五天前(12月23日)，第三代GPS系統(tǒng)的首星在卡納維拉爾角發(fā)射升空，這是2016年最后一顆GPS-IIF衛(wèi)星升空后，美國首次發(fā)射GPS系統(tǒng)的新型衛(wèi)星。
回頭看看咱們自己，2018年，我國一口氣部署了17顆北斗第三代導航衛(wèi)星，就在GPS III一號星升空后，中國宣布“北斗三號”基本系統(tǒng)開始提供全球服務。
都是“三代”，似乎美國的GPS IIIA星也沒有什么大不了的。
美國空軍對于使用“獵鷹9”火箭發(fā)射GPS衛(wèi)星本來是毫無心理障礙，畢竟這種衛(wèi)星是需要大量發(fā)射的……然而，也正是因為“獵鷹9”麻煩不斷，發(fā)射延遲了大半年
GPS III衛(wèi)星可以說是美國在導航定位領域進一步鞏固地位，擴大優(yōu)勢，重奪技術制高點的關鍵所在
某種意義上說，這也確實沒什么大不了的，因為這次發(fā)射的意義，對于美國而言，更多的是讓GPS系統(tǒng)在技術水平上追平北斗和伽利略等后起之秀，所以說也可以視為“MAGA”的一部分，才會受到這么多的重視。
盡管發(fā)射計劃因故推遲兩次(原定于18日的發(fā)射計劃，后來被兩度延遲)，但這不還是射上去了不是?
導航戰(zhàn)
理解美方對于GPS Block IIIA的迫切心理，需要從美軍二十余年來一直倡導的“導航戰(zhàn)”(Navigation War，縮寫為NAVWAR)概念談起。
導航戰(zhàn)概念始于1997年，正是第五次臺海危機平息后的不久。危機高潮階段，人民解放軍曾兩次(1995年7月21-28日、1996年3月8-25日)舉行大規(guī)模演習。在此期間，人民解放軍第二炮兵部隊(現(xiàn)已更名為“人民解放軍火箭軍”)，曾數(shù)度利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的支持，展示了其通過無準備發(fā)射陣位快速發(fā)射短程導彈戰(zhàn)術突襲特定目標的能力。
導航戰(zhàn)的主導思想，可歸納為為3個以字母P為首字的單詞：保護(Protection)、防止(Prevention)和保持(Preservation)。所謂保護，即保護美國和盟國對GPS的軍事應用;而防止，要求實現(xiàn)防止敵方利用GPS系統(tǒng);最后這個保持，是建立在前兩個幾乎上的，保持民用無線電導航的和平利用。
在第五次臺海危機中，解放軍二炮部隊展示了其快速火力突襲實力，但也證明了其高度依賴GPS系統(tǒng)支持的問題，決定了該戰(zhàn)術在面對美方干涉時的脆弱性。而站在美軍的角度，自然也很容易就得出“控制GPS就掌控了局勢”這一結(jié)論。而相比之下，俄羅斯擁有蘇聯(lián)時代就開始規(guī)劃建設的“格洛納斯”系統(tǒng)，那么美國當時這個“3P”究竟劍指何人，不言自明。
中國從東風-15A導彈開始使用衛(wèi)星校正慣性制導系統(tǒng)技術，大幅度提高了精度，降低了反應時間，但在當時中國只能依靠GPS和格洛納斯，而這其中俄羅斯的格洛納斯因為多年沒有補充衛(wèi)星發(fā)射，相當不靠譜……
隨著導航戰(zhàn)的提出，對GPS系統(tǒng)的保護乃至于靈活運用，逐漸成為了美國進行世界干涉的主要手段之一。1999年5月，印度和巴基斯坦圍繞克什米爾的卡吉爾地區(qū)沖突期間，美方就曾關閉過該地區(qū)的GPS服務。而在自2010年延續(xù)至今的敘利亞戰(zhàn)爭中，美方同樣多次故技重施。雖然當時已接近部署完成的GPS BlockⅡ系統(tǒng)，在設計上沒有考慮關閉特定區(qū)域服務的問題，但系統(tǒng)控制方仍舊能通過復雜的后臺操作實現(xiàn)關閉特定區(qū)域信號的操作。
(編者注：由于GPS信號分軍碼和民碼兩個部分，因此美國的“對手”實際上一般是用民碼來“借用”GPS信號的，因此也有一部分專家認為，美國目前主要通過對特定區(qū)域的信號進行干擾來降低導航精度，甚至讓民用接收機無法工作——究竟美國能否直接通過衛(wèi)星“關閉”特定區(qū)域的GPS II信號服務，目前尚有爭論。)
而隨著導航戰(zhàn)概念的提出，操縱GPS信號逐漸發(fā)展成為日后美國干涉世界事務的基本伎倆之一。
盡管印巴當時都沒有裝備GPS引導的武器，但是炮兵、空軍都已經(jīng)廣泛使用GPS來輔助進行導航定位，GPS信號精度的大幅度乃至消失下降導致雙方的作戰(zhàn)能力都不同程度受到影響，再加上克什米爾的高原氣候影響，常規(guī)非制導彈藥的彈道都變得難以預測，印度空軍對巴基斯坦的空中打擊效率大降，最后靠激光制導炸彈才成功端掉巴基斯坦若干碉堡
盡管這種不分對象(實際上也無法區(qū)分對象)拒絕特定地區(qū)GPS服務的方式，將會對飛經(jīng)該地區(qū)以及周邊毫無準備的民用航空器、船舶等構成嚴重威脅，但在國家利益需要這個前提下，美軍顯然樂于實施這種無需要己方派遣一兵一卒，但又能深刻影響地區(qū)局勢的“軟”手段。
那么，在GPS II系統(tǒng)上沒有考慮的設計，在GPS III上是否就可以從設計之初就考慮呢?
據(jù)一些報道指出，美國近年來頻繁在本國進行大范圍GPS干擾試驗。但是其中一些“干擾”的范圍實在是過于廣大，以至于很難用通常理解的“干擾”來解釋——維持那樣巨大的干擾范圍，可能需要一個中型火力發(fā)電站專門為干擾機供電。這是否就是在進行我們前面提到的，關閉特定區(qū)域GPS服務的相關技術，就很值得玩味了?；诖耍粋€合理的推斷是，GPS III衛(wèi)星設計上就會有這方面的考慮。
當然，如果將導航戰(zhàn)理解為廣義上的對導航衛(wèi)星信號進行干擾和操縱，來實現(xiàn)戰(zhàn)術目的的手段，GPS II系統(tǒng)也確實有缺陷。
美國和北約對于在沖突中防止對方利用GPS信號的態(tài)度非常明確
2011年12月4日，伊朗方面就曾利用干擾和虛假信號等手段，俘獲了一架美制RQ-170“哨兵”隱身無人偵察機。據(jù)信，伊朗軍方通過偽造GPS信號，或者壓制GPS信號的方法，欺騙了無人機的導航系統(tǒng)，使其錯誤判斷自身位于安全的“己方空域”而自投羅網(wǎng)。
據(jù)此后陸續(xù)公開的報道稱，伊朗方面能獲得如此斬獲，主要歸功于從俄羅斯進口的“汽車場”主動干擾系統(tǒng)。也正因為此，之后的日子里，美國乃至北約方面但凡有風吹草動導航失靈，必指責“俄國干擾”。最近挪威就在其護衛(wèi)艦撞油輪沉沒后，指責俄羅斯對GPS信號的干擾是事故根源。
GPS Block IIIA新在何處
美國對其新一代GPS系統(tǒng)的主要希望，可以歸納為如下三點：
1.基于“導航戰(zhàn)”的需要，新的衛(wèi)星必須有更高的發(fā)射功率以實現(xiàn)更強的抗干擾能力，據(jù)稱GPSIII的軍民碼地面信號強度均有著數(shù)倍的增強。此外為了滿足國家戰(zhàn)略需要，新系統(tǒng)的可控性必須更強，可以選擇性地關閉特定區(qū)域的導航信號(二代星也可能具有該功能，但實現(xiàn)過程非常繁瑣，而三代星從設計之初應該就有相應考慮。;
GPSIII衛(wèi)星所使用的軍碼和民碼信號功率比此前將翻倍的增長
2.具備雙向數(shù)據(jù)傳輸能力，組網(wǎng)后配合新的雙向客戶端可以利用GPS衛(wèi)星進行短數(shù)據(jù)包傳輸;
(編者注：按美國公開資料說法，GPS IIIA衛(wèi)星具備雙天線系統(tǒng)，其中一個天線向其希望提高導航精度和抗干擾性的區(qū)域——直徑約數(shù)百公里——發(fā)射指向性波束，在這一地區(qū)的軍碼接收機上，將顯示出兩枚處于同一位置的GPS導航衛(wèi)星，從而大幅度提高抗干擾性，并進一步提高定位精度，這種工作模式僅供軍碼使用)
3.新一代GPS衛(wèi)星將被納入國際民用衛(wèi)星定位體系，用戶采用新一代標準設計的用戶端接收機，即可獲得其他類似系統(tǒng)的支持，例如如歐洲的“伽利略”系統(tǒng)等，進一步提高定位精度(極限情況下可高至水平1米、高程1米級別);
GPSIII衛(wèi)星研制階段提出的若干方向
當然，在上述三點有一個不可脫離的大前提——低成本。即可不對現(xiàn)有體系進行大的改變，以避免費用超支。
關于GPS III衛(wèi)星的三種新民碼和一種新軍碼標準的相關介紹，已經(jīng)有不少文章提及，在這里不做贅述。但簡而言之，GPS Block IIIA衛(wèi)星能發(fā)出更強且更難被干擾的信號。
這樣的新功能可以避免RQ-170的尷尬，或者更糟糕的情況出現(xiàn)。據(jù)洛克希德·馬丁公司稱，其扛干擾能力較GPS BlockⅡF提高了8倍。
同時，由GPS Block IIIA衛(wèi)星構成的系統(tǒng)很可能有專門“關閉功能”，使控制方能任意設定衛(wèi)星在通過某些軌道區(qū)域時不發(fā)出包含自身坐標位置的授時信號，拒絕該區(qū)域的定位服務。
如果說增強信號強度、提供專設的關閉服務功能界面這些，只是二代GPS衛(wèi)星功能的增強，那么本次在GPS Block IIIA上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)上行能力，則堪稱一項重大變革——然而卻不是創(chuàng)新。
在此之前，無論是GPS的一代還是二代星，均為只具備信號發(fā)射功能。一旦第三代GPS衛(wèi)星完成組網(wǎng)，用戶可通過新的雙向客戶端，通過導航衛(wèi)星實現(xiàn)短數(shù)據(jù)的交互。盡管沒有證據(jù)證明，該功能是美軍參考了“北斗”之后才專門添加的，但這確實是美軍在GPS III衛(wèi)星研制過程中就已經(jīng)明確提出的設計要求。
該系統(tǒng)要求GPS III系統(tǒng)具備進行高速上行下行和并行通信機制，以實現(xiàn)“接通一顆星=接通全部星”的能力，這實際上和“北斗”的短報文功能功能概念相近。
中國空軍在上世紀90年代采購了一批LS-6系列衛(wèi)星制導炸彈，但數(shù)量很少，因為其使用GPS格洛納斯信號，在未來沖突環(huán)境下無法保證制導信號
有消息指出，從2019年開始，中國空軍將鋪開裝備新一代制導彈藥，這些彈藥大多使用北斗衛(wèi)星信號
當然，具備雙向數(shù)據(jù)通訊能力并不等于只能發(fā)送短信，北斗的短報文功能也從不僅局限于發(fā)送短信。這種用戶-衛(wèi)星間通信主要是一種提高軍用定位系統(tǒng)精度和抗干擾性的技術，不過在一些用戶手中，這種功能也有新的用途。
例如，此前就有資料提到，解放軍現(xiàn)役某型導彈的偵察彈頭，就通過北斗衛(wèi)星的信道回傳圖像信號，以快速回傳偵察結(jié)果，供指揮部判讀導彈突擊的效果。
這也說明，盡管軍方并不缺少數(shù)據(jù)傳輸途徑，但誰也不會介意能夠多一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和傳遞手段。所以，相信該功能美軍同樣會善加利用。
新的起跑線
相當一段時間以來，在軌提供服務的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，一只手即可數(shù)遍：
目前覆蓋全球的衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括美國的“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”(GPS)、俄羅斯的 “格洛納斯”(俄語的“全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)”的音譯，縮寫GLONASS)，以及剛剛投入使用的“北斗三號”系統(tǒng)。
而地區(qū)性的有中國部署的“北斗二號”、日本的“準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)”，以及印度的“印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”(IRNSS)。
在這里，筆者想歐洲的“伽利略”系統(tǒng)拉出來單獨說。
因為在相當長的時間內(nèi)，該系統(tǒng)除了少數(shù)試驗星在軌外，想要實際部署還面臨無數(shù)的扯皮和甩鍋。
“北斗”和“伽利略”之間的故事眾所周知，這里不需要再復述一遍?？傊?，在中國退出合作后，北斗系統(tǒng)突飛猛進的刺激下，歐洲方面表現(xiàn)出了較為激烈的反應—— “伽利略”系統(tǒng)各合作方之間的互撕被迅速平息，各方開始踏踏實實推進衛(wèi)星的部署工作。
截止2018年8月初，伽利略系統(tǒng)已部署26顆在軌衛(wèi)星，距離計劃中的30顆衛(wèi)星目標已相差無幾，具備了向全球范圍提供定位服務的能力?？梢哉f對于歐洲來說這也是個了不起的成就了。
相較之下，美方的GPS Block IIIA似乎流年不利，從最初計劃的2012-2013年開始發(fā)射部署一直推遲了整整5年。
不過，我們固然應當看到和肯定“北斗”的成績，但我們同樣更應該了解問題：現(xiàn)階段，北斗系統(tǒng)較之第三代GPS，還存在一定的差距。
北斗三號系統(tǒng)并不是中國衛(wèi)星導航技術的終點，它依然只是一個開端
按照部署計劃，2020年以后全部35顆北斗三代衛(wèi)星(27顆中地球軌道衛(wèi)星、5顆同步軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星)入軌以后，北斗系統(tǒng)將實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的高低和水平范圍2.5至5米精度定位(民用為±10米級別)，測速精度實現(xiàn)±0.2米/秒級，授時精度將達到20納秒級別，作為其特色的短報文長度也大為增加。
“北斗”的導航精度數(shù)據(jù)能夠基本滿足軍用需要，但在民用領域，較之第三代GPS仍存相當?shù)牟罹?，而這也是為什么GPS目前仍是各種導航設備首選的原因——畢竟5-10米的位置漂移，將使得地面系統(tǒng)難以準確判定用戶當前行駛在哪根車道內(nèi)。
想要在設備供應商那邊搶走GPS的飯碗，需要系統(tǒng)的的支持。北斗地基增強系統(tǒng)(CORS)，是由國家北斗辦主導建設的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)重要的地面基礎設施，通過系統(tǒng)遍布全國的基準站實時接收目前在軌的多種導航衛(wèi)星的信號，通過專網(wǎng)傳至國家北斗數(shù)據(jù)處理中心，由部署在數(shù)據(jù)中心的千尋平臺軟件解算并實時播發(fā)差分數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)需要獲取實時亞米級、厘米級、甚至是毫米級精度的位置服務。
目前，該系統(tǒng)正在全國范圍內(nèi)加速部署。而隨著該系統(tǒng)的大量啟用，“北斗”的定位精度將可與GPS相媲美，真正實現(xiàn)在交通路況這一最大的商業(yè)領域內(nèi)與之競爭的能力。
從我們前面的幾項比較，我們可以看出，單純說技術水平，“北斗三號”在精度上比GPS III還有一定差距，可能對民用領域有較大的影響——但是，由于現(xiàn)代社會高度依賴導航定位系統(tǒng)，所以作為一個獨立的世界大國，如果不能掌握完整的，安全的導航定位系統(tǒng)，那是非常危險的，尤其是GPS III很可能具備方便實現(xiàn)定向關閉功能的情況下——等于美國捏住了任何依賴GPS 系統(tǒng)國家的重要命脈。
所以，GPS III系統(tǒng)，好是好，但那畢竟不是自家的。況且，北斗系統(tǒng)并非沒有提高精度的解決方案，未來在商業(yè)領域，兩邊的還是能競爭的。當然，美國GPS系統(tǒng)因為運行多年，在商業(yè)方面自然更掌握先機，肯定會采用很多方法對北斗進行打壓，這也是未來我們不得不多加小心的事情。
