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近期，美国国防部先进技术局（DARPA）宣布将成立新研究机构，开始研制在GPS无法使用或受到严重干扰条件下，使用甚低频无线电（VLF）实现精确定位、导航和授时（PNT）的技术。据称，这一项目被称为“对抗环境下导航定位“（STOIC）项目，DARPA战略技术办公室（STO）项目主管戴维·特安普透露，DARPA将在明年4月到5月间，首先进行系统整合试验，随后进行海上实时演示试验。 近年来，GPS信号的干扰与反干扰已经成为非常现实的一个问题，美军的无人、有人飞机，巡航导弹等不止一次曾受到过GPS干扰的影响。为此美军一方面发射第三代GPS卫星，提高GPS系统抗干扰能力，另一方面，积极开展“不依赖GPS”的精确导航定位试验，STOIC即是其中之一，而目前其主要的研究对象是利用自然或人工的无线电信号，来实现导航。而通过这里透露的“甚低频”这一关键词可以推断该项目主要是为美海军的战略导弹核潜艇服务。 甚低频（VLF）通信，是利用频率在3~30kHz间（波长为10~100km）的电磁波进行的无线电通信，在民间说法中一般与其他频率低于30~300kHz，波长超过1000m的其他频段的电磁波通信方式合称为“长波通信”而实际上在专业术语中“长波通信”一般就是指“对潜长波通信”。“长波通信”多用于潜艇。因为潜艇一般是躲在潜望镜深度下航行，而通信天线在很多情况下是无法升出水面进行通信的，而海水对电磁波的传播有衰减作用，而其衰减规律为电磁波波长越长衰减越小，因此长波通信是潜艇实现远程通信的唯一技术手段。各国“长波通信”主要以甚低频通信为主。而潜艇一般接收VLF信号时潜深不超过30m。 长波分为地波与天波两种传播方式，天波通过地面与电离层来回反射中形成的波导中前行，特点是传播距离远但是受电离层影响较大；地波则是沿着地球表面传播，其通信距离远小于天波，但具有受天气变化影响小，衰减小，信号稳定，受核爆炸影响小的特点（从这一点可就以看出长波通信对潜艇的重要性之大，尤其是对于搭载有核反击武器的战略导弹核潜艇来说）。而长波通信的作用也远不止是向潜艇传递指令那么简单，还有包括授时在内的其他重要用途。 长波通信原理图 对潜长波通信的使用距今已有百年历史：1917年法国人第一次进行了对潜长波通信试验并取得成功，而在1920年代起各国便开始陆续修建对潜联络长波电台，二战期间长波通信更是广泛被海军强国用于潜艇通信保障。而实际上在卫星导航出现前，最可靠的无线电导航技术就是采用甚低频波段实现的，最典型的即是“罗兰C”导航系统，该系统于上世纪50年代开发，其作用距离可达2000公里，但这套系统的导航授时精度较差，精确度水平仅为185-463米。而在2010年“罗兰C”系统停止运行后，美国提出了“增强罗兰”系统的计划，也就是该系统的定位精度可以达到8米范围内，虽然还是没有GPS那么精确，但相比其“前辈”来说已经很了不起了。 据悉美国宣布在2018年将会开始部署“增强罗兰”，并将其作为GPS的备份系统使用。 而这一次DARPA将进行试验的新甚低频导航系统应该就是指这一系统。而不难看出这一系统一旦开发成功后对于美军乃至全世界的军事变革会造成什么样的影响。 |
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