美军研发新型甚低频导航系统 减轻对GPS系统依赖

2019-11-08 12:58 来源:未知

  DARPA表示将进行试验的新甚低频导航系统应该就是指“增强罗兰”系统。

  如今,美国国防部先进技术局(DARPA)要研发的新一代甚低频无线电导航系统将采用最新的技术,定位精度预计将达到8米以内。虽然这一精度与GPS全球卫星定位导航系统还有一定的差距,但是作为备份系统还是很不错的。而且,更为关键的在于甚低频无线电导航系统的信号也很难被干扰和屏蔽,想要摧毁其地面发射站也不是容易的事情。(作者署名:现代兵器)

  报道称,今年美军的“红旗”军演中,对GPS信号进行了长时间、大范围的干扰,以研究在“GPS拒止”环境下组织空中战役的方法。FAA方面表示,他们正在和一个联邦专门委员会讨论如何应对军方的干扰可能带来的民航交通安全问题。

  甚低频也就是民间常说的长波,它能够穿透海水、岩石和土壤,尤其在海上传播距离可达数千公里。

  不过,有矛就有盾,其他国家也已经敏锐地意识到了美军对于GPS全球卫星定位导航系统的高度依赖。那么,只要对美军GPS全球卫星定位导航系统的信号进行干扰和屏蔽,甚至对其组网卫星实施硬杀伤式的摧毁,就能够严重削弱美军的战斗力,使其作战体系彻底瘫痪。

  ADS-B系统工作过程,可以看出,如果GPS导航信号不能正常传递,那么很可能影响民航飞行安全

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  特别是中国和俄罗斯这样能够与美国正面对抗的世界强国:一方面这两个国家都已经构建起自己的卫星定位导航系统,这就是“格洛纳斯”和“北斗”。另一方面,中国和俄罗斯也都有能力对美军GPS全球卫星定位导航系统进行干扰、屏蔽以及摧毁其组网卫星。因此,即便是中国和俄罗斯采取行动使得某一区域的美军GPS全球卫星定位导航系统彻底失效,也可以依靠自身的卫星定位导航系统实施作战行动而不受任何影响。

  幸好中国已经有了“北斗”……

  据称,这一项目是“对抗环境下导航定位“(STOIC)项目,DARPA将在明年4-5月间,首先进行系统整合试验,随后进行海上实时演示试验,DARPA战略技术办公室(STO)项目主管戴维·特安普说。

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  当今的美军虽然看似强大,但是也有不少致命缺陷和弱点。其中,美军对于GPS全球卫星定位导航系统的高度依赖就是其致命缺陷之一。可以说,无论是称霸大洋的美国海军、高傲飞翔的美国空军、向信息化转型的美国陆军,还是相对独立的“第四军种”美国海军陆战队,在作战行动中都离不开GPS全球卫星定位导航系统的支持。

  委员会还建议FAA寻求工业界帮助,“例如关于对ADS-B系统的影响”,报告认为,管理局应该考虑启用地面无线电导航台,目前只有很少的这些导航台还在工作。联邦委员会建议考虑在下一代航空管制系统中保留一部分老技术的运用。

  实际上在卫星导航出现前,最可靠的无线电导航技术就是采用甚低频波段实现的,即“罗兰C”导航技术,该系统从上世纪50年代开始发展,到80年代,北约建立的“罗兰C”无线导航台已经能够覆盖北美、欧洲、日本和大西洋、太平洋范围。苏联当时也建立了与其针锋相对的CHAYKA系统。

  如今,美军也开始逐渐意识到了这个问题。于是,美国国防部先进技术局(DARPA)在近日决定投资研发新一代甚低频无线电定位、导航和授时(PNT)系统,以便在将来与中国、俄罗斯爆发军事冲突时,即便美军GPS全球卫星定位导航系统失效,也可以有作为备份的定位导航能力。

  美国国防部已经多次实施GPS干扰,其试验目的包括系统测试和设计,以及在军事演习期间创造模拟实战环境,以验证其飞机在GPS受干扰环境下导航定位和使用武器装备的能力。

  观察者网军事评论员表示,近年来,对GPS信号的干扰已经成为非常现实的问题,美军的无人、有人飞机,巡航导弹等不止一次受到干扰影响,而降低了作战效果。为此美军一方面发射第三代GPS卫星,提高GPS系统抗干扰能力,另一方面,积极开展“不依赖GPS”的精确导航定位试验。

  甚低频的频率范围为3~30KHZ,其传播距离为数百千米至数千千米,能够沿弯曲的地球表面进行传播。采用甚低频波段的无线电导航系统很早就已经出现,比如曾经在欧美国家中广泛应用的“罗兰”-C导航系统。但是,受到当时的技术所限,“罗兰”-C导航系统的定位精度很差,为185~463米。所以,在GPS全球卫星定位导航系统投入应用后,“罗兰”-C导航系统便逐渐退出应用领域。

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  最终在2010年,罗兰C和俄罗斯CHAYKA系统先后停止发送导航信号。

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  [文/观察者网 堵开源]英国《简氏防务周刊》6月14日报道,美国国防部先进技术局(DARPA)宣布将成立新研究机构,开始研制在GPS无法使用或严重干扰条件下,使用甚低频无线电实现精确定位、导航和授时(PNT)的技术。甚低频也就是民间常说的“长波电台”所使用的波段,在海上其传播距离可达数千公里。

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  2017年5月,FAA就曾向美国标准化组织策略委员会提出要求,希望提供关于“国际”上由于军事试验导致GPS干扰问题的建议。这个委员会的研究目前还没有考虑到其他GPS干扰源,例如太阳环境,或者非法干扰等。3月份的报告中包括了25项建议,这是“策略委员会”的最终决定。

  但这套系统的导航授时精度较差,仅能达到185-463米水平,和后来出现的GPS相比是完全不可同日而语。

  在国际飞行中,GPS干扰“经常会产生很大影响”,尤其是在交通高峰、夜间货机、以及只有ADS-B系统的空域,或者多个干扰试验同时进行而互相不知情的时候尤其严重。

  目前其主要的研究对象是利用自然或人工的无线电信号,来实现导航,这需要对不同地点的无线电型号进行精确比对。而甚低频,也是其中一个可用的频段。

  在“红旗18-1”演习期间,美军在内利斯空军基地附近长时间进行GPS干扰,以模拟在GPS干扰环境下的空战组织方法,图为参演的“入侵者”中队F-16战斗机

  美国“增强型罗兰”导航系统示意图

  联邦委员会提出的问题中有多条涉及FAA发布NOTAM的程序,例如“现有的NOTAM通报中关于干扰半径的内容并不能正确表示可能受到干扰影响的位置,”报告说,“有些飞行员直接无视NOTAM通告,而另一些则会提前避开NOTAM通告所涉及的区域。有些航空公司报告他们干脆停止了在GPS干扰范围内的所有基于卫星的导航定位服务。”

  GPS信号干扰系统对未来战场将造成重要影响

  在报告中称,失去GPS信号可能导致飞机无法通过其装备的自动独立监控广播(ADS-B)“上传”系统自动上报其位置,这是FAA要求在2020年要求所有飞机具备的能力,这可能导致被ADS-B系统的“下传”系统视为失踪,从而无法接收其信息,这将影响飞机无法使用基于卫星的校正系统,这套系统是未来用于精确近进机场的主要系统,美国联邦航空安全局目前希望淘汰部分二次雷达(SSR),改用ADS-B系统作为监控航空交通的主要系统。按照目前的计划,FAA将在ADS-B普及后淘汰80%的机场雷达。

  设在美国科迪亚克的罗兰导航台

  目前,美军通常要至少在干扰预定日期前30天,通知FAA和华盛顿警察局相关计划。华盛顿警察局将负责和FAA,以及其他国内“相关方”就此协调。

  “我们计划至少进行一周试验,目的是测试其鲁棒性到底有多强,将会在不同的条件下进行作业,并且将尽可能进行更多测试,以测试这一系统的鲁棒性到底有多强。”特安普表示。

  为了回应飞行员的担忧,联邦委员会建议FAA,授权飞行员在GPS干扰时临时关闭ADS-B系统,而按照现行规定,这套系统应该在飞行过程中始终开启。

  此后,美国提出eLORAN系统,也就是“增强罗兰”系统,该系统的定位精度可以达到8米范围内,美国宣布在2018年将会开始部署这套系统,并将其作为GPS的备份系统使用。首先投入使用的地区据称是在韩国,计划在2019年建成3个“增强罗兰”系统的导航台。

  内利斯基地紧靠着赌城拉斯维加斯,在这里进行GPS干扰试验对于民航肯定会造成很大影响

  [文/观察者网 堵开源]美国《航空周刊》杂志网站8月6日报道,美国联邦航空安全局(FAA)正与美国联邦政府的专门委员会讨论,如何应对日益频繁的美军在军事演习和试验中,大范围干扰GPS导航定位系统,可能给民航带来的安全威胁问题。

  《航空周刊》报道称,他们采访的民航飞行员认为,美国航空系统对卫星导航系统和ADS-B的依赖度正在日益提高,暂时失去GPS信号对于航空业来说是“致命的担忧”。这位飞行员还补充说,目前民航管制员也在使用ADS-B系统来监控机场运作空域内的交通情况,如果失去GPS信号,ADS-B系统将会失效,这可能导致机场瘫痪。

  报道称,干扰GPS信号可能导致民航机失去GPS导航定位信号,这可能影响飞行员使用基于GPS的导航定位系统(RNP),从而使地形警示与警报系统失效,并降低GPS辅助高度和航向校正系统的精度。为了应对这一问题,今年3月起,美国标准化组织的策略委员会(TOC)和航空安全局(FAA),以及工业界的专家提交专题报告建议展开研究。

  美军西海岸进行GPS干扰试验时,FAA发表的NOTAM通告划定的干扰半径范围

  美国天天喊着“外国”威胁他们的“太空资产”,还要成立“天军”来应对“威胁”,然而实际上,联邦委员会(TOC)给FAA的关于如何应对美军干扰GPS信号的意见总结起来说就是:“忍着呗”……也不知道究竟是哪国军队对美国民航安全威胁更大

  目前,GPS干扰次数正在逐年上升,据TOC的报告,2012年总共43次,而到了去年,已经翻了三倍,达到127次。而FAA发出的“停止干扰”通知,从2012年的10次增加到去年的24次,这种通知是在医疗急救飞机或者空域中出现危及航空安全情况时发出的。

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  FAA方面将通过发表NOTAM通知的方式通知飞行员干扰半径,在这个范围外的飞行不会受到影响。干扰半径可能高达数百海里,但根据TOC报告,FAA发现“大部分飞行并未收到干扰影响, 即使在干扰半径内”。但另一方面,也有一些在干扰半径外的个别飞机受到了影响。

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