抢占未来战场高地,美国导航战发展与应用浅析-楼港资讯

2019-11-14 09:58:06 阅读量:2020

信息化条件下,现代战争对航海的需求日益增加。卫星导航系统作为一种重要的战场传感器,已经成为不可或缺的重要组成部分。围绕卫星导航系统的攻防博弈,美国首先提出了导航战的概念,随后俄罗斯、欧洲国家、日本、印度等国家也开始为导航战增强实力,导航领域逐渐成为军事竞争的战略场所。

导航战(navigation war)的概念是防止敌人使用卫星导航信息,从而确保自己的部队和盟军能够有效使用卫星导航信息,而不影响战区外卫星导航信息的和平利用。自导航功能实现以来,它在军事行动中得到了非常重要的应用。在海湾战争和随后的局部战争中,卫星导航系统是实现精确打击的重要支撑手段,已经成为海、空、陆武器系统和全数字化战场建设的关键技术。

Gps卫星星座

导航系统在作战应用中具有提供精确导航能力、提供高精度测量信息和提供精确定时参考的功能。具体来说,导航系统提供了一套统一和通用的时间坐标参考,为部队之间的精确协调提供了条件。借助卫星导航系统,部队和装备可以实时获取高精度的位置、速度、姿态和时间信息,使得陆军集团作战、海军编队导航、空军编队飞行、卫星编队探测等作战更容易实施。

Gps导航

随着导航系统在作战应用中发挥越来越重要的作用,导航战很可能成为决定战争胜利的关键因素。一般来说,导航战可以分为进攻性导航战和防御性导航战。进攻性导航战技术主要是指采取积极措施干扰、摧毁甚至摧毁敌人的导航系统和设施,从而削弱敌人获得现代导航和定位服务的能力,从根本上降低敌人的作战效能。攻击性导航技术主要包括三种基本类型的手段:

防御性航空兵作战技术主要是指采用被动手段来有效抵御和化解相关的损害和干扰,同时也针对空间部分、地面作战控制部分和用户部分。具体而言,星座设计经过优化,以提高整体灵活性。通过电磁或激光加固技术提高导航卫星的保护特性,通过星间链路等技术提高自主运行能力。对导航地面操作控制部分进行冗余配置;提高终端导航等抗干扰能力。

美国是第一个提出航海战争概念的国家,这也是主要军事大国中最完美的。美国全球定位系统(gps)仍然是世界上最强大的导航系统。在gps现代化过程中,gpsⅲ卫星增强了基于GPS进行导航战的能力,为用户提供了更高的定位精度、更强的抗干扰能力、更高的生存能力和生存能力。与现有gps卫星相比,GPSⅲ系列卫星具有发射功率更高、定位精度更高、服务能力更丰富、军用码点波束能力强、承载星间通信有效载荷等特点。

Gps现代化

除了全球定位系统的发展,美国还开发了具有抗干扰优势的地面导航系统,如欧米茄导航系统(Omega Navigation System)、罗兰导航系统(loran Navigation System)和塔康导航系统(Tacan Navigation System)。欧米茄导航系统是美国在20世纪60年代和70年代开发的远程陆基无线电导航系统。这是一个双曲线无线电导航系统,以地面为基础,工作在10-14千赫兹的频带。它于1997年关闭。罗兰导航系统(Loran navigation system)是一种远程双曲线无线电导航系统,工作距离为2000公里,工作频率为100千赫。这是一个通用的陆地、海洋和空中导航和定位系统。2018年,美国开始部署“增强型罗兰”,并将其用作gps备份系统。

罗兰海岸基站在世界各地的分布点

Tacan(战术/空中导航)是一种应用于陆上和海上军事服务的战术空中导航系统,也是与vor/dme相对应的军事部分。塔康系统模型由9个状态、3个位置、3个速度和3个加速度组成。通用数字塔康系统可实现绝对距离精度185米,方位精度1.0,频率范围962~1213mhz。其输出与惯性导航(ins)、区域导航(r-nav)和自动导航系统(ans)兼容。

为了赢得导航战,美国还大力发展定向能反导航卫星计划(directional energy anti-navigation satellite programs)和动能反导航卫星计划,它们可以摧毁敌人的导航系统。定向能反卫星武器包括激光反卫星武器、微波反卫星武器和粒子束反卫星武器。yal-1a激光武器飞机主要用于反导防御。然而,由于反导弹和反卫星非常相似,其反导弹原理过程可以类似于反卫星操作。然而,天基微波武器和粒子束武器仍在开发中,因为它们的技术尚未达到成熟的应用水平。

反卫星图

在动能反卫星方面,美国发展了战斗机反卫星系统、反弹道导弹反卫星、反卫星卫星、在轨反卫星作战等。然而,鉴于全球定位系统卫星的轨道,反卫星卫星和在轨反卫星行动可能是产生影响的有效途径。美国对xss-10、xss-11和基于它们的天使卫星进行了测试和验证。试验结果表明,该类型卫星具有轨道机动能力,能够机动和逼近目标,必要时可用于反卫星作战。此外,美国还开展了一些在轨运行项目,如凤凰项目、蜻蜓项目和地球静止轨道机器人项目。通过在轨装配操作和其他技术的验证,它可以转化为未来操作和攻击敌方卫星的能力。

xss-11卫星示意图

此外,为了防止敌人切断gps模型,美国近年来在gps限制条件下开发了一系列导航项目,包括微型pnt、ans、stoic、lrasm和code。Micro-pnt旨在开发芯片级imu技术,以取代传统的导航、定位和定时方法,并降低定时和惯性测量设备的尺寸、质量和功耗。相关技术可应用于各种作战环境,包括导弹、无人飞行器、无人水下航行器等各种武器平台的个体导航和导航制导控制,解决有限gps条件下的定位、导航和定时问题。

微型pnt(微型pnt)

Ans项目旨在实现一个以惯性系统和精密时钟为核心的导航系统。根据不同的环境、要求和任务要求,不同类型的传感器和传感器被访问(或移除)和灵活配置。引入不同类型的测量量和特征数据库,为不同平台和不同环境下的用户提供无gps的精确定位、导航和定时服务,在强对抗条件下建立定位、导航和定时优势。

斯托伊克项目旨在开发一种新的定位、导航和定时系统,提供独立于全球定位系统的pnt信息,其定时和定位精度相当于全球定位系统。斯托伊克项目旨在开发完整的pnt能力,并将包括四个技术领域:强大的远程参考信号、超稳定的战术时钟、具有多功能系统的pnt技术领域以及其他技术。每个技术领域将分为3个阶段,研发周期不超过36个月。项目完成后,darpa将整合各种技术领域最终获得的组件,并在各种环境和平台中进行测试。该平台包括各种类型的飞机和无人驾驶飞行器、水面舰艇、地面车辆和个人设备。

斯托伊克被用来实现独立于全球定位系统卫星的pnt

远程反舰导弹(lrasm)是美国海军和美国国防部高级研究计划局(darpa)开发的新一代反舰巡航导弹。它采用完全自主的非中继制导技术。在外部信息链中断的情况下,导弹可以通过先进的惯性导航装置、弹载传感器、雷达高度计和数据处理技术进行制导。目前,伊朗伊斯兰共和国已经形成了初步作战能力,并计划在2019年部署海军f/a-18舰载机。它还将安装在f-35c飞机上,并使用舰载mk 41垂直发射系统发射。

远程反舰导弹

拒绝环境中的合作操作(代码)项目是由darpa开发的。其目的是在电子干扰、通信恶化等恶劣的操作环境下,通过载人指挥侦察和攻击无人机(UAV)进行侦察监视、火力打击、电子对抗、中继通信等任务分配和自主协调,从而共同完成作战任务,增强系统能力。目前,代码项目已经完成了三个阶段的项目评估,能够在gps有限的条件下实现协同运行。国防部高级研究计划局已经将结果移交给美国军方。

代码项目的任务模拟

在导航战的发展中,美国军方也结合使用了多种导航技术。在原有全球定位系统的基础上,美国军方为不同类型的用户和作战平台配备了组合导航系统。以rq-4为例,该型飞机采用美国凯尔福特公司生产的惯性/全球定位系统组合导航系统。传统的惯性导航传感器和gps传感器是一体化设计的。当gps信号因干扰或欺骗而失效时,惯性导航传感器被激活,为飞机提供准确的位置、速度和姿态信息,从而确保飞行安全。此外,美国军方还增强了地面运输控制站、通信终端和其他方面的能力,但由于它们不是主要方式,这里不再赘述。

得出的结论是,为了提高导航战的作战能力,美国军方一方面实施了全球定位系统现代化计划,以提高导航卫星的性能;另一方面,我们将在全球定位系统的限制下积极发展反卫星技术和导航技术。美国军事导航战的发展和应用水平已经处于世界领先地位。今后,中国还应提高导航卫星的抗干扰能力,积极发展多种导航方式并存的系统,为未来战争做好准备。

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作者:匿名   2019-11-14 09:58:06