以GPS為例看北斗的未來應用

馮昭奎

2020年8月3日，中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在國務院新聞發布會上介紹，北斗衛星導航系統提前半年完成全球星座部署，開通全系統服務。北斗500余種核心部件全部實現了國產化，包括星間鏈路、高精度原子鐘等核心高技術難題已經全部攻克。由24顆中圓地球軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星，共30顆衛星組成的北斗三號衛星導航系統覆蓋全球，可為軍方提供厘米級定位服務，還可提供2.5米到5米的民用定位服務。

“北斗”于1994年啟動建設，而正是在那一年，美國的GPS（Global Positioning System， 全球定位系統）全面建成，開始面向全球提供定位導航服務。GPS由24顆衛星組成，全球覆蓋率高達98%。

GPS為全世界提供導航服務

GPS是典型的“軍民兩用技術”。美國GPS最初是為軍事目的開發的，但在民間強烈需求的刺激下，GPS很快就從軍用領域“局部解放”出來，為廣大非軍事用戶服務。GPS信號分為民用標準定位服務（SPS）和軍用精確定位服務（PPS）。民用導航定位使用“粗測距碼”（C/A碼），軍用導航定位使用“精測距碼”（P碼），精測距碼被美國政府嚴格保密，專供軍方等授權用戶使用。GPS受美國國防部控制，這使得包括歐洲、俄羅斯、中國在內的一些國家出于自身安全考慮，不得不著手努力建設和完善自己的衛星定位系統。

由于GPS無須授權即可使用，美國政府為保障自身的利益與安全，防止敵對國家或組織利用GPS對美國發動攻擊，采取了“限制GPS定位精度政策”（SA政策），即故意擴大民用定位的誤差，使民用導航精度在100米左右（而軍用導航精度則在十米以下），防止未經美國特許的用戶獲得高精度的定位信息。2000年，克林頓政府為更好吸引全球民用和商業用戶，決定撤銷SA政策，使民用GPS也可達到十米左右的定位精度，但此時軍用GPS的定位精度已提高至幾厘米。

撤銷SA政策成為推廣GPS的一個重要轉折點，GPS逐漸成為一個全球性工具。2001年9月11日美國遭受恐怖襲擊后，美國有些部門曾考慮恢復SA政策，但作為當時主管部門的美國GPS執行委員會，卻在恐怖襲擊發生的當月就宣布，美國無意再恢復該政策。

GPS從投入使用至今已有30年了。實踐表明，該系統以高精度、高效率、多功能等特點， 為全世界的車輛、船舶、飛機提供導航服務。廣大的駕車族可以按照GPS的導航指示順利到達陌生的地方;拖拉機等農業機械利用GPS自動行駛系統等實現作業自動化，發展“精準農業”;工程建設則利用GPS改變了傳統工程測量模式，比如港珠澳大橋等超大工程利用GPS定位系統，大大提高了建設速度。GPS還被用于大氣物理觀測、地球物理資源勘探、市政規劃、防災減災、遠洋船舶最佳航線測定、海洋救援、航空救援;用于大氣、重力場、地球磁場、地球板塊運動、地震及火山災害、地球洋流和海平面變化、冰川運動和融化等重大科學研究，并帶來了極為可觀的經濟、社會效益。當然，在此期間，處于不同建設階段的歐洲、俄羅斯、中國的衛星定位系統也在不同程度和范圍內發揮了一定的導航定位作用。

GPS在兩次海灣戰爭中發揮了重要作用

1990～1991年第一次海灣戰爭爆發時，美國空軍才剛剛完成部署首個GPS導航星座，遠遠不能滿足戰爭的需求。因此，在海灣戰爭中，美軍除使用軍用碼的專用GPS接收機，還大量動用了使用民用碼的商用GPS接收機。雖然當時GPS尚未全部建成，卻仍然在戰爭中發揮了重要作用，創造了多個精準打擊敵軍的案例。有專家稱，第一次海灣戰爭的勝利實際上是GPS的勝利。

2003年3月，以美英為主的聯合部隊對伊拉克發動了第二次海灣戰爭。在這次戰爭中，聯合部隊通過軍事衛星大大強化了“利用太空的戰力”：利用GPS制導的炸彈大幅增加，GPS是引導80%炸彈投放的關鍵因素;衛星通信傳輸速率達到每秒4000兆位，相當于第一次海灣戰爭時的40倍;利用衛星識別目標所需時間從12年前平均一天縮短至11分鐘;地面部隊對GPS接收器的利用大幅度增加，從12年前一個陸軍中隊（180名軍人）配備一臺增加到一個陸軍分隊（9名軍人）配備一臺。美國軍方曾稱，太空武器對于地上戰斗的作用從第一次海灣戰爭時的“有則更好”（nice to have）發展到第二次海灣戰爭時的“必須要有”（must-have）的程度。

2020年6月30日， 北斗三號最后一顆全球組網衛星暨第55顆北斗導航衛星成功定位，標志著中國北斗衛星導航系統向全球組網完成又邁出了重要一步。

美國利用GPS敲打和干擾他國

1999年印巴卡吉爾戰爭期間，為了不讓印度過于張狂，美國直接關閉了印巴戰區的所有GPS服務，導致印度的武器和士兵瞬間“失明”，印度因此遭受了巨大損失。

2018年美國通過調整GPS信號，致使依靠民用GPS信號為武器導航的敘利亞地區多路武裝力量的武器裝備“被遮住了眼睛”，失去了遠程定位能力，甚至直接導致武器裝備無法使用。

美國利用GPS制造的“銀河號”事件，也使我國遭受極大屈辱，銘心刻骨。1993年7月23日，當中國“銀河號”貨輪穿過印度洋時，由于美國切斷了該貨輪所在海域的GPS導航服務，貨輪突然“被停止”航行，不得不在海上停留。當時，美國以獲得情報為由，指控“銀河號”貨輪將制造化學武器的原料運往伊朗。8月4日，中國在經過調查后，明確告訴美國，“銀河號”沒有裝載違禁化學品。美國則聲稱情報絕對準確，堅持要對“銀河號”進行檢查，并威脅對中國進行制裁。9月4日，在沙特達曼港口，美國、沙特、中國官員打開“銀河號”貨輪上第628個、也是最后一個集裝箱進行檢查后，美方才終于承認，“銀河號”上沒有發現任何違禁化學品。但到這一天，“銀河號”已經被迫中止正常航運長達33天。

“銀河號”事件使中國痛定思痛，一定要發憤圖強，把自己的衛星導航搞出來。1994年，中國開始了“北斗一號”的研制工作。

GPS可與多種衛星開展“群星協同”

北斗是人造衛星興旺家族的一員。除導航衛星外，人造衛星還包括通信衛星、廣播衛星、氣象衛星、地球資源衛星以及軍事偵察衛星、海洋監視衛星、早期預警衛星、數據中繼衛星、軍用測地衛星，等等。當我們建設一個大工程、大項目的時候，往往會遇到需要多種衛星提供服務的情況，在這種場合，可以考慮依實際需要搭配使用各種不同功能的衛星，開展多樣化的“群星協同”。

在1991年海灣戰爭中，GPS與照相偵察衛星、氣象衛星、電子偵察衛星、導彈預警衛星、通信衛星等衛星就是通過開展“群星協同”來克敵制勝的。（1）1990年8月伊拉克軍隊向科威特發起進攻后，美軍通過“鎖眼”系列照相偵察衛星，最早發現伊拉克軍隊向科威特推進的行動;（2）在目標物貧乏的沙漠地帶利用GPS對伊軍飛機、地面部隊乃至雷區進行定位，美軍幾乎無代價地摧毀世界排名第四、擁有5800輛坦克的伊拉克軍隊;（3）由于多數精密制導炸彈使用激光等光學制導技術，其命中精度在很大程度上受當地氣象條件影響，因此在實際戰爭中，交戰一方需要利用氣象衛星確認攻擊目標所在地的氣象條件，以便確定攻擊飛機是否攜帶激光等光學制導炸彈;（4）憑借電子偵察衛星在空襲伊拉克前幾個月搜集掌握的大量伊軍電子情報，盟軍在對伊展開大規模空襲前幾十分鐘展開電子戰，使伊大部分雷達受到強烈干擾而無法正常工作，無線電通信全部癱瘓，甚至連薩達姆與前線作戰指揮官的通話以及戰場分隊之間的通話都被盟軍的電子偵察衛星所竊聽;（5）憑借戰區上空的兩顆導彈預警衛星，美軍87次探測到伊“飛毛腿”戰術導彈的發射，在“飛毛腿”發射120 秒后就預報落點，為前線部隊爭取到90秒鐘的預警時間;（6）依靠盟軍的14顆通信衛星，以美國為首的多國部隊建成完整的陸海空一體化通信網，該網絡擔負著戰區通信任務的約80%、多國部隊前線總指揮向五角大樓傳送戰況情報的90%。

當然，北斗衛星導航系統主要是用于和平發展與經濟建設。無論是精細農業還是工程項目，完全可以依據實際的應用需要，創造北斗與其他衛星的“群星協同”方式，更好地服務于大眾。

“太空競賽”日益成為全球軍事對抗的新領域

隨著軍事衛星“武器角色”的日益鮮明，針對它的反制手段也在不斷發展，而這種反制手段就是包括導彈、反導系統和反衛星在內的反衛星武器。軍事衛星與反衛星武器之間的“太空競賽”，正在日益成為全球軍事對抗的新領域。

當前，擁有攻擊衛星能力的國家和行為體日益增加，面對這一新形勢，嚴重依賴GPS的美軍亟需落實宇宙空間的“維穩”，防止其遭到對手的反衛星武器破壞而瞬間陷入癱瘓與“黑暗”。而太空博弈焦點在于爭奪“太空優勢”，既要維護本國對太空的軍事利用，又要阻止敵對國家對太空的軍事利用。為此，在太空發生戰斗（包括對衛星及其地面設施、對衛星與地面設施間的相互聯系進行攻擊）的可能性日益增大。研究表明，通過襲擊GPS的兩組衛星（每組四顆），就可以顯著降低美國精確制導武器在特定區域的導航準確性。

如果美國再次在海灣戰爭中利用GPS等軍事衛星直接支援海陸空軍的戰斗，或在太空配置反導系統等，就極有可能遭到敵方利用反衛星武器進行報復，形成地上戰爭與太空戰爭相互交錯的復雜局面，致使地上戰的戰火蔓延到太空。顯然，太空已不可能成為永遠與戰爭無干的“圣域”。

100多年以前，海權論鼻祖、美國海軍戰略思想家馬漢引證英國在拿破侖時代戰爭中獲得海上霸權的事實證明，霸權國必須以強大的海軍控制海洋以掌握制海權，才能稱霸世界。20世紀60年代初期，美國總統肯尼迪公開預言，“誰能控制太空，誰就能控制地球”。如今，美國有學者以務實和自信的態度積極鼓吹與“海權論”并列的所謂“天權論”（space power theory），認為隨著有能力對太空進行軍事利用的國家不斷增加，美國的競爭對手也開始采用與其同樣的做法將太空作為作戰場所，因此，在將來的戰斗中，美國與運用太空武器的強大敵對者很可能形成對峙，美國的太空戰略需相應地從“加強利用太空的戰力”為中心過渡到實施“攻勢的太空控制”，按照“控制高地者可控制低地”的格言掌握“制天權”。搶占作為終極“高地”的宇宙空間來控制地球，將會刺激他國發展多種反太空霸權的技術。

總之，在太空軍事化傾向日益增強的背景下，我們不僅要應用好北斗，也要維護好北斗，北斗的安全是國家安全的重要組成部分。

（作者為中國社科院日本研究所研究員）