国外卫星导航系统现状与发展趋势分析.docx

☆宇航巡礼 THE SPACE TOUR国外卫星导航系统现状与发展趋势分析赵爽（北京空间科技信息研究所）1 卫星导航系统现状GPS系统大力推行现代化改造，确保世界领先地位美国的“全球定位系统”（GPS）是目前部署最完 善、卫星技术最先进、定位精度最高、普及最广的卫星 导航系统。为了保持、增强美国在全球卫星导航领域的 领先优势与主导地位，1999年美国提出GPS系统现代化 计划，旨在全面提升GPS系统军事与民用服务的性能， 增强GPS系统民用导航服务的竞争能力，增强对抗条件 下GPS系统的军用导航服务能力。经此现代化改造， GPS系统空间段星座卫星数量、导航信号、卫星功能等 均将出现重大变化，主要包括3个方面：其一，星座卫 星数量增加至30颗以上，以改善星座几何分布，提升服 务性能；其二，增加军用M码信号、3个民用信号，其 中军用M码信号是美国增强GPS系统导航战能力的重要 基础，包括星上信号功率增强、点波束等均需通过先进 的M码军用信号实现；其三，增加星上功率可调、高速 星间与星地链路、点波束、有哪些信誉好的足球投注网站与救援和被动激光测距 能力等，这是增强GPS系统自主导航与导航战能力的关 键措施。为了实现以上3个方面的改造，美国采取了3种途 径和手段，一是通过有计划地发射GPS－2F卫星，维 持并稳步提升GPS星座在轨卫星数量；二是发展必威体育精装版 的GPS－3卫星，全面提升卫星能力；三是开展地面段 现代化改造，以满足扩展的GPS系统星座，以及导航 信号和功能增加的运行、控制与管理要求。2013年5月 15日，美国发射了第4颗GPS－2F卫星，截至2013年12 月，美国在轨GPS卫星数达到32颗，其中工作星达到 了31颗，实现了其增加到30颗工作星的目标。而必威体育精装版 型GPS－3卫星的非飞行卫星已经过了多轮与现代化改 造地面段——下一代运行控制系统（OCX）的测试工 作，第一个可飞行的GPS－3 SV-01卫星在2014年开始 装配。对于地面段现代化改造，截至2013年，OCX 1阶段已经取得了重要进展，特别是按计划需进行5次的 GPS－3A卫星＋OCX 1发射演练已成功完成3次，标志 着OCX 1的发展已接近成熟。OCX 1阶段关键节点时间内容2010-03完成OCX系统技术基线评审2010-11完成OCX 1阶段硬件初步设计评审2010-08完成OCX 1系统集成基线评审2010-09完成OCX 1系统软件规范评审2011-07通过美国空军组织的初步设计评审2012-07完成OCX 1系统地面监测跟踪站接收机电磁兼容性测试2012-08完成了GPS-3卫星+OCX 1的第1次发射演练2013-04完成了GPS-3卫星+OCX 1的第2次发射演练2013-09完成了GPS-3卫星+OCX 1的第3次发射演练在军用方面，美国在提供定位精度的同时，非常重 视发展GPS的抗干扰能力，在GPS-2RM以及GPS－2F 卫星上增加了抗干扰能力更强的军用M码信号。未来美 国还将在下一代GPS－3中增加点波束信号，将在一个 直径约965km的区域内形成一个信号强度是目前信号强 度100倍的波束，从而极大地提升抗干扰能力。自1991 年GPS精确制导武器首次用于实战，并取得重大战果以 来，GPS系统提供的高精度定位、导航与授时（PNT） 能力已经成为美国军事行动的重要使能力量，在力量部 署与投送、后勤支援与保障、目标定位与精确打击、侦 察与情报获取、军事作战与协同等方面发挥着极其重 要，甚至是决定性的作用。美国军方认为，GPS系统及 其提供的高精度PNT服务是美国军事能力的倍增器。从天基PNT能力应用的角度分析，美国军方已经 形成了系统完整、体系配套的高效能GPS应用体系与协 调的一体化GPS应用能力，处于全面领先地位。与此同 时，在卫星导航干扰能力不断发展，PNT能力的应用争THE SPACE TOUR夺不断加剧的背景下，美国军方正在致力于提升GPS系 统抗干扰能力，如增加与民用信号彻底分离的M码军用 信号、星上信号功率可调、点波束增强等，并通过技术 升级来改善美国GPS用户设备的抗干扰能力；同时，限 制、阻断敌方使用卫星导航能力已经成为美国军方的重 要任务。GLONASS能力恢复，发射失利不会动摇其现代化进程1996－2000年，由于俄罗斯经济严重下滑、政府财 政支持困难等原因，极大地影响了俄罗斯“全球导航卫 星系统”（GLONASS）的发展。其星座的补网发射难 以进行，再加上每年大约3900万美元的维护费用，星座 维持难以为继，用户设备的开发更是受到极大的影响。 该星座卫星数量最少时只有7颗，无法独立提供PNT服 务，极大地影响到GLONASS系统政策的连续性和管理 体系与组织结构的建设。由于GLONASS系统星座的退 化等因素，在2010年前俄罗斯军方卫星导航