根據統計，截止2018年全球 GPS 使用者數量已經累計超過 33億 ，對農業、運輸及航空有著無可替代的重要意義，除此之外，GPS也是美軍制導武器的命脈所在。
然而隨著全球反衛星武器的發展崛起，美國GPS的優勢地位也逐漸開始搖搖欲墜，GPS的穩定性雖然無可撼動， 但在日益先進的反衛星武器面前，它的安全性就變得沒那麽牢靠。 於是美國空軍在十年前便開始和麻省理工合作研發，力爭開創一個全新的導航系統。
而現在， 美國最新的地磁導航系統MagNav 即將問世。 作為美國今後十年的超級王炸武器，地磁導航系統MagNav又將會為世界帶來怎樣的震撼？
反衛星武器的危險性
美國所研發的導航系統MagNav依靠地磁進行定位，它目前的定位精度GPS比起GPS稍遜一籌，但所表現出的穩定性卻令世人感到驚異。
無論是電磁幹擾還是惡劣天氣，都無法對MagNav的穩定性造成一點威脅，因為它沒有衛星等硬件設施，本身不會發射出任何訊號， 在穩定性上幾乎無懈可擊。
可GPS作為現在全球最先進的定位系統，為何美國要進行自我革新，去研究其他導航呢？這還要源自於近幾年世界各國先進反衛星武器的陸續問世。
2020年全球地磁場強度分布圖
比如中國，在大力研發北鬥定位之余，我們還開發了自己的反衛星武器。美國的GPS位於地球23000公裏高的軌域上，如果我們想要對美國衛星進行反制甚至是擊落，就需要在相同軌域上部署一個具備攻擊性的衛星武器 ，而中國已經建立起完整的反衛星作戰體系。
從2007年起，美國就開始監視中國的反衛星戰力，並評估了一份反衛星戰力報告，其中提到 中國不僅擁有利用網絡攻勢奪取美國衛星通訊 的能力，還擁有反衛星導彈、反衛星激光武器 等完整的反衛星作戰體系。
並且中國在很早之前就開發出 衛星幹擾器， 並將其進口給伊拉克。實戰過程中， 中國的衛星幹擾器成功讓美國戰斧導彈出現彈道偏離。
在最後美國評價了全球的網絡站等級， 中國僅次於美國和以色列，與俄羅斯並列第二等級。 俄羅斯的衛星武器同樣處於世界先列，所研制的電子系統能對半徑80公裏的的範圍內實作訊號壓制。
海灣戰爭期間，美軍對GPS制導武器的使用率僅為 8% 。到了科索沃戰爭，美軍和北約盟軍對GPS制造武器的使用率就飆升到 90% 。現代戰場上失去了GPS的美軍，就猶如被拔去利齒的猛虎。
這也是美軍最擔憂與最不願目睹的局面， 他們的飛機、無人機以及各種制導武器都對GPS有著嚴重依賴。 為了確保精確定位系統的穩定性時刻線上，美國空軍在十年前和麻省理工正式合作，打算開發一套GPS的備用系統，於是地磁導航的MagNav系統便應運而生了。
MagNav系統、未來已至
地磁導航聽似高級，實際上已經被人類套用了數千年之久。 中國古代發明的指南針、航海羅盤 ，以及十四世紀歐洲人使用羅盤發現新大陸， 這些偉大的發明和發現其實都源自於地磁導航。
地磁場分布在地球近地空間，因地球磁性物質分布不同，所以每個地域的地磁場也存著在一些差異。 地殼和上地幔的物質組成和結構差異，比如地殼拉伸斷裂，都會導致磁場的扭曲，巖石的磁性變化也會讓局部磁場發生改變，這些就叫做 地磁異常。
地球磁場的磁力線每個點都有所不同，科學家們此前想方設法透過各種方式測量繪制了全球的地磁異常圖，這也就意味著掌握了地球上的每一個點位，得知了這些點位的具體磁場強度和方向差異。
而地磁定位導航MagNav系統的原理，簡而言之就是 利用地磁場強度隨地理空間位置變化具有不同分布的特質，來得知運動載體的大致位置。 而MagNav會在運動載體上安裝 磁力計， 即時計算出當前磁場數據，提取磁場特征，來與地磁異常圖進行比對，從而精確得知當前位置。
地磁場分布十分廣泛，於是該技術也可以適用於 飛機、汽車、潛航器 等不同領域的運動載體。而地磁定位最大的優勢，就是 不依賴外部環境，也不需要提前準備部署硬件，無需維護，不會輕易受到幹擾，能在成本、可靠性和定位之間取得良好平衡。
然而這只是基於理論，MagNav想要真正實作並套用於市場，過程仍然是充滿著阻礙困難。地球的磁場很是微弱，而我們所利用的不過是 百萬分之一特斯拉量級 ， 運動載體所攜帶的電子器材也會產生磁場，對磁力計的測量數據進行幹擾， 導致最終的導航效果出現程度不一的偏差。
為了解決這個技術難題，麻省理工在GitHub上發起了 磁導航訊號挑戰賽 ，大力征求能增強磁導航訊號的技術方案。功夫不負有心人，最終麻省理工如願取得突破，神經網絡架構得到了巨大提升，可利用機器來辨識學習載具產生的磁噪，並分離消除。
該方案讓MagNav的定位精度大大提升， 2020年美空軍聯合麻省理工人工智能部在 C-17A Globemaster III 上安裝了MagNav即時磁導航系統。 根據美空軍宣傳，該導航系統透過神經網絡學習以及AIA校準，只是在商用筆記電腦上進行了幾分鐘的短暫訓練。
而這次飛行試驗，也成功驗證了MagNav導航系統的可用性，根據科研人員論述， 他們使用三年前的磁地圖，在海拔一千英尺的高空飛行一小時，整體誤差未超過13米 。 而這並非是MagNav的極限，按照理論，MagNav的理想最大精度是能達到 10米 的。
盡管MagNav的精度已經十分可觀，但美國GPS定位系統的精度誤差早在2023年10月就已經控制在了 0.1米 之內，作為目前全球精度最高的衛星定位，MagNav系統和GPS依然有著不小的差距。
並且MagNav系統雖然不受外界幹擾，但磁場的強度變化是較為復雜的。 在理想條件下MagNav系統的精度誤差可控制在10米左右，但如果是環境惡劣的地區，MagNav的最大誤差甚至可能達到1公裏 ， 完全無法符合現代器材的定位精度要求。
MagNav作為優劣明顯的定位系統，目前還需要相當漫長的時間來完善最佳化， 它所適配的磁力計體積太大， 需要改善縮小，最好能濃縮到GPS模組大小。同時它比較傳統定位系統優勢又十分顯著， 不依賴外部器材，只要更新錄入磁圖就能長期使用 ，除非發生核爆炸事件，才會對地球磁場造成幹擾。
而你對MagNav的未來前景又有著怎樣的判斷呢？中國又是否有必要開發自己的北鬥備胎？歡迎闡述你的觀點。
