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李俊亭

　　　派往阿富汗作战的美军特种部队，每人都有一件须臾不可离开的“宝贝”——“导航者”手持计算机。它的重量只有225克，携带十分方便，功能十分强大。不管是在崇山峻岭，还是在茫茫沙漠，“导航者”主人都能随时判明自己所处的位置，小分队成员之间可互通信息，在小屏幕上可以调阅数字地图。远在几千公里之外的美军后方司令部，也能时刻掌握在阿富汗执行任务的每名特种部队成员的位置。只要你打开“导航者”，就能将所发现的敌情一最快的速度向司令部报告，遇到危险还可紧急请求救援。

　　“导航者”有如此大的神通，是因为它与美军部署在太空的导航卫星相连，是美军全球定位系统的组成部分。

　　全球定位系统初露锋芒，是在10年前的海湾战争中。

　　在海湾战争的最后一战——“沙漠军刀”行动中，以美国为首的多国部队仅用了4天近100个小时，就取得了地面作战的胜利，迫使伊拉克无条件接受联合国安理会的12项决议。此次战斗，是美军第二次世界大战后进行的多次大规模地面进攻作战中伤亡最小、取得战果最大的一次。美军仅亡79人、伤213人、失踪44人，却打垮了伊军50万精锐部队，俘虏其官兵5万余人。地面作战成功的因素可以列出很多项，但在被俘的伊拉克高级军官却认为：他们最没有想到的，是美军穿过了伊军都不敢走的大沙漠进行穿插包围，造成伊军的全线溃败。

　　熟悉本国地形的伊军都不敢走的沙漠，异国作战的美军却能顺利穿过，靠的是什么？

　　谜底是：悬在太空的“指南针”——全球定位系统为美军指路。
在海湾战争中，美军装备使用了1万多个重约1.5千克的“斯巴藤”全球卫星定位系统接收机，可以装在军官、士兵的口袋中，还安装在坦克、装甲车和直升机上。多国部队正是通过GPS系统把握进军的方向，迂回绕过伊拉克共和国卫队，直插敌前方薄弱环节，形成前后夹击的态势。

　　全球定位系统，全称为“导航星授时和测距全球定位系统”，英语为Global Postitioning System，缩写GPS。这是一种全新的、高精度的定位、导航系统，主体为运行在太空的多颗导航卫星。它们犹如设在太空的无线导航台，完全不受昼夜和气象条件的限制，具有全球和近地空间的立体覆盖能力。该系统是美国继阿波罗登月、航天飞机成功发射之后，不惜花费130亿美元巨资建设的第三项庞大的航天工程。

　　整个GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户接收设备三大部分组成。自1987年发射“导航星-1”开始试运行，海湾战争中发挥了重要作用；到1994年3月，GPS星座系统全部建成，并正式投入使用。军用GPS系统定位精度为水平2-3米，垂直2-5米。

　　GPS系统空间部分由24颗“导航星”卫星组成，其中21颗为工作星，3颗为备用星，它们分布于6条不同平面的轨道上，每颗卫星重845公斤。这些卫星在距地面约2万公里的中高度圆形轨道上绕地球运行，运行周期11小时56分，倾角55°。每颗卫星会不间断地发出自己所处的位置及时间等信号。全球任何地点和近地空间的用户至少能看到6颗以上导航星，从其中选择4颗星进行连续、实时的三维定位和测速。
GPS系统的地面控制部分，由5个监控站、1个主控站、3个上行数据注入站（负责由地面向卫星发射数据）组成。为确保安全，军用系统的地面部分全部设在美国本土。监控站不间断地跟踪本系统所有的卫星，并获取卫星观测数据，将数据送至主控站。主控站对5个监控站实行全面控制，并利用收集到的数据计算每颗GPS卫星轨道和卫星钟修正值，随即推算出一天以上的卫星星历及时钟差，并按一定格式转换成导航电文。当卫星运行至注入站上空时，操作人员遂将导航电文和主控站指令注入卫星，刷新卫星上的旧数据。

　　GPS用户接收部分就是导航接收机，由接收机、处理机、定时器、显示器、天线等组成。它能同时接收4颗卫星发射的信号，精确测量其传输时间，由此获得高精度的三维（经度、纬度、高度）定位数据，并在显示器上展现用户所在的空间直角坐标系中的坐标，或转换成拥护所需要的地理坐标。

　　GPS的任务是为全球范围内的地面坦克、车辆、步兵、导弹、飞机、舰船以及低轨道卫星、航天飞机等提供全天候、连续、高精度的三维位置、三维速度和精确时间，具有难以置信的卓越性能和非凡本领。

　　依靠GPS系统，使用者无论是在戈壁汪洋，还是在深山密林，都能准确判定自己所处的位置，绝对不会迷失方向。每颗导航星上装有4台报时用的原子钟，30万年中的误差不超过1秒，它们可为用户连续“广播”时间信息。与此同时，导航星还连续“报告”自己的位置信息。卫星发出的导航数据通过波束天线发送给地球上无限多的用户，每颗星的覆盖区域约为地球表面积的37.92%，整个GPS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。

　　导航星以军用为主，也可民用，用户分别接收导航星发出的精码（P码）和粗码（C/A码）。加密的P码提供给军事用户，卫星以1575.42兆赫和1227.6兆赫两种频率（均位于L波段）发布，一次定位精度为15米，经过多次定位，精度可达1米之内；测速精度为0.1米/秒。无加密的C/A码提供给民用用户，卫星以1575.42兆赫频率发布，一次定位精度约100米，测速精度0.3米/秒，授时精度500纳秒。近年，为抢占市场，美国将精码也对民用用户开放。

　　在1999年的科索沃战争中，美国的GPS系统再次创造了战争史上的奇迹。

　　3月2日晚9时（北京时间28日凌晨4时），美军的1架F-117“夜鹰”隐身战斗机被南联盟军队击落，坠毁于贝尔格莱德以西40公里的布贾诺优契村附近。当中弹的F-117飞机飞行员从座舱弹出的一瞬间，他就被包括全球卫星定位系统在内的一些感应装置跟踪。落地后的飞行员发出呼救信息，通过高悬于太空的卫星迅速告知北约军事指挥部。

　　得到遇难者的位置信息后，美军随即组织营救。美军营救小组在事件发生20分钟后就作好准备，登上“黑鹰”直升机直飞目的地，将飞行员安全救回。正当南联盟电视台播放美军飞机残骸，并宣称该飞机飞行员被当地农民俘获时，美国发言人培根发表声明：飞行员已经获救。这一切都发生在几个小时之内。

　　在美国所称的“21世纪的第一场战争”——反恐怖战争中，全球卫星定位系统发挥着特别重要的作用。如今，美国陆军已经装备了约10万套GPS设备；许多精确制导武器也利用GPS制导；一些普通航空炸弹、炮弹都装上了卫星导航仪，成为“智能炸弹”、“长眼睛的炮弹”，可在飞行中读取来自“导航星”的信号，计算与目标的距离，从而准确命中目标。例如，美国于1992年开始研制的JDAM——联合直接攻击弹药，就是在现有常规炸弹上，加装全球卫星定位系统接收机和惯性制导的复合制导组件，成为一种精确制导航空炸弹，并具有全天候和发射后不管的能力。

　　JDAM有GBU-29、GBU-30、GBU-31、GBU-32等4种型号，1999年交付美国空军，随即投入北约空袭南联盟的作战。1999年3-5月，美军B-2战略轰炸机出动40多架次，投掷600多枚JDAM制导炸弹，占总投掷弹药数的2.8%，而摧毁的目标却占总目标数的10%以上。击中中国驻南斯拉夫大使馆的，就是JDAM制导炸弹。
美国的新型“战斧”巡航导弹和其它多种导弹，也改为GPS制导模式，命中精度显著提高。据专家研究，在导弹毁伤力相同的情况下，命中精度提高1倍，就相当于导弹数量增加3倍，或者当量增大7倍。

　　西方军事专家评价说，GPS的发明和应用，简直是“常规武器的革命”。有人预言，21世纪，所有的武器都将会装上卫星系统接收器，这“将彻底改变现代化战争”。

　　用高技术装备武装起来的美国军队，对GPS系统的依赖性不断增大，成为其战斗力的主要组成部分。

　　在近年组织的一次军事演习中，美军曾有意识地测试了三种类型部队的战斗力。A种部队装备太空武器，B种和C种部队都使用常规武器，他们都与同一种敌人作战。结果，A种太空战部队在几日内就大获全胜，而B、C种常规战部队则历经几个月，投入多3倍的兵力才最终取得胜利。美军的结论是：太空战主要是卫星战，卫星战的关键就是使用卫星全球定位系统提高武器精确度。在今天的战争和防务中，没有GPS简直不可想象。

　　继美国之后，俄罗斯和欧盟国家也在开发类似的全球定位系统。俄罗斯研制了能相互兼容的GPS和GLONASS两套系统，它们可以单独工作，也可以相互补充，提高定位、定姿精度。

　　近年，中国在GPS技术研究开发上取得了一定进展。双星星地测试系统于1995年完成了技术鉴定，并达到了国际先进水平，随后又成功发射了“导航星”。这种导航定位卫星运行在地球静止轨道，称双星导航定位系统，可为车辆、飞机、舰船等开展导航定位服务。

　　GPS系统不仅具有巨大的军事价值，其商业价值也备受世界各国关注，其和平应用的范围正在不断扩大。据美国GPS产业协会估算，1995年GPS产值为20亿美元，2000年可达到86亿美元，2005年将增至310亿美元。