永不消逝的无线电波：战场中的灯塔

1999年科索沃战争，F-117A隐身攻击机被南联盟地面防空部队地对空导弹击落，29岁的美国飞行员斯科特•奥格雷迪随后失踪。然而，6天后，奥格雷迪奇迹般地死里逃生。这一消息一度成为国际新闻报道的热点。奥格雷迪之所以能获得营救，死里逃生，与他随身携带的两件小东西有关：一件是可发射求救信号并可与外界联系的小型无线电装置，另一件便是现代通信技术的产物——全球卫星定位系统接收机。

美国空军F-117A”夜鹰”是世界上首款投入作战使用的隐身战机。它由美国原洛克希德公司于2O世纪7O年代设计研制’1981年6月试飞成功的。在1989年美国入侵巴拿马时第一次投入实战’在1991年的海湾战争中发挥了极大作用。2OO8年4月’F-117正式退出作战序列。

硝烟弥漫的战场上如何才能确定自己的位置？过去需要利用指北针、地图，通过图上作业和现地对照，才能确定大概的方位，繁琐而且容易出错。尤其在夜晚和能见度不佳的情况下，在海上或空中缺乏参照物时，确定方位非常困难。而利用无线电技术，就可以非常方便地为战场上的部队指点迷途，这就是导航定位技术。导航定位技术是确定运载体或人员的空间位置的技术，大量应用于各种精确打击武器的制导、陆上和海中扫雷、部队侦察和救援、快速测绘、弹道测量、时统建立等多种场合，是现代战争的“灯塔”，指引着人员和武器装备前进的方向。

导航定位技术主要利用电磁波传播的基本特性：电磁波在均匀理想媒质中，沿直线（或最短路径）传播；电磁波在自由空间的传播速度是恒定的。无线电导航定位技术的基本要素是测角和测距，因此可以组成测角-测角、测距-测距、测角-测距、测距差等多种形式的系统。无线电信号中振幅E、角频率ω、相位和时间t，都可作为导航定位参量使用。赋予无线电波以导航定位信息的方法很多，但都是利用无线电波传播的直线性及其恒定的传播速度两种特性。无线电导航定位的基准点可以设在地面或卫星上。

无线电罗盘是最早使用的无线电导航仪表’用于指示飞机的航向。严格说来’无线电罗盘不是罗盘’因为它的指针指示的不是相对于磁北极的方向’而是相对于它所调谐到的无线电台的方向’所以又称为机载无线电测向器。工作在2OO～18OO千赫频段。

首先看测角系统。测角系统是通过测定无线电波来向以确定运动载体与一条基准线的夹角的系统。这条基准线通常采用磁北基准线，即某点指向磁北极的方向线。无线电测角系统一般使用定向天线。根据使用场合的不同，地面可用测向天线对飞机或船舶发射的信号测向，更多的是飞机和船舶利用测向天线对地面信号测向。简单的地面信标发射无方向信号，专用的地面信标本身发射含有方向信息的信号。

塔康（TACAN）

即战术空中导航系统’采用极坐标体制定位’能在一种设备、一个频道上同时测向和测距。

再看测距系统。测距系统是利用测量用户至地面台间距离实现导航定位的系统，有转发、反射和测伪距三种方式。转发式，就是由用户发射询问信号，地面台收到询问信号后发出应答信号。用户计算询问信号与应答信号之间电磁波传播时间的时延，即得两者的距离。反射式，是利用地面为反射面，反射回来的信号和原发信号进行时延比较，确定用户至反射面间的距离。反射式测距可省去地面台，脉冲式无线电高度表和各种领航雷达都属于这一类。

常见的无线电导航所使用的设备或系统有无线电罗盘、伏尔导航系统、塔康导航系统、罗兰C导航系统、奥米加导航系统、多普勒导航系统、卫星导航系统等。主要分为四种：一是自主式导航系统。装在自主式导航系统上的设备可单独发出导航信息。二是导航台。除了要有装在运载体上的导航设备，还要有在其他地方的一套设备与其配合工作，才能产生导航信息。设在其他地方的设备，就叫导航台。三是他备式导航系统。导航台与运载体上的导航设备用无线电相联系所形成的导航系统，称作他备式导航系统。四是陆基无线电导航系统。运载体进入导航台所发射电磁波的覆盖范围后，导航设备便输出导航信息。导航台一般设在陆上或舰上，又叫陆基无线电导航系统。(https://www.xing528.com)

美军士兵使用的GPS，是典型的卫星导航定位系统。通过GPS终端，部队在地球表面的任何地方，仅需几秒钟到十几秒钟就能够确定自己的位置和精确时间，获得相关的导航定位信息。研发GPS的目的主要也是用于军事，可实现飞机舰船导航、部队调动、军事目标定位、武器的精确制导等。GPS极大地提高了美军的指挥控制、多军兵种协同作战和快速反应能力，大幅度地提高了武器装备的打击精度和效能。

伏尔导航系统

伏尔导航依靠信号的相位差定向。不同方向有不同的相位差。导航台全向发射一个以固定3O赫频率调制的基准相位信号和一个以3O转/秒旋转的可变相位信号。机载接收机接收的两个信号的相位差’正好等于地面导航台相对飞机的方位角。测向精度一般为3°频段。

除美军之外，俄罗斯也有自己的卫星导航定位系统——格洛纳斯（GLONASS），其性能与GPS不相上下。根据俄罗斯2001年出台的“格洛纳斯”专项计划，在2011年之前为该计划总共拨款240亿卢布（约合9.3亿美元），卫星总数达到30颗。2011年底，俄罗斯成功实现了GLONASS系统的满星座运行，导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，最高分辨率可达1.5米，定位精度1米。无论是对付国家导弹防御系统，还是打“太空战”，GLONASS都将是俄罗斯手中与美国抗衡的“王牌”之一。

此外，欧洲正在建设伽利略卫星定位系统（GALILEO）。1999年，为了打破美国GPS一统全球导航定位市场的格局，欧盟各国开始酝酿开发自己的全球卫星定位系统。经过3年的探索和论证，2002年3月建设计划正式启动。按照当时的构想，整个计划将投资32亿至36亿欧元，分评估、开发、部署、运行4个阶段实施，最终将打造成拥有30颗运行在2.4万千米高度卫星的全球卫星导航定位系统，GALILEO的定位精度能做到不超过1米，甚至达到厘米级，能够为军舰、远程作战部队及巡航导弹等提供导航服务，甚至还能完成导弹跟踪监测。

中国也正在实施自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，这就是中国北斗卫星导航系统。2008年5月12日汶川大地震发生后，北京武警指挥中心与当地武警部队因地面通信光缆在地震中遭破坏无法联系，但运用“北斗”进行了上百次交流，对救助灾区起到了很大的作用。

不管是GPS，还是GLONASS，或者GALILEO，其基本构成都由空间卫星星座、地面控制系统和用户设备三部分组成。空间星座部分主要是多颗卫星，负责导航信息的收集和分发；地面控制系统主要对卫星的位置、卫星上各种设备工作状态、各颗卫星时间系统同步情况等进行地面监控；用户终端主要是接收导航定位信息和时间校验信息。其作用一是全时域的自主导航；二是各种作战平台的指挥监控；三是精确制导和打击效果评估；四是未来单兵作战系统保障；五是军用数字通信网络授时。

北斗卫星导航系统

北斗一号有两颗工作卫星’用户数有限’覆盖地区有限；北斗二号有3O多颗卫星’包括5颗静止轨道和多颗非静止轨道卫星’覆盖全球’用户无限。