GPS衛(wèi)星現(xiàn)代化

（Global Position System，簡稱GPS）是美國研制的導(dǎo)航、授時和定位系統(tǒng)。它由空中衛(wèi)星、地面跟蹤監(jiān)測站、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。用戶只需購買GPS接收機(jī)，就可享受免費(fèi)的導(dǎo)航、授時和定位服務(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日美國副總統(tǒng)以文告的形式發(fā)表的。文告只提出了幾項民用GPS導(dǎo)航技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，但其整個GPS現(xiàn)代化實質(zhì)是要加強(qiáng)GPS對美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭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)計可以再正常運(yùn)行2年，至2002年初，即由原計劃的5年壽命延長到10.6年，其中的兩顆BLOCK ⅡR型號的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、第二顆計劃在今年發(fā)射。

二、GPS現(xiàn)代化計劃中的軍事部分

美國提出GPS現(xiàn)代化的基本目的是滿足和適應(yīng)21世紀(jì)美國國防現(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。引用美軍一名將領(lǐng)的原話：在軍事行動的，或有危險的，或有威脅的環(huán)境下，要求GPS能對作戰(zhàn)成員的戰(zhàn)斗力提供更好的支持，對他們的生命提供更安全的保障，能有助于各類武器發(fā)揮更有效的作用。

美國經(jīng)過調(diào)查認(rèn)為，軍事用戶對GPS的需求大體有以下4個主要方面。

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，二是對不同類型GPS用戶要有不同使用范圍，要區(qū)別對待；

3.GPS用戶要有更短的首次初始化時間；

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GPS精碼P（Y）的除美國軍方以外，目前美國軍方授權(quán)所在國家和地區(qū)的軍方使用的有27個。其中主要是北約國家的軍方，在授權(quán)亞太地區(qū)軍方使用的國家和地區(qū)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，因此評價極高。

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

1.增加GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號強(qiáng)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。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)代化計劃中的民用部分

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

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)信號功率，增加導(dǎo)航信號和頻道；

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.在一年一度評估的基礎(chǔ)上，決定是否將SA信號強(qiáng)度降為零。停止SA的播放，將使民用實時定位和導(dǎo)航的精度提高3—5倍。這已在今年5月1日零點(diǎn)開始實行。這里要說明一點(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(qū)域內(nèi)增加SA信號強(qiáng)度，使敵對方利用GPS時嚴(yán)重降低定位精度，無法用于軍事行動。

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，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時定位的精度和導(dǎo)航的安全性。

四、GPS現(xiàn)代化計劃的進(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，在這兩個頻率上還試驗性的同時加載新的軍碼（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(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24+3顆。

3.GPS現(xiàn)代化計劃的第三階段

發(fā)射的GPS BLOCK Ⅲ 型衛(wèi)星，在2003年前完成代號為GPS Ⅲ的 GPS完全現(xiàn)代化計劃設(shè)計工作。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，計劃在2008年要發(fā)射GPS Ⅲ 的第一顆實驗衛(wèi)星。計劃用近20年的時間完成GPS Ⅲ 計劃，取代目前的GPS Ⅱ。