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美軍GPS頻遭干擾欲開發全新導航系統 將進行系統備份

由 sjw0923cn 發表于 历史 |2022-08-07|

近期,美國國防部先進技術局(DARPA)宣佈將成立新研究機構,開始研製在GPS無法使用或受到嚴重干擾條件下,使用甚低頻無線電(VLF)實現精確定位、導航和授時(PNT)的技術。據稱,這一專案被稱為“對抗環境下導航定位“(STOIC)專案,DARPA戰略技術辦公室(STO)專案主管戴維·特安普透露,DARPA將在明年4月到5月間,首先進行系統整合試驗,隨後進行海上實時演示試驗。

美軍GPS頻遭干擾欲開發全新導航系統 將進行系統備份

近年來,GPS訊號的干擾與反干擾已經成為非常現實的一個問題,美軍的無人、有人飛機,巡航導彈等不止一次曾受到過GPS干擾的影響。為此美軍一方面發射第三代GPS衛星,提高GPS系統抗干擾能力,另一方面,積極開展“不依賴GPS”的精確導航定位試驗,STOIC即是其中之一,而目前其主要的研究物件是利用自然或人工的無線電訊號,來實現導航。而透過這裡透露的“甚低頻”這一關鍵詞可以推斷該專案主要是為美海軍的戰略導彈核潛艇服務。

美軍GPS頻遭干擾欲開發全新導航系統 將進行系統備份

甚低頻(VLF)通訊,是利用頻率在3~30kHz間(波長為10~100km)的電磁波進行的無線電通訊,在民間說法中一般與其他頻率低於30~300kHz,波長超過1000m的其他頻段的電磁波通訊方式合稱為“長波通訊”而實際上在專業術語中“長波通訊”一般就是指“對潛長波通訊”。“長波通訊”多用於潛艇。因為潛艇一般是躲在潛望鏡深度下航行,而通訊天線在很多情況下是無法升出水面進行通訊的,而海水對電磁波的傳播有衰減作用,而其衰減規律為電磁波波長越長衰減越小,因此長波通訊是潛艇實現遠端通訊的唯一技術手段。各國“長波通訊”主要以甚低頻通訊為主。而潛艇一般接收VLF訊號時潛深不超過30m。

長波分為地波與天波兩種傳播方式,天波透過地面與電離層來回反射中形成的波導中前行,特點是傳播距離遠但是受電離層影響較大;地波則是沿著地球表面傳播,其通訊距離遠小於天波,但具有受天氣變化影響小,衰減小,訊號穩定,受核爆炸影響小的特點(從這一點可就以看出長波通訊對潛艇的重要性之大,尤其是對於搭載有核反擊武器的戰略導彈核潛艇來說)。而長波通訊的作用也遠不止是向潛艇傳遞指令那麼簡單,還有包括授時在內的其他重要用途。

美軍GPS頻遭干擾欲開發全新導航系統 將進行系統備份

長波通訊原理圖

對潛長波通訊的使用距今已有百年曆史:1917年法國人第一次進行了對潛長波通訊試驗並取得成功,而在1920年代起各國便開始陸續修建對潛聯絡長波電臺,二戰期間長波通訊更是廣泛被海軍強國用於潛艇通訊保障。而實際上在衛星導航出現前,最可靠的無線電導航技術就是採用甚低頻波段實現的,最典型的即是“羅蘭C”導航系統,該系統於上世紀50年代開發,其作用距離可達2000公里,但這套系統的導航授時精度較差,精確度水平僅為185-463米。而在2010年“羅蘭C”系統停止執行後,美國提出了“增強羅蘭”系統的計劃,也就是該系統的定位精度可以達到8米範圍內,雖然還是沒有GPS那麼精確,但相比其“前輩”來說已經很了不起了。

美軍GPS頻遭干擾欲開發全新導航系統 將進行系統備份

據悉美國宣佈在2018年將會開始部署“增強羅蘭”,並將其作為GPS的備份系統使用。 而這一次DARPA將進行試驗的新甚低頻導航系統應該就是指這一系統。而不難看出這一系統一旦開發成功後對於美軍乃至全世界的軍事變革會造成什麼樣的影響。

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