【特邀专栏】DARPA成功故事系列之全球卫星定位系统（GPS）

本文由skysword编译自DARPA2015年新版发展战略《服务于国家安全的突破性技术》，详情请点击查阅：

关于DARPA成功故事系列，请查阅：

一、需求和机遇

在智能手机、平板电脑流行的数十年前，DARPA已经在网络技术、通信技术、高性能计算技术、图形用户界面、人工智能技术、先进微电子技术、先进材料、定位/导航/时间基准技术等方面取得了突出成就，为这些电子产品奠定了重要的技术基础。今天。许多人觉得生活中不能没有移动电子产品，可是对于美军士兵来说，这种感觉会更加直接，因为这些电子产品不只是提供通信功能，还直接成为作战工具和生命营救的支撑。

二、DARPA的解决方案

通过数十年的努力，DARPA大胆探索并成功获得了一系列重要成果，包括新的信息处理、分析和展示方法，提升了电子产品的计算速度和计算容量，减小了电子产品的体积、重量、功耗和成本等。这些颠覆现有路径的创新研究后来大多数都得到了联邦政府的大量投入。涌现的这些技术现在已成为现代军事作战能力的重要基石，例如情报、监视和侦查（ISR），指挥控制乃至电子战等。许多技术同时打开了广阔商业市场机会的大门，促使私营企业和投资者们构建新的商业模式和产业，包括电子、软件、通信和计算等。政府和民间的联合投入催生了充满吸引力的个人超薄电子产品的设计和生产，可以实现网上冲浪、规划旅程、登录社交媒体等。

在移动电子产品的技术基础中，通过DARPA资助的创新成果主要包括：

• 互联网

• 图形用户界面能够使用户和设备之间进行友好交互

• 人工智能和语音设别技术

• 射频功率放大器能够使射频信号传输到移动基站

• 软件定义无线电技术能够使手机设备中使用多协议、多频谱射频器件，使单部手机能够在不同的网络间漫游

• 基于微机电系统（MEMS）的芯片级高性能加速度计和陀螺仪，嵌入在手机中的微型GPS接收器用来提供定位和导航功能

• 计算机辅助设计工具和193nm照相平板印刷技术，用来设计和制造先进硅基芯片，实现存储和计算功能

• 可重复使用锂离子电池的早期工作

• 先进液晶显示器的高性能高分子材料

DARPA资助研发的项目为今天智能手机的众多功能提供了技术基础

三、产生的影响

采用标准协议和统一接口，通过将不同的传感器和零组件集成在一个系统内，移动设备为作战人员提供了强大的战场态势感知能力和通信能力，同时大幅减小了设备的尺寸、重量和功耗。更重要的是移动设备上不断推陈出新的各种apps应用程序，这些应用程序组成的生态系统能够创造各种各样的新功能，充分地发挥了人类智慧的潜力。不断攀升的用户市场也说明了移动设备自身在不断改进，不断降低成本并提供新的功能。

例如，DARPA的广泛使用语言翻译项目（BOLT）采用一部移动手机平台，能够实现与不同非英语国家人员的交流并且自动辨认出重要信息；DARPA的持续近距空中支援项目（PCAS）采用一部平板电脑系统，能够实现分散的地面和空中作战人员实时分享战场态势和武器系统数据，能够使地面不同作战单元同时快速发现不同的作战目标；与此相类似，DARPA的变革性应用程序项目（TransApps）采用安全的安卓智能手机系统，用来给阿富汗前线的作战人员实时传输高清数字地图图像数据，同时带有输入新数据的工具包，能够使作战人员从作战任务完成返回后上传新的升级包。TransApps更重要的是简化了创造新apps的流程，更快地响应作战人员的实时需求和创造出使用的软件工具。超过3000台TransApps移动设备被部署在阿富汗战场上，在18个月的时间内有力支持了陆军行动的实施。

TranApps项目为士兵开发的一系列apps应用程序

四、成果转移

DARPA的工作为个人电子产品的发展奠定了技术基础，同时反过来为军事能力的拓展提供了间接但很重要的推进作用，也就是说DARPA资助的研究工作先在商业部门落地生根，然后在军事领域找到应用，或者称“反哺军事”。DARPA在大学、公司和实验室的众多研究项目取得的技术进步一起催生了智能手机和平板电脑。然后大量的私人资本和公司创造了巨大的用户市场。今天，DARPA正在展示这些商业设备怎么用来增强军事能力。

五、下步展望

尽管移动设备在商业市场上已取得广泛应用，2014年累计销售超过15亿台，但是在军事的应用才刚刚起步。伴随着apps软件和硬件的飞速发展，移动设备提供了一个特有的机会让我们重新思考美军采用新技术的速度和节奏。

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