GPS衛星現代化

（Global Position System，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS）是美國研制的導航、授時(shí)和定位系統。它由空中衛星、地面跟蹤監測站、地面衛星數據注入站、地面數據處理中心和數據通訊網(wǎng)絡(luò )等部分組成。用戶(hù)只需購買(mǎi)GPS接收機，就可享受免費的導航、授時(shí)和定位服務(wù)。

全球定位系統技術(shù)現廣泛應用于農業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、測繪、安全防范、軍事、電力、通訊、城市管理等部門(mén)。

一、GPS衛星現代化的提出和內涵

GPS現代化的體法是1999年1月25日美國副總統以文告的形式發(fā)表的。文告只提出了幾項民用GPS導航技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，但其整個(gè)GPS現代化實(shí)質(zhì)是要加強GPS對美軍現代化戰爭中的支撐和保持全球民用導航領(lǐng)域中的領(lǐng)導地位。隨后美國軍方和波音公司（GPS系統主要制造商）發(fā)表的文章都闡明了他的內涵：一是保護，即GPS現代化是為了更好地保護美方和友好方的使用，要發(fā)展軍碼和強化軍碼的保密性能，加強抗干擾能力；二是阻止：即阻擾敵對方的使用，施加干擾，施加SA，AS等；三是保持，即是保持在有威脅地區以外的民用用戶(hù)有更精確更安全的使用。

目前在軌道上的28顆衛星運行正常。其中的26顆是屬于GPS BLOCK ⅡA型，預計可以再正常運行2年，至2002年初，即由原計劃的5年壽命延長(cháng)到10.6年，其中的兩顆BLOCK ⅡR型號的GPS衛星正在軌道上正常運行，其中的一顆是1999年10月7日才發(fā)射的。

最新型的BLOCK ⅡF以有六顆進(jìn)入了工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)，其中的第一、第二顆計劃在今年發(fā)射。

二、GPS現代化計劃中的軍事部分

美國提出GPS現代化的基本目的是滿(mǎn)足和適應21世紀美國國防現代化發(fā)展的需要，這是GPS現代化中第一位的，根本的。具體地說(shuō)，GPS現代化是為了更好地支持和保障軍事行動(dòng)。引用美軍一名將領(lǐng)的原話(huà)：在軍事行動(dòng)的，或有危險的，或有威脅的環(huán)境下，要求GPS能對作戰成員的戰斗力提供更好的支持，對他們的生命提供更安全的保障，能有助于各類(lèi)武器發(fā)揮更有效的作用。

美國經(jīng)過(guò)調查認為，軍事用戶(hù)對GPS的需求大體有以下4個(gè)主要方面。

1.在今后“信息戰”“電子戰”的背景下，GPS必須要有更好的抗電子干擾能力；

2.要有安全的GPS使用范圍，這包括兩方面的含義，一是GPS用戶(hù)能安全使用，二是對不同類(lèi)型GPS用戶(hù)要有不同使用范圍，要區別對待；

3.GPS用戶(hù)要有更短的首次初始化時(shí)間；

4.和其他軍事導航系統和各類(lèi)武器裝備要相互配適。

使用美國GPS精碼P（Y）的除美國軍方以外，目前美國軍方授權所在國家和地區的軍方使用的有27個(gè)。其中主要是北約國家的軍方，在授權亞太地區軍方使用的國家和地區主要有：韓國、中國臺灣、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰國等。
GPS除了在各類(lèi)運載器（包括載人和火器）的導航和定位方面發(fā)揮了巨大作用外，在對戰斗人員的支持和援助中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用，因此評價(jià)極高。

在上述軍事用戶(hù)需求調查的基礎上，美國軍方和情報部門(mén)在1999年6月作出以下4項GPS現代化的響應技術(shù)措施。

1.增加GPS衛星發(fā)射的信號強度，以增加抗電子干擾能力。

2.在GPS信號頻道上，增加新的軍用碼（M碼），要與民用碼分開(kāi)。M碼要有更好的抗破譯的保密和安全性能。

3.軍事用戶(hù)的接受設備要比民用的有更好的保護裝置，特別是抗干擾能力和快速初始化功能。

4.創(chuàng )造新的技術(shù)，以阻止和阻擾敵方使用GPS。

三、GPS現代化計劃中的民用部分

為更好地民用導航、定位、大氣探測等方面的需求，美方認為他大體有以下5個(gè)主要方面。

1.改善民用導航和定位的精度；

2.擴大服務(wù)的覆蓋面和改善服務(wù)的持續性；

3.提高導航的安全性（integrity），如增強信號功率，增加導航信號和頻道；

4.保持GPS在全球定位系統中技術(shù)和銷(xiāo)售的領(lǐng)先地位；

5.注意和現有的和將來(lái)的民用其他空間導航系統的匹配和兼容。

基于上述需求，美方擬采取的措施有：

1.在一年一度評估的基礎上，決定是否將SA信號強度降為零。停止SA的播放，將使民用實(shí)時(shí)定位和導航的精度提高3—5倍。這已在今年5月1日零點(diǎn)開(kāi)始實(shí)行。這里要說(shuō)明一點(diǎn)，美國軍方已經(jīng)掌握了GPS施加SA的技術(shù)，即GPS可以在局部區域內增加SA信號強度，使敵對方利用GPS時(shí)嚴重降低定位精度，無(wú)法用于軍事行動(dòng)。

2.在L2頻道上增加第二民用碼，即CA碼。這樣用戶(hù)就可以有更好的多余觀(guān)測，以提高定位精度，并有利于電離層的改正。

3.增加L5民用頻率，這有利于提高民用實(shí)時(shí)定位的精度和導航的安全性。

四、GPS現代化計劃的進(jìn)程安排

1.GPS現代化第一階段

發(fā)射12顆改進(jìn)型的GPS BLOCK ⅡR型衛星，它們具有一些新的功能。既能發(fā)射第二民用碼，即在L2上加載CA碼；在L1和L2上播發(fā)P（Y）碼的同時(shí)，在這兩個(gè)頻率上還試驗性的同時(shí)加載新的軍碼（M碼）；ⅡR型的信號發(fā)射功率，不論在民用通道還是軍用通道上都有很大提高。

2.GPS現代化第二階段

發(fā)射6顆GPS BLOCK ⅡF（“ⅡFLite” ）。GPS BLOCK ⅡF型衛星除了有上面提到的GPS BLOCK ⅡR型衛星的功能外，還進(jìn)一步強化發(fā)射M碼的功率和增加發(fā)射第三民用頻率，即L5頻道。GPS ⅡF型衛星的第一顆的發(fā)射不遲于2005年。到2008年在空中運行的GPS衛星中，至少有18顆 ⅡF型衛星，以保證M碼的全球覆蓋。到2016年GPS衛星系統應全部以ⅡF衛星運行，共計24+3顆。

3.GPS現代化計劃的第三階段

發(fā)射的GPS BLOCK Ⅲ 型衛星，在2003年前完成代號為GPS Ⅲ的 GPS完全現代化計劃設計工作。目前正在研究未來(lái)GPS衛星導航的需求，討論制定GPS Ⅲ 型衛星系統結構，系統安全性、可靠程度和各種可能的風(fēng)險，計劃在2008年要發(fā)射GPS Ⅲ 的第一顆實(shí)驗衛星。計劃用近20年的時(shí)間完成GPS Ⅲ 計劃，取代目前的GPS Ⅱ。