GBU-54全貌

GBU-54在测试中击中行驶中的卡车

  波音在2008年4月18日宣布向美国空军移交第一枚LJDAM,2009年6月全部600枚交付交毕,2008年底形成作战能力。不过美国空军在之前的2008年8月12日,就在一次作战中把最新型的LJDAM投入伊拉克战场,有效攻击一辆移动车辆。2008年7月24日,德国成为LJDAM的第一个外销客户,波音还负责把LJDAM整合到“狂风”(Tornado)战斗机上。

精确度改进

  JDAM的基本精确度是当时GPS最大误差值的13米,并不是很好。为了进一步改善JDAM的精确度,美国空军从1999年开始针对某些地区开始了1天24小时内GPS精确度的差异性变化统计,发现由于在一定时间一定位置上,GPS接收机只能搜索到特定卫星,所以出现了种几何精确度稀释(geometrical dilution of precision)误差效应。由于卫星的位置会随着时间而改变,所以这种效应也时高时低,如果搜索到合适的卫星,这种误差就会很小,甚至小到只有最差情况的几分之一而已。因此美国空军从1999年后,如果是要攻击的目标没有急迫性,就等到几何精确度稀释误差最小的时候发起攻击以获得最佳的轰炸精确度。

  另一种更好的方式是使用大区域差分GPS技术,这必需在战区周围部署网状精确校正过的GPS地面接收站,各站根据已知的精确位置,持绩不断测量接收的GPS信号误差量,再把这些数据传送给中央控制站,进行一套复杂的计算机模型运算,不停地算出一组用于卡尔曼数字滤波的校正参数,加密编码后以数据链传送JDAM。这种方式下的GPS信号误差在任意方向只有1、20厘米,达到真正的“精确”性。

GPS干扰问题

  JDAM既然已经成为美国的主要对地攻击武器,所以必然会收到敌方的全力反制。GPS卫星飘浮在离地面20000公里的天空,所发射的信号到达地面时的强度只有电视天线信号强度的十亿分之一,干扰源只要有1瓦特的发射功率就会造成半径3公里内的军用接收机接收不良。JDAM依赖GPS信号进行精确目标攻击,敌方如果在目标物附近以噪声干扰GPS,即使不能JDAM成为废物也至少让它丧失精确性,无法对目标进行有效攻击。

  俄罗斯的Aviaconversia公司早在1997年的巴黎航展中就展示了手提式GPS干扰器,这台大约10公斤重的干扰器使用干电池,输出功率4瓦特,干扰距离达190公里。2007年10月该公司更推出两种分别针对大小区域的干扰器,并出口给“许多国家”。朝鲜也称该国已独立研制出针对GPS的干扰装置.会让GPS制导炸弹的精确度下降,并计划外销伊朗、叙利亚……等中东国家。

1997年Aviaconversia公司展出的小型GPS干扰机

  美国空军在1995年开始进行为期33个月的GPS反干扰技术飞行测试项目(Anti-Jam GPS Technology Flight Test Program),对容易受到干扰的GPS辅助/惯性制导战术武器系统,如JDAM和传统的空射巡航导弹(Conventional Air-Lunched Cruise Missile)寻求低成本解决方案。项目要求“在120dBW的干扰环境下仍能接收GPS信号”,JDAM需要以现有组件为基础增加低成本的抗干扰系统。

  波音获得了项目的系统研制合同,所研制的组件由美国空军完成了数次成功的测试后,项目于1998年如期结束,但成果是否已经整合到生产线上的JDAM,目前仍然未知。

  1998年1月,GPS联合项目办公室(GPS Joint Program Office)发布了“导航战”(Navigation Warfare)项目,目的是以现有系统为美国和盟国提供战争时期有效的GPS服务。要满足这样的需求,短期做法是给GPS接收机换装反干扰天线,而反干扰的方式分为两种:1、抵销(nuller),探测干扰信号源的方向,自动变更天线的型态(pattern),衰减该方向的干扰信号;2、传输整型(beamformer),根据接收机和卫星的详细位置数据,增强接收机方向的信号强度。

  在长期性做法方面,导航战项目制定了“可选反欺骗模块”(Selective Availability Anti-Spoofing Module)研制需求,用关键数据处理器(Key Data Processor)芯片取代现有军用GPS接收机上的精确定位服务安全模块(Precise Positioning Service Security Module)。芯片使用最新式的密码,表面上并有防破坏涂层,即使接收机落入敌手,敌方也无法由芯片内部获得任何有用的信息。

安装了可选反欺骗模块的GPS接收机

  1998年11月15日,美国三军联合参谋本部(Joint Chiefs of Staff)宣布2002年10月1日之后所采购的军用GPS接收机都必须装上反欺敌模块。美国空军的空用装备中心(Air Armament Center)在2003年与波音签定金额3亿3600万美元的合同,让波音在2005年3月起把该模块和反干扰天线整合进JDAM。

  美国也把环绕在地球轨道上空的24颗GPS II/IIA卫星,逐步用21颗加大发射功率、抗干扰能力更佳的GPS IIR卫星取代。第1颗GPS IIR卫星于1997年7月发射,后8颗GPS IIR可发送特别为军事用途设计的M码(M Code),编号为GPS IIR-M,最后1颗于2007年3月进入太空轨道,顺利完成了GPS卫星更新换代。新卫星的信号发射功率提高1百倍,让具有反干扰天线和数字电路的新型GPS接收机的反干扰能力增加一万到十万倍。如果之前的干扰源功率只需10瓦特,那么现在就需要1百万瓦特才能达到相同效果,敌方进行干扰时,如此大功率的电波发射站也容易遭到反辐射导弹的攻击。

GPS IIR卫星

GPS IIR-M卫星