美軍導航戰的發展研究與啟示*

辛潔，劉利，郭靖蕾，黃雙臨

（北京衛星導航中心，北京 100094）

0 引言

以衛星導航系統為核心的綜合定位導航授時PNT（positioning，navigation and timing）體系可提供精確泛在的天基時空基準信息［1］，是決定戰爭成敗的關鍵要素之一。自20 世紀90 年代，美多次將全球衛星導航系統GPS 投入現代戰爭使用，戰斗力成倍提升。鑒于GPS 的革命性影響，美軍提出了“導航戰”的概念，構建了導航戰聯合作戰體系，強化了導航戰實戰演訓，并多次在實際軍事沖突行動中發揮作用［2-3］，以謀求PNT 信息的非對稱優勢，搶占時空領域制高點。導航戰已成為一種常用且有效作戰樣式，引發了各方的高度關注。

“導航戰”是現代化戰爭中對制授時權和制導航權的重要手段，與信息戰、賽博戰、電子戰等均為信息化戰爭條件下的重要組成部分［2-4］。從全局來看，戰爭迫使雙方斗爭水平螺旋上升，利用與反利用、遏制與反遏制、干擾與抗干擾、打擊與抗打擊的對抗將不斷循環升級。無論進攻力量還是防守力量建設，都需要強大的國防體系和技術能力支撐。

隨著現代戰爭對時空信息支援朝著天基化和多系統融合等發展需求，以及GPS 系統自身的脆弱性、穩健性和安全性，美也在不斷探索新的PNT 體系能力，利用現代化GPS 提供的基礎功能以及多種附加PNT 信息源，采用模塊化、開放式系統集成方式，實現美國國防部眾多武器系統中的快速部署。

本文從美對“導航戰”概念定義的發展演變出發，歸納總結了美軍導航對抗體系化的發展特點，從空間段、地面段、用戶段等方面分析了美攻擊與防御能力，并給出了啟示建議。

1 “導航戰”的定義與演變

“導航戰”最早由美軍提出，指美軍針對全球定位系統在使用時遭到敵軍干擾的情況，提出的在復雜電子環境中，使己方部隊有效地利用衛星導航系統，同時阻止敵軍使用該系統的一種理論［5-6］，其內涵主要體現為“3P”政策：保護（protection）己方戰時能夠正常使用；阻止（prevention）敵方戰區內使用我方衛星導航及其他PNT 手段；保持（preservation）戰區外民商用戶能夠正常使用。

隨著導航技術及各種對抗技術的發展，導航戰已經不僅僅是敵我雙方制導航權的對抗，對抗樣式從單一的電磁頻譜對抗，向干擾與欺騙、網絡攻擊、攻基毀源等多維多模式組合對抗方式發展，作戰力量也從單一的衛星導航系統，逐步擴展到以衛星導航為核心的PNT 體系對抗，并融入了戰場環境態勢感知、航天偵察、輿論政工等多要素力量。

根據美軍聯合出版物JP3-14 定義［7-9］：導航戰是聯合太空戰、網絡戰和電子戰能力，預有準備地采取進攻性和防御性的各種手段來確保己方友好使用并防止敵方使用定位、導航、授時信息。此番描述相對于傳統導航戰“3P”原則，對手段和路徑的描述更為清晰，更具有可操作性。

2 美軍導航對抗體系發展

2.1 構建導航對抗作戰體系

（1）政策法規引領

自“導航戰”概念提出后，美國制定了多項導航戰的政策文件，要求將國防部及其所屬部隊在軍事能力、部分實戰和演習演訓中融入導航戰，不斷發展和豐富導航對抗理論與技術。

美國防部先后發布了《PNT 和導航戰法案》《美國國防部PNT 體系戰略》等政策類文件，所提出的PNT 戰略［10］可指導美國國防部向美國聯合軍事部隊及其盟友提供并確保PNT，以保證PNT 服務和能力在全方位的現代戰爭中可用，并使作戰指揮官能夠執行導航戰行動，以保持支撐國家安全和戰略軍事目標的美軍PNT 優勢。

（2）指揮體系轉型

“911 事件”后，美國指揮體制于2002 年進行了全面的轉型，于2004 年設立聯合導航戰中心，全面統籌美全球范圍導航戰行動。更在特朗普上臺執政后，先后推出了《國家安全戰略》和《國防戰略》，為組建太空軍提供了思想準備。2018 年12 月18日，特朗普正式簽署成立太空司令部的指令，并于2019 年12 月20 日，正式組建太空軍，下設太空作戰、太空系統、太空訓練與戰備3 個一級司令部。

太空作戰司令部于2020 年10 月21 日正式成立，主要職責是訓練太空軍部隊，形成戰備能力以支持美太空軍，下屬8 支德爾塔部隊和2 個負責保障的衛戍部隊，其中，第8 德爾塔部隊主要負責衛星通信和導航戰，實現了空間態勢感知、導彈預警、電子戰、軌道戰、導航戰等攻防力量的全面整合。

2.2 持續提升導航對抗能力

（1）以GPS 為基石

現階段，美軍幾乎所有的投擲武器都依托GPS制導武器，美軍整個部隊結構也都建立在GPS 指導之下。GPS 將會繼續保持其在軍用PNT 服務中的主要地位。

為持續GPS 在國防部PNT 能力中的基石地位，美在GPS 空間段、地面段和用戶段的新信號、新體制、新載荷等方面，持續推進GPS 現代化進程［11-14］，旨在強化GPS 服務的彈性以及增強GPS 衛星發射功率。從GPS 系統未來發展的角度看，隨著第3 代GPS 衛星［15-17］部署，GPS 系統滿足未來軍事需求、導航戰能力和應對敵方賽博（網絡）攻擊的能力將大大增強，甚至有可能重新建立起天基定位導航與授時領域的不對稱優勢。

此外，美還將重啟導航技術試驗衛星計劃［15］，在軌驗證信號靈活調整、新型星間鏈路、先進原子鐘等新技術，支持地面段的快速重構，增強地面運控抗干擾、抗欺騙和賽博安全能力，推出主動機動獲知精確星歷，實現衛星主動飛向設計軌道運行。

（2）多層PNT 架構

多源集成PNT 能力［18］是連續位置感知、信息同步、聯合作戰任務指揮、控制的必備能力。美提出了涵蓋全球層、區域層、本土層3 層PNT 層級架構，其中，全球PNT 層可實現多個導航頻段的全球覆蓋，融入了先進的信號處理、加密和抗欺騙技術；區域PNT 層主要依托天基或地基信息源，作為集成GPS 的彈性架構的補充；本地PNT 層主要是指通過使用以存儲數據庫中的物理特征信息或基于實時感官輸入的的信息工作設備。

2.3 搭建演習訓練基礎環境

為支持其軍民各類任務需求，美積極探索并開發了一系列的GPS 導航戰效能仿真軟件，并逐漸開發了多套應用成熟、功能集成化高、更新頻度快的仿真工具軟件。目前，美軍已開發了一系列聯合訓練仿真系統用于部隊日常訓練，主要有：聯合戰區級仿真系統、聯合仿真系統和戰爭綜合演練場仿真系統等。

此外，從2001 年開始，美軍陸續組織了一系列的太空實戰演習：①“施里弗”演習，主要以兵棋推演和博弈研討的方式來模擬太空作戰組織指揮，以計算機模擬太空作戰演習攻擊行動；②“全球哨兵”演習，主要是通過“桌面太空態勢感知推演”的方式，來加強美及其盟國的太空態勢感知能力；③“太空軍旗”演習，主要任務是在實戰化演練中，細化發展美軍太空作戰理論和指導思想，培養太空軍事行動人員的作戰概念、作戰意識、作戰技能，提高一線人員在強對抗、干擾環境、國際規則制約條件下處理棘手問題的能力。此外，美天軍還參與了歷次全域戰演示試驗，以探索空間-太空指揮體系與“先進作戰管理系統”ABMS（advanced battle management system）集成支持全域的作戰概念［19］。

導航系統作為提供高精度時空基準信息的重要一環，已深度融入各類太空實戰演習。新型太空作戰理論與指導思想的衍生與實踐，也將進一步推動導航戰的理論提升與裝備發展。從歷次太空對抗演習情況可以看出：①美軍備戰太空的步伐已從戰略理論和概念認識層面進入戰役戰術的實戰操練階段；②美太空部隊建設已經從戰略支援為主向攻防兼備的實戰應用拓展，由信息支援向太空防御作戰側重；③多域一體化聯合作戰成為主流樣式，空間態勢感知、空間控制、導航定位與授時、情報、監視與偵察、衛星通信、環境監測、導彈預警、核爆探測、太空運輸、衛星運行等能力缺一不可，多域協同的導航對抗作戰成為必然，美軍懾戰一體的作戰運用模式正逐步形成。

2.4 實施基于GPS 的導航對抗實戰

近幾年爆發的幾場美軍主導的高科技局部戰爭中，美軍主要運用了電磁對抗力量，開展了基于GPS、戰場實時監控、高靈敏度傳感器、精確制導武器等信息技術手段的現代化戰爭。從海灣戰爭到科索沃沖突，GPS 技術發揮著越來越重要的作用，具體實戰應用為：

（1）精密定位與武器制導

1991 年的海灣戰爭是GPS 軍事應用的第1 次展示。雖然此時GPS 還未達到全運行狀態，但是其顯著的軍事能力已經吸引了全球的注意力。2003 年3月開始的伊拉克戰爭則是GPS 高科技武器的集中展示，在不到一個月的時間里，美國共使用了14 000枚GPS 制導巡航導彈和空地炸彈，占使用的全部彈藥的90%以上。在此后的利比亞戰爭中，GPS 得到了更為廣泛的使用，這場戰爭是西方國家第一次完全采用精確打擊作戰方式的局部戰爭，精確制導彈藥使用基本達到100%，為推動戰爭進程，掌握戰爭主動權，發揮了決定性作用。

（2）功率增強

自2018 年以來，美軍已依托GPS 先后于2018 年4 月、2019 年6 月和2020 年2 月實施了至少3 次功率增強對抗實戰任務，3 次增強事件所用的功率增強衛星數量、類型、功率、信號相同，功率增強衛星的類型限于GPS IIR-M 和GPS IIF2 種。

以2018 年4 月13 日美軍空襲敘利亞為例。盡管目前尚無定論，但據研判，該區域GPS 民用信號受到的壓制干擾是美軍所為，其目的是為了削弱俄、敘及其盟友GPS 導航定位與授時能力，同時美軍對該區域實施軍用信號功率增強，確保其主導的作戰行動順利進行。GPS 的功率增強不再是系統能力指標，而是切實應用于實戰并達到了預期效果（美軍改變了部分GPS 衛星信號調制方式，關閉軍用M 碼以增強軍用P 碼）。

（3）干擾與阻斷

2018 年1 月，美國空軍宣布在內華達州試驗和訓練靶場內干擾民用GPS 信號，作為其年度“紅旗”演習的一部分。在2018 年8 月和2019 年2 月，美國海軍航母打擊群還對美國東南沿海的GPS 實施了大規模干擾演習。2018 年4 月，在美英法聯合攻擊敘利亞的時候，美軍就間接性地將敘境內GPS 信號關閉，年初在“紅旗”18-1 演習的時候，美軍也曾在相關海域將GPS 信號全部干擾或關閉，這導致周邊國家精準定位瞬間失效。

從戰場信號干擾到區域功率增強［20-22］，再到火力聯合打擊，從美軍一系列作戰行動可以看出，導航對抗已是美作戰指揮籌劃的重要一環，在不久的將來，該作戰樣式有極大可能會反復出現，對他國的天基時空信息作戰支援保障將是極大挑戰。

3 美導航對抗能力

3.1 空間段

（1）攻擊能力

美空間段的打擊手段主要有共軌式反衛星和直升式反衛星武器攻擊：①共軌式反衛星，主要指針對衛星進行的抵近偵察、電磁干擾乃至物理摧毀的攻擊行動，以GSSAP、老鷹、克萊奧等為代表的高軌反衛星體系為主，美國已開展了多次試驗近地軌道和地球同步軌道接近、交會、跟蹤、定位和攔截衛星技術；②直升式反衛星，主要采用各種攔截手段對衛星進行直接物理攻擊的行動。當前，美國艦載“標準-3”攔截器和地基攔截器代表了美軍巨大和靈活的潛在直升式反衛星能力。

此外，網絡攻擊已進一步滲透到空間段。據悉，2020 年8 月美國空軍與國防數字服務局合作舉辦的太空安全挑戰賽，允許黑客對真實的衛星進行入侵，并用軍用衛星作進一步的試驗。

（2）防御能力

GPS 星座的現代化主要分3 個階段：①第1 階段，2004 年發射12 顆改進型BLOCK IIR 衛星，增播第二民用碼和M 軍碼，增加星間鏈路測距和通信鏈路設計；②第2 階段，2016 年前發射BLOCK IIR-M 和BLOCK IIF 衛星，進一步強化M 軍碼信號，具備7 dB的功率增強能力，同時增播第三民碼，搭載星間鏈路載荷，具備衛星自主運行能力；③第3 階段，研制和發射BLOCK III 衛星，增加第四民碼信號，比GPS II 衛星服務精度提升3 倍，抗干擾能力提高8 倍，具備導航信號重構、信號波形調整、點波束增強等導航戰能力，可根據戰場用戶需求調整軍用M 碼信號和P（Y）信號的發射功率。

3.2 地面段

（1）攻擊能力

對于地面段及地面控制系統而言，主要面臨物理毀傷、網絡入侵和電磁干擾等3 種形式的攻擊：①物理毀傷，即采用定向能武器、動能武器等物理手段直接攻擊地面站，使其損毀失去效能；②電磁干擾，主要針對分布在各地的監測站，通過干擾使其不能接收衛星信號，從而使系統無法提供導航服務；③網絡攻擊，基于密碼破譯、漏洞利用、后門設置、無線注入、暴力攻擊和欺騙擾亂等網絡空間作戰武器開展。

網絡空間存在開展GNSS 系統攻擊的現實基礎。雖沒有公開的美軍網絡攻擊的資料參考，但結合現有的網絡發展能力，可推測可能的地面段網絡攻擊途徑有：①預先植入惡意代碼，適時誘導其發作，觸發工控系統大規模癱瘓；②飛行平臺接近目標，通過無線入口滲透與注入；③利用漏洞等互聯網通道直接攻擊核心系統，實施病毒與惡意代碼攻擊。

（2）防御能力

GPS 地面運行控制系統OCX 進行了多次升級改造，并提出了可以依賴空軍通用衛星的控制網絡基礎設施，兼容民商企業的地面系統標準。同時，為應對賽博空間作戰，OCX 已開展了多次賽博安全測試，以確保地面段的運行控制權。

此外，美軍主要依靠GNSS 干擾源測定等設備進行主動的防御準備，同時可利用干擾源定位信息引導火力對其實施硬摧毀。

3.3 用戶段

（1）攻擊能力

對于用戶而言，主要面臨電磁干擾與欺騙的攻擊。以電磁干擾為主的導航戰能力在美軍作戰能力建設中主要納入電磁頻譜戰的能力范疇中發展。目前，美軍的電磁頻譜戰除了早已將電磁頻譜定為作戰域外，進一步把“保障式、反應式”的電磁頻譜行動提升為“主動式、決定式”。把電磁頻譜作戰視為對聯合作戰產生決定性影響的行動。

美擁有EC-130H 電子戰飛機、AN/ALQ-99F 電子戰吊艙、NGJ 電子戰吊艙、電磁脈沖炸彈、AN/ALQ-99F（v）電子干擾系統等先進武器裝備，以及支持全頻譜作戰的美國反衛星通信系統等。目前，美軍已列裝基于各類平臺的干擾機，包括車載1～100 kW的干擾機、直升機載50 kW 和無人機載100 kW 干擾機、氣球載1 W 干擾機、直徑僅7.6 cm 的便攜式干擾源等；EA-18G 電子戰機搭載干擾吊艙，可對160 km 范圍內的目標實施壓制干擾，后續將列裝下一代干擾機，干擾能力可提升10 倍，具備網電一體化攻擊能力。未來，電磁頻譜作戰將更趨于網絡化、智能化，頻譜作戰行動將更為機動化和精確化。

（2）防御能力

從1990 年的海灣戰爭到目前，美軍的GPS 用戶裝備已歷經3 代，走過了從“箱”式整機到板卡，再到模塊的技術演變歷程。形成了脈絡清晰、前后相承的裝備發展路線和具有通用化、系列化、模塊化特征的簡約實用的用戶裝備型譜。普通GPS 軍用接收機具備50～60 dB 的抗干擾能力，加裝抗干擾陣列天線后抗干擾能力可達100 dB。2018 年，美空軍為F-16 戰機列裝的新型數字GPS 接收機，抗干擾能力達125 dB。GPS 軍用M 碼已播發，大大提升了GPS 軍用抗干擾能力。

美軍GPS 用戶裝備的突出特點包括：①高度重視裝備的安全性以及裝備建設的通用性；②不斷提升模塊和芯片化水平，突出裝備的導航戰能力；③堅持裝備的向下兼容性，高度重視用戶裝備研制；④堅持新技術研究與應用，結合系統密鑰加密技術、防欺騙技術（“奇美拉”）、加裝自適應抗干擾天線、組合導航等，以提升軍用裝備服務性能。

結合上述分析，如圖1 所示，衛星導航系統面臨的美軍“導航戰”威脅主要有3 種：電磁干擾、物理毀傷和網絡攻擊。美在相關領域已有了充足的技術與裝備處置，具備較強的導航對抗實戰能力。

圖1 美導航戰威脅及相關技術手段Fig.1 Treat of U.S.navigation warfare and related technical means

4 啟示建議

（1）加快構建以衛星導航系統為核心的綜合PNT 體系建設

衛星導航信號功率弱、頻率公開，易受干擾，盡管“北斗”系統具備功率增強能力，但增強幅度有限，星基增強、地基增強、偽衛星增強系統還處于試驗驗證階段，實用性和穩定性仍需要進一步驗證，存在導航對抗能力不足問題。建議加強多元導航、抗擾防騙、差分增強等關鍵技術攻關，同時，研發多源數據融合的導航裝備，綜合運用各類導航定位系統，形成優勢互補，提高在復雜電磁環境下的自主導航定位能力，推進新一代“北斗”導航對抗裝備研制，加快構建以“北斗”系統為核心的綜合PNT 體系。

（2）緊前推進導航戰訓練系統建設

導航戰訓練系統可增強參演人員的角色經驗，增長對抗過程中靈活機動應變處置能力，能夠根據強敵對手作戰思想、武器裝備和戰法戰術特點，開展實戰化對抗演練。建議緊前推進導航戰訓練建設，為各類專業人員提供高逼真的訓練環境，提供導航時空對抗理論體系、測試評估系統、演習訓練等配套基礎設施，為導航戰體系架構優化與衛星導航系統管理建設提供設計與驗證手段。

（3）加強情報信息支撐能力建設

目前，對強敵“導航戰”行動如何信息反饋、如何態勢監測、如何對抗制衡等信息共享、快速聯動機制還未完全建立，導航對抗情報信息支撐還有很多需要細化內容。建議立足“導航戰”體系對抗需求，加強導航戰情報信息整理共享，建立信息快速反饋渠道，加強重點地區導航情報信息收集與監測評估，加快聯動反應速度，確?！皩Ш綉稹钡目焖賹嵤?。

（4）加強導航戰特色創新戰法研究

衛星導航系統作為國家重要空間基礎設施，具有軍民兩用、平戰結合的特點和特殊性。面向多域一體聯合作戰發展趨勢，導航戰需結合態勢感知、太空攻防、網絡戰等作戰樣式，融合中外軍事思想，不斷創新衛星導航系統體系對抗理論，加強非對稱導航戰戰法研究，形成獨立自主的導航戰法庫。

（5）提升對美軍導航作戰資源阻止能力

美軍的大功率干擾機、干擾吊艙等裝備已具備實戰能力，可實現對敵導航信號較大范圍內的阻斷和欺騙。建議構建全天候、全天時、全方位的導航信號防護區，并加大導航信號干擾裝備論證，推進裝備研制和定型生產，促進我作戰空間導航資源阻止能力生成。

（6）注重裝備的通用性與模塊化建設

美軍GPS 用戶裝備十分注重模塊化的整合與新技術的運用，具有較強的通用性，可實現向下兼容。建議不斷推進裝備應用管理的規劃化建設，實現用戶設備的統一化、系列化、模塊化，結合系統密鑰加密、防欺騙等新技術應用，提升裝備服務性能。

5 結束語

衛星導航系統是國家重要的時空信息保障基礎設施，也是大國沖突和戰爭中首選的攻擊對象之一。因此，應積極面對美“導航戰”威脅，著眼導航戰攻防兩端需求，既要構建“天地一體、彈性可靠”的防御裝備體系，建設導航信號監測預警裝備、綜合PNT 高可信導航裝備、系統安全防護裝備；也要構建“戰訓一體、精干多能”的進攻裝備體系，覆蓋空天地各戰場的用戶端、鏈路段、空間段電磁對抗裝備，并與其他協同力量，聯合實施導航戰攻防，充分做好實施導航戰的戰略準備。