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GPS进展简史2022年美国取消了对GPS卫星民用信道的SA干扰信号,民用GPS的定位精度到达平均
6.2米的有用化水平,从而掀起GPS产业和应用热潮随着GPS卫星的现代化,定位精度的提高,实时高速定位力量和抗干扰力量的增加,美军开头在越来越多的领域使用GPS制导武器★GPS因军用需求而诞生长期以来,判别敌我位置就是各国军队迫切渴求的力量在古代即使是绘制粗糙的地图也是将领们的无价之宝,到了近代消灭了绘制等高线经纬度的高精度地图,随着1957年苏联Sputnik-1人造卫星放射成功,人类的眼光又投向了天际1958年,美国海军开头研制子午仪卫星定位系统,1960年开头放射卫星并于1964年正式投入使用尽管这个为核潜艇开发的定位系统具有诸多弊端,如无法确定高度信息,定位时间长,无法连续导航,无法供给高度信息,难于修正电离层延迟误差等,但比照传统定位方式已经是一场革命了美国海军对此缺乏提出了Timation打算,试验了星载原子钟,Timation打算为海军舰艇尤其是核潜艇供给低动态的2维定位效劳;同期美国空军提出了621B打算,使用伪随机码为根底的测距原理,621B打算为空军供给高动态3维效劳1973年美国国防部将海空军的方案合二为一,建立国防导航卫星系统DNSS这是现有GPS正式的源头此后不久,DNSS改名为Navstar即授时和测距导航卫星或者说是全球定位系统NavigationSignalTimingandRanging/GlobalPositioningSystem后来简称GPSo但是授时功能始终是GPS的核心功能之一,这也是从CDMA通信到电力系统都大量承受GPS的重要缘由★第一代GPS对民用有限制GPS的测试阶段最初的GPS打算将24颗卫星分置于夹角120°的三个轨道面上,每个轨道面上8颗卫星,这样的轨道设置保证地球上任一点能观测到6~9颗卫星,从而实现足够的定位精度GPS从1978年到1985年,从范登堡空军基地用AtlasF火箭放射11颗BlockI批次的试验卫星,其中放射失败1颗,这个阶段验证了地面接收机,地而跟踪网络和GPS卫星的定位力量的牢靠性,其结果令人满足降低民用精度的SA技术1983年韩国007号客机导航系统故障误入苏联领空被击落后,美国总统里根宣布一旦GPS建成将开放给公众使用,从而开启GPS民用的大门GPS卫星将放射两种不同的测距码,即军用的P码和民用的C/A码,分别对应周密定位效劳PPS和标准定位效劳SPS由于C/A码无法用双频技术消退电离层折射影响,美国技术人员推测定位精度会在百米级别不过测试说明C/A码定位精度远高于推测值,能到达14米左右,美国军方不得不认真评估C/A的影响1984年,确定了保护美国国家安全的两大措施防止地方对军用的P码进展干扰的ASanti-Spoofing技术和降低C/A码定位精度的选择可用性SA:SelectiveAvailability技术GPS与海湾战斗1989年2月14日,第一颗GPS工作卫星成功放射,正式组网的工作卫星为BlockII批次,在1989到1990年间,使用DeltaII火箭放射了9颗BlockII批次的GPS卫星1989年在轨GPS停顿效劳两星期进展高频振动的SA验证,1990年3月到8月更是长时间进展SA技术验证由于承受SA技术,民间用户对定位精度不满之余,差分GPS定位,实时载波相位跟踪技术等技术应运而生19901991年的第一次海湾战斗中,美军装备的GPS系统展现相对于传统定位系统极为准确与便利的性能,引起了世人的瞩目美国GPS制造商对SA技术的不满颇具挖苦意味的是,由于GPS系统还没有建成,美军的军用GPS接收机也在测试阶段装备数量缺乏,出于应急军方临时从Trimble公司选购了10000台,从Magellan公司选购了3000台民用GPS接收机装备部队不过即使如此自1991年7月起全部GPS卫星仍正式全部使用SA技术,将定位精度降低到100米在海湾战斗GPS应用的刺激下,1991年初俄罗斯政府宣布GLONASS将全面支持民用,不对用户进展收费,而且没有美国方面的SA技术限制1991年前,出口美国之外的GPS终端都需要许可证,美国商务部几乎将全部的GPS设备都定义为军用,严峻损害了美国GPS制造商的竞争力在美国GPS制造商联合的美国GPS工业委员会USGIC的努力下,1991年后9月1日后美国商务部不再对民用GPS出口进展许可证限制,不过SA政策仍旧让美国GPS制造商极为不满,俄罗斯GLONASS不进展任何限制的措施更是令不满火上浇油1995年GPS系统完全建成1990年末开头,开头BlockIIA卫星的放射,到1997年为止放射了19颗BlockIIA卫星1993年12月美国宣布GPS卫星导航定位系统具备初步作战力量,美国还宣布对民用用户10年内免收任何费用截止1994年3月10日放射了15颗BlockIIA卫星,预定的24颗卫星全部放射完毕,再经过大约1年时间的调试,1995年4月GPS系统宣布具备完全作战力量不过,在此之前,GPS早已广泛用于军用和民用了★第二代GPS全面解除民用限制GPS工业委员会的成功尽管GLONASS系统由于俄罗斯的经济逆境未能准时投入使用,卫星性能也不尽人意,但是对GPS的刺激还是不小的,更何况GPS的广泛民用背景下SA政策显得尤为刺眼,美国GPS工业委员会也始终大力推动关闭SAo1996年,美国总统克林顿正式公布了国家GPS政策PDD明确表示美国在保护国家安全和对外政策利益的同时,推动GPS全球卫星导航系统的应用,增加美国民用卫星导航系统工业的竞争力,为此美国政府还承诺10年内中止使用选择可用性技术SAGPS在民用领域的广泛应用1996年另一件对GPS影响深远的事情是美国通信委员会公布了行政性命令E911硬性要求建设公众安全无线网络,也就是无论在任何时间和地点都能通过手机信号追踪到用户这对运营商来说是资金和技术上的噩梦,但极大促进了GPS导航定位系统的广泛应用随着3G通讯的进展,全部CDMA系统均使用GPS进展授时,尤为表达了GPS系统对民用产业的重要性,此外电力系统,金融系统的授时目前也广泛承受GPS的卫星信号车载GPS定位,手机定位,也是很常见GPS应用方式,至于用于测绘勘探,更是最早GPS的应用领域GPS制导武器的大进展在广泛用于民用的同时,第一次海湾战斗让美国军方从20世纪80年月后期就开头研制的GPS制导武器大大加速,在1999年科索沃战斗中JDAM等GPS制导的灵活弹药投放了645枚之多几乎耗尽库存,以至于美军向波音公司紧急要求加快生产,其制导精度和打击效果也很令人满足GPS制导武器具有廉价高效的特色一代的JDAMJSOWJASSM和SDB都普遍承受GPS制导廉价高精度武器极大的提升了美军的打击力量,到了2022年阿富汗战斗期间和2022年其次次海湾战斗期间,分别投放了4500枚和6540枚JDAM弹药,加上SDB等,GPS制导灵活炸弹已经成了美国实施高准确打击的主力军放射卫星、取消SA干扰信号得益于美国雄厚的技术底蕴,也为了保持GPS的长期稳定运行,美国GPS系统始终实行部署一代,改进一代,研发一代的仿真,每代间隔大约为10年1987年早在GPSBlockIT和HA尚未放射时,GPSBlockTTR卫星的研发和选购合同已经授予通用电气公司宇航部现并入洛克希德公司,1996年美国又启动TGPSBlock11F卫星的改进升级打算,授予罗克韦尔公司现并入波音公司1997年,美国开头GPSBlockIIR卫星的放射,尽管1月17日首颗GPSIIR卫星放射失败,截止2022年11月6日,此后的12颗卫星都顺当放射升空2022年美国取消了对GPS卫星民用信道的SA干扰信号,民用GPS的定位精度到达平均
6.2米的有用化水平,从而掀起GPS产业和应用热潮★|GPS系统现状与第三代技术特点2022年尽管当时宣布的GPS免费使用到期,但是美国GPS产业从业人员众多GLONASS系统开头恢复元气,同时欧洲开头Galileo卫星导航系统的开发,中国也开头北斗卫星导航系统的进展,美国政府已经表示可预见的将来延长免费效劳期限,并承诺提高定位精度吸引民用用户GPS的现代化民用方面包括提高定位精度占据民用导航定位市场,措施是解除SA干扰并增加的民用信号,使民用用户终端可以用双频消退电离层误差;军用方面包括增加抗干扰力量和提高生存力量,主要措施是将军码和民码信号分开,增加的军用信号,增加卫星信号强度等二代改进型GPS卫星扩展军事用途为此美国空军将尚未放射的GPSIIR卫星进展升级,增加的军码M码和民码L2C信号强度增加了4倍卫星称为BlockITR-M自2022年9月26日开头放射,到2022年8月17日放射了8颗卫星,2022年的那次放射也是最近的一次GPS卫星放射美国空军还将更改GPSBlock11F卫星设计,强化性能推动GPS的现代化随着GPS卫星的现代化,定位精度的提高,实时高速定位力量和抗干扰力量的增加,美军开头在越来越多的领域使用GPS制导武器在一代的ATM-120系列空空上承受GPS中段位置修正,在高速的SM-3和THAAD甚至是GBI反导拦截弹也承受了GPS位置修正,同样是高速的低轨道卫星也不乏承受GPS进展定位的案例将来随着AIMT20D和AIM-9XBlockII承受GPS坐标系,还将实现空空的第三方制导力量,至于常规火炮火控修正和制导炮弹弹道修正,更是家常便饭GPS可用卫星数量并不窘迫迄今为止,己放射的GPS卫星数量为58颗,轨道上仍在工作的GPS卫星包括11颗GPSBlockIIA卫星,12颗GPSBlockI1R卫星和7颗GPSBlockIIR-M卫星,总计30颗卫星由于其中高达11颗卫星为BlockI1A型号,而Block1IA设计寿命只有8年,可以说全部BlockIIA卫星现在都是超期服役,同时BlockHR卫星设计寿命只有10年,早期放射的BlockIIR卫星也在发挥余热,这也是去年美国总审计署GA0公布报告认为GPS面临崩溃的重要缘由,不过美国技术扎实,卫星超龄服役屡见不鲜,实际状况其实并不那么窘迫依据美国防务闻网的报道,2022年5月美国空军将放射的GPSBlockIIF卫星美国空军订购了12颗GPSBlockIIF卫星,拟于2022^2022年放射完毕,可以有效缓解BlockI1A卫星马上停顿工作造成的卫星数量缺乏的问题GPSBlockIIF卫星设计寿命15年,承受模块化设计,具有敏捷性,兼容性和继承性的特点BlockIIF卫星放射功率比原设计增加10倍,承受小功率原子钟,快速在轨重编程力量,星间链路和自主导航技术,增加了M码和L5民用信号,加强了抗干扰力量自主导航技术将使BlockTTF卫星在没有地面掌握站支持下自主运行60180天,加强了GPS星座的牢靠性和生存力量第三代GPS定位最高精度
0.63米彻底实现军码与民码的分别与此同时,2022年洛马公司的团队赢得制造一代GPSIII卫星的合同,GPSIII卫星将改善定位导航和授时效劳精度,实现更先进的抗干扰力量,还将增加的民码信号GPSBlockIII卫星将能供给高达
0.63米的定位精度,同时还具有穿插连接的指挥掌握体系,从一座地面掌握站就能对整个星座同时进展升级BlockHI卫星还将使用点波束天线,彻底完善军用M码的抗干扰功能不同于早期GPS卫星L1频段混合了C/A码和加密的P码,GPSBlockIII卫星增加了L1C民码信号,彻底实现了军码和民码的分别,为屏蔽民码大开了便利之门从历史看,GPS的进展并没有患病技术上的大障碍,完全满足了军用的原始用途而在民用上可谓一波三折,好在外国卫星导航系统的竞争和本国民用产业的进展不断打破了政府军方设置的重重障碍,最终在世界范围内得到了广泛的普及目前来看,GPS系统在民用卫星导航系统领域的作用已经很难撼动,唯一威逼GPS民用市场的,就是美国政府和军方下意识流露出来的掌握欲,假设没有其他系统竞争,我们将看到一个对终端用户收费并且不时在某区域中断民用效劳的GPS系统从这个角度说,GLONASSGalileo和北斗系统是必不行缺的,不过在GPS尽占先机,技术也不落后的强势背景下,开放竞争的民用市场上其他系统很难翻盘了。