什么有 鲜为人知的是GPS正在成为技能 新一代制导弹药的根本，有望 显著降落任何情形下的命中点目标的本钱 景象状况。更鲜为人知的是，GPS将 还向拥有 历史上缺少击球比足球更小的东西的能力 田。要完备 理解这项技能的含义，我们将首先采纳 仔细研究GPS和差分的上风和劣势 环球定位系统， 审查环球定位系统弹药的紧张技能和计策方面 辅导，推测GPS制导的其他可能运用和 末了回顾当前基于GPS的弹药操持。导航之星环球定位系统 - 技能 视角环球定位系统 该系统的起源可以追溯到六十年代。1960年，航空航天 公司 成立的目的是将当时的前辈技能运用于 空间和弹道导弹问题。1963年，公司开始事情 在项目621上，环球定位系统，一种取代方案 具有卫星导航功能的计策飞机天文导航系统。虽然天文导航系统须要晴朗的天空来跟踪恒星，但 卫星导航操持将利用微波和卫星 分布式主时钟，从而供应全天候运行和 卓越的准确性。这 可操作的GPS星座利用24颗卫星，个中3颗是 备件 在精确的 12 小时轨道上运行。轨道几何形状被调度为这样 这些轨道每天重复一次相同的地面轨道，并且在任何 在任何给定时间地球表面上的点相同的配置 之 该当看到卫星。卫星被分组，名义上是 集 四个，进入六个轨道平面，每个平面倾斜 与极平面约55度。用户在任何时候都该当 能够随时看到五到八颗卫星。这 美国空军的24颗NavStar GPS卫星星座将彻底改变 我们所知道的导航，具有广泛的商业运用 以及其预期的军事运用。GPS 吸收器将 丈量来自四颗或更多卫星的旗子暗记传播韶光，以及 用 该信息用于打算吸收器在三个轴上的位置， 利用 WGS-84 地球模型（洛氏韦尔）。这 卫星通过环球跟踪站网络进行掌握， 主掌握位于科罗拉多州的猎鹰空军基地。大师 掌握站丈量来自卫星的旗子暗记以合并 到 精确的轨道数学模型，然后用于打算 每颗卫星上时钟的校正。这些更正，以及 眼眶（星历ERIS）数据然后上传到卫星，卫星 然后 将它们传输到GPS用户的吸收器。然后，GPS 吸收器可以利用 这些 用于打算其地理坐标、丈量韶光以及 然后打算速率。环球定位系统 系统供应两种导航做事，军事精确 定位做事（PPS）和民用标准定位 做事 （SPS）。PPS 标称水平精度为 17.8 m，水平精度为 27.7 m 垂直精度和韶光精确到 100 纳秒。SPS 供应 标称水平精度为 100 m，垂直精度和韶光为 156 m 精确到167纳秒，可供民用用户利用。这 准确性降落是由于利用选择性可用性而导致的。在 实践中，达到的精度可以明显提高标称度 数字。环球定位系统 星座发射两个微波（D波段）载波旗子暗记，L1 1.57542 GHz 和 L2 在 1.2276 GHz。L1载波用 粗略/采集 （C/A） 代码和导航，用于 PPS 和 SPS 和军用 P 代码仅用于 PPS。L2 载体是 仅利用军用 P 代码调制。中心 GPS背后的想法是精确丈量范围到几个 卫星，其位置已知。然后可以 打算吸收器的位置。最大略的几何模型 要利用的是球体模型 - 知道任何给定的范围 卫星将吸收器放置在以球体为中央的表面上 卫星，半径即是丈量范围。理解 间隔为两颗卫星将吸收器置于曲线上，个中两颗卫星 各自的领域相交。知道到第三颗卫星的范围 将吸收器放置在所有三个共同的交点 领域。然而，在实践中，第四个范围丈量尚未 另一个 卫星将被哀求补偿 吸收器的时钟。结果是一组方程，如果求解 让出吸收器的位置和韶光。环球定位系统旗子暗记、和 缺点来源，而 GPS背后的基本思想很大略，履行成为 轻微繁芜一些。两个载波均同相调制 （观点上类似于FM收音机）与伪随机噪声（PRN） 代码。C/A 代码是 1023 位 1 MHz PRN 代码，每个代码都是唯一的 卫星，并被军用吸收器用于获取和锁定 P代码，而在民用吸收器中是导航 参考旗子暗记。军事P代码是一个七天的重复周期 10 施加在L1和L2载波上的MHz PRN调制。它 常日加密为 P（Y） 代码，并且只有在用户有 军用GPS吸收器以及用于解码它的机密密钥 跟。L2载波上的P码调制由军用PPS利用 用于丈量电离层传输延迟的吸收器。第三个代码， 导航是一个 50 位/秒的数字旗子暗记，个中包含 六 第二个持续韶光帧由五个 300 位数据子帧组成。这 导航由每颗卫星广播。它包含编码 时钟校正、精确的轨道数据、校正参数 电离层模型和年鉴，描述 appro西马特卫星 较永劫光的轨道数据。吸收器将提取 这 来自 NM 旗子暗记的数据，并利用它来将其时钟校正到 100 以内 （PPS） 或 167 （SPS） 纳秒的 UTC 韶光，以及校准其 卫星轨道的内部模型及其内部模型 电离层延迟。C/A 和 P代码用于丈量每颗卫星的间隔。一个 吸收器将利用内部 PRN 代码天生器天生 PRN 代码 对付每颗卫星。然后将此代码与收到的代码进行比较 卫星旗子暗记利用称为干系器的电路，如果PRN 码匹配，吸收机可锁定卫星进行丈量 范围。当吸收方的 PRN 代码天生器与 卫星的 传输的 PRN 代码，重复的 PRN 代码开始的韶光 是 提取。此韶光称为到达韶光 （TOA），并且 TOA 和吸收器内部韶光之间的差异，根据 吸收器韶光和GPS网络韶光之间的偏移量，是衡量 到卫星的间隔。这样打算的范围称为 伪范围。一个环球定位系统 吸收器将利用四个或更多伪距丈量值来打算 在以地球为中央、固定地球 （ECEF XYZ） 坐标中的位置。这些 是 然后由吸收器转换为大地丈量纬度、经度和 椭圆体表面上方的高度（地球在椭圆体表面上方不圆 所有！
），常日利用WGS-84地球模型，只管其他模型 可以利用。由于GPS系统假设为WGS-84型号，因此利用其他 未经校正的模型会产生明显的定位偏差。环球定位系统 吸收器可以通过连续差分来丈量平台速率 位置丈量，或通过丈量卫星的多普勒 载波旗子暗记并将其与打算到每个旗子暗记的方向一起利用 卫星，用于打算三个轴上的速率（如飞机多普勒） 导航由内而外）。一些吸收器可能会利用这两种方法来改进 准确性。有一个 GPS 导航中的缺点源数。电气噪声 吸收器，PRN编码调制中的相位噪声会降落 精度约2米。每颗卫星利用四个原子钟（两个 铯和两个铷）精度高，但韶光漂移 不过。如果卫星时钟缺点未由地面纠正 站，这会降落精度约一米。中的缺点 轨道位置估计也将丢失约一米。也 对流层中未建模的旗子暗记传播延迟，由于 湿度、温度和压力改变折射率，将 丢失约一米。多径，卫星旗子暗记的影响 弹跳 避开障碍物，从几个方向到达，每个方向都有不同的 韶光延迟，会降落精度约0.5米。最大的 单一自然偏差源是未建模的电离层旗子暗记延迟， 卫星广播的模型只能补偿大约一个 可能偏差的一半，产生的偏差高达 10 米。此外，另一种效果也开始发挥浸染，几何 精度稀释 （GDOP）。与卫星的角度在哪里 视图 非常相似，GDOP 会导致求解不准确 坐标方程，这将进一步降落ADE办理方案。由于 所有这些缺点来源都会随韶光颠簸，用户可能会 在某些时候体验到更好的准确性，乃至更糟 其他韶光的精度，详细取决于 视图和电离层条件（后者也是金达利问题）。非军事用户也会碰着人为产生的缺点， 由选择性可用性产生。SA 机制引入了 C/A 旗子暗记中的时变偏置，其设计使其 险些不可能删除。潜在的 C/A 码精度为 因此，至少30米减少到标称的100米。带 GPS 吸收器像GPS一样繁芜的系统有多种办法 吸收器可以构建，这导致广泛的实现 不同吸收器类型的精度和本钱。最大略的吸收器是 单通道吸收器，其时间共享单个通道吸收器 视野中卫星上的硬件。虽然这节省了硬件 本钱，它很慢，因此这样的吸收器常日不会供应 出色的性能，常日不适宜快速移动 飞机等平台。当本年夜多数高性能吸收器都是 五个通道吸收器，专用于吸收器路径的通道和 将干系器硬件连接到它们所在的五颗或更多颗卫星中的每一颗 跟踪。这种吸收器还可以更多地适应平台运动 事实上，大多数机载军用吸收器至少利用五个 渠道。一个范例的 五通道吸收器中利用的策略是四通道跟踪 卫星，一个探求下一个进入视野的卫星， 以是 切换四个之一时不会丢失连续性 通道（例如IEC SEM-E吸收器跟踪五个，柯林斯GEM-III 吸收者跟踪四，第五次佃猎）。高本钱、高性能 军用吸收器最多可以利用八个通道来供应最佳 可能 视野中八颗卫星时的精度。范例的吸收器将利用 天线、频率下变频器和吸收器硬件。天线 有各种形状、尺寸和性能水平。常日的 哀求是上半球全向覆盖，以及 天线将利用基于单极子、偶极子、蜗壳、 螺旋 螺旋或微带斑块。带定向的军用吸收器 天线越来越受欢迎，由于这供应了更高的弹性 防止滋扰和滋扰。成功的关键是可包袱性，并且 可包袱性在很大程度上取决于繁芜性。这个罗克韦尔 5 通道商用 GPS 吸收器适宜 4 x 2.5 英寸。印刷电路 板，所有吸收器功能均由芯片组在 板。由于GPS吸收器是由可批量生产的电子产品制成的 组件，它们可以相对便宜，这至关主要 在商业和弹药制导运用中（罗克韦尔）。这 Magnavox MX-8000 防滋扰 GPS 吸收器 （AGR） 是专门设计的 用于在严重堵塞的环境中运行，并将用于 取消了诺斯罗普AGM-137 TSSAM导弹。这个 r吸收器利用自适应 调零技能以抑制滋扰器，光束掌握以增强 卫星旗子暗记。吸收器将获取 70 dB 的 GPS 旗子暗记 滋扰/旗子暗记比（滋扰功率比 GPS 旗子暗记高 10，000，000 倍） 和 获取后，以 100 dB 滋扰/旗子暗记比跟踪 GPS 旗子暗记（滋扰 功率比GPS旗子暗记高10，000，000，000倍）。这是值得的 比较该吸收器的繁芜性与 商业吸收器，极易受到滋扰和 敌对滋扰（休斯-马格纳沃克斯）。
环球定位系统漏洞和 反击他们
它的技能辉煌，GPS有它的弱点。校长 这些是卫星辐射的低功率水平，它们 引入易受滋扰和滋扰的薄弱性。力量 GPS 吸收器要检测的电平为 -160 dBm（分贝 1 毫瓦，或 10 exp -19 瓦），这是根据无线电广播标准 微乎其微。美国空武士士承认，这大约是1/1000 从小型 FM 广播电台吸收电源。在 实践中，在美国的某些地区已经不雅观察到了此漏洞， GPS旗子暗记被谐波滋扰滋扰的地方 商用电视台，在甚高频频段运营，移动电话 收发器塔，在 UHF 频段事情。纵然是少量的 之 从这些传输泄露到1.5 GHz频段的能量是 创造 产生空间体积，数英里宽，机载GPS吸收器 无法保持锁定并退出。这引起了很多辩论 在美国，因此将监控 GPS 吸收性能 在全国范围内确定哪些无线电发射机可能是 滋扰。然后，这些将被分配到不同的频道和 频率。在 军事背景，这种薄弱性是一个紧张问题，并且 产生 美国贸易媒体上涌现了一些激烈的辩论。纵然是低功率滋扰器 针对GPS载体辐射伪噪声旗子暗记可能会导致 范例的吸收器要么断开锁定，要么无法获取卫星 间隔数十英里。一瓦发射器（相称于 一个 移动电话）在 60 公里（32 NMI）的间隔理论上可以防止 获取C/A代码的普通GPS吸收器。军用吸收器 锁定在加密的 P（Y） 代码上更具弹性，并且 cca 100 W 在 20 公里（10.7 NMI）处须要堵塞功率才能冲破锁定。值得把稳的是，辐射数百瓦的滋扰器可以挫败卫星 在数百海里范围内获取 C/A 代码。这 这个天下的萨达姆可能会毁坏武器打击 用 许多当前一代吸收器通过将这种滋扰器提升到几个 千英尺高度的设备，就像系留气球一样大略。有一个 可以利用的电子对抗方法（ECCM）数量 自 提高 GPS 吸收器对滋扰的弹性。第一种技能 是利用受控吸收方向天线（CRPA），它可以 以电子办法形成卫星方向的天线波束， 从而相对付滋扰器旗子暗记增强旗子暗记。这 常日可将信噪/滋扰器功率比提高 30 dB （1000 x）。进一步 可以通过向吸收器天线添加 Nuller 来供应改进。空点将在 检测到滋扰器，这将与CRPA波束成形一起 技能 抗滋扰能力提高 50 dB。如果 吸收器被锁定在 P（Y） PPS 代码上，并利用这些技能， 在几英里的范围内滋扰数百千瓦的功率水平 须要间隔才能冲破锁定。值得把稳的是， RAAF的罗克韦尔MAGR GPS五通道吸收器安装在 F-111战斗机 利用CRPA技能，与目前许多其他军用吸收器不同 用。美国空军至少有两个测试程序MS正在开拓中 智能调零GPS天线技能。差分GPS系统化 GPS缺点以及民用GPSP代码不可用 用户 被民用技能界的许多人视为寻衅， 和 考虑到充分利用GPS的潜在商业回报 潜力，技能开拓不到很永劫光 击败GPS系统的选择性可用性。中心 所有差分GPS方案背后的想法是广播 缺点旗子暗记，见告 GPS 吸收器两者之间的差异是什么 吸收器的打算位置和实际位置。环球定位系统缺点 通过将GPS吸收器放置在已知的位置可以最随意马虎地产生旗子暗记 调查位置，并将吸收到的 GPS 位置与 已知的实际位置。位置的差异将非常靠近 自 吸收器在地理附近看到的实际偏差 信标广播缺点旗子暗记.实际上， DGPS的成功履行须要更大的 繁芜程度，而不仅仅是广播绝对差异 位置 坐标。这是由于机载吸收器可能正在跟踪 不同的卫星集，以及处于不同的位置 从而碰着不同的 GDOP 缺点。为了处理这些 问题，DGPS站将跟踪所有卫星并打算 对每个伪距丈量值的校正 卫星。这许可补偿SA偏置偏差和 伪距丈量中的系统偏差，特殊是 电离层延迟。然后，DGPS吸收器将运用校正 伪距丈量值的因子，用于天生其 导航办理方案。广播更新必须为几秒钟 分开 以击败 SA 和其他缺点源。因此，差分GPS方案须要一个信标来广播本地 GPS缺点旗子暗记，以及可以解码的机载GPS吸收器 广播，提取缺点旗子暗记，并将其运用于位置 估计它来自GPS星座。精度 民用C/A型DGPS的射程高达1-3米， 这导致它们被运用于诸如 III 类仪器等领域 条件靠近和着陆。这种精度水平也更多 足以精确制导弹药和DGPS操持 因此成为具有重大军事利益的领域。有 履行DGPS方案的多种办法。最早的 非军用DGPS运用看到局域网信标由 将GPS卡插入个人打算机，包装一些 环绕它适当编写的软件并广播 DGPS 缺点 专用 VHF 无线电信道上的旗子暗记。更繁芜的方案是 当然可以，例如将DGPS旗子暗记搭载到VOR上 信标子载波， 以及广播加密和编码旗子暗记 仅对付费或授权用户开放。美国联邦航空局目前正在考虑 广域增强系统（WAAS）的履行，其 将看到 DGPS 缺点旗子暗记从美国大陆广播 对地静止国际海事卫星组织卫星。具有得当r 的飞机吸收者 将 因此能够利用广域和本地DGPS方案来得到 这 最佳定位精度。美国空军 对这一发展显然不满意，由于他们投资 210亿美元用于开拓和支配NavStar星座， 并每年花费6亿美元来运行它，却得到了他们的东西 被认为是平民饕餮者利用他们的系统并击败 内置防止恶意利用的保护方法。就目前情形而言， 支配 的FAA的WAAS将许可任何人拥有得当的商业DGPS 吸收器可实现远远超过盲轰炸精度 在美国领空时由基本 PPS P 代码供应。这是一个 卖力保卫美国领空的美国空军的噩梦，由于 DGPS的支配将很快导致虚拟完成 民用ATC和交通管理系统对DGPS的依赖。关闭WAAS系统以及本地DGPS的选项 纵然在战时，信标也会变得极其困难，由于 具有本钱意识的民用根本举动步伐将拆除很多 之 其现有的旧导航系统根本，如 VOR/DME 和 NDB。乃至 如果大部分 VOR/DME/NDB 根本举动步伐保持不变，并且 功能方面，下一个要办理的问题是民用试点货币。利用GPS / DGPS的便利性将使技能根本不断受到侵蚀 以及利用传统导航仪的货币。从而关闭 民用GPS根本举动步伐的高精度组件将 引入严重的操作危险，当然直到翱翔 人口重新得到货币。VOR/DME/NDB 的崩溃 美国的根本举动步伐将加剧这种情形，就像美国人一样 对美国的导航密度变得非常宠坏。在此 尊重澳大利亚该当非常仔细地研究 现有的 Navaid 根本举动步伐被拆除，引入了 环球定位系统。这 DGPS的军事层面特殊令人感兴趣，无论是从 进攻和防守视角。SRI发展广泛 用于美国空军EDGE项目试验的区域DGPS网络（第3部分） 在 0.5 米范围内显示精度。DGPS的准确性许可 盲目轰炸和弹药制导都非常相似，精度非常相似 自 通过利用激光或电视制导炸弹实现的。鉴于可用性 DGPS缺点旗子暗记，飞机导航攻击系统变得精确 在所有景象条件下都准确。由于 广域DGPS信标可以有效数百英里， 空中 部队可以在战区内定位信标并供应 所有配备适当装备的飞机都在带有 DGPS 的信标范围内 更新。对付敌对空域的深度渗透，信标可以是 被卫星以突发模式讯问可能会被植入敌对状态 特种部队的领土，在预先勘测的地点。这样的信标 可以构建为利用低 拦截概率技能（LPI）避免被创造， 然后，讯问卫星可以广播派生的缺点旗子暗记 自 穿透飞机。什么 更主要的是，GPS制导武器可以喂食DGPS衍生 从飞机上开释之前的位置，以及他们的翱翔 韶光比较短，很厉害TTLE 位置偏差将是 累积到目标的途中。许多现有的弹药，例如 BGM-109 Block III 战斧和 AGM-130/GBU-15 已经利用 P 代码 GPS提高了惯性中段制导的精度。添加 DGPS校正将显著提高定位精度 过渡到终端制导之前的武器。要扩展此内容 模型进一步，飞机可以通过数据链传输两个DGPS 校正以及将移动目标的位置更新为 武器 在翱翔中，它将利用这些来调度其在 到达目标的办法。
这 澳大利亚皇家空军的AUP操持将使F / RF-111C配备高精度 5通道罗克韦尔MAGR GPS吸收器，供应精确的速率和 飞机双RLG INS设备的位置更新。这将 显著提高飞机的准确性， 特殊是在长间隔上。MAGR 吸收器采取波束 用于应对堵塞环境的转向技能。的任务 装备飞机吸收一种或另一种形式的DGPS旗子暗记 更新并不困难，所须要的只是一个得当的信标或 数据链路吸收器，带 Mil-Std-1553B 总线接口，以及 修正 到任务打算机导航软件。空想情形下，吸收器 乐意 设计用于接管来自民用卫星的DGPS旗子暗记广播 （例如WAAS），本地DGPS信标，军用卫星和UHF数据链。这也将许可吸收者识别故意欺骗，如 以及击败任何 DGPS 频道的滋扰。此外，DGPS的准确性催生了新一代的 气候弹药将完备依赖DGPS/GPS进行 中途和终端辅导。
