中美俄三國壟斷了全球衛星制導武器?日本和印度表示嚴重不服

武器 北斗導航 日本 航空航天 科羅廖夫 2017-06-08

全世界只有四個衛星導航系統,美國的GPS,俄國的格洛納斯,歐洲的伽利略和中國的北斗。只有美國GPS和俄羅斯格洛納斯系統完全覆蓋了全球。這四個導航系統各有特色:美國GPS最早投入實用,系統精度最高;俄羅斯格洛納斯號稱抗干擾能力最強;歐洲伽利略號稱系統最精密;北斗是唯一可以發短信聊天的。

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目前全世界只有三個國家的衛星定位導航系統帶有軍用信號,可以隨意用自己的衛星定位導航系統發展自己的衛星制導武器,他們是中國、美國和俄羅斯。

衛星導航系統的建設不僅需要雄厚的技術實力為依託,同時,還需要雄厚的經濟實力作保障。也就是說,有技術沒錢或有錢沒技術,都是無法實施如此宏大的航天工程的,這也就是為什麼目前世界上僅有四大衛星導航系統,為什麼歐洲伽利略系統舉步艱難的原因。

不過,日本和印度表示不服!

5月1日,日本在鹿兒島縣種子島宇宙中心利用H2A型34號火箭成功發射了引路2號導航衛星。該系列衛星能大幅提高智能手機、汽車導航儀的定位精度。日本7年前曾試驗性地發射了第一顆引路衛星,今年將發射3顆,計劃2018年正式提供服務。引路衛星運行在特殊的軌道上,每顆衛星每天都會在日本附近上空停留8個小時左右。如果全部發射成功,就可以保證日本上空至少有1顆引路衛星運行,可將GPS定位誤差縮小至1米以內,甚至幾釐米,大幅提高定位精度。

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美國的GPS已發展到第五代衛星,有4個民用信號。衛星組網包括36顆衛星,其中31顆每日提供導航信號。新一代GPSIII全球定位系統的首顆星SV01已下線,SV02、SV03相繼完成組裝,計劃2018年3月開始發射。2016年4月至今,GPS的特定用戶信號精度保持在45.3釐米至70.3釐米之間。

歐洲的伽利略(Galileo)系統迄今為止已經發射了18顆衛星,從去年開始投入使用,並計劃在2020年實現30顆衛星覆蓋全球的計劃,未來兩年預計發射8顆。在測距服務中,整個星座最低精度優於7米,平均精度優於2米,收費服務的誤差值可達30釐米。授時服務精度高於30納秒。

俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統的技術比較成熟,採用頻分多址體制,每顆導航衛星的載波頻率都不相同,具有相當強悍的抗干擾能力。現有27顆衛星在軌,其中24顆正在運營,1顆正在接受檢查,1顆是備用衛星,1顆接受飛行測試。星座中的部分GLONASS-M衛星已超期服役,新生產出7顆GLONASS-M衛星,將在未來幾年陸續升空。

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圖注:北斗(右)與格洛納斯(左)衛星星座圖。二者聯合將形成世界規模最大的衛星導航系統。

關於格洛納斯衛星導航的精度,上世紀九十年代,俄羅斯經濟困難,無法更新衛星,導致星座不全,完全無法給導彈等武器系統配套。進入新世紀以後,俄羅斯發射幾顆新衛星,在2000年至2011年之間可提供35米至50米精度的導航服務。2011和2012年,俄羅斯發射了G-K新衛星,宣稱精度為3米以下,俄羅斯認為新型格洛納斯系統組網後,其定位和導航誤差將在2米到3米之間,從而達到世界領先水平。但根據我軍信息工程學院和空軍工程大學在2013年的測試,格星的平均精度僅為5米左右。俄羅斯的3M14口徑巡航導彈應用了格洛納斯衛星輔助末制導,其末端精度可在10米以內。

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日本的引路衛星定位導航系統,其實只是基於美國GPS的一個區域性增強系統。衛星導航增強系統是通過增強信號轉發器,向用戶播發星曆誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正信息,實現對於原有衛星導航系統定位精度的改進,主要分為星基增強和地基增強兩大類。星基增強系統如美國的廣域增強系統、俄羅斯的差分校正和監測系統等,地基增強系統如美國的局域增強系統和中國的北斗二代地基系統等。使用增強系統之後,衛星靜態定位精度可以達到釐米級,動態精度可以達到米級。目前,全球已經建立起了多個星基增強系統,如美國、俄羅斯、歐洲、日本和印度。

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印度截至去年發射了7顆名為導航員的導航衛星,並已經投入使用。長期以來,印度軍隊為提高其精確制導武器的精度,不得不與美國和俄羅斯簽訂協議,以分別獲取其GPS系統和“格洛納斯”系統的支持。但印度幷不甘心在衛星導航上受制於人,最終自主研發了“區域衛星導航系統”。與其他全球衛星導航系統的配置都不相同。印度對衛星導航系統的需求是區域性的,因此目前的投資僅用於開發由7顆衛星組成的區域性系統。該系統預計提供優於20米的定位精度,覆蓋範圍為印度及周邊1500公里以內區域。

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2000年年底,我國建成“北斗一號”系統,向中國提供服務;2012年年底,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務。2016年發射的兩顆在軌備份衛星,使北斗的定位精度從10米提高到8米,進而隨著中國自主研製的米級快速定位北斗芯片正式推出,北斗系統應用已正式進入米級定位時代。最新一代導航芯片定位精度可達2.5米,海上北斗增強系統的精度已提升至3釐米級別。測速精度優於0.2米/秒,授時精度優於50納秒。開放信號的定位精度等技術參數與GPS民用信號相當。北斗的軍用精度還沒有對外公佈過,據推測應該在1米以內。

我國從2012年就開始了基於北斗導航系統的地基增強系統的研發,將在2018年完成北斗地基增強系統第二階段建設,提供覆蓋全國主要區域的米級、分米級定位精度,以及加密覆蓋區的釐米級和後處理毫米級修正數據。在衛星高精度導航方面,中國並不比外國差。其中衛星導航系統所需的芯片和板卡也全部實現國產化。

我國現在開始全面啟動北斗三號系統,開始全球組網。2017年下半年,我國將採用一箭雙星發射6至8顆北斗三號衛星,2018年和2019年各發射10顆。北斗三號將於2018年為亞洲至歐洲沿線國家提供基本服務,2020年形成全球服務能力,建成世界一流的全球衛星導航系統。

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據印度媒體報道,中國已經承諾為巴基斯坦提供北斗衛星的軍用信號,從而為巴軍使用制導炸彈、巡航導彈等遠程衛星制導武器奠定了基礎,從而無需擔心使用美國GPS信號帶來的風險,這對於印度軍方來說是個很大的壓力。

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中國軍工從2014年開始爆發式的推出各種遠程精確的衛星制導武器。直接原因就是北斗二代衛星定位導航系統的投入使用。隨著中國北斗的全球組網,這意味著中國軍隊終於可以開始大量採購和裝備可靠的衛星制導武器,大大降低精確打擊的成本。

有了自己掌握的衛星定位導航系統,一切就都好辦了!

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