[分享]GPS卫星现代化

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更多发布于：2004-05-31 19:42

GPS（Global Position System）是美国研制的导航、授时和定位系统。它由空中卫星、地面跟踪监测站、地面卫星数据注入站、地面数据处理中心和数据通讯网络等部分组成。用户只需购买GPS接收机，就可享受免费的导航、授时和定位服务。
　　全球定位系统技术现广泛应用于农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全防范、军事、电力、通讯、城市管理等部门。
　　 一、GPS卫星现代化的提出和内涵
　　GPS现代化的提法是1999年1月25日美国副总统以文告的形式发表的。文告只提出了几项民用GPS导航技术的改进和发展，但其整个GPS现代化实质是要加强GPS对美军现代化战争中的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。随后美国军方和波音公司（GPS系统主要制造商）发表的文章都阐明了他的内涵：一是保护，即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用，要发展军码和强化军码的保密性能，加强抗干扰能力；二是阻止：即阻扰敌对方的使用，施加干扰，施加SA，AS等；三是保持，即是保持在有威胁地区以外的民用用户有更精确更安全的使用。
　　目前在轨道上的28颗卫星运行正常。其中的26颗是属于GPS BLOCK ⅡA型，预计可以再正常运行2年，至2002年初，即由原计划的5年寿命延长到10.6年，其中的两颗BLOCK ⅡR型号的GPS卫星正在轨道上正常运行，其中的一颗是1999年10月7日才发射的。
　　最新型的BLOCK ⅡF以有六颗进入了工厂生产线，其中的第一、第二颗计划在今年发射。
　　 二、GPS现代化计划中的军事部分
　　美国提出GPS现代化的基本目的是满足和适应21世纪美国国防现代化发展的需要，这是GPS现代化中第一位的，根本的。具体地说，GPS现代化是为了更好地支持和保障军事行动。引用美军一名将领的原话：在军事行动的，或有危险的，或有威胁的环境下，要求GPS能对作战成员的战斗力提供更好的支持，对他们的生命提供更安全的保障，能有助于各类武器发挥更有效的作用。
美国经过调查认为，军事用户对GPS的需求大体有以下4个主要方面。
　　1.在今后“信息战”“电子战”的背景下，GPS必须要有更好的抗电子干扰能力；
　　2.要有安全的GPS使用范围，这包括两方面的含义，一是GPS用户能安全使用，二是对不同类型GPS用户要有不同使用范围，要区别对待；
　　3.GPS用户要有更短的首次初始化时间；
　　4.和其他军事导航系统和各类武器装备要相互配适。
　　使用美国GPS精码P（Y）的除美国军方以外，目前美国军方授权所在国家和地区的军方使用的有27个。其中主要是北约国家的军方，在授权亚太地区军方使用的国家和地区主要有：韩国、中国台湾、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰国等。
　　GPS除了在各类运载器（包括载人和火器）的导航和定位方面发挥了巨大作用外，在对战斗人员的支持和援助中发挥了关键性作用，因此评价极高。
　　在上述军事用户需求调查的基础上，美国军方和情报部门在1999年6月作出以下4项GPS现代化的响应技术措施。
　　1.增加GPS卫星发射的信号强度，以增加抗电子干扰能力。
　　2.在GPS信号频道上，增加新的军用码（M码），要与民用码分开。M码要有更好的抗破译的保密和安全性能。
　　3.军事用户的接受设备要比民用的有更好的保护装置，特别是抗干扰能力和快速初始化功能。
　　4.创造新的技术，以阻止和阻扰敌方使用GPS。
　　三、GPS现代化计划中的民用部分
　　1.改善民用导航和定位的精度；
　　2.扩大服务的覆盖面和改善服务的持续性；
　　3.提高导航的安全性（integrity），如增强信号功率，增加导航信号和频道；
　　4.保持GPS在全球定位系统中技术和销售的领先地位；
　　5.注意和现有的和将来的民用其他空间导航系统的匹配和兼容。
基于上述需求，美方拟采取的措施有：
　　1. 在一年一度评估的基础上，决定是否将SA信号强度降为零。停止SA的播放，将使民用实时定位和导航的精度提高3—5倍。这已在今年5月1日零点开始实行。这里要说明一点，美国军方已经掌握了GPS施加SA的技术，即GPS可以在局部区域内增加SA信号强度，使敌对方利用GPS时严重降低定位精度，无法用于军事行动。
　　2.在L2频道上增加第二民用码，即CA码。这样用户就可以有更好的多余观测，以提高定位精度，并有利于电离层的改正。
　　3.增加L5民用频率，这有利于提高民用实时定位的精度和导航的安全性。
　　四、GPS现代化计划的进程安排
　　1.GPS现代化第一阶段
　　发射12颗改进型的GPS BLOCK ⅡR型卫星，它们具有一些新的功能。既能发射第二民用码，即在L2上加载CA码；在L1和L2上播发P（Y）码的同时，在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码（M码）；ⅡR型的信号发射功率，不论在民用通道还是军用通道上都有很大提高。
　　2.GPS现代化第二阶段
　　发射6颗GPS BLOCK ⅡF（“ⅡFLite” ）。GPS BLOCK ⅡF型卫星除了有上面提到的GPS BLOCK ⅡR型卫星的功能外，还进一步强化发射M码的功率和增加发射第三民用频率，即L5频道。GPS ⅡF型卫星的第一颗的发射不迟于2005年。到2008年在空中运行的GPS卫星中，至少有18颗 ⅡF型卫星，以保证M码的全球覆盖。到2016年GPS卫星系统应全部以ⅡF卫星运行，共计24+3颗。
　　3.GPS现代化计划的第三阶段
　　发射的GPS BLOCK Ⅲ 型卫星，在2003年前完成代号为GPS Ⅲ的 GPS完全现代化计划设计工作。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求，讨论制定GPS Ⅲ 型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险，计划在2008年要发射GPS Ⅲ 的第一颗实验卫星。计划用近20年的时间完成GPS Ⅲ 计划，取代目前的GPS Ⅱ。

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