保護 GPS

在伊拉克干擾美國 GPS 制導武器和導航系統的嘗試提醒人們這項技術是多麼脆弱

空間全球定位系統 (GPS) 訊號引導智慧炸彈和巡航導彈擊中目標,支撐著美國在戰場上的技術優勢。然而,由於它相對容易被幹擾,它也是美國軍事力量的阿喀琉斯之踵。儘管在伊拉克戰爭中 GPS 訊號的完整性得到了維護,但敵人破壞它的企圖突顯了保護依賴 GPS 的武器和導航系統的必要性。面對更強大的敵人,GPS 可能會在任何新的衝突中首當其衝。

位於華盛頓特區的傳統基金會 (Heritage Foundation) 的國防分析師傑克·斯賓塞 (Jack Spencer) 說:“人們普遍認為 GPS 訊號是脆弱的。”該基金會正在遊說將 GPS 宣佈為關鍵基礎設施,將其置於國土安全的保護傘之下。GPS 是一個由 24 顆衛星組成的系統,不斷向地球發射導航訊號。每顆衛星發射兩個訊號,一個供民用,另一個是加密版本供軍事用途。但是,一個在正確頻率上產生電子“噪聲”的寬頻發射器可以壓制這些訊號,這些訊號比人們每天收聽的普通無線電訊號還要弱。

事實上,正是 GPS 易受干擾的潛在脆弱性促使伊拉克從俄羅斯公司 Aviaconversiya Ltd. 購買了多臺 GPS 干擾器,該公司自 1999 年以來一直在軍事硬體展覽會上兜售 GPS 干擾器。Aviaconversiya 提供的價格昂貴、功率強大的 GPS 干擾器據說能夠干擾數英里半徑範圍內的 GPS 訊號。伊拉克軍隊在戰爭期間使用了至少六臺這種價格在 4 萬美元或更高的強大 GPS 干擾器。所有六臺都在兩天晚上被美軍迅速摧毀。官員們不願透露細節,但考慮到他們解決問題的速度,伊拉克 GPS 干擾器最初可能在某種程度上是有效的。


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伊拉克軍隊未能持續地使配備 GPS 的聯合制導攻擊彈藥 (JDAM) 炸彈和戰斧巡航導彈嚴重偏離航向,這可以歸因於幾個因素。其中最重要的是安裝了備用慣性導航系統 (INS),如果 GPS 訊號受到干擾,它可以使炸彈和導彈保持在目標上。然而,INS 系統的精度略低於 GPS,因此 INS 制導武器可能會稍有偏差的風險更大,從而增加了人口稠密地區附帶損害和人員傷亡的風險。不過,這種危險可能是短暫的:高功率 GPS 干擾器很容易被追蹤到其來源,實際上是給自己畫了一個靶心。“事實上,我們用 GPS 武器摧毀了一個 GPS 干擾器,”美國陸軍少將維克多·雷努亞特 (Victor Renuart) 在卡達的一次簡報會上告訴記者,簡報會描述了對 GPS 干擾器的襲擊。

伊拉克干擾的努力也可能被一種新型的訊號增強技術所挫敗——這種技術在高度保密的情況下部署在伊拉克——它壓制了 GPS 干擾器。安裝在全球鷹或捕食者無人機上的機載偽衛星,暱稱“偽衛星”,將在伊拉克上空建立一個微型 GPS 星座。這些偽衛星將捕獲來自太空的微弱 GPS 訊號,然後以更高的功率和更近的距離將它們中繼到空中的炸彈和導彈或地面部隊。與太空中的衛星一樣,需要四個偽衛星來繪製導航解決方案。國防高階研究計劃局 (DARPA),五角大樓的研究部門,在 2000 年 4 月進行的測試使軍方相信,偽衛星足夠強大,可以克服干擾。專門開發的波束成形天線和訊號處理器使偽衛星即使在受到攻擊時也能獲取天基 GPS 訊號。新型接收器,稱為精密輕型 GPS 接收器 (PLGRS) 或“pluggers”,已製造出來與偽衛星一起使用。

偽衛星和備用慣性導航系統意味著只要美軍控制戰場空域,智慧炸彈和巡航導彈就可能擊中預定目標。但是,在無法安全部署偽衛星的衝突中,如果地面部隊遇到一個由一次性使用的曲棍球大小的 GPS 干擾器組成的雷區,他們可能會迷路或誤導射擊,每個干擾器都可能在一公里半徑範圍內干擾 GPS 訊號。據報道,伊拉克還在該地區爆發敵對行動之前從 Aviaconversiya 購買了多達 400 個小型 GPS 干擾器,儘管尚不清楚是否使用了其中任何一個。

位於俄勒岡州格蘭茨帕斯 (Grants Pass) 的 GPS 干擾裝置製造商 Radio Design Group, Inc. 的總裁吉姆·亨德肖特 (Jim Hendershot) 說:“這是一個嚴重的威脅,因為這些小型干擾器可能會讓地面人員陷入困境。士兵的 GPS 接收器沒有備用導航系統。他們將被剝奪導航能力。”

2000 年 8 月,當美國、英國和法國競爭一項價值 14 億美元的坦克合同時,地面部隊對 GPS 的依賴程度無意中向希臘當局暴露出來。當每個國家的坦克參賽作品都展示出其威力時,很明顯,美國和英國的坦克無法獲得 GPS 訊號進行導航。《軍事評論》雜誌報道,後來,令希臘國防官員感到好笑的是,人們發現法國特工正在遠端啟用小型、一英尺高的 GPS 干擾器,以在英國和美國坦克在野外時干擾 GPS 訊號。考慮到美國和澳大利亞軍方早在 2000 年 3 月就在澳大利亞偏遠的伍梅拉聯合進行 GPS 干擾器定位器的研究,這種 GPS 干擾戰術不應讓人感到驚訝。

事實上,任何業餘愛好者都可以用 400 美元的備用資金投資電子元件來製造小型 GPS 干擾器,例如,使用線上駭客雜誌《Phrack》提供的計劃。此類裝置可以輕鬆干擾商業 GPS 訊號,甚至可能干擾軍用 GPS 訊號,即使後者使用定期更改的程式碼進行加密。“軍用訊號稍微難以干擾,”亨德肖特說,“但仍然很容易。”

這就是為什麼軍方正在遊說從明年開始發射 20 顆新的 GPS 衛星。這些新衛星將發射比當前訊號強八倍的 GPS 訊號,這意味著任何潛在的干擾器都必須增加尺寸和複雜性。專家如亨德肖特指出,“在此之前,GPS 非常脆弱。”

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