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1、 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
2、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
3、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”
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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 、
9、 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
10、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
11、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
12、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2
13、2.5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
