中美两家的导航卫星抗干扰力比较，哪家更强？

金钢狼

一、GPS 的崛起与发展
1958 年美国开始涉足卫星领域，此后，美国在卫星导航方面不断探索。1973 年，美国国防部决定创建 “国防导航卫星系统”，开启了全球定位系统的发展之路。
GPS 系统的定位精度不断提高。最初定位精度约为 10 米，目前美国正在试演第二代卫星系统，计划发射 20 颗卫星，定位精度将达到 0.1 米。

GPS 虽极大提高了美军的战斗力，但同时也带来了严重的依赖问题。在 2005 年伊拉克希特市，美军士兵因携带的 GPS 接收机电池耗尽，瞬间成了连东南西北也分不清的 “低能儿”。2010 年 5 月，美空军 86 种使用 GPS 接收机的武器因系统升级出现纰漏近乎瘫痪。这充分说明美军对 GPS 的高度依赖，一旦出现问题，战斗力将大幅削弱。美军士兵离开 GPS 就无法作战，这使得 GPS 成为了一把双刃剑，在提升战斗力的同时也带来了巨大的风险。
GPS 存在导航频率公开、长距离传输信号弱等缺陷，使其容易受到干扰。首先是欺骗式干扰，GPS 民用信号是公开的，只要用一个伪基站发射与 GPS 系统参数相同但信息不同的虚假信号，增加 GPS 信号传播时延、给出虚假导航电文，致使 GPS 接收器接收到虚假定位信息。2011 年，伊朗先用无线电干扰压制无人机的指挥链路，待无人机收不到控制信号自动返航时再借助从俄罗斯进口的 “汽车场” 主动干扰系统伪造 GPS 信号，引导一架 RQ - 170 无人机降落在伊朗基地。

另一种是压制式干扰，通过利用发射机发射功率较大的干扰信号使 GPS 接收机无法接收正常的信号。一台发射功率 1 瓦的 GPS 干扰机能使 100 千米范围内民用 GPS 接收机全部失灵，10 瓦的 GPS 干扰机可使 10 千米范围内的军用接收机全部失灵。
俄军制造的 GPS 干扰机在 2014 年克里米亚危机中曾强力地干扰 GPS 信号，在美国空袭叙利亚期间，叙利亚大马士革附近的 GPS 信号出现异常，开始有人认为是美国关闭了 GPS 信号，但频率相近的其他导航定位系统也出现异常，这就确认是俄罗斯干扰 GPS 以保护自身免遭到 GPS 制导武器的打击，甚至只要接近克里姆林宫附近，GPS 接收机就会停止工作或定位失败。
此外，在 2024 年，以色列多地的全球定位系统服务 (GPS) 中断。以色列军方表示，此举是为了加强防御，担忧伊朗报复。伊朗扬言要对哈马斯领导人哈尼亚遇袭身亡事件进行报复，以色列大部分地区的 GPS 受到干扰，司机们的导航系统显示他们位于黎巴嫩首都贝鲁特。在伊朗和黎巴嫩真主党誓言要对以色列实施报复的背景下，以色列国家安全总局 (辛贝特) 已在耶路撒冷准备好地下掩体，供以总理内塔尼亚胡等人使用。同时，美国中央司令部司令库里拉抵达中东地区进行访问，协调地区国家，为伊朗可能对以色列发起的打击做准备。

面对未来的险峻挑战，美军开始进行无 GPS 的演习。“红旗” 军演中，美国空军主动关闭 GPS，迫使战机在没有卫星导引的情况下使用惯性导航系统实施突击任务，并继续增强卫星的抗干扰能力。作为备份，美国还双管齐下，开发多种不依赖 GPS 的导航技术，拟恢复发射功率高达数百千瓦 “远程导航系统” 和二战时期的 “近程导航系统”，以应对战时 GPS 可能出现的不测事件。
然而，这也凸显了美军对自己的 GPS 卫星导航系统的抗干扰能力信心不足。美军深知，在与中国、俄罗斯或伊朗这样的高技术对手开战后，GPS 可能成为一大不利因素，因为它可以被干扰、诈骗甚至被彻底摧毁。
北斗的诞生与演进
1994 年，中国正式启动北斗卫星导航系统建设，开启了我国卫星导航的征程。北斗一号导航系统仅有 3 颗试验卫星，提供基本的定位、授时和短报文通信服务。采用询问定位法，定位精度只有数十米。

2004 年，北斗二号卫星导航系统启动建设，2007 年发射第一颗卫星，至 2012 年发射了 14 颗卫星。北斗二号是中国第一个混合星座组网的航天系统，由 5 颗 “北斗 - 2IGSO” 地球静止轨道卫星、5 颗 “北斗 - 20” 地球同步轨道卫星和 4 颗 “北斗 - 2M” 中圆地球轨道卫星组成。定位精度为 10 米，测速精度为 0.2 米 / 秒。
2009 年，北斗三号卫星导航系统启动建设，2014 年开始建设，2020 年完成全部 27 颗卫星在轨。北斗三号是全球导航系统，卫星具备自主运行能力，采用 L 波段 3 种频率发射 6 种开放型，5 种加密型信号，其中 6 种信号是导航数据，5 种信号是测距，定位精度达到 4 米，实现全球至少 4 重连续覆盖。
抗干扰能力强
中国北斗卫星导航系统具有强大的抗干扰能力。首先，北斗系统搭载了我国先进的抗干扰芯片，这些芯片的植入让北斗系统在面对各种干扰时具有较强的稳定性和可靠性。同时，我国科研人员在北斗系统建设早期，就为其安装了自动修复系统，进一步增强了系统的抗干扰能力。

北斗卫星导航系统主要从系统、信号、终端等各个层面来增强抗干扰能力。在系统层面，利用点波束天线实现局部区域信号功率增强，以及利用空基伪卫星技术来提高服务区域内导航系统抗干扰能力。
另外，北斗系统还采用干扰源监测、定位等手段，排除干扰源影响。在信号层面，对授权信号采用加密的伪随机长码进行调制，对授权信号电文信息也采用加密方式，保证了授权信号不易受欺骗干扰的影响。
中美卫星导航系统对比
（一）优势对比
北斗系统优势：
作战区域优势：中国作战区域相对较小，只要保证离岸 1000 公里就可以确保卫星信号不受干扰。在本土腹地，任何干扰设备都难以干扰北斗卫星信号，这使得中国在周边地区的军事行动中具有更强的信息保障。例如，在南海地区的海上维权行动中，北斗系统能够为中国的海警船、军舰等提供精准的定位和导航服务，确保国家海洋权益的维护。

抗干扰能力：北斗系统具有强大的抗干扰能力。从系统层面看，利用点波束天线实现局部区域信号功率增强，以及利用空基伪卫星技术来提高服务区域内导航系统抗干扰能力。同时，采用干扰源监测、定位等手段，排除干扰源影响。在信号层面，对授权信号采用加密的伪随机长码进行调制，对授权信号电文信息也采用加密方式，保证了授权信号不易受欺骗干扰的影响。
未来还将采用类似 GPS 现代化后 BOC 调制类新体制信号，抗干扰、抗多径能力更强，测量精度更高。在终端层面，采用阵列抗干扰天线，综合频域滤波、时域滤波、空域滤波等技术，可抵制各类宽带、窄带干扰、欺骗干扰；采用射频前端带外滤波和数字中频滤波技术，可减弱带外干扰、带内干扰的影响；采用其他导航系统（如惯性导航、天文导航等）组合导航，在北斗终端受到干扰时，进行辅助定位。
GPS 系统优势：
系统成熟度：GPS 系统作为全球最早投入使用的卫星导航系统，经过多年的发展和完善，其技术成熟度较高。从 1973 年美国国防部决定创建 “国防导航卫星系统” 开始，GPS 系统不断发展壮大。到 1993 年，GPS 全球定位系统实现了初始作战能力，由 24 颗卫星组成，分布在特定轨道上，为全球用户提供服务。经过几十年的发展，GPS 系统在全球范围内拥有庞大的用户基础，许多设备和系统在设计之初就内置了 GPS 模块，这种技术惯性使得 GPS 在一些特定领域仍然具有优势。

覆盖范围：GPS 是覆盖全球的全天候导航系统，能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到多颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。其覆盖范围广泛，几乎覆盖全球除部分南北极以外的大部分地区。这使得 GPS 在国际航空、航海等领域具有重要地位，许多跨国运输和国际交流活动都依赖于 GPS 系统的精准定位和导航服务。
（二）面临问题
GPS 系统问题：
全球性故障风险：GPS 系统虽然覆盖范围广，但也面临着全球性故障的风险。例如，2019 年 7 月 “伽利略” 发生系统级故障，全面中断服务时间超过 140 小时，这也暴露出类似的全球卫星导航系统可能存在的运行管理问题。GPS 系统作为全球广泛使用的导航系统，一旦出现故障，将对全球的交通运输、军事行动、通信等多个领域造成严重影响。此外，GPS 系统的信号容易受到干扰，如在克里米亚危机和美国空袭叙利亚期间，GPS 信号就曾出现异常，被俄罗斯干扰以保护自身免遭到 GPS 制导武器的打击。甚至只要接近克里姆林宫附近，GPS 接收机就会停止工作或定位失败。

军事依赖风险：美军对 GPS 系统高度依赖，这也带来了巨大的风险。在伊拉克战争中，美军士兵因携带的 GPS 接收机电池耗尽，瞬间成了连东南西北也分不清的 “低能儿”。美空军 86 种使用 GPS 接收机的武器因系统升级出现纰漏近乎瘫痪。美军士兵离开 GPS 就无法作战，这使得 GPS 成为了一把双刃剑，在提升战斗力的同时也带来了巨大的风险。
北斗系统问题：
国际市场接受度有待提高：尽管北斗系统已实现全球覆盖，但在国际市场上，GPS 仍然占据主导地位。这主要是因为 GPS 系统在全球范围内拥有庞大的用户基础和较高的品牌认知度，许多设备和系统在设计之初就内置了 GPS 模块，更换或兼容其他系统成为一项复杂且成本高昂的任务。此外，在国际标准层面，GPS 仍占据一定优势，例如在某些国际协议和合作项目中，GPS 可能被视为默认或首选的导航系统，这在一定程度上限制了北斗系统的推广和应用。
技术进一步提升空间：虽然北斗系统在抗干扰能力、定位精度等方面取得了显著成就，但与 GPS 系统相比，在某些特定领域仍有进一步提升的空间。例如，在高精度定位方面，GPS 系统在一些领域的表现更为出色，其误差可以达到几米级别。而北斗系统虽然采用了独特的三频定位技术来消除误差，实现了更精确的定位，但在某些极端环境下，如城市峡谷、密林深处以及高海拔等特殊地形下的定位精度，仍需要进一步提高。