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九天探月，五洋捉鱉，是中國人自古以來的英雄氣概。為了實現這個目標，精確的導航和定位系統是必不可少的。早在航海時代，為了不在浩瀚的海洋中迷路，人類發(fā)明了各種導航定位系統。

地理大發(fā)現時代的地圖

在行軍和戰(zhàn)斗中，地圖和導航的作用更深！從古至今，因地圖錯誤、路線錯誤而最終功虧一簣的戰(zhàn)役可以說是層出不窮。比如眾所周知的滑鐵盧戰(zhàn)役，當時拿破侖親自率領主（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）力部隊抗擊英軍，派名為格魯希的蔣軍指揮3萬兵力部署在軍陣側翼，以阻止普魯士軍隊的進攻。然而，這位以敬業(yè)著稱的將軍卻走錯了方向，偏離了戰(zhàn)場，導致法軍側翼暴露，未能及時組織英軍和大將軍會師，最終導致了著名的“滑鐵盧慘敗"。法蘭西第一帝國皇帝拿破侖也被徹底趕出了歐洲政壇?？梢姷貓D和導航對于行軍和作戰(zhàn)的意義重大。

中國古代西漢（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）時期，漢武帝曾經組織大規(guī)模討伐匈奴，衛(wèi)青、霍去病、李廣等名將率軍討伐匈奴。李廣率領的軍隊只是在沙漠中迷了路，錯過了戰(zhàn)斗，最終導致部分匈奴軍隊逃出包圍圈。雖然一戰(zhàn)后匈奴元氣大傷，被迫北上西伯利亞，但由于李廣的損失，武帝全殲匈奴的計劃并沒有實現。航海對于戰(zhàn)爭的意義由此可見一斑。

因迷路而錯過戰(zhàn)機的李光，最終因羞愧而自殺。

在子午導航系統中的特殊衛(wèi)星

子午線衛(wèi)星導航定位系統最初是由美國海軍發(fā)明和使用的。該系統的主要目的是為海上的彈道導彈核潛艇提供精確定位和導航服務。由于海洋與陸地相比一望無際，沒有參考坐標，我們通常只能依靠星光導航。而星光導航受天氣影響較大，精度較差，難以滿足導彈核潛艇的定位需求。早在20世紀（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）60年代，美國第一代導彈核潛艇仍然攜帶“北極星A1"”潛射彈道導彈，其最大射程只有2400公里左右，正是因為當時的潛射導彈射程還比較近，所以如果導航定位出現偏差，其攜帶的戰(zhàn)略導彈很可能會脫靶。因此，美國海軍對海上精確定位的要求非常高，這最終促成了美國海軍“子午線儀器"衛(wèi)星導航系統”的投資和開發(fā)。

子午線系統由衛(wèi)星網絡、地面跟蹤站、計算中心、注入站、美國海軍天文臺和用戶接收設備組成。其中衛(wèi)星網很好理解，就是由固定軌道衛(wèi)星組成的衛(wèi)星導航網。子午線系統總共有4 ~ 6顆低軌道衛(wèi)星，因其建造成本低、風險小而受到美國海軍的歡迎。地面跟蹤站負責跟蹤所有衛(wèi)星的軌跡，保證整個系統的可靠性。計算中心和注入站比較特殊，因為子午衛(wèi)星本身沒有配備高精度的原子鐘，所以每隔12個小時，計算中心需要提供數據，然后通過注入站注入衛(wèi)星計算機，保證衛(wèi)星數據真實更新。美國海軍天文臺負責校正每顆衛(wèi)星的數據偏差，以確保衛(wèi)星、計算中心、注入站和其他組件的時間同步。用戶的接收設備自然是導彈核潛艇上的接收機。通過接收子午線系統的數據，它可以準確定位自己的潛艇位置。

經絡儀器系統的工作原理

1957年，蘇聯發(fā)射了第一顆人類衛(wèi)星“普特尼克1號”，美國海軍在跟蹤觀察這顆衛(wèi)星時意外發(fā)現了衛(wèi)星無線電的多普勒效應。說白了，衛(wèi)星飛近地面站時，其無線電信號頻率增加，但飛離地面站時，其無線電信號頻率降低。通過這種多普勒效應，美國海軍可以精確地確定衛(wèi)星的飛行軌跡，通過知道衛(wèi)星的精確飛行軌跡，反過來可以推斷出地面信號接收裝置的位置，這也是子午系統進行定位的基本原理。

功能遞進式GPS系統

GPS導航系統被稱為“全球定位系統”。，意思是全球導航定位系統。這套系統原本是美國軍方在子午衛(wèi)星定位系統研發(fā)成功并投入使用多年后，研發(fā)的導航定位系統的升級版。這套系統最大的特點是將原本局限于特定海域（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）的導航定位功能擴展到了全球。無論在非洲的沙漠，還是兩極的冰天雪地，只要手持GPS定位器，就能準確定位自己的位置，再也不會出現迷路、迷路等問題。軍事調動的準確性，甚至制導武器的射擊精度都有了很大的提高。

GPS導航衛(wèi)星

GPS系統主要由三部分組成:在軌衛(wèi)星、地面控制站和用戶終端?；驹泶蟾啪褪怯萌菧y量。只要任何一個手持GPS導航儀發(fā)出的信號被三顆在軌GPS衛(wèi)星接收到，這三顆衛(wèi)星就可以根據自己的軌跡、接收信號時的位置、相對運動速度等參數，精確計算出用戶的位置。所有這些工作只需要幾秒鐘就能自動完成，可見GPS系統的先進程度。同時，由于其巨大的帶寬，GPS系統不同于子午線系統。不再是軍方專用系統，而是開放了部分民用數據，具備了為日常生產、生活、交通等工作提供精確導航定位服務的能力。當然，民用系統和軍用系統相比，特別降低了精度。目前常用的民用GPS導航精度通常在50 ~ 100米左右，而我們日常使用的民用GPS導航系統還配備了專門的地圖校正功能，所以用戶自己也不會感覺到這么大的誤差。

一個原子鐘，大概就是這么個東西，反正看不懂。

為了獲得高精度的定位能力，GPS系統的核心技術是它的“原子鐘”。因為高速衛(wèi)星需要用三角法計算地面位置，所以需要準確核對接收地面信號的時間，自己的軌道和相對速度，而最重要的是時間的核定。根據物理學常識，時間和空不是固定的，而是可以拉伸或收縮的，時間和空之間的條件可以改變?yōu)椤耙Α薄Ｈ魏挝矬w質量越大，其引力越大，越能改變時間和空。這聽起來像是一個幻想，但它是真實的。比如我們常說的黑洞，由于其質量趨于無窮大，所以無論是時間還是空，都可以在黑洞周圍拉伸到無限長，也就是接近時間停止的狀態(tài)。

“科幻電影里的黑洞”形象，因為質量趨于無窮大，所以黑洞周圍的時間和空都極度扭曲。

同樣，因為地球是一個大質量物體，所以它也有改變時間和扭曲空的能力。任何一個時鐘放在地面上和飛船上，其運行速度都是不一樣的，這是美國最早開發(fā)子午儀系統時發(fā)現的。后來美蘇都在Tai 空比賽中對這個問題進行了研究。研究的結果是，由于地球引力的影響，地面上的原子鐘會比Tai 空中的原子鐘走得慢一點。但這種千分之一甚至百分之一秒的延遲，會嚴重影響導航系統的定位精度。所以美國早期的子午系統要求地面注入站每12小時重新注入數據并核對時間，這就是如何不斷修正偏差，保證導航系統的定位精度。GPS系統把這個原子鐘直接帶到Tai 空，但也要求地面控制站每隔一段時間檢查一次衛(wèi)星上的原子鐘，把誤差降到最低，保證導航精度。

測試中的戰(zhàn)斧巡航導彈，因為GPS系統的成熟，使得這種射程幾千千米的遠程巡航導彈成為現實。

GPS系統問世以來，已經成為美軍依賴的作戰(zhàn)輔助系統。在過去沒有全球導航定位系統的時候，無論是飛機、軍艦還是現在除了戰(zhàn)斧巡航導彈和上述貧民窟空地對地導彈，美軍的新型導彈如LRASM、JASSM等都采用GPS導航系統，甚至空投下的JADM炸彈也采用GPS制導。使用GPS系統的成本比過去使用激光、紅外或雷達制導要低得多，但命中精度可以提高幾個數量級。因此被美軍廣泛使用。

然而，凡事有利有弊。因為GPS系統需要和幾萬公里高空的衛(wèi)星保持聯系來確認自己的位置，所以非常容易被確定和干擾。2012年12月，伊朗媒體發(fā)布消息稱，伊朗軍方成功利用GPS干擾技術，誘騙并俘獲一架美軍RQ-170隱形無人偵察機。這個消息在當時轟動一時，因為這是美軍無人機第一次被他國軍方捕獲，而且是直接使用的偽GPS干擾技術。根據后來透露的信息，伊朗成功干擾了真實的GPS衛(wèi)星信號，然后向無人機發(fā)出虛假的GPS坐標，導致無人機偏離航向，降落在伊朗境（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）內。

除了電子干擾“軟殺傷”之外，使用反衛(wèi)星導彈或高功率激光武器直接摧毀GPS衛(wèi)星也是摧毀GPS系統的有效方法。目前，中國、俄羅斯甚至印度都成功研制了自己的反衛(wèi)星導彈。尤其是中俄等大國還裝備了大功率陸基激光炮，而GPS衛(wèi)星不同于其他軍事間諜衛(wèi)星。所有的GPS衛(wèi)星必須運行在一個相對精確的軌道上，所有的衛(wèi)星必須協同工作以保證系統的有效性。只要必要的衛(wèi)星被摧毀，整個系統就會癱瘓。現在美軍幾乎所有的高科技裝備都是基于GPS導航定位系統，自然有潛在的危險。

攻擊北斗——中國導航系統三步走

事實上，我國政府和軍隊早就意識到衛(wèi)星導航定位系統對我國建設和國防的重大意義。因為中國是一個大國，東西南北之間的距離超過5000公里。為了更有效地執(zhí)行國防任務，需要在戰(zhàn)略上大規(guī)模動員軍隊，而導航定位是軍隊動員最重要的指標。

北斗導航，中國自己的衛(wèi)星導航系統

中國的北斗導航定位系統最初類似于美國的子午線系統，但中國第一個北斗系統采用了簡單的雙星定位技術，整個系統只需要兩顆人造衛(wèi)星和一個地面站，就可以組網。但這種系統的缺陷是控制范圍比較小，只能滿足mainland China的導航定位需求，無法覆蓋全球甚至整個亞太地區(qū)。因此，中國在2007年至2012年建成了第二代北斗導航系統。

通過北斗系統的短報文功能，汶川救災效率大大提高。

第二代北斗導航定位系統由14顆導航衛(wèi)星組成。因為美國最早開發(fā)和使用GPS系統，最好的衛(wèi)星軌道和通信頻段被美國人搶先了。中國只能采用相對較差的衛(wèi)星軌道和通信頻段。這種整合導致中國的北斗導航系統在所需衛(wèi)星數量上大大超過了美國。在2008年汶川地震救災中，美國的GPS系統一度失靈，但我軍和災區(qū)群眾使用了國產北斗導航定位系統，圓滿完成了多次搶險救災任務。而且北斗系統從設計之初就優(yōu)于GPS系統。不僅可以導航定位，還可以發(fā)短信，類似手機的短信功能。中國的北斗導航定位系統在設計之初就加入了這一功能。由于它可以在定位的同時發(fā)送120個漢字的短消息，在汶川救災中，我軍多支深入災區(qū)的先遣部隊在與外界失去聯系時，憑借北斗的短消息功能成功解救了數千名平民。在當時災區(qū)其他通訊手段全部癱瘓的情況下，北斗短報文成為我軍救災部隊與外界聯系的救命稻草。

現在，第三代北斗已經能夠實現全球覆蓋，我們有了自己的全球導航定位裝置。

本月，我國研制的第三代北斗導航定位系統已成功發(fā)射。目前，全新的第三代北斗導航系統終于實現了全球定位，成為與GPS功能相同的全球導航定位系統。比GPS更先進的是，第三代北斗依托中國5G通信產業(yè)技術，因此帶寬更高，可以容納更多用戶。而且由于航跡設置的問題，中國的北斗導航系統比美國的GPS系統精度更高，北斗可以用來發(fā)送短報文，尤其適用于救災、救援等非戰(zhàn)斗任務。所以從技術上來說，中國的第三代北斗比美國的GPS系統有相當大的優(yōu)勢。其實在基層，現在國內的各種車載導航儀和手機導航系統，大多使用的是國產的北斗衛(wèi)星導航定位系統，只是民用版的GPS作為輔助校正功能，在操作部分只維持GPS的顯示方式?？梢哉f，北斗導航已經滲透到了我們生活的方方面面。我來說“前三尺有北斗七星。其實也不算多。