几十美元一台的干扰器压制GPS信号,逼美军研制不依赖GPS导航装置!     DATE: 2020-01-16 16:55

gPS干扰欺骗系统
美国陆军以及其他军种,都严重依赖GPS来授时、定位与导航,因此美军的对手都在提升与强化反GPS能力。多年来,为摆脱军队对GPS的严重依赖状态,美国几大军种,都在寻求不依赖GPS系统的备份导航技术。

GPS系统,是美军于20世纪九十年代建成的一个全球卫星授时、导航、定位系统。GPS也是一项完全由美军掌控的基础作战设施。经过多年的发展,美军及其盟友的军队,在作战时,已对其产生了严重依赖。美军及其盟友军队的坦克装甲车、各型战机、各种水面舰艇与潜艇等种种作战平台,及众多精确制导弹药,大都用上了GPS终端,这让美军及其盟友在与对手作战时,拥有导航与定位方面的优势。

但进入21世纪后,美军惊讶地发现,一旦离开GPS系统,美军自己都没法遂行作战和保障任务。
大家知道,GPS的信号,其实非常微弱,很容受到干扰、压制与屏蔽。如东北亚某国,就曾利用大型版GPS干扰器屏蔽了韩国的GPS信号。2012年,该国在16天时间内,动用作用距离达50到150公里的GPS干扰器材,让韩国的1016架次飞机和254艘轮船的GPS信号发生中断。在2003年的伊拉克战争中,伊拉克军队利用从俄罗斯购买的GPS干扰器,让美军发射的部分GPS制导武器偏离目标。
各国已开发出来的GPS干扰器种类繁多:有可干扰数十公里范围内GPS信号的大型车载移动式干扰器,也有可由单兵携带的超小型干扰器。其中,超小型GPS干扰器,在黑市上只需几十美元一个。
近年来,美军及其盟友军队,为提高部队在高威胁环境中的作战能力,大力提高武器制导系统的可靠性,都在加速发展不依赖GPS的武器制导技术,并研制出多型不依赖GPS导航的武器平台。
(加装GPS接受机后,火箭弹的命中率大大提高)
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美国是GPS的开发国,也是最早意识到军队在作战行动中,如果对GPS过度依赖,就会让自己处于危险状态的国家。美军认为,随着GPS干扰技术的快速发展及GPS干扰器被做成白菜价,美军必须拥有一种新的能力,有了这种新的能力,美军在没有GPS信号情况下,也能随时随地知道自己在哪,敌人在哪。
为此,从2010年开始,以美军为首的北约军队,就着手开发不依赖GPS的新型导航定位技术与装备。
美国国防部高级研究计划局专家,曾在不同场合强调,研制新型导航定位装置的目的,是用它全面替代GPS,而不是仅仅用它作为GPS系统的补充。
专家认为,美军及其盟友正在开发的、不依赖GPS的新型导航定位系统,至少有四种:
第一种,是新一代低成本微型惯性导航系统。
惯性导航技术,是一种很古老的导航技术。其最大优点是,在导航时,它不与外界发生信息交换,所以也能不被外界信号干扰。新一代惯导技术,是在传统惯性导航技术基础上发展起来的微型化、精确化导航技术。2013年,美国国防部高级研究计划局,就启动了一个名为“弹药精确强大惯性制导:先进惯性微型传感器”的项目,旨在给制导弹药研发一种精确导航技术,让制导弹药在“没有外部导航援助”如GPS支持情况下,也能准确摧毁目标。
(滑翔增程制导炸弹上,装有GPS/INS复合制导系统)
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按美国国防部高级研究计划局专家的说法,新一代惯导装置,是一种微机电系统,它利用冷原子干涉陀螺仪来实现惯性测量,利用微芯片来完成数据处理。新一代惯导装置,具有体积小、成本低优点,它也是一种模块化设计的通用装置,可即插即用,可轻易整合进各种武器平台与弹药中。它不需外部数据支持,就可长时间给各种平台与弹药提供准确的导航定位服务。
美国密歇根大学的研究人员,已在新一代惯导装置的研制上,取得重大进展。他们将微米级大小的陀螺仪、加速器和原子钟,集成到了一块8立方毫米的芯片上,这个芯片,就是一个不依赖外界信息的自主导航系统。以这种芯片作为核心部件的惯导装置,整体尺寸比1美分硬币还小。麻雀虽小,却五脏俱全,因为在它内部,装有由3个陀螺仪与3个加速度计组成的6坐标轴惯性测量装置,及高精度的微型原子主时钟。
这种新型惯导装置,体积小、重量轻,但功能强大,它可用在手持式导航仪、小口径弹药以及小型空中平台上。
第二种,是超微型多合一导航芯片。
这种导航芯片,是一种可对来自图像导航、惯导、GPS导航、地磁导航等多种导航装置的数据进行综合处理,并输出自身位置的高性能芯片。当这种芯片被用在无人机或弹道导弹上时,可让无人机与弹道导弹在高危与高干扰环境下,成功完成任务。比如,在GPS信号良好时,它就利用GPS信号来导航;当GPS信号受到干扰时,它就转为采用惯导系统与地磁导航系统来校正无人机与弹道导弹的飞行轨迹;当然,它上面的图像导航系统,也会在无人机与弹道导弹的飞行过程中,发挥导航定位功能。
美军已提出配有超微型多合一导航芯片的新一代导引头概念方案。在新一代导引头中,装有超微型多合一导航芯片、被动捷联式电光/红外传感器、GPS接收机、惯性测量部件、磁强计等元器件。
其中,超微型多合一导航芯片,是导引头的大脑与计算中心。随着微机电技术、传感器技术的迅猛发展,将来,被动捷联式电光/红外传感器、GPS接收机、惯性测量部件、磁强计及其它导航装置,还可能被整合进超微型多合一导航芯片中,而让超微型多合一导航芯片成为一个集多种传感器与测量装置、计算装置、数据输出装置于一体的全能导航定位与授时装置。
(美制精确制导炸弹普遍采用GPS制导技术)
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第三种,是全源定位和导航系统。这种导航系统在工作时,可综合使用包括商用卫星的无线电信号、电视广播信号、星光信号等多种信号源中的信息,来算出自己所处的空间位置、运行速度与方向。这种导航系统在GPS信号较弱甚至消失的情况下,也能提供比GPS模块定位导航系统更强更丰富的导航定位信息。
在全球范围内,最先开展全源定位和导航系统技术研发的国家,是英国。美军打算将英国开发的该种技术提档升级,变为己有。
早在2012年,英国的BAE系统公司,就宣布自己正在开发“通过随机信号导航装置”,试图通过利用诸如Wi-Fi信号、无线电台和移动电话等发出的辐射信号,来计算系统用户的位置,精度可达到数米,其抗干扰能力超出GPS几千倍。在某些情况下,它甚至可以利用GPS干扰机所发射的信号来进行辅助导航。
“通过随机信号导航装置”,本质上是一种全源定位和导航装置。
全源定位和导航系统工作所需要的大多数基础设施都是现成的,所需要的硬件都可通过商业系统获取,用户不需要为它建立费用高昂的发射机网络。此外,它还可被集成到现有的各种定位设备中,从而提供比GPS更为优越的服务。
全源定位和导航系统系统,可以在建筑物林立的城区和建筑物内等GPS信号不能到达的地方发挥作用。它还可以通过捕获低轨道卫星和其它民用设备及太空中星星发出的无线电信号或光电信号来工作,因而它可在北极等世界上最偏远的地区发挥作用。
第四种,是超低频导航系统。
目前,各国海军几乎都需要依靠超低频通信系统,来与在深海活动的潜艇保持联络,而这种超低频无线电波也可用于地理定位。当GPS系统失效时,超低频导航系统,就可作为替代定位手段使用。目前,美国国防部高级研究计划局,正在资助美国佛罗里达大学国际雷电研究与测试中心发展超低频导航定位技术。
(美制“宙斯盾”舰上,也配有GPS导航终端)
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军事专家认为,减少对GPS的依赖,这是美军及其盟友们积极发展不依赖GPS导航技术的主要原因。
美军是一支忧患意识很强烈的军队。美军是GPS系统的开发者,所以他们对GPS的弱点很清楚。
美军认为,在未来战场上,GPS很不可靠,过度依赖GPS,将会使己方武器系统在GPS信号受到自然或人为干扰时,变得极为脆弱。因此从本世纪初开始,美军就在设法开发新的定位导航系统,以使武器平台与弹药在导航与定位方面,不再完全依靠GPS。