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1 GPS軍民應用 張嘉強 正理工學院測繪工程學系 GPS是美國國防部所負責研製的第代軍事衛星導航系統,可取代原有的海軍導航衛星系統(NNSS)和些陸基式的無線電定位系統,並為美國軍提供全球性的高精度維定位、導航和授時服務。自1980年以來,美軍不斷對該系統進行大量的可行性和可靠性測試與驗證,其結果證明,GPS既能為 的 提供高精度的 基 , 能為 的研製、試驗、 、導 程提供 、 和 的 全 。 年來,美軍的 的應的currency1,“ 進行 防fifl, , 些” 與部 量,進強與 的量。fl,其為 應的, 強 應部 的 與 能 。 些 , 美國軍對衛星導航定位的 來 高。美國 國防部研與工程 :GPS是國防部 的fi, 是 有 的fi, 可能對 有 性的 。 ,GPS的應用 美軍 的導 和 防 , 990年代 然 成為美軍 部 和 用各種GPS接收機的重要時期。基於GPS應用的日益廣泛與重要,本章將先就美軍及各國 年來 進行的測試和研作理,以供GPS關應用參考。 、 GPS 軍事領域的應用 軍事 ,GPS 成為項關鍵的感測 。 為 機、 艦和陸軍部 全 任何執行軍事任務時,提供比任何其他導航系統更精 的航行 fl,還可為 系統的組成部分,直接 用於作 。GPS 軍事 的作用大致可歸納如幾項: ( )用於各種精密打擊 的導 工 :日各種道”、巡弋”、炸和砲 ,均 開始 衛星導航組合系統, 其 精度大為提高,並大大的改作 的式。譬如 去 訂作 fi時所考慮的,大多是要派多少架”機才能摧毀設定的目標, 所考慮的則是,架”機要去摧毀多少個目標。GPS有別於其 衛星和陸基式導航系統的關鍵特性,即 於 能為高動態用戶 (如道”)提供 的全球性維導航功能。對 程 來說,沒有精密高效能的導 系統, 難以擊目標。目 ,美軍要 能直接 敵的”,必須採用載GPS接收機(精度10 m)。其,” 主動段採用 性導 , 動段採用 性導 和GPS接收機導 , 段導 則採用 域關 2 導 高線 導 。 ,美國 軍 1970年 ,即開始 證為 程提供GPS導 的性能和 。其,GPS用於 巡弋”的導 為是 的 , 美軍 為, GPS可以對”的個”行 程的99%進行導 , 其 , 就 ”必須 性導航 ,以用GPS/INS組合導 來服系統各自作的。fl,期用GPS直接測定的維導航 與載機所currency1的“ 以比對,以將”導 目標, 不 導 系統。 (2)成為C4ISR的重要組成部分:導航為 個 fi 的各參 fl位提供 的即時位 , ,能 所有參 成個 fi fl位的即時分及對位 , 對”的和 軍部 的作 合, 有大的益。fl,衛星導航所提供系統的 時 ,是C4ISR各組成部分進行currency1工作的基 。有導航系統所提供的 位 和時 ,作 部 可”部的 , 的時 的位 , 的作 維能以 。GPS還可與 性導 組合,提供各種機動 的位 和態參, 有以為基 ,如 機 的感測 才能 道目標 的 正位 , C4ISR所 要的即時 fi敵 。 (3)用於各種 要精 定位的服務:譬如海 陸 的 , 測,部,海 陸 , 砲及 ,”及”的 和精 道測量,時 系統的 與維 , 及精度驗,軍“ 測繪 。 年來,美軍直致 於GPS和 性定位系統(INS)的結合。試驗證明,用高精度的GPS位 可為INS的 正, 將GPS動態定位的 度 ,進可 INS的精度 提高。 種GPS/INS組合系統可 直機 ,其作 ,不 電 , 不能 ”部 的大測量提供 ,還能用於 基的大 測。fl, 道”的試驗和 定 程,基於對 fi 全的考慮, 對”行的”進行即時跟,以及時炸毀失的”, 精 測定”的道,以 定”的導 系統。傳統的測量 其時 的精度不,尤其對 海 時 多個目標時, 則更是 不 心。用GPS 系統可記錄”的全程”行 況,以供試驗料的後處理分析 用。 (4)為 的 提供 全 : 基的大 的重 測量,均可以有效用GPS來完成。 為GPS能獨 的測定位坐標,無 測時位視 ,故不 要其 參考即可直接測定流動 井的精密維位 。目 ,用GPS 秒 公分級精度的 測量 成為可能, 足以滿足 fi有關大 測的要 。時,GPS高精度和高效率的功能, 可以大大縮短 的 時 , 提高 系統的 機動性。對於 重 測量言,由於其要 位密集,故用傳統法測費時不 濟。美軍為 把GPS與機載重 儀組合以進行航 重 測量, 美軍國防製“局的試驗證明,該法應能滿足 對 重 fi的要 。 、 GPS 灣 爭的用成效 3 GPS 有強大的軍事和民用 值, 是美軍局開始即有的明 , 美國的作 部 則是 990- 99 期 的 灣 爭後,才對GPS有初步的瞭。對於沙漠盾牌 行動開始 ,並沒有多少GPS用戶 能 陸海 軍 , 海灣 爭結束時,美軍參 部 幾乎 所有類的”機和艦船 GPS接收機,步兵 大量擁有GPS用戶設。 灣 爭可說是 GPS作 效能的 佳fi景,請 像個無邊無 沒有任何特徵的沙漠、有的道、 時的“以及惡劣的氣象件, 對作 的士兵們 成異困難的挑 。 些 素 的 多國部 的”機駕駛, 作 時 臨多的困難。多國部 的海軍, 不不 能度有的 況,應付擁擠 石油 、水 和密集船舶交的水域。 “ 些嚴峻的 件fl,多國部 有幾個阿拉伯國家 用與敵的 、陸與海 工 ,有些多國部 甚至穿 與敵類似的軍服。 種 況執行作 任務,非 要精 、全 候和隨時可用的定位與導航 ,否則可能導致無法 像的災難性後果。 就是 的 況,CPS 為 有覆 全球,能提供 、 和即時的維位 、維 度和時 的 ,更 GPS 軍事 的 。於是,所有軍兵種的 多軍事fl位開始要 GPS ,美國陸軍和其他軍種更 訂 9500 用的 、 重量的C/A GPS接收機。 99 年3 灣 爭結束時,多國部 4490GPS接收機, 992年 美軍則 5000GPS接收機。 為 灣 爭期 能更 ”GPS效能,美國時還 第9 和第 0GPS衛星,以 灣 GPS的維定位覆 時 能 24 時,維定位覆 時 則能 20.6 時。為 應大量 用民用GPS接收機的 況,美國國防部 完全取 時 開始 民用C/A 作的SA 用性 為 效應,以進步 軍用GPS接收儀fl,其 民用GPS接收儀定位精度。 多國部 的陸、海、 軍所 的多 GPS接收機, 灣 爭代 為沙漠盾牌和沙漠 的行動, ” 分關鍵的作用。由於 沙漠 士兵和 的 分困難, 隨時有 和 沙的可能, 要精 的“, 是時沙 阿拉伯所能提供的“ 是25年以 的料,用傳統測量法繪製的“ 要大量的時 ,為美國陸軍採用GPS和衛星像結合的法完成所 要的“。 衛星像和航 , 有個失 的,以致其不能 “所要 的精度。美軍所用法的第步,是 衛星像 標 可別的標,如 、 理標,然後由 GPS接收機各個標以 定 們的精 位 ,並把 些位 電。電 坐標將其currency1 的衛星像重 , 其與GPS坐標位 currency1合。如來與傳統的法比,不可 和 的 “,美軍還可以分何處可以行駛 , 何處可以 防 。 美國軍 開始 沙 阿拉伯進行初期軍事部 時, 個關鍵性的動作,則是 fi進fl特的 拉軍 的部 和“, 以 訂各種防以 軍可能 沙國邊 的 行動。為美軍派陸軍特種部 的幾個分 4 進 拉,視 軍和軍 的currency1動。 些特種部 進 ”工作,以及 後 ”時,GPS ”作用。 特種作 機 用GPS,”機能 精 拉的交 線 些特種部 的 。些特種部 工作時, 能用式GPS接收機精 標記主要和後測的坐標。然其有個分 ”工作時,無 軍 , 時GPS ” 非關鍵的作用, 為 個分 不不來 ”機,把他們位 進的 拉部打擊 去時,由於可 於GPS所提供的坐標, ”機 道分 的精 位 ,才能進行 有效率的 。 後, 個分 不 沒有 拉 ,重部 後測並 行其工作。 fl, 拉 強對fl特 的 領行動時,處部 和防 , 的海 線 是如。與時,fl特的 動, 大 來 拉的設並為多國部 。美國海軍代 SEAL的分 ,則 GPS的 成功穿 軍設 的各種 並行視 拉軍 的行動,他們 於GPS的功能, 軍 並 他們提供 。 些 ,GPS 成為特種 爭的必要 用 。 作 的初期段,關鍵是要有效 拉的防 設,對 拉期 的精 定位和成功打擊, 的美國和 國”機,能 個 拉的 域 和 軍的防 量。 打開 拉 防 的第 fi擊,是由美國陸軍的AH-64直”機所執行的任務,AH-64是由 有GPS的 軍特種作 MH-53直”機的 ,將其導 至目標 所致。該 fi的 ,是要時fi擊部期 , 部 分別設 拉22.5公 和37公 處。關鍵性的要 是,直機穿 進去時不能 ,fi擊則必須是精 時的。時美軍用架MH-53 導4架AH-64 個, 有GPS的MH-53必須 先 覆 的穿 進去,進行 以 定對 動fi擊位 的坐標。然後用GPS和 些坐標 ,由MH-53精 無 的將AH-64 導初始fi擊,領 的MH-53學 ,以為隨後的AH-64標記 的初始位 。 來,AH-64由於能用 先的目標 坐標,並用電進行航程 ,然後 ” 學 時 有精 行位 的GPS正值, AH-64能 定的fi擊時 ,齊 動fi擊 完全的成功。 GPS還 ”其 多作用,即各式機載 收集 (其括接收和 敵 的 )部 海灣 時,其導航系統組合
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