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主题:浅谈卫星导航定位系统在现代战争中的应用
发信人: zhangyi400()
整理人: (2000-09-01 11:28:04), 站内信件
1999年3月24日,以美国为首的北约对南联盟悍然采取了空中军事打击(以下简称
“盟军行动”),并于5月8日野蛮地轰炸了我驻南大使馆。 在这次侵略行动中,
美军使用了大量先进精确制导武器,其命中精度和威力令世人担忧,而卫星导航
定位系统是这些武器及其发射平台大量采用的制导或导航定位方式。从“盟军行
动”以及90年代发生的其它几次战争的具体应用来看,卫星导航定位系统不仅是
现代战争的重要支援系统,而且已经成为现代武器装备系统的重要组成部分。 


  一、目前正在运行的卫星导航定位系统
  目前世界上正在运行的卫星导航定位系统有美国的全球定位系统(GPS) 和俄
罗斯的GLONASS,二者在定位体制上大体类似,都提供军码和民码两种信号,具有
全球、全天候、全天时无源三维连续定位能力,具有很高的定位精度。
  GPS由美国军方控制,1973年开始研制,1994年完成组建,系统由卫星星座以
及相应的地面测控站组成。星座由24颗卫星组成,分布在6个轨道面上,无论在世
界什么地方,几乎随时都可以捕获到其中的4颗卫星。每颗GPS卫星都发送L1、L2
两个频率载波信号,L1信号提供C/A码(即民码),抗干扰能力比较差,供民用用户
使用,也供军用接收机截获P/Y码(即军码)用,用户可自由接收;L2信号提供的P
/Y码,抗干扰能力比较强,供军用接收机修正电离层误差,采取加密手段,不能
随意接收。P/Y码定位精度,水平约12米,垂直约18米;C/A码定位精度,水平和
垂直为100 米左右。美国仍在研制发射新一代GPS卫星,新型卫星所提供的定位精
度将更高。
  前苏联/俄罗斯也于70年代开始研制GLONASS卫星导航定位系统,1995年完成
系统的组建,其星座也由24颗卫星组成,分布在3个轨道面上。其民码定位精度可
能优于100米,军码定位精度可能低于GPS军码。近几年,由于俄罗斯经济状况恶
化,缺乏研制发射补网卫星所需的经费,至1999年2月,GLONASS星座工作星只有
19颗,而且大多数卫星已超过了设计寿命。

  二、卫星导航定位系统在现代战争中的应用
  从1991年的海湾战争、1995年的波黑战争、1998年底的“沙漠之狐”行动,
直到1998年3月开始至今的“盟军行动”,美军都大规模地应用GPS技术,GPS 的
应用领域越来越广,作用越来越大。卫星导航定位系统在军事上的应用主要有以
下几个方面:
  * 为车、船、飞机等机动工具提供导航定位信息;
  * 为精确制导武器进行精确制导;
  * 为野战或机动作战部队提供定位服务;
  * 为救援人员指引方向。
  (1)导航定位
  目前,GPS与惯导相结合是飞机上普遍采用的一种导航方式,这种导航方式可
由GPS提供精确的位置和速度信息,而惯导因不易受到干扰,可在无GPS信号时提
供导航信号并使系统迅速更新。美军目前的军用飞机大量采用此种导航方式。
  海湾战争期间,GPS系统只有16颗卫星在轨,海湾地区每天的GPS可用时间达
20小时以上。据美国国防部报道,借助于GPS,“F-16战斗机、B-52轰炸机、RC-
135 侦察机和特种作战飞机可全天候准确无误地执行任务;坦克编队可在没有特
征的沙漠地带完成精确的机动;扫雷部队可安全通过雷区、准确确定布雷位置以
便将其摧毁;给养运输车能在沙漠中发现作战人员并为其提供补给;特别行动直
升机与攻击直升机能够协同作战。”GPS 还使空中加油机与需要加油的作战飞机
能够更快地相互找到对方。 
  空袭与反空袭已成为现代局部战争的主要作战样式,军用飞机是空袭行动的
重要武器平台和支援装备之一。在“盟军行动”中,北约动用了各式轰炸机、战
斗机、预警机、侦察机、加油机、运输机等近千架。有记者问一位北约飞行员:
“你知道去轰炸塞尔维亚的哪个城市吗?”飞行员答到:“不知道。”“那么你
知道轰炸的是什么目标吗?”“不知道。”“那你怎么可能去轰炸呢?”“容易
,上级给我一个坐标,我按计算机的指引(采用GPS导航),投下炸弹掉头就走,跟
玩游戏机没啥两样。”可见空袭行动对GPS的依赖有多深。
  由于航母及其舰载机大量采用GPS和夜视系统等装备,美军航母全天候、 全
天时作战能力显著提高,每天出动的架次从原来的125~140架次增加到200架次以
上,许多袭击活动都选在夜间进行。
  值得重视的是,美军在“盟军行动”中首次动用了B-2隐身战略轰炸机。B-2
航程可以达18530公里(经过一次空中加油),从美国本土起飞,可到达世界任何一
个地方参战。B-2自1993年开始服役,全部部署在美国本土。B-2的参战充分显示
了美军的全球打击能力,这一打击能力也必然离不开GPS导航系统的支持。在5月
8 日轰炸我驻南大使馆时,B-2便是凶手。B-2还采用了GPS辅助瞄准系统,具有一
次精确瞄准16个分散目标的能力。
  (2)精确制导
  精确打击是现代战争的一个重要特征。海湾战争中精确制导武器约占9%,“
沙漠之狐”行动中则占70%左右,而在“盟军行动”中则高升为98%左右,所采用
的精确打击武器主要有巡航导弹和精确制导炸弹。精确制导炸弹主要有GPS 复合
制导炸弹和激光制导炸弹两种。
  美军目前大量应用的巡航导弹有战斧海射巡航导弹和AGM-86C 空射巡航导弹
两种。巡航导弹通常采用惯导加GPS进行中段复合制导,采用数字景象匹配进行末
段制导。战斧巡航导弹在以前采用惯导加地形匹配进行中段制导时,圆概率误差
为50米,末段采用数字景象匹配后,圆概率误差才达到10米;现改用惯导加GPS 
进行复合制导,圆误差也能达到10米,而且简化了发射前准备地形匹配数据的时
间,末段再采取数字景象匹配后,圆概率误差大大优于10米。
  在海湾战争期间,美军共发射巡航导弹323枚,其中战斧巡航导弹288枚,AG
M-86C巡航导弹35枚。战斧巡航导弹为261枚BGM-109C(Block 2A)和27枚BGM- 109
D(Block 2B),当时此两型战斧巡航导弹仍采用惯导加地形匹配加数字景象匹配制
导方式,还未采用GPS,命中精度为15~18米。现在美国已对以上两种型号巡航导
弹进行了改进,增加了GPS制导方式。AGM-86C巡航导弹采用惯导加GPS进行复合制
导,命中精度10米,由作战飞机从敌防空火力圈外发射。海湾战争之后,巡航导
弹被认为是增强常规威慑和实施远程精确打击的有效武器。
  “沙漠之狐”行动前后仅持续了70个小时,而美军在这短短的时间里竟向伊
拉克发射了415枚海射和空射巡航导弹,其中,海军战舰发射了325枚战斧巡航导
弹,B-52轰炸机发射了90枚AGM-86C巡航导弹,仅几天的发射量就超过了海湾战争
42天的发射量。此外,美军在“沙漠之狐”行动中还使用了大量激光制导炸弹 ,
发挥了极大作用。
  在“盟军行动”中,南联盟地区天气多云,激光制导炸弹因易受天气影响而
发挥不出作用来,而GPS受天气影响比较小。这种天气迫使美军更多地依赖采用G
PS制导的巡航导弹和炸弹,在战争的前5天就发射了大约400枚战斧巡航导弹。美
军使用的战斧巡航导弹主要是Block 3型,它是在海湾战争中使用过的BGM-109C/
D基础上研制出来的,采用惯导+地形匹配+GPS+景象匹配制导,最大射程1667公里
(舰射)/1127公里(潜射),命中精度3~6米(理论),巡航高度15~150米,巡航速度
0.5~0.75马赫,价格约140万美元。
  在“盟军行动”中使用的精确制导炸弹主要是联合直接攻击弹药( JDAM)等。
JDAM由常规炸弹改进而成,采用惯导加GPS复合制导方式,精度10米,价格1.2万
美元,美国海军的F/A-18C/D战斗机和空军的B-1、B-2轰炸机都能携带。到4月中
旬,美军先前接收的第一批JDAM(约900多枚)在“盟军行动”前一阶段已基本用完
,其投放主要由B-2实施。美国防部要求JDAM生产商—?ㄒ艄咎崆傲礁鲈拢丛
?月份交付第二批共2200多枚JDAM,并签定了第三批共2500多枚生产合同。袭击我
驻南大使馆时,使用的便是该种武器。另外,B-2还可能携带全球定位系统辅助制
导弹药(GAM)参加作战。GAM也采用GPS进行复合制导,在12公里高空、距目标14 
公里处投放,精度在6米以内。
  GPS制导方式还用于战术弹道导弹上。美军现役的陆军战术导弹系统(ATACMS
)的最新型号也加装了GPS制导方式,以提高命中精度。ATACMS 于1991年开始服役
,其最初型号采用惯导系统加雷达指令修正进行制导,在海湾战争期间向伊拉克
发射了约30枚,其最新型号已经部署在战区,但未见具体作战实例。
  将GPS应用到精确制导系统中,已使GPS成为精确打击武器的重要组成部分。

  (3)作战部队定位
  GPS接收机可以做到小型化、手持式,因而携带方便,它还可与其它手持式通
信设备组合在一起,是野战部队和机动作战部队不可缺少的装备。海湾战争期间
,GPS接收机就很受部队欢迎,一度出现了军用GPS接收机严重短缺的现象,许多
部队不得不从市场上购买民用接收机。当时多国部队配备的GPS接收机约有5500 
台军用和1万台民用接收机。
  (4)救援服务
  美军飞行员目前在应用一种Hook-112救生无线电装置,在飞机被击落时,能
够利用GPS系统为营救人员指引方向。Hook-112救生无线电是1995 年在波黑地区
被塞族导弹击落的F-16飞行员获救后研制出来的。当时,飞行员为避免被俘而东
躲西藏,苦熬了整整一个星期才被海军陆战队救走。如果当时配有GPS救生无线电
,他就会早早得救。在“盟军行动”中,被击落的F-117 飞行员可能就是依靠此
类救生无线电为营救人员指引了方向。飞行员一落地便利用所携带的救生无线电
进行GPS 定位并发出带有位置信息的紧急呼救信号。在查知F-117被击落之后,美
军立即派出包含EA-6B电子战飞机在内的数架飞机和直升机,飞赴贝尔格莱德进行
营救,其中EA-6B除负责干扰敌方的通信和雷达系统以外,还负责搜索F-117飞行
员发出的无线电呼救信号。6个小时之后,EA-6B飞机接收到呼救信号,7个小时之
后,飞行员被救走。

  三、几点思考
  (1)卫星导航定位系统是典型的军民两用系统,它不仅具有重要的军事应用价
值,而且具有重要的民用价值,应用领域特别广,目前除了美、俄拥有此类系统
外,许多国家或组织都在积极发展本国或本组织的卫星导航定位系统。例如,欧
盟最近正在积极筹措实施自己的欧洲导航卫星计划(GNSS);日本于1997年作出决
定,要用7 年时间解决卫星导航定位系统的关键技术问题,第一颗试验卫星计划
2002年发射。我国也应重视自己的卫星导航定位系统的建设。
  (2)GPS由美国军方控制,其军码加密程度高,无法利用;其民码虽然可用,
但抗干扰能力差;新研制的GPS卫星可能具有局部地区关闭功能。因而GPS的利用
受到美国制约,不利于它国军事应用。
  (3)GPS信号是从空间传向地面的,它并不是万无一失,还是能够被干扰和破
坏的。在“盟军行动”中,GPS信号可能受到了美军电子战飞机(如EA-6B)和无人
驾驶干扰机的非故意干扰,美军事部门正在设法克服这个问题。这说明只要采取
合适的措施就可干扰GPS系统,降低其定位精度,使依赖GPS进行导航定位或制导
的武器系统偏离航向。俄罗斯在1997年莫斯科航展上展出了一种GPS干扰机,这种
干扰机能干扰GPS和GLONASS卫星信号,能抑制数百公里以内接收机的正常工作。
美国空军将设法购买这种干扰机,以找出对付它的办法。
  (4)随着美国对GPS的依赖程度越来越大,它也必然会越来越担心其GPS 卫星
受到攻击。冷战时期,美国和前苏联就在积极研究反卫星技术,有高能激光、动
能拦截器、核爆等多种手段,有地基、空基、天基多种武器部署方式。目前,美
、俄都具有一定的反卫星能力,美国就曾于1997年10月用先进中红外化学激光器
进行了一次反卫星试验,许多国家也必然会效仿美国发展反卫星技术。美国为提
高卫星的生存能力,在其第六代成像侦察卫星(先进锁眼-11和长曲棍球)以及第三
代DSP导弹预警卫星上,采取了防核效应加固和防激光武器保护手段,增装了防碰
撞探测器,并加强了机动变轨能力。但GPS卫星可能没有采取以上措施,比较容易
受到攻击,随着其作用的增大,它也必然会成为被攻击的目标。 

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