摘要：当今全球经济的“心跳”依赖于一个来自太空的微弱信号。从华尔街的金融交易、全球航运的集装箱，到智能手机上的地图导航，美国空军运行的全球定位系统（GPS）是现代文明不可或MEDP缺的底层基础设施。然而，这个诞生于冷战时期的技术奇迹，正面临其诞生五十年来最严峻的挑战
信息来源：https://www.economist.com/science-and-technology/2025/10/29/america-is-upgrading-gps-to-catch-up-with-rivals
当今全球经济的“心跳”依赖于一个来自太空的微弱信号。从华尔街的金融交易、全球航运的集装箱，到智能手机上的地图导航，美国空军运行的全球定位系统（GPS）是现代文明不可或MEDP缺的底层基础设施。然而，这个诞生于冷战时期的技术奇迹，正面临其诞生五十年来最严峻的挑战。GPS的“先发优势”正在迅速转变为“遗留系统的包袱”。
美国最初的设计使其成为全球标准，但也使其成为一个可被预测和利用的单一目标。随着竞争对手——特别是中国的“北斗”（BeiDou）和欧洲的“伽利略”（Galileo）——从零开始构建了更现代、更强大的系统，美国发现自己正处于一场昂贵的“追赶”竞赛中。与此同时，从乌克兰战场到南海，电子战（EW）的威胁——即信号干扰（Jamming）和欺骗（Spoofing）——已从理论变为严酷的现实。因此，美国正在进行的GPS现代化升级，远不止是例行维护；这是一场旨在捍卫其技术主权、军事优势和全球经济“黄金标准”地位的战略性豪赌。
GPS的革命性在于其开放性。1980年代，里根政府向平民开放了该系统，创造了数万亿美元的经济价值。但这种开放性也埋下了脆弱性的种子。GPS的民用C/A码信号微弱，功率仅相当于一个25瓦的灯泡，且信号结构是公开秘密。这使得恶意行为者能以极低成本制造干扰器，轻易地“淹没”大片区域的GPS信号。更危险的是“欺骗”攻击，即广播虚假的高功率信号，误导接收器（如无人机、油轮或电网）使其相信自己位于错误的时间或地点。
在过去的二十年里，GPS的垄断地位被彻底打破。全球导航卫星系统（GNSS）的太空版图已进入多极化时代。中国的北斗系统发展尤为迅速，在2020年完成了全球组网。北斗不仅在亚太地区提供了高精度服务，还通过“一带一路”倡议将其影响力扩展到全球。欧洲的伽利略系统则以其卓越的民用精度和非美国控制的特性，成为欧洲“战略自主”的象征。俄罗斯的GLONASS则继续为其军事和战略利益服务。
这种“多GNSS”格局对美国构成了双重挑战。首先，在经济上，全球的接收器（如智能手机）现在普遍采用“多频多模”芯片，同时接收来自GPS、北斗、伽利略和GLONASS的信号。这极大地提高了定位的可靠性和精度，但也意味着GPS不再是“唯一”的选择。如果GPS信号中断，全球经济的许多部分仍能依赖其他系统继续运转，这削弱了美国的地缘政治筹码。
其次，在军事上，这种竞争更加致命。对手（尤其是中国和俄罗斯）在设计其新系统时，已经充分考虑了GPS的弱点，并专门开发了强大的反GPS电子战能力。乌克兰战争就是一个鲜明的例子，双方都在大规模使用GPS干扰来压制对方的无人机和精确制导武器。这向五角大楼发出了一个明确的警告：依赖传统GPS的军事力量，在未来的“大国冲突”中可能不堪一击。
面对迫在眉睫的威胁和激烈的竞争，美国的应对方案是其历史上最复杂、最昂贵的升级之一：GPS III卫星群和下一代地面操作控制系统（OCX）。这一组合的目标是建立一个技术“堡垒”，在保持民用开放性的同时，为美军提供一个坚不可摧的“安全屋”。
GPS III卫星（由洛克希德·马丁公司制造）是现代化的核心。与前代产品相比，它们提供了三倍的定位精度提升，更重要的是，其抗干扰能力提高了八倍。这一飞跃的关键在于全新的军用M码（M-Code）。M码是一种高功率、加密且抗欺骗的军用专用信号。它具有“点波束”能力，允许美国太空军在特定战区（如中东或西太平洋）动态增加该区域的信号强度，使其能够“烧穿”敌方的干扰，而无需在全球范围耗费功率。M码的全面部署，旨在确保即使在最恶劣的电子战环境中，美国的导弹、飞机和士兵也能获得精确的PNT（定位、导航和授时）数据。
然而，拥有最先进的卫星只是成功的一半。这些卫星需要一个同样先进的“大脑”来指挥。这就是由雷神公司（RTX）开发的OCX地面控制系统。OCX是整个现代化计划中延迟最久、超支最严重的部分，其复杂性被多次低估。没有OCX，GPS III卫星在轨道上运行也无法完全释放其M码和其他高级功能。OCX的交付延迟了数年，导致价值数十亿美元的先进卫星在太空中“功能受限”地飞行。
随着OCX系统（现已进入关键的交付和测试阶段）逐步上线，美国太空军正开始真正释放GPS III的全部潜力。同时，为了巩“黄金标准”的地位，GPS III还广播一种新的民用信号L1C。L1C的设计初衷就是为了与欧洲伽利略的E1信号和日本QZSS的L1C信号实现互操作。这是一种巧妙的“合作性竞争”：通过使GPS的民用信号与盟友系统无缝兼容，美国鼓励全球制造商继续将GPS作为多GNSS接收器的“参考”和“默认”系统，从而保持其在全球民用和商业市场的主导地位。
这场升级的代价是高昂的。美国政府问责局（GAO）的报告显示，GPS现代化计划的总成本已高达数百亿美元，并且仍在承受持续的延迟和预算压力。这种投入反映了一个残酷的现实：重建一个已经运行了半个世纪的全球基础设施，远比从一张白纸开始设计新系统要困难得多。
GPS的现代化竞赛，其本质是美国在21世纪重新定义其“太空主权”的努力。在20世纪，主权意味着对PNT信息的全球垄断。而在21世纪的多极化世界中，主权意味着“弹性”和“优势”。
通过GPS III和OCX的组合拳，美国的战略意图清晰可见：在民用领域，通过开放和互操作性（L1C）保持其“首选系统”的地位，继续主导全球商业生态系统；在军事领域，通过封闭和压倒性技术优势（M-Code）建立一道竞争对手无法逾越的“防火墙”。
然而，这场竞赛没有终点。随着GPS III卫星的发射接近尾声，更强大的GPS IIIF（“Follow-on”）卫星已在规划中。与此同时，中国的北斗系统也在规划其下一代，欧洲和俄罗斯同样如此。未来的PNT竞争将转向量子技术——例如，能提供不依赖太空信号的精确定位的量子陀螺仪和原子钟。
美国正在尽其所能，确保GPS这个源自上世纪的先发优势，不会在新的技术浪潮中成为历史的遗迹。这场昂贵的升级是为了确保在未来几十年里，无论是在地球的战场上，还是在无形的经济脉搏中，那个来自美国太空的微弱信号，依然是全球最可靠、最安全的“心跳”。
来源：人工智能学家