美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局近期的目標(biāo)是研發(fā)出一種只有1美分硬幣大小的超小型導(dǎo)航晶片,該導(dǎo)航晶片不僅能夠提供3分鐘左右的精確定位、導(dǎo)航服務(wù),而且其生產(chǎn)成本還將嚴(yán)格控制在1000美元以內(nèi)。
拿破侖曾經(jīng)在滑鐵盧發(fā)出“如何看透山那邊迷霧”的悲嘆。200年后,各軍事大國(guó)依然希望能夠看透“迷霧”,而導(dǎo)航設(shè)備,就是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵手段。
現(xiàn)在,導(dǎo)航設(shè)備已成為車(chē)輛、艦船、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及太空飛行器上必不可少的組成,它們?yōu)楦鞣N軍民需求提供了方向和路徑,然而,無(wú)論是衛(wèi)星導(dǎo)航還是慣性導(dǎo)航系統(tǒng),都存在不少缺陷,因此,新的技術(shù)革命再度風(fēng)起云涌。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有重大缺陷
現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)種類(lèi)不少,主要有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、天文導(dǎo)航系統(tǒng)、多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、地形場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)、視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)等。其中,最著名、應(yīng)用最廣的是美國(guó)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
GPS導(dǎo)航的基本原理是通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)來(lái)確定位置,但是,它也有重大缺陷——信號(hào)很容易被干擾或切斷。
2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí),伊軍曾使用功率僅為4瓦的俄羅斯生產(chǎn)的干擾裝置,對(duì)通過(guò)GPS進(jìn)行定位的美軍聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器進(jìn)行了電波干擾,導(dǎo)致美軍誤炸了巴格達(dá)市場(chǎng),造成大量平民死傷。
2011年12月,伊朗專(zhuān)家利用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的薄弱之處,重新設(shè)定了美國(guó)RQ-170“哨兵”無(wú)人機(jī)的GPS坐標(biāo),再通過(guò)噪音干擾通訊的方法,迫使這架飛機(jī)進(jìn)入自動(dòng)駕駛狀態(tài),生生讓它變成了“無(wú)頭蒼蠅”。伊朗專(zhuān)家稱(chēng),“通過(guò)電子對(duì)抗技術(shù),讓這架無(wú)人機(jī)降落在了我們想讓它降落的地方。”運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù),伊朗先后俘獲4架以色列無(wú)人機(jī)和3架美國(guó)無(wú)人機(jī)。
2012年5月,韓國(guó)《中央日?qǐng)?bào)》報(bào)道說(shuō),朝鮮從4月底開(kāi)始對(duì)韓國(guó)方向的衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行干擾,已影響韓國(guó)境內(nèi)各國(guó)飛機(jī)的航行,甚至連駐日美軍的作戰(zhàn)飛機(jī)也未能幸免。
GPS信號(hào)不僅易被干擾,還容易丟失或被切斷。在地下和水下等空間,設(shè)備無(wú)法接收到GPS信號(hào)。美國(guó)更擔(dān)心的是,一些國(guó)家已掌握反衛(wèi)星技術(shù),可以硬殺傷太空中的導(dǎo)航衛(wèi)星,倘若如此,美軍作戰(zhàn)部隊(duì)及武器裝備將會(huì)徹底“失明”。
擺脫對(duì)GPS的依賴
如今,互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)教人如何在數(shù)百米范圍內(nèi)干擾GPS信號(hào)的方法,人們甚至可以在互聯(lián)網(wǎng)上買(mǎi)到GPS干擾機(jī)。這從一個(gè)側(cè)面證明了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)面臨著巨大威脅。鑒此,美歐等西方國(guó)家決心大力研發(fā)更小巧、更精確、抗干擾性更強(qiáng)的導(dǎo)航系統(tǒng)。
據(jù)中國(guó)國(guó)防科技信息網(wǎng)報(bào)道,美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局正在同時(shí)開(kāi)展5個(gè)項(xiàng)目的研究,全部或部分聚焦于定位授時(shí)導(dǎo)航技術(shù)的開(kāi)發(fā),以使軍事人員和設(shè)備擺脫對(duì)GPS的依賴。
美國(guó)《防務(wù)新聞》網(wǎng)站稱(chēng),其中一種新型導(dǎo)航定位設(shè)備通過(guò)集成在微型芯片上的三個(gè)原子陀螺儀、加速器和原子鐘,利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律自動(dòng)計(jì)算出載體平臺(tái)的瞬時(shí)速度、位置信息并為運(yùn)載體提供精確的授時(shí)服務(wù)。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局近期的目標(biāo)是研發(fā)出一種只有1美分硬幣大小的超小型導(dǎo)航晶片,該導(dǎo)航晶片不僅能夠提供3分鐘左右(據(jù)稱(chēng),美軍現(xiàn)役70%的導(dǎo)彈需要定位導(dǎo)航系統(tǒng)制導(dǎo)飛行的總時(shí)間不會(huì)超過(guò)3分鐘)的精確定位、導(dǎo)航服務(wù),而且其生產(chǎn)成本還將嚴(yán)格控制在1000美元以內(nèi)。
英國(guó)國(guó)防部也正在研發(fā)一種“量子羅盤(pán)”,該技術(shù)最大的特點(diǎn)是運(yùn)用超冷原子技術(shù),準(zhǔn)確感知地球磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的變化,從而換算出精確的位置信息。
英國(guó)航太系統(tǒng)公司高級(jí)技術(shù)中心還正在研究一種“借助機(jī)會(huì)信號(hào)導(dǎo)航”(Navsop)技術(shù),Navsop能夠利用幾百個(gè)已有信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確定位,這些信號(hào)包括Wi-Fi信號(hào)、電視信號(hào)、無(wú)線電信號(hào)、手機(jī)信號(hào)、無(wú)線通訊發(fā)射器信號(hào)以及空中交通管制信號(hào)。Navsop最大的優(yōu)勢(shì)在于使它發(fā)揮功效的基礎(chǔ)設(shè)備已經(jīng)是現(xiàn)成的了,不用花費(fèi)巨資搭建發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
或引發(fā)武器裝備淘汰潮
目前,美軍在研發(fā)新一代微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)上還面臨著兩大技術(shù)難題。
一是該導(dǎo)航系統(tǒng)能自主進(jìn)行精確引導(dǎo)的時(shí)間過(guò)短。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局項(xiàng)目經(jīng)理安德瑞·席克爾曾說(shuō),微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)階段只能提供約20秒的高精度定位與導(dǎo)航服務(wù),因此現(xiàn)在它只能作為GPS的備份與補(bǔ)充,無(wú)法成為GPS的有效替代品。
其次,微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)終端設(shè)備的成本遠(yuǎn)比GPS終端設(shè)備高,把一套價(jià)值100萬(wàn)美元的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)安裝在一枚僅值100萬(wàn)美元的導(dǎo)彈上顯然不合適。
但是安德瑞·席克爾對(duì)具備體積小、成本低、精度高、不依賴外界信息、向外界輻射能量少、抗干擾能力極強(qiáng)、隱蔽性好等特點(diǎn)的新一代導(dǎo)航系統(tǒng)充滿信心。他認(rèn)為,就像30年前人們沒(méi)有預(yù)想到GPS會(huì)發(fā)展到目前的程度一樣,在未來(lái)20年新一代導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展也將是無(wú)可限量的。
如果新一代導(dǎo)航系統(tǒng)研制成功,那么花費(fèi)了百億美元、由20~30顆衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)很可能變成“雞肋”,那些依靠GPS定位的武器裝備也將大量淘汰。這樣的場(chǎng)景在人類(lèi)軍事史上已屢見(jiàn)不鮮。
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