美国的又一项“王牌”级秘密武器——一种名为MagNav的新型
导航系统似乎即将推出。这个系统利用地磁异常进行定位，可以被看作是一种超级导航工具，非常稳定，无所不在，几乎不可能被干扰——除非发生核爆炸，那时候导航问题可能就不是最大的忧虑了。
要破坏这个系统？基本不可能！因为它根本不依赖于如卫星那样的硬件设施。此外，MagNav能在任何环境下工作，包括室内、水下、地下及地堡中，而且不受任何气象条件的影响，它也不会发出任何信号，这意味着它几乎完美无缺，让其他导航系统相比之下就像是在丛林中手持纸质地图迷路的小孩。
MagNav的发源地是麻省理工学院，其初衷是为GPS系统创建一个后备方案。
如果你密切关注俄乌战争，你肯定记得2022年那场战事的转折点。当时乌克兰获得了美国提供的海马斯多管火箭炮，并开始使用那些精确到毫米级的高精度弹药，似乎战局开始倾斜向乌克兰。不过很快，情况发生了变化：海马斯依赖的GPS导航系统被俄罗斯通过电子干扰技术破解，到了2023年夏天，海马斯的效果大幅下降，乌克兰的大反攻也因此停滞不前。
随后俄罗斯加大了其导弹和无人机的攻击力度，看起来战局可
能会完全逆转。但乌克兰并非没有准备，他们部署了一套带有浓厚东欧神秘色彩的电子战系统——Pokrova，这套系统通过干扰和欺骗卫星导航，使俄罗斯的导弹和无人机效果大打折扣，如无头苍蝇般无法有效攻击，使战场形势再次陷入僵持。
你看，所有这些变化的关键和核心都是围绕卫星导航系统的干扰和欺骗展开的。目前地球上空悬挂着四套全球性的卫星定位系统，包括美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗和欧洲的伽利略，这些系统虽然定位精确，但它们共有的缺点是信号弱、容易受到天气和人为干扰，并且在室内和水下无法提供定位服务。最严重的是，如果这些卫星遭到破坏，人类的许多现代设施将不复存在。
这正是美国空军所担忧的，因为他们的许多军事行动都极度依赖GPS，无论是飞机、无人机还是像海马斯这样的精确制导武器，一旦GPS受到干扰，就可能导致任务失败，受到欺骗还可能造成更严重的损失。
例如，一些驾车靠近克里姆林宫的司机就会抱怨，他们的导航系统莫名其妙地显示他们已经在莫斯科机场，使他们感到困惑。而在黑海上的船
只也发现，他们的导航系统神奇地告诉他们已经开到陆地上数十公里了，这些都是俄罗斯信号欺骗技术的结果。
乌克兰也经历了类似的情况，最近他们的手机和车载导航系统可能会显示自己的位置在数百公里之外，这也是电子战系统Pokrova的杰作，好在这套系统只在面临威胁时才激活，平时不会造成太大影响，反而可以在空袭即将到来时提醒乌克兰人寻找避难所。
这些都只是干扰和欺骗的手段，如果卫星真的被摧毁，所有高科技武器将瞬间失效，所有军事优势也将烟消云散。美国空军对这种精确导航能力中的单点失败非常担忧，因此十年前就开始与麻省理工学院合作，开发利用地磁的MagNav系统。
许多人可能已知道，地球内部的热能通过推动固态内核与熔融外核的相对运动而产生电磁效应，进而形成地球磁场。地壳和上地幔的物质组成和结构差异可能导致地磁场的畸变，如地壳的增厚、拉伸、断裂或挤压，都会在地磁场中留下变化的痕迹，岩石的化学或磁性变化也会引起地磁场的局部变动，这些与原始地磁场的不同变化称为地磁异常。
MagNav的工作原理是在飞机或车辆中安装磁力计，实时测量磁场数据，并与地磁异常图进行比对，以此确定当前位置。虽然这听起来简单，但实际操作非常困难和复杂，因为地球磁场非常微弱，我们所说的是百万分之一特斯拉的量级，而飞机和汽车本身的电子设备产生的磁场会严重影响磁力计的测量结果，从而导致导航的巨大误差。
麻省理工和美国空军在GitHub上启动了一个磁导航信号增强挑战赛，广泛征集技术方案，并最终实现了突破，改进了麻省理工的神经网络架构，通过机器学习分离和消除飞机等载具产生的磁噪声，从而获取了较为精确的定位数据。我在一个视频中看到，麻省理工的一位研究人员在笔记本电脑上仅用几分钟就完成了机器的训练，实现了102米的定位精确度。
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2020年，在弗吉尼亚州路易莎上空的一次飞行测试中，研究人员将误差精度减小到了13米。
据估计，理想情况下MagNav的精度可以达到10米，这与海马斯两三米的精度以及我们日常使用的民用导航精度相当接近。这是否意味着MagNav已经可以成为GPS的有效备份了呢？
答案仍然是否定的，目前MagNav还需要依赖磁力计和电脑进行测量和计算，磁力计的大小有几个手提箱那么大，而且在不同环境中，或使用质量较低的磁图时，精确度也会有较大差异。但既然已经达到了10米的精度，相信不久的将来，MagNav的设备可以进行大规模开发利用，甚至可能被缩小成像GPS那样的模块，这意味着MagNav导航可能很快就会实现小型化。随着地磁测量技术的进步和机器学习的不断发展，MagNav的精确度可能会进一步提高，从而成为真正的GPS备胎，至于是否会成为主导，目前还为时尚早。
但MagNav的优势显而易见，它是一个完全独立的导航系统，不依赖于任何其他设备，只需要加载或更新磁图即可。一旦磁图数据确定，基本不会改变，只会随着测量精度的提高而更加精确，只有地质级别的变化或核爆炸才可能干扰地球磁场，影响其导航可靠性。
此外，MagNav可以在任何地方使用，无论是陆地还是海洋，包括水下和地下环境，例如矿井和潜艇，它不需要接收卫星信号，也不会向外发射任何信号，连暴雨乌云都无法影响它，只有将其置于铁盒子中才能影响其功能。
理论上，强磁铁也可以用来干扰它，但你要记住，磁场强度随距离的立方衰减，你很难在大面积上产生干扰。而且MagNav本身就是利用机器学习来剔除噪声的，磁铁产生的磁场是均匀变化的，因此很容易被识别并排除，干扰效果可能也不会很大。
你认为MagNav能否被集成到模块中，成为类似GPS的导航设备呢？欢迎在下方留言讨论。
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