空军工程大学信息与导航学院
现代战争是在全维空间战场上进行的高技术战争。精确快速的导航定位技术在现代战争中的作用日显重要。它不仅能保证舰船、飞机和战车的活动安全，而且能发现、选定、跟踪和瞄准目标，是提高武器系统命中精度及杀伤率、保持空中和空间优势决定因素中最重要的因素之一。因此，美军十分重视导航定位装备的发展。
一、导航定位装备的分类与发展
1．美军主要近程导航定位装备
美军主要近程导航定位装备有"塔康"、仪表着陆系统、着陆雷达和精密进场雷达、舰载导航雷达、微波着陆系统和中波导航机。
"塔康"是美空军的主要战术导航定位装备。目前正在研究该型装备综合GPS的功能。
仪表着陆系统(ILS)是用量很大的机场终端区着陆系统装备，利用VHF／UHF无线电信号引导飞机飞向并降落在机场跑道上。
着陆雷达(GCA，地面控制进场装备)和精密进场雷达(PAP)是二次大战中发展使用的军用着陆导航定位装备。这种不依赖机载装备而能独立完成着陆导航任务的装备，机动性好、技术成熟、工作可靠，目前仍然是美空军机动通信部队的主用导航定位装备之一。在未来战争中，它们仍将是一些偏远离散阵地上使用的主要导航定位装备。
中波导航机(亦称NDB全向信标系统)是美空军使用最久、装备数量很大而且将继续沿用的导航定位装备，其技术性能与应用功能多年来无重大变化。
此外，美军各类飞行器上都安装有常用的惯性导航装备。
2．美军主要中、远程导航定位装备
美军主要中、远程导航定位装备有"奥米加"、"罗兰"C、"伏尔"全向导航系统、"子午仪"海军导航卫星系统和"导航星"全球定位系统(GPS)。
全球定位系统的固有精度同美国标准局氢量子放大器时钟进行比较外，还跟踪视场内的所有卫星。监控站取得卫星观测数据并将这些数据送至主控站。主控站对地面监控站实行全面控制。它的任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星轨道和卫星钟修正值，然后就可推算出一天以上的卫星星历及时钟差，并按一定格式转换为导航电文。
当卫星运行至注入站上空时，这类导航数据及主控站的指令通过地面注入站注入到卫星上，以刷新星上的旧数据。GPS用户接收部分就是导航接收机。它由天线、接收机、处理机、定时器和显示器组成，能同时接收4颗卫星发射的L波段信号，通过对这些由卫星送下来的码同在用户装备内部产生的相同的码进行脉冲匹配，就可以对信号传输的时间进行测算。由于每颗卫星的位置已知，信号速度为光速，计算机化的导航接收机就可计算出自己相对于每颗卫星的距离、经数据解调处理和计算后得出用户位置的三维坐标、三维速度和时间信息并在显示器上显示出用户所在的空间直角坐标系中的坐标，或转换成用户所需的地理坐标。鉴于GPS具有普遍性、准确性、不间断性和全天候等优点，美军实施了GPS导航战计划以进一步提高GPS的导航定位精度，发挥GPS的作战效能。
二、美军导航定位装备作战能力
1．定位精确
精确定位是美军研制和发展导航定位装备的主要目标之一。集成电路和微处理器等高新技术的采用，使定位精度有了极大提高。
"奥米加"系统因信号传播距离较远，影响了定位精度，其全球性精度一般为1～2海里。"罗兰"C采用微处理器后，其绝对精度提高到400米。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆GPS的每颗卫星以L1=1575.42兆赫与L2=1227.6兆赫两种频率(均位于L波段)为军事用户发布加密的导航数据(P码-精密码)，定位精度达到15米，测速精度达到0.1米／秒。同时，它还以1575.42兆赫为民用用户发布无加密的导航数据(明获取码--C／A码)，定位精度达到100米。美军的目标是要将GPS军用精度提高到1米。
2．覆盖面广
美军导航定位装备的覆盖范围已遍及全球。如"导航星"全球定位系统每颗卫星的导航信号覆盖区域相当于大约37．92％的地球表面积。这样，整个"导航星"全球定位系统可保证世界上任何一个地区的用户至少能同时接收4颗卫星的导航信息，实现全球范围内的三维高精度定位，即近乎实时的导航。
3．干扰与抗干扰能力强
美军在大力研究导航定位装备干扰措施的同时还大力发展抗干扰技术以确保其在敌方的干扰环境中也能保持优良的性能。为了阻止敌方在战场上利用GPS民用信号，美军发展和部署地基干扰机和机载干扰机，以在战场上施放干扰。在北约对南联盟的空袭中，美军对南联盟军队实施了强大的电子干扰，使南联盟军方无法利用GPS信号。美军的惯导系统抗干扰能力较强，而GPS易被干扰。为此，美一方面大力发展GPS用户装备抗干扰技术，主要包括空间滤波技术、接收机线路抗干扰技术以及与惯导相组合的技术；另一方面有可能把GPS军用信号和民用信号的频谱分开，加大卫星军用信号发射功率，以便在战场美军干扰敌方使用GPS民用信号时，军用信号不受影响。
三、美军导航定位装备使用特点
1．军民兼容、相互促进、共同发展
美军的导航定位装备有的是在民用导航定位装备的基础上研制发展的，有的是在民航部门普遍使用并在其技术成熟、性能可靠后引进的、即使是军方开发研制的军用导航定位装备，也可供民航部门使用。美军新开发的GPS系统以不同的频率分别为军事用户和民用用户发布导航数据。因此，军民兼容性极强。
2．各类装备长期并存，互补共用
根据1994年美国联邦无线电导航规划，ILS地面设施将于2005-2010年退役、VOR／DME将于2005-2007年停用、"奥米加"和"罗兰"C也将相继退役，把GPS卫星导航作为未来航空导航的唯一手段。后因 GPS存在信号易损易丢失等不可靠因素，美修正了原来的计划，改而决定在GPS作为主要导航手段的同时选择一些地基导航定位装备作为GPS的备用装备继续使用，故目前的地基无线电导航系统及精密进场系统不可能全部取消。
3．功能综合化
目前，美军的导航定位装备正在朝功能综合化的方向发展，且实现综合化的技术条件与应用环境也比较成熟。功能综合化发展方向如下：一是导航定位专业应用功能范围内的综合，如GPS+"塔康"、GPS+"罗兰"C等。二是导航定位专业功能同其他应用领域内的各种专业功能相综合，如：导航定位与火控系统的综合，通信、导航定位与识别的综合等。功能综合化的优点在于提高了导航定位装备的完好性、可用性、精度和可靠性。GPS的优点是全球覆盖且精度很高，而惯导的优点是不怕干扰，短期精度高，但长期漂移则很大。把它们两者组合在一起，便能成为一种精度高且不怕干扰的系统。就区域导航而言，GPS作为主导航定位信源使用，"罗兰"C则作为校正和组合工作方式使用。
参考文献
[1]朱和平等.21世纪综合电子战系统[M].军事谊文出版社,2003,3.
[2]全寿文.外军电子战动态年度发展报告(2001-2005)[M].解放军出版社,2006,11.
[3]全寿文.2020年前世界主要国家电子信息装备发展趋势和特点[M].解放军出版社,2000,8.
论文作者:张云昊
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第9期
论文发表时间:2019/11/22
标签：装备论文; 美军论文; 精度论文; 信号论文; 干扰论文; 系统论文; 用户论文; 《中国西部科技》2019年第9期论文;