2017年9月,俄羅斯與白俄羅斯在北約東翼舉行代號“西方-2017”的大型軍事演習,演習發起之前,拉脫維亞的移動通信網路曾發生中斷,而挪威部分地區的GPS信號也受到干擾,導致一架途徑該國上空的客機短暫處於無GPS信號制導的情況。 北約分析人士認為,俄軍在演習前曾進行過電子戰演練,從而導致拉脫維亞和挪威意外成為受害對象。
此外,據美國海事局2017年6月發佈的通告,一艘在黑海行駛的美國商船曾受到GPS欺騙干擾,使得該船的導航設備呈現出錯誤的導航方向,致使商船駛向完全錯誤的方向。 而在戰場上的部隊如果遇到GPS信號欺騙,士兵有可能跟隨錯誤的信號踏入敵人包圍圈,又或是依靠GPS制導的支援武器錯誤地傾瀉在自己人頭頂。
GPS衛星導航系統所提供的定位、導航、授時功能( PNT)為美軍指控系統和制導武器的發展做出過重要貢獻,然而隨著反衛星和電子戰手段的不斷發展和應用,美軍空間資產以及其所提供的PNT服務有可能會在高烈度衝突中被對手壓制。
▲2016年6月， 美軍在“中國湖”進行GPS干擾試驗， FAA劃定的GPS不可靠區域
打造不依賴GPS系統的PNT能力
目前美國研究機構已經提出了多種新的PNT系統和技術概念。
(1)自我調整導航技術(ANS)
自我調整導航系統技術涵蓋兩個主要技術——精確慣導技術(PINS)和全源導航系統(ASPN)。 PINS是一種通過冷原子干涉測量技術,以實現精度更高的慣性測量技術;ASPN技術則利用外界存在的各種非導航信號,如衛星信號、廣播信號等實現導航功能。
(2)微PNT系統
通過微機電系統技術將陀螺儀、加速度計和高精度時鐘微型化、晶片化。 這種微系統能夠與其他導航技術相配合,以實現高精度定位導航。
(3)惡劣環境下獲取PNT的能力(STOIC)
STOIC主要有三個組成部分:可作用於較遠距離的穩定參考信號源;具有超穩定性能的原子鐘;可為多個使用者提供PNT資訊的系統。
▲地形匹配原理圖
(4)多導航源導航系統技術
採用多種不依賴GPS的導航系統,來增加精度消減誤差。 例如慣性導航+地磁場導航、慣性導航+圖像匹配等。 其中DRPRA提出的視覺輔助導航技術對無人機不依賴GPS信號,進行自主化飛行有極大幫助。
(5)超低頻導航技術
該技術需要在全球佈置超低頻信號收發器來測量地理位置。
(6)基於電腦視覺的定位服務技術(VPS)
該技術由谷歌開發,在不依賴GPS的情況下,能實現釐米級定位。 VPS本質上是一套新型圖像認知和機器學習系統,需要在穀歌的人工智慧終端Tango上安裝相應的軟體和資料。 通過對高解析度攝像頭採集的圖像進行智慧分析和學習,可以對任意地點進行三維測繪定位和目標特徵標識,配合內置的陀螺儀和加速度計實現釐米級定位。由於該技術無需外部資訊輸入,因此傳統的干擾和反制手段無法對其定位功能造成影響,目前VPS技術已經引起美國空軍高度關注。
美國發展不依賴GPS系統的定位技術能力的動因既有無奈又有佔據技術優勢的考量,昭示著在未來激烈的戰場環境中,依靠GPS等傳統衛星星座提供PNT服務正面臨嚴重威脅,如果美國能率先擺脫GPS的掣肘,無疑又加大了自身的軍事優勢。
通過對高解析度攝像頭採集的圖像進行智慧分析和學習,可以對任意地點進行三維測繪定位和目標特徵標識,配合內置的陀螺儀和加速度計實現釐米級定位。由於該技術無需外部資訊輸入,因此傳統的干擾和反制手段無法對其定位功能造成影響,目前VPS技術已經引起美國空軍高度關注。美國發展不依賴GPS系統的定位技術能力的動因既有無奈又有佔據技術優勢的考量,昭示著在未來激烈的戰場環境中,依靠GPS等傳統衛星星座提供PNT服務正面臨嚴重威脅,如果美國能率先擺脫GPS的掣肘,無疑又加大了自身的軍事優勢。