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美国为何不掐断伊朗GPS?因为有"北斗"

2019-06-30 17:02:00 评论: 字体大小 T T T
伊朗击落美国“全球鹰”无人机在中东引发的紧张气氛仍没有烟消云散。了解些导航系统的人可能会问,局势都那么紧张了,据说美国都对伊朗搞网络战了,为什么不切断伊朗境内的GPS信号呢?

美伊对峙,美国为何不掐断伊朗GPS?因为有“北斗”

来源:看空天

伊朗击落美国“全球鹰”无人机在中东引发的紧张气氛仍没有烟消云散。了解些导航系统的人可能会问,局势都那么紧张了,据说美国都对伊朗搞网络战了,为什么不切断伊朗境内的GPS信号呢?不是说当年某大国在东南沿海组织导弹演习时,GPS信号曾被关闭,美国还曾切断对“银河号”货轮的GPS服务吗?还有传言称轰炸南联盟期间,曾切断对南联盟的GPS服务,美国咋不对伊朗如法炮制一番?

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2011年6月,美国空军成功完成了被称为“可扩展24”配置的GPS星座扩展行动。

事实是,就之前和目前技术来说,美国还不能在不影响临近区域GPS信号和GPS全球星座稳定性和定位精度的情况下,关闭某一区域的GPS服务。不仅不会关闭,而且在组织军事行动时,还要增大GPS信号军码载频的强度。在宣称将对伊朗实施打击的那个晚上,美国人就是这样操作的。

先要解释的是,所谓关断、切断、掐断GPS信号,在这里指的是通过主动关闭GPS卫星信号的方式,使得某一区域的终端无法接收GPS信号。这与通过对某一区域的GPS接受终端实施大强度的电磁干扰,进而使其无法定位是不同的。后者相对容易做到,而前者目前则很难办到。

为什么这样说?我们首先要了解下GPS的基本原理。把这个原理搞明白,一切谣言不攻自破。一部GPS定位终端,至少需要接到4颗GPS卫星的信号,才能完成最基本的定位(在不考虑利用其他卫星导航系统信号的情况下)。因为这可以建立一个由四个方程组成的方程组(接收机到对应卫星的距离等于卫星信号抵达接收机所用时间乘以光速),从而解出GPS定位终端的时钟误差(相当于授时)和三维空间坐标(也就是定位)共计4个未知数。

为了全球各个角落都能满足这一基本条件,美国最初设计的GPS星座共有24颗卫星,分布在距离地面20200公里的中轨道(MEO)6个轨道平面上,每个平面分布4个卫星。每颗卫星每天绕地球两次,这个24个位置的布置可以确保用户几乎可以从地球上任何一点观看到(也就是接收到)至少4颗卫星(目前通常可视GPS卫星数量为8颗左右)。美国方面的承诺是,GPS系统在95%的时间内保持至少24颗在轨卫星可供使用。为确保这一承诺,美国空军在过去几年中一直确保超出24颗卫星(通常31颗)在轨正常运行,以便在基准卫星服务中段或退役时维持覆盖范围,并改善精度。

2011年6月,美国空军成功完成了被称为“可扩展24”配置的GPS星座扩展行动。这次扩展中,6颗卫星被重新定位,以便让3颗卫星成为基本星座的一部分。因此,GPS现在可以看成一个27星星座,使得在世界大部分地区的覆盖范围得到改善,页便于在更复杂的地形条件下接收卫星信号。

要想关闭伊朗境内的GPS服务,要求伊朗领土、领空的任何一点,能够收到信号的GPS卫星不高于3颗。而目前,大多数区域能够同时观测到的卫星通常是8颗(空中会更多,高度越高观测到的卫星数量越多),这意味着要把关闭其中至少5颗卫星。而且,GPS卫星还是不断相对运动中,不是地球静止轨道卫星,所以某一点不同时间对应的GPS卫星是变化的。基本上只要在该地点时限范围时都要关闭。而这还是某一点。伊朗位于北纬25度~40度,东经44度~63.5度,国土面积164.8195万平方公里(伊朗曾称其真正面积为187.3959平方公里,看空天不做证实)。关闭伊朗领土、领空、领海的24小时GPS信号,其中涉及的GPS卫星将非常之多。

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单颗GPS卫星理论覆盖范围为陆地面积38%,如果使用大约5度的遮蔽角,一颗卫星覆盖面积为33.9%。关一颗GPS卫星的信号影响面很大哦。

更重要的是,这将不可避免的影响伊朗临近国家和区域的GPS信号,使其不可靠或者不可用,并使得全球大范围内的GPS定位精度和可靠性极具下降。要知道,一颗GPS中轨卫星理论上能覆盖大约38%的陆地面积!算上5度的遮蔽角后约为33.9%。

根据国内导航技术研究团队本世纪初的一项研究,关闭部分卫星信号阻止目标点使用定位服务,不但会造成目标点周边区域的民用设施无法使用定位服务,还会导致全球95%以上地区的民用用户无法实现高精度定位,并使全球民用用户的定位连续性受到一定影响。

也就是说,关断伊朗的GPS服务,意味着周边的民用GPS服务也会被关断,那必将引发重大损失和舆论上的轩然大波。

说到这里,什么某国在东南沿海某地进行导弹发射演练时发现GPS信号被美国关断、美国关断对“银河号”货轮的GPS信号、美国关断南斯拉夫GPS信号等传言,应该都是脑补。“银河号”事件发生自1993年7月份,那时候GPS还没有形成IOC(当年12月才形成),哪能随便关?而且附近海域可不止一艘“银河号”货轮,美国无法只关断对银河号的GPS服务而不影响其他货轮的GPS接收机。

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全球很多GPS系统的“连续运行参考站”数据显示,在对应时间段,GPS全球范围内L2信号功率出现突然跃变现象。图片和结论来自于Geososo公众号。

不排除上述情境中,有经历人真得发现GPS信号不灵了,那也不能说明是美国人关断了对其GPS信号服务(就比如我驻南联盟大使馆被炸后,亲历者发回的最早信息认为是遭巡航导弹攻击一样,实际上亲历者未必知晓全局。)而很有可能是对方实施的干扰或者地形、地物的遮蔽造成的,而非美国人关断了GPS服务。

至于1999年关断南联盟的GPS信号服务更不可能,因为美军自己还要用啊。美军虽然用的是军码,但是当捕获军码要首先捕获民用码才能用。

实际上,美军不仅不能关断伊朗的GPS信号,打起仗来还要增强GPS信号。根据导航技术专业人士主办的Geososo公众号的相关信息显示,伊朗当地时间20日19时30分到次日14时,美国GPS系统全球范围内的L2信号功率都有所增大。这里要说明的是,L2频率调制了军用的P码。这正包含了美军计划对伊朗实施打击的时间段。增大L2信号功率将有利于各种军用GPS接收机,包括各种弹药上的接收机更好地接收GPS信号,并提高抗干扰能力。这被视为美国准备开战的一个重要前兆。

此外,2018年4月中旬,叙利亚大马士革附近区域就被发现较难接收到GPS信号,有分析认为是美国关断了对该区域的GPS服务。但是分析发现,频率相近的“北斗”信号也发生类似情况,这表明可能是俄军干扰了该区域的GPS信号,作为防止美军打击的措施之一。而非美国关断GPS信号。

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GPS卫星不断升级。

除了技术上的原因以外,美国不随便关GPS也有一个重要原因——随着包括中国“北斗”,欧洲“伽利略”和俄罗斯“格洛纳斯”导航系统的逐渐成熟,GPS不再有垄断性质。试想一个三天两头断信号,隔三差五不稳定的GPS,谁还乐意用?

随着GPS III系统的民用信号和军用信号的分开,美国操纵GPS系统关闭在未来在技术上将逐渐变得越来越可行。而且你要相信,美国人一定有这种贪婪的心。想想用苹果手机给看空天微信号打赏,都可能会被苹果“收税”,那他们有什么干不出来呢?

但是,你暂时还不用担心哪一天自己的手机找不到GPS信号,或者是需要缴费才能使用GPS信号,并不是美国人的“信用好”,而是竞争的结果。伴随中国“北斗”、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”系统的崛起,GPS的民用信号已经失去垄断地位,激烈的竞争促使美国不得不在对GPS信号动手脚之前,三思而后行。

所以说,“北斗”在一定程度上确保了全世界人民能够经济、稳定地接收到高精度的GPS信号。

责任编辑:东方
来源: 看空天
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时间:
2017年03月03日 ~2017年03月04日
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