美国GPS系统面临欧盟与中国卫星的竞争压力——《华尔街日报》

5月发射的一颗北斗导航卫星。图片来源：杨志远/Zuma Press美国全球定位系统(GPS)创立近50年后，其作为全球黄金标准定位服务的声誉正面临威胁。

负责运营GPS的美国军方正在用更现代化的卫星升级该系统，这些卫星可以在更多室内和难以到达的空间为非军用设备提供更精确的坐标。但面向民用领域的下一代GPS服务预计要到几年后才会投入使用。

尽管学者和国家安全官员告诫称，GPS升级延迟并不意味着该系统正在失效，但他们表示，其他国家更现代化的系统可能会以牺牲华盛顿的利益为代价，让这些国家获得对全球商业的影响力。例如，中国在向非洲和亚洲国家官员做推介时，将其先进的卫星服务作为商业和研究合作的卖点。在极端情况下，一国政府可能会向竞争对手提供不准确的数据，使依赖其信号的智能手机和车辆在冲突期间无法使用。

起源

GPS曾出现在科幻小说中，后来通过向民用领域提供一种新的免费使用功能，开创了所谓的定位、导航和授时行业。这项最初为军方开发的服务已成为智能手机、船舶和智能设备实时确定位置的不可或缺的工具。

五角大楼于1973年首次批准GPS计划。美国空军于1978年发射了该系统的第一颗卫星，到1995年系统全面投入使用。五角大楼最新成立的太空军后来接管了GPS发射的管理工作。

非军事用户对GPS的依赖程度已远超最初设计者的想象。优步司机常依赖智能手机的GPS数据来寻找乘客并规划路线。电力公司利用该系统的精密原子钟，能在毫秒级时间内检测输电故障。

与此同时，其他国家也在自主构建卫星导航系统。俄罗斯的格洛纳斯系统和欧盟的伽利略系统同样提供全球覆盖，而日本和印度的卫星则向本国及周边区域播发数据。

2020年中国国际服务贸易交易会上展出的北斗卫星导航系统模型。图片来源：王听书/路透社### 中国的全球覆盖

中国的北斗系统曾是一个简陋的区域网络，卫星接收器笨重且几乎没有非政府用户。自2000年发射最初两颗卫星以来，该系统已取得显著发展。2020年，中国北斗系统实现了全球覆盖目标，目前有46颗在轨卫星覆盖全球，数量超过美国宣称服务于GPS的31颗卫星。

中国的卫星导航网络由地面至少30个高精度监测站支撑，号称能将用户定位精度提升至厘米级。该服务还具备基础的双向通信功能。

就在去年苹果公司大肆宣传其最新iPhone创新功能——通过卫星呼叫紧急救援——的数天前，中国竞争对手华为技术有限公司以同类公告抢尽风头。华为Mate50智能手机不仅凭借卫星救援功能令观察人士惊叹，更因其依托的是北斗系统基础设施而引发关注。

美国情报及国家安全机构支持的技术投资公司In-Q-Tel执行副总裁莎拉·西沃尔表示：“GPS曾被认为对其他全球系统的优势已不再明显，其主导地位正在削弱。”

GPS的工作原理是通过每日绕地球两圈的卫星群广播精确时间测量数据。地面设备通过接收多颗卫星的时间戳来确定自身位置。

GPS通过独立于民用信号的军用加密频段为美国导弹、舰船和部队导航。其昔日的统治地位甚至使得其他国家的军队也不得不依赖五角大楼控制的这套系统。

由于民用信号免费开放，中欧俄的卫星导航系统并未直接为母国创造利润。美国资助的非营利组织Mitre公司荣誉研究员约翰·贝茨指出，除了"炫耀权"和对本国航空航天产业的推动，这些系统的直接收益可能难以量化。贝茨曾参与GPS现代化改进工作。

但新系统更先进的功能难以忽视。例如，未来智能手机、汽车和工业设备的制造商可能会决定不再默认使用GPS，转而优先依赖中国信号。

“GPS现代化进程中存在一定惯性，“贝茨表示，“它无法从零开始设计。“例如，美国计划保留GPS原有无线电频率（即使新增频道），以避免数十亿依赖设备被淘汰。

太空军在声明中称，GPS仍是该领域的黄金标准。“尽管其他国家可能宣称在精度和可用性方面取得同等改进，但GPS在完整性方面仍遥遥领先，且是唯一获国际航空使用的系统，“该军种太空系统司令部的女发言人表示**。**

1月发射的一颗GPS卫星。图片来源：Joshua Conti/Ussf/Zuma Press### 美国计划

美军长期计划通过可升级的现代化卫星群来提升GPS，以提供抗干扰性更强的精准坐标。新一代卫星通过名为L5的新频段向民用用户传输数据。

经历多次延误后，太空军现有17颗配备L5的卫星在轨运行，但尚未达到可靠系统所需的24颗现役卫星。部分已造好的卫星仍存放在科罗拉多州仓库，等待获得发射资金。

一位太空军发言人表示，采用新频段的系统将持续扩展，并将在2027年前全面投入使用。另一批卫星群计划于2030年代启用。根据美国政府问责办公室2021年发布的报告，这两项核心卫星升级项目的总成本预计将超过150亿美元。

缓慢的部署进度令马克·蒙哥马利感到担忧。这位退役海军少将领导着联邦授权的美国网络空间日光浴室委员会，该组织负责制定针对潜在网络攻击的防御策略。他指出，从港口起重机到蜂窝网络，依赖GPS的民用产业是美国防务官员的盲区。

“这个系统对我们的关键基础设施至关重要，但我们几乎没有任何弹性保障，事实上美国系统已开始衰退，“蒙哥马利表示。他敦促太空军加快未来发射计划。

洛克希德·马丁公司（已建造四颗储备卫星）表示其中一颗计划于2024年年中发射。项目管理部门主任朱莉·贝斯特称，该公司为其卫星配备了一系列新功能，并优化了生产流程"以帮助我们加速GPS系统的升级与交付”，同时强调这家国防承包商"已做好准备支持美国太空军计划的GPS发射节奏”。

德鲁·菲茨杰拉德是《华尔街日报》驻华盛顿记者，联系方式：[email protected]。东京记者杨杰对本文亦有贡献。

出现在2023年10月16日的印刷版中，标题为《美国的“黄金标准”GPS面临落后于竞争对手系统的风险》。