美国空军携手麻省理工研发全新地磁导航系统MagNav：应对全球反卫星武器挑战 _生活知道

《美国空军携手麻省理工研发全新地磁导航系统MagNav：应对全球反卫星武器挑战》
据数据统计，截至2018年，全球GPS用户数量已累积超过33亿，其在农业、交通和航空领域的重要性无可替代。此外，GPS对于美军的制导武器而言至关重要。然而，随着全球反卫星武器技术的崛起，美国GPS的优势地位开始动摇。尽管GPS的稳定性依然坚如磐石，但在日益先进的反卫星武器面前，其安全性显得不再牢靠。因此，美国空军早在十年前便与麻省理工学院合作，致力于开发一种全新的导航系统。如今，美国最新的地磁导航系统MagNav即将面世。作为美国未来十年的超级武器，地磁导航系统MagNav将如何震撼世界？
近年来，各国纷纷研发出先进的反卫星武器。例如，中国在大力发展北斗定位系统的同时，也开发了自己的反卫星武器。美国的GPS卫星位于地球23000公里的高空轨道上，若要对美国卫星进行反制或击落，需要在相同轨道上部署具备攻击性的卫星武器。中国已经建立了完整的反卫星作战体系。自2007年起，美国就开始监视中国的反卫星战力，并评估了一份反卫星战力报告。报告中提到，中国不仅拥有通过网络攻势夺取美国卫星通讯的能力，还拥有反卫星导弹、反卫星激光武器等完整的反卫星作战体系。并且，中国在很早之前就开发出卫星干扰器，并将其出口给伊拉克。在实战中，中国的卫星干扰器成功使美国战斧导弹出现弹道偏离。在美国对全球网络战能力的评估中，中国仅次于美国和以色列，与俄罗斯并列第二等级。
俄罗斯的卫星武器同样处于世界前列，其研制的电子系统能在半径80公里的范围内实现信号压制。在海湾战争期间，美军对GPS制导武器的使用率仅为8% 。到了科索沃战争，美军和北约盟军对GPS制导武器的使用率飙升至90% 。在现代战场上，失去GPS的美军就如同被拔去利齿的猛虎。这也是美军最担忧和最不愿看到的情况，因为其飞机、无人机以及各种制导武器都严重依赖GPS 。为确保精确定位系统的稳定性始终在线，美国空军在十年前与麻省理工学院正式合作，计划开发一套GPS的备用系统。于是，地磁导航的MagNav系统应运而生。
地磁导航听起来很高级，但实际上已被人类应用了数千年之久。中国古代发明的指南针、航海罗盘以及十四世纪欧洲人使用罗盘发现新大陆等伟大发明和发现都源于地磁导航。地磁场分布在地球近地空间，由于地球磁性物质分布的不同，每个地区的地磁场也存在一些差异。地壳和上地幔的物质组成和结构差异会导致磁场的扭曲，岩石的磁性变化也会使局部磁场发生变化，这些被称为地磁异常。科学家通过多种方式测量并绘制了全球的地磁异常图，这意味着他们掌握了地球上的每一个点位及其具体的磁场强度和方向差异。
地磁定位导航MagNav系统的原理是利用地磁场强度随地理空间位置变化具有不同分布的特性来确定运动载体的大致位置。MagNav会在运动载体上安装磁力计，实时计算出当前的磁场数据并提取磁场特征，然后与地磁异常图进行比对以精确确定当前位置。地磁场分布非常广泛，因此该技术可以应用于飞机、汽车、潜航器等不同领域的运动载体。地磁定位的最大优势是不依赖外部环境，无需提前准备部署硬件和维护工作，且不易受到干扰，能在成本、可靠性和定位之间取得良好的平衡。
【美国空军携手麻省理工研发全新地磁导航系统MagNav：应对全球反卫星武器挑战】然而，这只是基于理论的情况。MagNav要想真正实现并应用于市场仍面临诸多挑战。地球的磁场非常微弱，我们所能利用的仅是百万分之一特斯拉的量级。运动载体所携带的电子设备也会产生磁场并对磁力计的测量数据进行干扰，从而导致最终的导航效果出现不同程度的偏差。为了解决这一技术难题，麻省理工学院在GitHub上发起了磁导航信号挑战赛，积极寻求能够增强磁导航信号的技术方案。经过不懈努力，麻省理工学院终于取得了突破，神经网络架构得到了大幅提升，可以利用机器学习来识别和学习载体的特性。

美国空军携手麻省理工研发全新地磁导航系统MagNav：应对全球反卫星武器挑战

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