行軍、轟炸、測繪…人類戰爭是如何被GPS改變的？

【軍武次位面】作者： Jrw

在當代軍事行動當中，衛星導航定位技術已經成為了一個必不可少的戰場要素，無論是部隊調動還是精確打擊，離了GPS其效能都要大打折扣，那麼GPS技術是如何誕生？又是以怎樣的方式深刻的變革了現代戰爭的呢？本期推送，軍武就和大家就來聊聊這個問題。

從技術發展脈絡上來說，GPS系統的構建受到了子午儀衛星導航系統的影響。甚至可以說，技術上GPS系統的前身正是美軍於1958年研製，隨後於1964年投入使用的子午儀衛星導航系統。

子午儀導航系統

「子午儀導航系統」又稱「海軍衛星導航系統」（navy navigation satellite syetem，NNSS）由於其所有衛星的軌道都通過地球的南北二極 ，衛星的地跡與地球的子午圈重合 ，故稱為「子午儀（transit）衛星導航系統」。

子午儀導航系統為早期戰略核潛艇的定位提供服務

子午儀系統以現在的眼光來看，其導航功能不僅精度不足，還不足以支撐具有導航戰背景的戰役戰術應用（在軌使用的衛星只有6顆，只能提供二維坐標，且定位間隔很長）。儘管如此，子午儀系統的出現仍然使得美軍戰役級別的軍事指揮控制擁有了來自於太空的保障。

子午儀導航系統為艦艇提供定位示意圖

上世紀70年代，由於子午儀衛星導航系統在性能上的諸多問題，導致其已經不能適應美軍發展的遠景規劃。美空軍和美海軍結合當時各自軍種的發展需要，分別提出了下一代衛星導航系統的構建方案。

五角大樓，省錢技能發動

國防部針對同時研製兩種衛星導航系統帶來的功能重疊和耗費巨大問題，結合通過國會審核的相關考慮（美國國會：我們的決定權，也是很重要的！）將二者合二為一，即由美國空軍和海軍聯合進行GPS系統的研製。

GPS星座的首顆試驗型星於1973年發射入軌，最初GPS星座的建設規劃是將24顆衛星定位在互成120°角的三個軌道平面上。然而在國會老爺們施展神奇魔法的背景下，GPS星座的構建方案一度被修改為以18顆衛星定位在3個互為120°夾角的軌道平面上。

然而，如果GPS星座的構建方案按照國會的意見執行的話，其性能的可靠發揮也就要大打折扣了。在美軍高層和國會議員們的反覆交涉之下，1988年，最終版本的GPS星座構建計划出爐：即以21顆主幹工作衛星和3顆備用衛星，定位在互成60°的6個軌道平面上，完成GPS星座的構建。這種GPS星座架構即為當今的GPS架構的基本形式。

海灣戰爭勝利後美軍舉行慶祝閱兵

在GPS星座構建方案完成並實施後的第3年，1991年，GPS系統迎來了它的期中大考——海灣戰爭。這也是GPS系統首次實際投入實戰運行之中。美地面部隊將大量的手持式GPS接收機配發到士兵的手中，這些尺寸規格接近於當時「大哥大」的GPS接收機為美軍機械化步兵部隊的高速精準行軍提供了技術支持。

在海灣戰爭當中，AN/ PSN-10接收機被大量使用。具體說來，在GPS接收機的信息保障下，美軍機械化步兵分隊能夠對自身位置進行精度在30米以內的定位，並且可以根據行軍規劃生成面向下一個行軍節點的行軍方案。

不斷向著「嬌小」體型進化的GPS接收機：AN/PSN-8背包接收器(後左)，AN/PSN-9（後左2），AN/ PSN-10(前左)，AN/PSN--11 (右二)，以及AN/PSN--13 （右)。

在這種「天基燈塔」的指引下，以美軍為主的多國部隊，得以在無明顯地標的沙漠地形當中，採取晝夜連續行軍的方式，迅速越過了被伊拉克軍隊視為禁地的沙漠地區，達成了戰役的突然性。

藉助GPS的幫助，美軍成功抄了伊軍後路

各支美軍作戰分隊在GPS系統的支持下，在明確自身位置後可以方便的呼喚支援火力對敵目標進行打擊，進一步提高了美軍在「沙漠風暴」行動中的作戰效率。

隨著GPS技術的發展，除了為部隊導航以外，它還被用於為各類高速飛行的精確打擊武器提供「指路服務」。

1993年美國空軍成功地進行了GPS輔助慣性制導武器的演示工作，這為低成本JDAM(聯合直接攻擊彈藥)的研發工作開了一個好頭。JDAM的目標是開發一種低成本的GPS/INS（INS即慣性導航系統）附加制導組件，使得傳統的低阻無制導炸彈裝上之後可以「搖身一變」成為勝任現代戰爭需求的精確制導武器。

只要加裝相應的改裝套件，MK84這樣的低阻無制導航彈就會成為可以執行精確打擊任務的制導彈藥了。

這些基本通過滑翔飛向目標的JDAM炸彈，比自帶動力和導引頭的空地導彈要經濟很多，美國2007財年採購一發此類彈藥的價格只要約22000美元，這比那些動輒數十萬美元起價的空地導彈來說，實在是便宜多了。

時至今日，JDAM已經成為了美國航空兵對地打擊的「當家花旦」。

就像其他科技一樣，起初被應用於戰爭的GPS，現如今也已經走入了千家萬戶，成為了我們生活當中不可或缺的一部分。

我們不管採用何種方式出行，頭頂的衛星都可以精確的為我們提供指路服務。

有了GPS，即使是路痴，也能在閑暇時來上一場說走就走的自駕旅行。

GPS測繪技術現如今已經被廣泛的使用在了工程測繪領域當中，同傳統的人工測繪相比，穩定，準確，連續，快速且誤差很小的GPS測繪不但解放了大量的工時，並且還大大降低了測繪成本。

得益於現代技術的幫助，一人頂一隊的工作量成為了現實

為了獲得最高水平的精確度，多數勘測級的接收器都會使用兩個GPS無線電頻率：L1和L2。這也就是我們平時所說的雙頻GPS配置，利用兩種頻率對電離層延遲不一樣的原理，雙頻配置可以通過建立模型的方式，來有效的消除電離層對電磁波延遲而造成的誤差，從而讓定位更加精準。現如今，更加精確的L5信號也已經鋪開使用，這尤其增加了GPS系統在城市中的定位精度。

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