GPS衛(wèi)星現(xiàn)代化

（Global Position System，簡(jiǎn)稱GPS）是美國(guó)研制的導(dǎo)航、授時(shí)和定位系統(tǒng)。它由空中衛(wèi)星、地面跟蹤監(jiān)測(cè)站、地面衛(wèi)星數(shù)據(jù)注入站、地面數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)等部分組成。用戶只需購(gòu)買GPS接收機(jī)，就可享受免費(fèi)的導(dǎo)航、授時(shí)和定位服務(wù)。

全球定位系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、航空、測(cè)繪、安全防范、軍事、電力、通訊、城市管理等部門。

一、GPS衛(wèi)星現(xiàn)代化的提出和內(nèi)涵

GPS現(xiàn)代化的體法是1999年1月25日美國(guó)副總統(tǒng)以文告的形式發(fā)表的。文告只提出了幾項(xiàng)民用GPS導(dǎo)航技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，但其整個(gè)GPS現(xiàn)代化實(shí)質(zhì)是要加強(qiáng)GPS對(duì)美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的支撐和保持全球民用導(dǎo)航領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)地位。隨后美國(guó)軍方和波音公司（GPS系統(tǒng)主要制造商）發(fā)表的文章都闡明了他的內(nèi)涵：一是保護(hù)，即GPS現(xiàn)代化是為了更好地保護(hù)美方和友好方的使用，要發(fā)展軍碼和強(qiáng)化軍碼的保密性能，加強(qiáng)抗干擾能力；二是阻止：即阻擾敵對(duì)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(qū)以外的民用用戶有更精確更安全的使用。

目前在軌道上的28顆衛(wèi)星運(yùn)行正常。其中的26顆是屬于GPS BLOCK ⅡA型，預(yù)計(jì)可以再正常運(yùn)行2年，至2002年初，即由原計(jì)劃的5年壽命延長(zhǎng)到10.6年，其中的兩顆BLOCK ⅡR型號(hào)的GPS衛(wèi)星正在軌道上正常運(yùn)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)入了工廠生產(chǎn)線，其中的第一、第二顆計(jì)劃在今年發(fā)射。

二、GPS現(xiàn)代化計(jì)劃中的軍事部分

美國(guó)提出GPS現(xiàn)代化的基本目的是滿足和適應(yīng)21世紀(jì)美國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化發(fā)展的需要，這是GPS現(xiàn)代化中第一位的，根本的。具體地說，GPS現(xiàn)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：在軍事行動(dòng)的，或有危險(xiǎn)的，或有威脅的環(huán)境下，要求GPS能對(duì)作戰(zhàn)成員的戰(zhàn)斗力提供更好的支持，對(duì)他們的生命提供更安全的保障，能有助于各類武器發(fā)揮更有效的作用。

美國(guó)經(jīng)過調(diào)查認(rèn)為，軍事用戶對(duì)GPS的需求大體有以下4個(gè)主要方面。

1.在今后“信息戰(zhàn)”“電子戰(zhàn)”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用戶能安全使用，二是對(duì)不同類型GPS用戶要有不同使用范圍，要區(qū)別對(duì)待；

3.GPS用戶要有更短的首次初始化時(shí)間；

4.和其他軍事導(dǎo)航系統(tǒng)和各類武器裝備要相互配適。

使用美國(guó)GPS精碼P（Y）的除美國(guó)軍方以外，目前美國(guó)軍方授權(quán)所在國(guó)家和地區(qū)的軍方使用的有27個(gè)。其中主要是北約國(guó)家的軍方，在授權(quán)亞太地區(qū)軍方使用的國(guó)家和地區(qū)主要有：韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰國(guó)等。
GPS除了在各類運(yùn)載器（包括載人和火器）的導(dǎo)航和定位方面發(fā)揮了巨大作用外，在對(duì)戰(zhàn)斗人員的支持和援助中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用，因此評(píng)價(jià)極高。

在上述軍事用戶需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，美國(guó)軍方和情報(bào)部門在1999年6月作出以下4項(xiàng)GPS現(xiàn)代化的響應(yīng)技術(shù)措施。

1.增加GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度，以增加抗電子干擾能力。

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

3.軍事用戶的接受設(shè)備要比民用的有更好的保護(hù)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(xiàn)代化計(jì)劃中的民用部分

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

1.改善民用導(dǎo)航和定位的精度；

2.擴(kuò)大服務(wù)的覆蓋面和改善服務(wù)的持續(xù)性；

3.提高導(dǎo)航的安全性（integrity），如增強(qiáng)信號(hào)功率，增加導(dǎo)航信號(hào)和頻道；

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

5.注意和現(xiàn)有的和將來的民用其他空間導(dǎo)航系統(tǒng)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(píng)估的基礎(chǔ)上，決定是否將SA信號(hào)強(qiáng)度降為零。停止SA的播放，將使民用實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的精度提高3—5倍。這已在今年5月1日零點(diǎn)開始實(shí)行。這里要說明一點(diǎn)，美國(guó)軍方已經(jīng)掌握了GPS施加SA的技術(shù)，即GPS可以在局部區(qū)域內(nèi)增加SA信號(hào)強(qiáng)度，使敵對(duì)方利用GPS時(shí)嚴(yán)重降低定位精度，無法用于軍事行動(dòng)。

2.在L2頻道上增加第二民用碼，即CA碼。這樣用戶就可以有更好的多余觀測(cè)，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(dǎo)航的安全性。

四、GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的進(jìn)程安排

1.GPS現(xiàn)代化第一階段

發(fā)射12顆改進(jìn)型的GPS BLOCK ⅡR型衛(wèi)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(yàn)性的同時(shí)加載新的軍碼（M碼）；ⅡR型的信號(hào)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(xiàn)代化第二階段

發(fā)射6顆GPS BLOCK ⅡF（“ⅡFLite” ）。GPS BLOCK ⅡF型衛(wèi)星除了有上面提到的GPS BLOCK ⅡR型衛(wèi)星的功能外，還進(jìn)一步強(qiáng)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(wèi)星的第一顆的發(fā)射不遲于2005年。到2008年在空中運(yùn)行的GPS衛(wèi)星中，至少有18顆 ⅡF型衛(wèi)星，以保證M碼的全球覆蓋。到2016年GPS衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)全部以ⅡF衛(wèi)星運(yùn)行，共計(jì)24+3顆。

3.GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的第三階段

發(fā)射的GPS BLOCK Ⅲ 型衛(wèi)星，在2003年前完成代號(hào)為GPS Ⅲ的 GPS完全現(xiàn)代化計(jì)劃設(shè)計(jì)工作。目前正在研究未來GPS衛(wèi)星導(dǎo)航的需求，討論制定GPS Ⅲ 型衛(wèi)星系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)安全性、可靠程度和各種可能的風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)劃在2008年要發(fā)射GPS Ⅲ 的第一顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。計(jì)劃用近20年的時(shí)間完成GPS Ⅲ 計(jì)劃，取代目前的GPS Ⅱ。