人机进行了黑客攻击,欺骗其在伊朗一个基地降落。去年,20多艘在黑海俄罗斯新罗西斯克港口附近的船只,发现自己到了32公里以外的格连吉克港口。

  美国陆军研发了地基小型类GPS卫星,即伪卫星。在定位、导航和正时方面,它们有两大优势。第一,它们发出的信号更加强大,更难受到干扰。第二,它们的位置可以具体设定,可覆盖当前GPS无法到达的地方。伪卫星发射的信号与GPS发射的信号类似,可由士兵们已经熟悉的设备接收到,所以在GPS信号差或暂时没有信号的地方,可以用伪卫星进行补充。既可以应对信号欺骗,也可以应对无法使用GPS的环境。

  在国防高级研究计划局,研究人员正在努力完善自适应导航系统。这种系统有两个主要的补充部分——精确惯性导航系统和全源定位导航。精确惯性导航系统能提供更好的惯性测量,需要较少的外部定位,而全源定位导航侧利用非GPS信号源(如移动网络、电视发射站和商业卫星)来进行外部定位。通过将所有这些输入结合起来,将它们与已知来源的数据库进行对比,同时用国防高级研究计划局当前开发的新算法进行计算,即可确定准确的定位、导航和正时。

  在天体导航消失十多年后,三年前,美国海军学院恢复了教授天体导航课程。当然,利用星体来导航也很好,不过却无法像GPS那样精确。但是从另一个方面来看,像六分仪、地图和指南针等老式做法,在无法使用GPS的情况下却有着很大的帮助,至少能够进行粗略定位。返回搜狐,查看更多