美海军GPS III项目将开展系统供给评定核实

[美国《航宇日报》2004年8月31日报道]美国空军的下一代GPS III项目将于2005年春进行系统需求评审。GPS III项目经理称,由洛克希德o马丁公司和波音公司分别领导的小组正在就GPS II

[美国《航宇日报》2004年8月31日报道]美国空军的下一代GPS
III项目将于2005年春进行系统需求评审。GPS
III项目经理称,由洛克希德o马丁公司和波音公司分别领导的小组正在就GPS
III项目的A阶段进行竞争,将于2005年11月作出的里程碑决策将使该项目继续向前推进。空军计划在2005年晚些时候或2006年早些时候发布一份有关该项目B阶段的方案征询书,在2006年夏授予B阶段合同,该合同预计价值数千万美元。除能提供增强的抗干扰能力和点波束能力外,GPS
III卫星还具有相互之间采用交叉数据链通信的能力,这可以使地面控制人员能更快地在卫星之间发布指令。而在目前采用的结构中,每颗卫星只能一对一地与五个地面站中的一个进行通信,因而在一些时候本可以与卫星通信却在时间和可用性方面受到限制。GPS星座目前包括29颗平均寿命为8年的批次
II卫星,随着9月分GPS
IIR-13卫星的发射,该星座将达到30颗卫星数量,这将是目前地面控制结构所能容许的最大数量。GPS
III系统的全部卫星数量目前仍在决定中,尽管有人预计最少为24颗。

按照目前计划,美国空军将于5月发射首颗新一代全球定位系统卫星(gps
IIF),这一发射预期已经比原GPS星座的现代化计划推迟了五年之久。此前,美国政府的研究警告称,日渐老化的GPS在轨卫星可能于今年开始失效。全球卫星导航系统,是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统,被称作“人类在太空里的眼睛”,哪个国家拥有这双“眼睛”,就相当于掌握了太空战制胜的“王牌”。为此,美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设全球卫星导航系统。迄今为止,在全球卫星导航系统中数GPS功能最为完备。

GPS为军事目的而开发,可“军民两用”

长期以来,判别敌我位置一直是世界各国军队迫切渴求的能力。随着1957年苏联Sputnik-1人造卫星发射成功,人类的眼光又投向了天际。1958年,美国海军开始研制子午仪卫星定位系统,1960年开始发射卫星并于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,但对比传统的定位方式而言已经是一场革命了。美国海军对此不足提出了Timation计划,试验了星载原子钟,Timation计划为海军舰艇尤其是核潜艇提供低动态的2维定位服务;同期美国空军提出了621B计划,使用伪随机码为基础的测距原理,621B计划为空军提供高动态3维服务。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,这是现有GPS正式的源头。此后不久,国防导航卫星系统改名为Navstar,即授时和测距导航卫星或者说是全球定位系统,后来简称GPS。

GPS是美国为军事目的而开发的,历时20多年,耗资200多亿美元建立起来的卫星导航系统。1983年,时任美国总统里根建议GPS扩展到民用领域。在1991年的海湾战争中,美军的全球定位系统大显身手,为美军实施精确轰炸立下了赫赫战功,同时,这也刺激了它在商业领域的应用。1993年,美国正式向全球民间用户免费开放其研发的全球定位系统,并承诺不会中断服务,甚至外国军队都可以使用它。但为了防范“某些国家”利用该系统威胁美国,全球定位系统对外国只提供低精度的卫星导航信号。一旦发生威胁自身安全的军事冲突,美国会马上切断卫星导航服务。此外,美国政府为了加强其在全球导航市场的竞争力,撤销对GPS的SA干扰技术,标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到20米、授时精度提高到40纳秒,以此抑制其他国家建立与其平行的系统,并提倡以GPS和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。

就目前而言,GPS已经是一个军民两用系统,提供两个等级的服务。随着GPS向民用开放,它所蕴藏的巨大商机被发掘出来。GPS不仅用于导弹、飞船的导航定位,更是广泛用于飞机汽车船舶的导航定位,公安、银行、医疗、消防等用它建立监控、报警、救援系统,企业用它建立现代物流管理系统,农业、林业、环保、资源调查、物理勘探、电信等都离不开导航定位,特别是随着卫星导航接收机的集成微型化,出现各种融通信计算机、GPS于一体的个人信息终端,使卫星导航技术从专业应用走向大众应用,成为继通信、互联网之后的IT第三个新的增长点。

GPS卫星导航的组成结构

GPS卫星导航由三大部分构成:空间部分、地面控制系统和用户设备部分。其中:GPS的空间部分是由24
颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6
个轨道面上,轨道倾角为55°。此外,还有3
颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4
颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。

糖果派对官网,地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离、大气校正等数据。

用户设备部分即GPS
信号接收机,其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS
数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS
接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源,设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测,在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。

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美重整GPS卫星星座,优化GPS导航系统

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