近日,台湾知名“电子宠物”余北辰在台媒节目中又胡说八道,居然说:解放军进台后一定会迷路,理由是到时候Google一定会被封,Siri也会被禁,没有这两样东西,解放军怎么找准方向呢?
▲台湾海峡网报道
节目主持人也尽力配合北辰的爆料,并表示她到了新北会迷路,君吾君见状满腹问号,或许他把Google的导航服务当成GPS卫星导航的唯一出路了?
且不说谷歌的服务在中国大陆被限制多年,除了苹果手机的人,还有多少人在使用Siri的导航服务?如果GPS卫星导航真的没了,我们是不是就无力打这场战争了?
我们知道,行军或者战斗,首先要解决的就是从哪里来、到哪里去的问题,这就是导航。就像一个笑话讲的,一个人带着指南针,却迷路了,因为他只知道哪里是北,却不知道自己在哪里。
所以,为了完成导航,你必须知道起点的位置,以及正确的方向。如果有目的地,你还必须知道目的地在哪里。只有这样,你才能告诉用户到达目的地的路径。
我们常说的卫星导航,专业术语叫作全球导航卫星系统(GNSS),是指利用卫星信号来确定用户接收机所在位置的系统。
GNSS分为空间段、控制段和用户段三部分,空间段为卫星或航天器,控制段为地面监测站和主控中心,用户段为GNSS接收机。
由于 GNSS 接收器利用导航电文中的传输时间和位置数据来测量卫星信号的延迟,因此可以计算出接收器与卫星之间的距离。GNSS 接收器在距离卫星特定距离处的所有可能位置形成一个球体。当三个球体相交时,便可获得两个点,接收器在地球表面的位置可作为第四个数据进行精确定位。这是最基本的三边测量法。
也就是说,要进行卫星导航,天上至少要有三颗卫星,如果有四颗卫星,不但可以确定接收机的经纬度和海拔高度,还可以修正接收机的时钟误差,确定正确的时间。
现行GNSS中,美国GPS系统、中国北斗系统、俄罗斯格洛纳斯系统已全面运行,可以提供全球定位服务,欧盟伽利略系统的可靠性一直存在问题。
在上述四大全球导航系统中,GPS系统由24颗工作卫星和4颗备份卫星组成,覆盖全球99%的地区,定位精度可达0.1米,是目前全球精度最高、覆盖范围最广的导航定位系统。
北斗系统于2012年正式公布,由35颗工作卫星组成,覆盖全球100%,虽然我国宣称北斗定位精度为10米,但在实际测试中,一般在2-3米左右,一个频点一个信号,全球最好的定位精度可以达到1米。
而且公布的精度可能只是平均值,在国内区域试验中应该会更精确,比如70周年阅兵时,北斗系统就保证了各方队伍整体速度控制在10公里每小时,离线偏差不超过1厘米。
在现代战争中,美国确实可以对某一区域内的GPS进行强行干扰,或者加大民码的误差,极端情况下甚至会关闭民码服务,这样这一区域的导航服务就可以“断绝”了。
但问题是,这样做根本无法区分敌我,如果进行干扰,GPS服务全部“断掉”,解放军无法使用,台军也无法使用,不过解放军还有备用的北斗导航卫星。
要么台军使用干扰设备,对作战区域内所有卫星导航信号进行大规模干扰和阻断,不管是GPS、格洛纳斯还是北斗,全部封锁,让配备有卫星导航制导模块的精确制导武器无法直接命中己方目标。
但问题是,我们的武器不仅仅只有卫星导航作为导航方式。
导弹上用的景物匹配暂且不说,还有一种导航方式在我军的武器装备上也被广泛应用,那就是惯性导航。
之前我们提到过,导航需要解决的问题是我们从哪里来,要到哪里去。使用惯性导航,需要先知道自己的初始位置和初始方位(姿态),以及每一时刻的方位和相对方位的变化,然后进行单位时间的累计计算,最终得到当前的方位和位置。
想要知道自己的方向和位置是怎么变化的,就得依靠惯性装置,通常是加速度计和陀螺仪。加速度计利用a=F/M的原理来测量“惯性力”,陀螺仪负责测量角速度。
陀螺仪测量角速度的过程相当有趣,我们知道,当一个高速旋转的陀螺仪立在一个平面上时,如果你推一下它的顶端,它就会立刻沿着力的方向直线运动,这就是陀螺仪的进动。
在手指推力的作用下,高速旋转的陀螺仪在倾斜之后会很快恢复到原来的直立姿态,体现了陀螺仪的定轴性质。
这两个特性是陀螺仪测量角速度的基础,以飞机、导弹等系统中常用的动力调谐柔性陀螺仪为例。
它由内挠性杆、外挠性杆、平衡环、转子、传动轴和电动机组成。其陀螺转子为外缘向下延伸成环形凹槽的圆盘,安装在弹性支撑装置上。挠性接头为弹性轴,一般采用整体动调挠性接头。
驱动电机为磁滞电机,其转轴为转子旋转轴;信号装置由两个对称安装、反向串联的线圈及相关磁路组成;力矩器用于沿两进动轴对转子施加校正力矩或补偿力矩。
由于平衡环扭摆运动产生的动反作用力矩(陀螺力矩)可以平衡柔性杆支撑产生的弹性力矩,所以正常工作时,驱动电机高速旋转,通过内柔性轴带动平衡环旋转,平衡环再通过外柔性轴带动陀螺转子旋转,此时转子成为不受约束的自由转子。
当没有外界干扰时,柔性陀螺仪的旋转轴与驱动轴是在同一轴线上的,但一旦物体姿态发生变化,即陀螺仪受到外力干扰或者壳体发生旋转时,旋转轴与驱动轴就不再在同一轴线上,此时传感器就会感知到偏移,并计算出角速度。
这个听起来可能很复杂,但原理其实很简单。简单来说,当搭载高速旋转陀螺仪的平台改变姿态时,陀螺仪就会发生偏移。通过测量这个偏移,我们就可以知道平台的角速度发生了变化。
至于初始位置和方向,我们不是有地图吗?最差也能找到现在的位置,输入坐标就可以了,陀螺仪本身也能找北。现在有了初始位置和方向,剩下的就是怎么计算和修正了。
这种惯性导航装置还有一个好处,就是卫星导航无法即时侦测到终端速度和方向的变化,必须等到跑了一定距离之后才能测量,而陀螺仪可以即时测量方向和速度的变化,让导航软件能够及时修改导航路线。
这种柔性陀螺并不是什么新鲜事,早在上世纪六十年代就已开发出来,由于结构简单、精度高、成本低,因此应用十分广泛,不仅在飞机、导弹上使用,在一些大型装备车辆的导航设备上也安装有它。
所以,如果有一天卫星导航全部中断,我们还可以继续用惯性导航行军,毕竟新北市无论多复杂,都会有地形地貌,只要定点,想去哪里都可以。
至于真正没有惯性导航设备的小队,我们有地图和指南针吧?每年基础训练中的地图阅读和使用科目不就是用来做这个的吗?我们为什么还担心在台北迷路?
我还是劝台湾这些“专家”们多读书,别再瞎搞了!