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美国GPS系统及其国际合作进展

李培升

【摘要】当前世界各卫星导航系统竞相发展。为适应新的发展局面，全球导航卫

星系统（GNSS）供应商纷纷利用各类多双边平台开展国际协调，围绕卫星导航领

域的国际合作不断加深。美国GPS自20世纪90年代建成以来，一方面不断优化

星座结构，进行系统升级，保持技术领先；另一方面也针对国际形势不断调整对外

合作战略，加强与其他系统间的对话与交流，通过各类多双边平台积极扩大国际合

作范围，从而维护其在卫星导航领域的主导地位。

【期刊名称】《国际太空》

【年(卷),期】2015(000)004

【总页数】8页(P38-45)

【作者】李培升

【作者单位】中国航天工业科学技术咨询有限公司

【正文语种】中文

当前世界各卫星导航系统竞相发展。为适应新的发展局面，全球导航卫星系统

（GNSS）供应商纷纷利用各类多双边平台开展国际协调，围绕卫星导航领域的国

际合作不断加深。

美国GPS自20世纪90年代建成以来，一方面不断优化星座结构，进行系统升级，

保持技术领先；另一方面也针对国际形势不断调整对外合作战略，加强与其他系统

间的对话与交流，通过各类多双边平台积极扩大国际合作范围，从而维护其在卫星

导航领域的主导地位。

系统现状

GPS空间段由分布在6个轨道面上的至少24颗卫星组成标准星座，原采用

“21+3”星座结构，2011年6月后采用“24+3”结构。截止2015年3月，美

国GPS系统共发射了两代、七种型号卫星，目前在轨卫星31颗，其中30颗提供

服务，1颗处于维护状态。

GPS地面段由1个主控站、1个备用主控站、16个监测站和12个地面天线组成。

主控站位于哥伦比亚施里弗空军基地，备用主控站在范登堡空军基地，16个监测

站由6个运行控制系统和10个国家地球空间情报局（NGA）监测站组成，12个

地面天线包括了4个GPS天线和8个空军卫星控制网天线。当前的系统运行控制

段已完成AEP5.9.2版和LADO2.11.2A版的部署。

GPS具备全天候、全天时提供高精度全球定位、导航和授时服务的能力，可提供

标准定位服务（SPS）和精密定位服务（PPS）。目前，GPS提供的导航信号包括

传统信号L1C/A、L1P（Y）、L2P（Y），以及现代化信号L2C、L5、M码。

其中，L2C专用于满足商业需求，经电离层校正有较高的精度，2005年首次发射，

计划于2018年实现用24颗卫星提供服务；L5用于满足交通生命安全和相关完整

性的要求，2010年首次发射，目前已有9颗GPS-2F卫星在轨，计划2021年左

右实现用24颗卫星提供服务。

2012年，GPS标准定位服务的空间信号用户测距误差的均方根值用户测距误差已

达到0.8m。军用GPS精密定位服务的空间信号定位精度为0.8m（95%），在对

一些GPS误差校准之后（例如采用与GPS和INS信号相关的最优估计技术），

精度能进一步提高（实际用户测离误差约为0.57m，授时精度为10ns）。美国联

邦航空局（FAA）的测试表明：采用民用GPS接收机可在全球实现约3m的定位

精度，测速精度0.2m/s，授时精度优于20ns。2013年1-8月全球GPS普通用

户的定位性能统计结果显示，大约有一半的用户其平均定位精度可以达到1.56m，

而95%的用户的平均定位精度达到了2.43m。

GPS广泛应用于军事、测绘、交通、农业、公共安全与灾难救援、娱乐等多个领

域。作为全球应用最为广泛的卫星导航系统，GPS接收机占据了全球导航设备近

90%的份额。据统计，2011年全球GPS应用市场规模达到903.5亿美元，同比

增长25.8%，GPS民用/商用用户达到10亿。

未来发展计划

根据计划，2018年将完成8颗GPS-3A卫星的发射；2024年前将完成16颗

GPS-3B卫星的发射；2030年前将完成16颗GPS-3C卫星的发射。新一代运行

控制段建设将分4个阶段进行，第1、2阶段将分别于2016、2018年完成，实现

增强的控制能力。

预计到2018年，将有24颗卫星提供第2种民用信号（L2C），主要用于满足商

业需求，通过电