自美国于2000年全面开放全球卫星定位系统(GPS)用于非军事领域以来,GPS已大量深植于国际交通运输和金融体系。根据一份英国政府发布于2023年的报告,一旦GPS讯号遭切断24小时,英国经济恐瞬间损失14亿英镑(约19亿美元)。令人忧心的是,GPS讯号近年在战区周边屡遭大规模压制干扰(jamming)和欺骗攻击(spoofing),包括在乌克兰和中东地区,显示GPS系统的弱点。GPS系统由于长年投资不足,恐让其在面对中国的北斗卫星导航系统时失去优势。
美国空军旗下智库中国航太研究所(China Aerospace Studies Institute)研究计划主任波佩特(Kevin Pollpeter)曾发出示警,随着中国和俄罗斯持续投资相关科技,GPS讯号遭破坏的情况只会有增无减。
北斗与GPS比较
据有关数据显示:
§ 北斗有56枚卫星,数量约为GPS的2倍;
§ 北斗有120个地面站,GPS则仅有11个;
§ GPS完全依赖中轨道(MEO)、即位于地球轨道高度2000至3万6000公里的卫星。
§ 北斗则在多达3个不同轨道高度区间部署卫星,讯号覆盖面积因此更大,系统运作也更容易维持稳定和韧性。
§ 除了卫星等空基系统,中国也建造了将近300个地基(地面)增强站,并运用光纤网路,以提升卫星导航系统的定位精准度。中国另具备强化版罗兰系统(Enhanced LORAN, eLORAN),即功能提升的远距无线电导航系统(LORAN)。
§ 美国更新GPS系统的举措已停滞多年,自1990年代以来在提升系统精准度方面进展有限。
以上中国的地基系统部署(包含eLORAN)都能发挥备援和补强功能,有助确保一旦卫星讯号丧失或遭破坏,使用者仍能持续获得导航和定时(时间设定校准)服务。尽管基本技术原理不如卫星系统先进,eLORAN的讯号传送却较不易遭干扰。
波佩特说,一旦台湾海峡爆发冲突,中国可对台海一带的GPS讯号发动干扰或欺骗攻击,让美国和台湾军队失去导航,而中国的备援系统却可大致不受影响。
据导航服务公司Zephr.xyz共同创办人葛曼(Sean Gorman)分析,即便美方试图干扰、瘫痪中国部署的eLORAN系统,由于干扰eLORAN必须动用极强大的讯号工具,美方这么做的同时,可能也会破坏自身系统的运作。
另一方面,中国对GPS系统发动讯号欺骗攻击的能力正持续提升。 据资料显示,由于北斗的设计兼顾了与GPS的相容性,中国可轻易模仿GPS讯号,以假乱真。且中国也持续发展反卫星能力,包括摧毁西方国家卫星的能力。
考虑到GPS的明显弱点,美国国会稽核处(GAO)去年曾在一份报告提到,美国试图部署GPS的军事强化版讯号M-code,但却要花超过20年的时间。然而,M-code至今仍未能100%运作。
鉴于GPS的限制及弱点,部分国家已开始发展自己的导航定位系统。 如英国于2020年脱欧、因而未能充分使用欧盟的伽利略(Galileo)全球卫星导航系统后,英国曾运用原子钟、光纤电缆、eLORAN发射传输器等,试图打造较便宜的替代系统,且已着手验证量子感应器的系统效用,后来因为成本过高而作罢。日本和南韩也持续发展自己的解决方案。
然而,由于有足够财力和其他资源打造全球卫星导航定位系统的国家毕竟是少数,多数国家未来仍得依赖GPS、北斗、伽利略,甚至俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统。
在以上提及的那几个系统之中,目前以中国北斗的进步速度和幅度最大,且与中国打造的基础设施,例如电信和电力网、港口、铁路网等深度整合,并透过「一带一路」倡议输出。巴基斯坦、沙乌地阿拉伯等国甚至在部分国防应用领域,以北斗取代了GPS。
加拿大瞭望智库
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