美军导航战的发展研究与启示*

辛洁，刘利，郭靖蕾，黄双临

（北京卫星导航中心，北京 100094）

0 引言

以卫星导航系统为核心的综合定位导航授时PNT（positioning，navigation and timing）体系可提供精确泛在的天基时空基准信息［1］，是决定战争成败的关键要素之一。自20 世纪90 年代，美多次将全球卫星导航系统GPS 投入现代战争使用，战斗力成倍提升。鉴于GPS 的革命性影响，美军提出了“导航战”的概念，构建了导航战联合作战体系，强化了导航战实战演训，并多次在实际军事冲突行动中发挥作用［2-3］，以谋求PNT 信息的非对称优势，抢占时空领域制高点。导航战已成为一种常用且有效作战样式，引发了各方的高度关注。

“导航战”是现代化战争中对制授时权和制导航权的重要手段，与信息战、赛博战、电子战等均为信息化战争条件下的重要组成部分［2-4］。从全局来看，战争迫使双方斗争水平螺旋上升，利用与反利用、遏制与反遏制、干扰与抗干扰、打击与抗打击的对抗将不断循环升级。无论进攻力量还是防守力量建设，都需要强大的国防体系和技术能力支撑。

随着现代战争对时空信息支援朝着天基化和多系统融合等发展需求，以及GPS 系统自身的脆弱性、稳健性和安全性，美也在不断探索新的PNT 体系能力，利用现代化GPS 提供的基础功能以及多种附加PNT 信息源，采用模块化、开放式系统集成方式，实现美国国防部众多武器系统中的快速部署。

本文从美对“导航战”概念定义的发展演变出发，归纳总结了美军导航对抗体系化的发展特点，从空间段、地面段、用户段等方面分析了美攻击与防御能力，并给出了启示建议。

1 “导航战”的定义与演变

“导航战”最早由美军提出，指美军针对全球定位系统在使用时遭到敌军干扰的情况，提出的在复杂电子环境中，使己方部队有效地利用卫星导航系统，同时阻止敌军使用该系统的一种理论［5-6］，其内涵主要体现为“3P”政策：保护（protection）己方战时能够正常使用；阻止（prevention）敌方战区内使用我方卫星导航及其他PNT 手段；保持（preservation）战区外民商用户能够正常使用。

随着导航技术及各种对抗技术的发展，导航战已经不仅仅是敌我双方制导航权的对抗，对抗样式从单一的电磁频谱对抗，向干扰与欺骗、网络攻击、攻基毁源等多维多模式组合对抗方式发展，作战力量也从单一的卫星导航系统，逐步扩展到以卫星导航为核心的PNT 体系对抗，并融入了战场环境态势感知、航天侦察、舆论政工等多要素力量。

根据美军联合出版物JP3-14 定义［7-9］：导航战是联合太空战、网络战和电子战能力，预有准备地采取进攻性和防御性的各种手段来确保己方友好使用并防止敌方使用定位、导航、授时信息。此番描述相对于传统导航战“3P”原则，对手段和路径的描述更为清晰，更具有可操作性。

2 美军导航对抗体系发展

2.1 构建导航对抗作战体系

（1）政策法规引领

自“导航战”概念提出后，美国制定了多项导航战的政策文件，要求将国防部及其所属部队在军事能力、部分实战和演习演训中融入导航战，不断发展和丰富导航对抗理论与技术。

美国防部先后发布了《PNT 和导航战法案》《美国国防部PNT 体系战略》等政策类文件，所提出的PNT 战略［10］可指导美国国防部向美国联合军事部队及其盟友提供并确保PNT，以保证PNT 服务和能力在全方位的现代战争中可用，并使作战指挥官能够执行导航战行动，以保持支撑国家安全和战略军事目标的美军PNT 优势。

（2）指挥体系转型

“911 事件”后，美国指挥体制于2002 年进行了全面的转型，于2004 年设立联合导航战中心，全面统筹美全球范围导航战行动。更在特朗普上台执政后，先后推出了《国家安全战略》和《国防战略》，为组建太空军提供了思想准备。2018 年12 月18日，特朗普正式签署成立太空司令部的指令，并于2019 年12 月20 日，正式组建太空军，下设太空作战、太空系统、太空训练与战备3 个一级司令部。

太空作战司令部于2020 年10 月21 日正式成立，主要职责是训练太空军部队，形成战备能力以支持美太空军，下属8 支德尔塔部队和2 个负责保障的卫戍部队，其中，第8 德尔塔部队主要负责卫星通信和导航战，实现了空间态势感知、导弹预警、电子战、轨道战、导航战等攻防力量的全面整合。

2.2 持续提升导航对抗能力

（1）以GPS 为基石

现阶段，美军几乎所有的投掷武器都依托GPS制导武器，美军整个部队结构也都建立在GPS 指导之下。GPS 将会继续保持其在军用PNT 服务中的主要地位。

为持续GPS 在国防部PNT 能力中的基石地位，美在GPS 空间段、地面段和用户段的新信号、新体制、新载荷等方面，持续推进GPS 现代化进程［11-14］，旨在强化GPS 服务的弹性以及增强GPS 卫星发射功率。从GPS 系统未来发展的角度看，随着第3 代GPS 卫星［15-17］部署，GPS 系统满足未来军事需求、导航战能力和应对敌方赛博（网络）攻击的能力将大大增强，甚至有可能重新建立起天基定位导航与授时领域的不对称优势。

此外，美还将重启导航技术试验卫星计划［15］，在轨验证信号灵活调整、新型星间链路、先进原子钟等新技术，支持地面段的快速重构，增强地面运控抗干扰、抗欺骗和赛博安全能力，推出主动机动获知精确星历，实现卫星主动飞向设计轨道运行。

（2）多层PNT 架构

多源集成PNT 能力［18］是连续位置感知、信息同步、联合作战任务指挥、控制的必备能力。美提出了涵盖全球层、区域层、本土层3 层PNT 层级架构，其中，全球PNT 层可实现多个导航频段的全球覆盖，融入了先进的信号处理、加密和抗欺骗技术；区域PNT 层主要依托天基或地基信息源，作为集成GPS 的弹性架构的补充；本地PNT 层主要是指通过使用以存储数据库中的物理特征信息或基于实时感官输入的的信息工作设备。

2.3 搭建演习训练基础环境

为支持其军民各类任务需求，美积极探索并开发了一系列的GPS 导航战效能仿真软件，并逐渐开发了多套应用成熟、功能集成化高、更新频度快的仿真工具软件。目前，美军已开发了一系列联合训练仿真系统用于部队日常训练，主要有：联合战区级仿真系统、联合仿真系统和战争综合演练场仿真系统等。

此外，从2001 年开始，美军陆续组织了一系列的太空实战演习：①“施里弗”演习，主要以兵棋推演和博弈研讨的方式来模拟太空作战组织指挥，以计算机模拟太空作战演习攻击行动；②“全球哨兵”演习，主要是通过“桌面太空态势感知推演”的方式，来加强美及其盟国的太空态势感知能力；③“太空军旗”演习，主要任务是在实战化演练中，细化发展美军太空作战理论和指导思想，培养太空军事行动人员的作战概念、作战意识、作战技能，提高一线人员在强对抗、干扰环境、国际规则制约条件下处理棘手问题的能力。此外，美天军还参与了历次全域战演示试验，以探索空间-太空指挥体系与“先进作战管理系统”ABMS（advanced battle management system）集成支持全域的作战概念［19］。

导航系统作为提供高精度时空基准信息的重要一环，已深度融入各类太空实战演习。新型太空作战理论与指导思想的衍生与实践，也将进一步推动导航战的理论提升与装备发展。从历次太空对抗演习情况可以看出：①美军备战太空的步伐已从战略理论和概念认识层面进入战役战术的实战操练阶段；②美太空部队建设已经从战略支援为主向攻防兼备的实战应用拓展，由信息支援向太空防御作战侧重；③多域一体化联合作战成为主流样式，空间态势感知、空间控制、导航定位与授时、情报、监视与侦察、卫星通信、环境监测、导弹预警、核爆探测、太空运输、卫星运行等能力缺一不可，多域协同的导航对抗作战成为必然，美军慑战一体的作战运用模式正逐步形成。

2.4 实施基于GPS 的导航对抗实战

近几年爆发的几场美军主导的高科技局部战争中，美军主要运用了电磁对抗力量，开展了基于GPS、战场实时监控、高灵敏度传感器、精确制导武器等信息技术手段的现代化战争。从海湾战争到科索沃冲突，GPS 技术发挥着越来越重要的作用，具体实战应用为：

（1）精密定位与武器制导

1991 年的海湾战争是GPS 军事应用的第1 次展示。虽然此时GPS 还未达到全运行状态，但是其显著的军事能力已经吸引了全球的注意力。2003 年3月开始的伊拉克战争则是GPS 高科技武器的集中展示，在不到一个月的时间里，美国共使用了14 000枚GPS 制导巡航导弹和空地炸弹，占使用的全部弹药的90%以上。在此后的利比亚战争中，GPS 得到了更为广泛的使用，这场战争是西方国家第一次完全采用精确打击作战方式的局部战争，精确制导弹药使用基本达到100%，为推动战争进程，掌握战争主动权，发挥了决定性作用。

（2）功率增强

自2018 年以来，美军已依托GPS 先后于2018 年4 月、2019 年6 月和2020 年2 月实施了至少3 次功率增强对抗实战任务，3 次增强事件所用的功率增强卫星数量、类型、功率、信号相同，功率增强卫星的类型限于GPS IIR-M 和GPS IIF2 种。

以2018 年4 月13 日美军空袭叙利亚为例。尽管目前尚无定论，但据研判，该区域GPS 民用信号受到的压制干扰是美军所为，其目的是为了削弱俄、叙及其盟友GPS 导航定位与授时能力，同时美军对该区域实施军用信号功率增强，确保其主导的作战行动顺利进行。GPS 的功率增强不再是系统能力指标，而是切实应用于实战并达到了预期效果（美军改变了部分GPS 卫星信号调制方式，关闭军用M 码以增强军用P 码）。

（3）干扰与阻断

2018 年1 月，美国空军宣布在内华达州试验和训练靶场内干扰民用GPS 信号，作为其年度“红旗”演习的一部分。在2018 年8 月和2019 年2 月，美国海军航母打击群还对美国东南沿海的GPS 实施了大规模干扰演习。2018 年4 月，在美英法联合攻击叙利亚的时候，美军就间接性地将叙境内GPS 信号关闭，年初在“红旗”18-1 演习的时候，美军也曾在相关海域将GPS 信号全部干扰或关闭，这导致周边国家精准定位瞬间失效。

从战场信号干扰到区域功率增强［20-22］，再到火力联合打击，从美军一系列作战行动可以看出，导航对抗已是美作战指挥筹划的重要一环，在不久的将来，该作战样式有极大可能会反复出现，对他国的天基时空信息作战支援保障将是极大挑战。

3 美导航对抗能力

3.1 空间段

（1）攻击能力

美空间段的打击手段主要有共轨式反卫星和直升式反卫星武器攻击：①共轨式反卫星，主要指针对卫星进行的抵近侦察、电磁干扰乃至物理摧毁的攻击行动，以GSSAP、老鹰、克莱奥等为代表的高轨反卫星体系为主，美国已开展了多次试验近地轨道和地球同步轨道接近、交会、跟踪、定位和拦截卫星技术；②直升式反卫星，主要采用各种拦截手段对卫星进行直接物理攻击的行动。当前，美国舰载“标准-3”拦截器和地基拦截器代表了美军巨大和灵活的潜在直升式反卫星能力。

此外，网络攻击已进一步渗透到空间段。据悉，2020 年8 月美国空军与国防数字服务局合作举办的太空安全挑战赛，允许黑客对真实的卫星进行入侵，并用军用卫星作进一步的试验。

（2）防御能力

GPS 星座的现代化主要分3 个阶段：①第1 阶段，2004 年发射12 颗改进型BLOCK IIR 卫星，增播第二民用码和M 军码，增加星间链路测距和通信链路设计；②第2 阶段，2016 年前发射BLOCK IIR-M 和BLOCK IIF 卫星，进一步强化M 军码信号，具备7 dB的功率增强能力，同时增播第三民码，搭载星间链路载荷，具备卫星自主运行能力；③第3 阶段，研制和发射BLOCK III 卫星，增加第四民码信号，比GPS II 卫星服务精度提升3 倍，抗干扰能力提高8 倍，具备导航信号重构、信号波形调整、点波束增强等导航战能力，可根据战场用户需求调整军用M 码信号和P（Y）信号的发射功率。

3.2 地面段

（1）攻击能力

对于地面段及地面控制系统而言，主要面临物理毁伤、网络入侵和电磁干扰等3 种形式的攻击：①物理毁伤，即采用定向能武器、动能武器等物理手段直接攻击地面站，使其损毁失去效能；②电磁干扰，主要针对分布在各地的监测站，通过干扰使其不能接收卫星信号，从而使系统无法提供导航服务；③网络攻击，基于密码破译、漏洞利用、后门设置、无线注入、暴力攻击和欺骗扰乱等网络空间作战武器开展。

网络空间存在开展GNSS 系统攻击的现实基础。虽没有公开的美军网络攻击的资料参考，但结合现有的网络发展能力，可推测可能的地面段网络攻击途径有：①预先植入恶意代码，适时诱导其发作，触发工控系统大规模瘫痪；②飞行平台接近目标，通过无线入口渗透与注入；③利用漏洞等互联网通道直接攻击核心系统，实施病毒与恶意代码攻击。

（2）防御能力

GPS 地面运行控制系统OCX 进行了多次升级改造，并提出了可以依赖空军通用卫星的控制网络基础设施，兼容民商企业的地面系统标准。同时，为应对赛博空间作战，OCX 已开展了多次赛博安全测试，以确保地面段的运行控制权。

此外，美军主要依靠GNSS 干扰源测定等设备进行主动的防御准备，同时可利用干扰源定位信息引导火力对其实施硬摧毁。

3.3 用户段

（1）攻击能力

对于用户而言，主要面临电磁干扰与欺骗的攻击。以电磁干扰为主的导航战能力在美军作战能力建设中主要纳入电磁频谱战的能力范畴中发展。目前，美军的电磁频谱战除了早已将电磁频谱定为作战域外，进一步把“保障式、反应式”的电磁频谱行动提升为“主动式、决定式”。把电磁频谱作战视为对联合作战产生决定性影响的行动。

美拥有EC-130H 电子战飞机、AN/ALQ-99F 电子战吊舱、NGJ 电子战吊舱、电磁脉冲炸弹、AN/ALQ-99F（v）电子干扰系统等先进武器装备，以及支持全频谱作战的美国反卫星通信系统等。目前，美军已列装基于各类平台的干扰机，包括车载1～100 kW的干扰机、直升机载50 kW 和无人机载100 kW 干扰机、气球载1 W 干扰机、直径仅7.6 cm 的便携式干扰源等；EA-18G 电子战机搭载干扰吊舱，可对160 km 范围内的目标实施压制干扰，后续将列装下一代干扰机，干扰能力可提升10 倍，具备网电一体化攻击能力。未来，电磁频谱作战将更趋于网络化、智能化，频谱作战行动将更为机动化和精确化。

（2）防御能力

从1990 年的海湾战争到目前，美军的GPS 用户装备已历经3 代，走过了从“箱”式整机到板卡，再到模块的技术演变历程。形成了脉络清晰、前后相承的装备发展路线和具有通用化、系列化、模块化特征的简约实用的用户装备型谱。普通GPS 军用接收机具备50～60 dB 的抗干扰能力，加装抗干扰阵列天线后抗干扰能力可达100 dB。2018 年，美空军为F-16 战机列装的新型数字GPS 接收机，抗干扰能力达125 dB。GPS 军用M 码已播发，大大提升了GPS 军用抗干扰能力。

美军GPS 用户装备的突出特点包括：①高度重视装备的安全性以及装备建设的通用性；②不断提升模块和芯片化水平，突出装备的导航战能力；③坚持装备的向下兼容性，高度重视用户装备研制；④坚持新技术研究与应用，结合系统密钥加密技术、防欺骗技术（“奇美拉”）、加装自适应抗干扰天线、组合导航等，以提升军用装备服务性能。

结合上述分析，如图1 所示，卫星导航系统面临的美军“导航战”威胁主要有3 种：电磁干扰、物理毁伤和网络攻击。美在相关领域已有了充足的技术与装备处置，具备较强的导航对抗实战能力。

图1 美导航战威胁及相关技术手段Fig.1 Treat of U.S.navigation warfare and related technical means

4 启示建议

（1）加快构建以卫星导航系统为核心的综合PNT 体系建设

卫星导航信号功率弱、频率公开，易受干扰，尽管“北斗”系统具备功率增强能力，但增强幅度有限，星基增强、地基增强、伪卫星增强系统还处于试验验证阶段，实用性和稳定性仍需要进一步验证，存在导航对抗能力不足问题。建议加强多元导航、抗扰防骗、差分增强等关键技术攻关，同时，研发多源数据融合的导航装备，综合运用各类导航定位系统，形成优势互补，提高在复杂电磁环境下的自主导航定位能力，推进新一代“北斗”导航对抗装备研制，加快构建以“北斗”系统为核心的综合PNT 体系。

（2）紧前推进导航战训练系统建设

导航战训练系统可增强参演人员的角色经验，增长对抗过程中灵活机动应变处置能力，能够根据强敌对手作战思想、武器装备和战法战术特点，开展实战化对抗演练。建议紧前推进导航战训练建设，为各类专业人员提供高逼真的训练环境，提供导航时空对抗理论体系、测试评估系统、演习训练等配套基础设施，为导航战体系架构优化与卫星导航系统管理建设提供设计与验证手段。

（3）加强情报信息支撑能力建设

目前，对强敌“导航战”行动如何信息反馈、如何态势监测、如何对抗制衡等信息共享、快速联动机制还未完全建立，导航对抗情报信息支撑还有很多需要细化内容。建议立足“导航战”体系对抗需求，加强导航战情报信息整理共享，建立信息快速反馈渠道，加强重点地区导航情报信息收集与监测评估，加快联动反应速度，确保“导航战”的快速实施。

（4）加强导航战特色创新战法研究

卫星导航系统作为国家重要空间基础设施，具有军民两用、平战结合的特点和特殊性。面向多域一体联合作战发展趋势，导航战需结合态势感知、太空攻防、网络战等作战样式，融合中外军事思想，不断创新卫星导航系统体系对抗理论，加强非对称导航战战法研究，形成独立自主的导航战法库。

（5）提升对美军导航作战资源阻止能力

美军的大功率干扰机、干扰吊舱等装备已具备实战能力，可实现对敌导航信号较大范围内的阻断和欺骗。建议构建全天候、全天时、全方位的导航信号防护区，并加大导航信号干扰装备论证，推进装备研制和定型生产，促进我作战空间导航资源阻止能力生成。

（6）注重装备的通用性与模块化建设

美军GPS 用户装备十分注重模块化的整合与新技术的运用，具有较强的通用性，可实现向下兼容。建议不断推进装备应用管理的规划化建设，实现用户设备的统一化、系列化、模块化，结合系统密钥加密、防欺骗等新技术应用，提升装备服务性能。

5 结束语

卫星导航系统是国家重要的时空信息保障基础设施，也是大国冲突和战争中首选的攻击对象之一。因此，应积极面对美“导航战”威胁，着眼导航战攻防两端需求，既要构建“天地一体、弹性可靠”的防御装备体系，建设导航信号监测预警装备、综合PNT 高可信导航装备、系统安全防护装备；也要构建“战训一体、精干多能”的进攻装备体系，覆盖空天地各战场的用户端、链路段、空间段电磁对抗装备，并与其他协同力量，联合实施导航战攻防，充分做好实施导航战的战略准备。