· 文|中國空間技術(shù)研究院 劉永喆 邵懷靜

一、空間應(yīng)用拓展了GPS應(yīng)用新方向

自1995年具備全面運(yùn)行能力以來，GPS系統(tǒng)通過提供全球覆蓋的定位、導(dǎo)航與授時服務(wù)，為人們的生活帶來了巨大便利。從飛機(jī)的導(dǎo)航與精密進(jìn)場著陸，到汽車的路線指示，再到各種五花八門的個人定位服務(wù)，可以說GPS的應(yīng)用無處不在。而GPS的應(yīng)用并未局限在地面和大氣層以下，更是不斷地向空間擴(kuò)展。GPS接收機(jī)由于其成本低、重量輕、低消耗、全天候、高精度、連續(xù)觀測等優(yōu)點(diǎn)，被越來越多地安裝在衛(wèi)星上。目前，GPS定軌已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于低軌道衛(wèi)星（LEO）中，用于低軌衛(wèi)星的精密定軌、實(shí)時導(dǎo)航、姿態(tài)控制、編隊(duì)飛行以及精確的時間同步等等，而以美國NASA為代表的研究機(jī)構(gòu)正努力將GPS應(yīng)用到中高軌道乃至更高更遠(yuǎn)的空間中。目前，GPS空間應(yīng)用主要包括以下幾個方面：

·精確測定衛(wèi)星軌道；

·改進(jìn)和精化地球重力場模型以及大地水準(zhǔn)面；

·測定、獲取電離層中離子三維分布；

·通過“掩星事件”進(jìn)行氣象觀測；

·衛(wèi)星測高；

·精確確定地心位置以及改進(jìn)全球坐標(biāo)框架；

·衛(wèi)星飛行編隊(duì)控制；

·時間傳遞標(biāo)準(zhǔn)。

在上述應(yīng)用中，GPS衛(wèi)星定軌技術(shù)是所有GPS空間應(yīng)用的基礎(chǔ)，而GPS在氣象觀測、重力場測量以及衛(wèi)星編隊(duì)飛行這三個方面的空間應(yīng)用是近些年的發(fā)展熱點(diǎn)，因此下文將主要對這幾個方面的發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢做展望與分析。

二、利用GPS進(jìn)行空間飛行器的定軌

1.GPS定軌技術(shù)發(fā)展

早在上世紀(jì)80年代，美國就已經(jīng)開始了星載GPS定軌技術(shù)的研究。1982年，美國開展了GPSPAC計(jì)劃，發(fā)射的Landsat-4是最早搭載星載GPS接收機(jī)的低軌道衛(wèi)星，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了GPS可以用于低軌衛(wèi)星定軌。

1992年6月，也就是GPS基本部署完備時，美國再次進(jìn)行了GPS定軌飛行試驗(yàn)。試驗(yàn)平臺是超紫外線探測衛(wèi)星（EUVE），其軌道高度為500km左右，并且每一軌道周期EUVE將沿著指向太陽的方向自旋三周以滿足其特定觀測要求。這次試驗(yàn)的導(dǎo)航系統(tǒng)在平臺上只是一種試驗(yàn)設(shè)備，不參與衛(wèi)星的實(shí)時導(dǎo)航。這次試驗(yàn)的接收機(jī)是摩托羅拉研制的GPSDR接收機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果說明，GPS應(yīng)用于500km低軌衛(wèi)星上的導(dǎo)航精度可以達(dá)到20～30m（均方根誤差）。

幾乎與EUVE同時，1992年8月發(fā)射的美國、法國合作的海洋測繪衛(wèi)星TOPEX/Poseidon上也安裝了GPS信號接收系統(tǒng)。TOPEX/Poseidon的事后處理過程與前面討論的EUVE試驗(yàn)差分處理基本相同，而地面差分?jǐn)?shù)據(jù)的來源也相同，這樣TOPEX/Poseidon的高精度結(jié)果支持了EUVE的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

GPS在空間的正式應(yīng)用是在美國的重力控制衛(wèi)星（GP-2）上，該衛(wèi)星的運(yùn)行軌道為低軌（650km）極地軌道。GPS作為主要的導(dǎo)航敏感器應(yīng)用于衛(wèi)星的入軌控制和導(dǎo)航控制系統(tǒng)中。GPS接收機(jī)在此衛(wèi)星中提供雙頻P碼觀測量，其偽距測量精度為±0.5m，偽距率測量精度為±0.01m/s。

之后，在一系列的LEO衛(wèi)星以及航天飛機(jī)上都裝載了GPS接收機(jī)，進(jìn)行LEO衛(wèi)星及近地航天器的精密定軌。從1982年發(fā)射Landsat-4衛(wèi)星至今，GPS接收機(jī)已經(jīng)廣泛地用于衛(wèi)星、航天飛機(jī)等航天器上，星載GPS已經(jīng)成為低軌衛(wèi)星精密定軌的主要手段之一。

目前，GPS定軌已經(jīng)成為中低軌道衛(wèi)星及航天器精密定軌的主要手段，發(fā)展已經(jīng)比較成熟，并不斷完善。而以美國為代表的國外航天大國，更是考慮將GPS定軌應(yīng)用擴(kuò)展到高軌航天器，不過由于技術(shù)實(shí)驗(yàn)手段的差異，目前該項(xiàng)技術(shù)還處于試驗(yàn)階段，為此國外開展了大量的試驗(yàn)，圖1給出了一些高軌GPS應(yīng)用重要試驗(yàn)任務(wù)和時間。

>> 圖1 GPS在高軌衛(wèi)星中的試驗(yàn)與應(yīng)用任務(wù)

2.GPS衛(wèi)星定軌技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著星載GPS定軌應(yīng)用和改進(jìn)，其定位精度也在不斷提高。圖2中選取了4種典型的星載GPS接收機(jī)，將衛(wèi)星的定位精度作為縱軸，年代作為橫軸，可以看到星載GPS接收機(jī)的定位精度在對數(shù)坐標(biāo)系下幾乎是按照直線下降的。目前，低軌衛(wèi)星星載GPS接收機(jī)的定位精度已經(jīng)比較成熟，接收機(jī)定位性能盡管仍會隨著技術(shù)的發(fā)展不斷的提高，但已經(jīng)不是未來發(fā)展所要聚焦的重點(diǎn)?？梢灶A(yù)見，在低軌GPS定軌技術(shù)的未來發(fā)展中，在滿足所需定位能力的情況下，更便宜的成本、更輕的重量、更小的尺寸、更低的功耗才是未來發(fā)展的主流趨勢。

>> 圖2 低軌星載GPS接收機(jī)定位精度

同時，未來高軌衛(wèi)星GPS定軌技術(shù)將會是未來星載GPS接收機(jī)發(fā)展的另一廣闊的“戰(zhàn)場”。以美國NASA為代表的世界航天技術(shù)研究機(jī)構(gòu)都在大力開展這一方面的研究以及飛行試驗(yàn)。從掌握的研究和飛行試驗(yàn)結(jié)果來看，目前高軌衛(wèi)星星載GPS接收機(jī)的定軌精度在50～150m?？梢?，高軌衛(wèi)星星載GPS接收機(jī)的定軌性能還有待進(jìn)一步發(fā)展和提高。相信，隨著我國北斗系統(tǒng)以及歐洲Galileo系統(tǒng)的部署完善，再加上目前已經(jīng)恢復(fù)的俄羅斯GLONASS系統(tǒng)，未來多模的高軌衛(wèi)星星載GPS接收機(jī)其性能必將會發(fā)生天翻地覆的變化。

三、利用GPS掩星事件進(jìn)行氣象觀測

1.GPS掩星觀測氣象的發(fā)展歷程

GPS掩星觀測氣象是近年來GPS空間應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。其原理是在低軌道衛(wèi)星上安裝高精度GPS接收機(jī)，利用“掩星事件”反演得到GPS信號路徑近地點(diǎn)高度處的大氣折射率，進(jìn)而導(dǎo)出密度、氣壓、溫度和濕度等大氣參數(shù)。它最本質(zhì)的物理依據(jù)是電磁波在大氣中的折射與大氣的氣壓、溫度和濕度等有關(guān)。

GPS掩星觀測研究最早始于1995年，美國開展了GPS/MET試驗(yàn)，并于1995年4月，發(fā)射Micro Lab-l低軌衛(wèi)星上天，開展了人類首次對地球大氣的掩星觀測。每天可提供覆蓋全球500個掩星點(diǎn)上的5～45 km高度范圍內(nèi)高分辨率的溫度和水汽廓線。

GPS/MET實(shí)驗(yàn)計(jì)劃成功以后，德國的CHAMP衛(wèi)星裝載著新一代GPS接收機(jī)“Black Jack”，于2000年7月發(fā)射成功，提供準(zhǔn)連續(xù)的GPS掩星測量。隨后，2000年11月阿根廷的SAC-C衛(wèi)星也發(fā)射升空。此后，隨著美德聯(lián)合的GRACE衛(wèi)星于2002年3月發(fā)射，中國臺灣和美國聯(lián)合的COSMIC衛(wèi)星在2006年4月的成功發(fā)射，GPS掩星技術(shù)日趨成熟，通過連續(xù)測量地球大氣，數(shù)據(jù)覆蓋范圍前所未有地廣泛。

至今，已成功執(zhí)行了多個GPS掩星資料測量計(jì)劃，其中包括美國的GPS/MET，德國的CHAMP，阿根廷的SAC-C，德國和美國合作的GRACE-A，中國臺灣和美國合作的FORMOSAT-3/COSMIC，歐洲的Metop-A和德國的TerraSAR-X。這些GPS掩星計(jì)劃發(fā)射時間和掩星可用資料見表1。早期的GPS/MET的掩星實(shí)驗(yàn)，每天大約可以獲得100～150個掩星垂直廓線。隨后的CHAMP和SAC-C一起每天可提供350個掩星廓線。與其他GPS掩星計(jì)劃不同，COSMIC有6顆低軌衛(wèi)星，每天可得到大約3000個廓線。

目前，還在健康運(yùn)行的GPS掩星測量低軌衛(wèi)星只有COSMIC、Metop-A和TerraSAR-X。每天提供的總廓線數(shù)已經(jīng)減至1000～1500根。原計(jì)劃于2012年升空的COSMIC -2由于各種原因推遲，F(xiàn)ORMOSAT-7/COSMIC-2計(jì)劃可能將于2016年和2018年各發(fā)射6顆低軌衛(wèi)星。如果FORMOSAT-7/COSMIC-2發(fā)射成功，全球每天將可以獲得12000根掩星觀測廓線。

2.星載GPS掩星接收機(jī)發(fā)展趨勢

表1統(tǒng)計(jì)了典型GPS掩星計(jì)劃中各衛(wèi)星星載接收機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，通過對比分析可以看出，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS掩星接收機(jī)在掩星數(shù)目、采樣率、接收機(jī)通道、同時跟蹤衛(wèi)星數(shù)等方面都在不斷地提高。不過這種性能的提升，也帶來了質(zhì)量、功耗的增加。

表1 典型GPS掩星計(jì)劃中各衛(wèi)星星載接收機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)對比

盡管如此，未來星載GPS掩星接收機(jī)在功能越來越完善的同時，也必然會向著體積、質(zhì)量、功耗越來越小的方向發(fā)展。一些行業(yè)人士認(rèn)為，接收機(jī)將進(jìn)一步小型化，飛行系統(tǒng)也會進(jìn)一步縮小。未來通過發(fā)射幾十個甚至成百上千個微小自由航天器，這些微小航天器被稱為“Nanosat”，每個“Nanosat”只攜帶一個質(zhì)量僅幾百克，功耗小于10W的GNSS接收機(jī)，科學(xué)家將實(shí)現(xiàn)更為完善的掩星觀測。預(yù)計(jì)下一代NASA的掩星接收機(jī)將只有手掌大小，重僅幾百克，功耗幾瓦。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，將來掩星觀測儀器仍然會搭載在其他航天器上，微小的接收機(jī)／處理器可以承擔(dān)幾個獨(dú)立的航天器子系統(tǒng)的功能，重量將進(jìn)一步減輕，功耗和花費(fèi)將進(jìn)一步降低。在非掩星專用的衛(wèi)星平臺上添加掩星組件的額外費(fèi)用可能接近于零。

不管怎樣，有一點(diǎn)是肯定的，那就是星載GPS掩星接收機(jī)的發(fā)展趨勢必然是體積、質(zhì)量、功耗越來越小，而其功能則越來越完善。

此外，COSMIC星座的部署，再到未來的NPOESS星座，說明未來星載GPS掩星氣象觀測將逐漸由單星向著星座發(fā)展，顯然這種方式的觀測能力更強(qiáng)。

四、利用星載GPS進(jìn)行重力場測量

1.重力場測量衛(wèi)星發(fā)展歷程

地球重力場是固體地球物理學(xué)、海洋動力學(xué)、地球動力學(xué)、冰川學(xué)、飛行力學(xué)和航天動力學(xué)等研究與分析所需的基本物理量，在國防建設(shè)、地球科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究中都具有極其重要的作用。如在軍事領(lǐng)域，作為現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭中的主要戰(zhàn)略武器洲際導(dǎo)彈，射程在7000km以上，一般要求命中精度為幾十米，但如果不考慮重力場的擾動影響，那么最終的落點(diǎn)偏差可能會高達(dá)上千米。

自從人造衛(wèi)星上天，人們開始把它作為地球重力場的探測器或傳感器，通過軌道攝動獲取重力場信息。由于衛(wèi)星觀測技術(shù)的空間廣域性，空間技術(shù)的利用已成為當(dāng)前重力場研究的重要發(fā)展方向。特別是隨著利用星載GPS接收機(jī)的衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星技術(shù)（SST）的大力發(fā)展，重力探測衛(wèi)星CHAMP、GRACE、GOCE等一系列衛(wèi)星相繼發(fā)射升空，使重力場空間分辨率、時效性和精度等方面均高于地面幾十年的綜合觀測結(jié)果，并為快速獲取全時空尺度地球重力動態(tài)變化信息提供了可能，在地球科學(xué)及其應(yīng)用方面顯示出巨大應(yīng)用前景。

世界上首顆專用重力探測衛(wèi)星“挑戰(zhàn)性小衛(wèi)星有效載荷”（CHAMP）衛(wèi)星由德國波茨坦地球科學(xué)研究中心和德國航天局合作研制，于2000年7月15日發(fā)射。衛(wèi)星主要用于地球科學(xué)和大氣研究，是世界上首次采用高低軌道、衛(wèi)-衛(wèi)跟蹤技術(shù)的重力場探測衛(wèi)星。

在地球重力場探測領(lǐng)域，CHAMP衛(wèi)星取得了巨大成功。因此，為了進(jìn)一步研究和提高地球重力場測量能力，德國航天局與美國國家航空航天局在CHAMP衛(wèi)星基礎(chǔ)上開展國際合作，于1996年首次提出了采用雙星低低衛(wèi)-衛(wèi)跟蹤模式的“重力恢復(fù)與氣候試驗(yàn)”（GRACE）衛(wèi)星項(xiàng)目。GRACE雙星編隊(duì)飛行，是世界上首顆采用低低衛(wèi)-衛(wèi)跟蹤模式的專用重力探測衛(wèi)星，于2002年3月17日發(fā)射，運(yùn)行在高度485km、傾角89°的極軌道，設(shè)計(jì)壽命5年，目前仍在軌運(yùn)行。GRACE衛(wèi)星是CHAMP衛(wèi)星的延續(xù)和擴(kuò)展，使專用重力探測技術(shù)和地球重力場探測能力又向前邁進(jìn)了一步。

2009年3月17日發(fā)射的“重力場與穩(wěn)態(tài)海洋環(huán)流探測”（GOCE）衛(wèi)星，是歐洲航天局（ESA）獨(dú)立發(fā)展的地球動力學(xué)和大地測量衛(wèi)星，是全球首顆用于探測地核結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星。GOCE衛(wèi)星的主要科學(xué)目標(biāo)是高精度、高分辨率地測量全球靜態(tài)重力場（中波、短波）和大地水準(zhǔn)面模型，具體目標(biāo)包括：更深刻地了解地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)，包括與地球動力學(xué)相關(guān)的巖石圈、地殼組成，以及流變學(xué)等方面；大地水準(zhǔn)面（海水靜止時形成的等位面）的精度達(dá)到厘米級；獲取重力梯度數(shù)據(jù)和衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星數(shù)據(jù)。該衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命2年，目前仍在軌運(yùn)行。

美國在GRACE衛(wèi)星任務(wù)的基礎(chǔ)上，率先將重力探測技術(shù)引入到行星引力場探測領(lǐng)域，發(fā)展了“引力恢復(fù)與內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”（GRAIL）月球探測器，又稱“圣杯”探測器，其科學(xué)目標(biāo)是繪制高精度的月球引力場分布圖，以確定月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；研究小行星撞擊歷史，為未來任務(wù)著陸點(diǎn)的選擇提供有關(guān)數(shù)據(jù)。GRAIL任務(wù)由2個相同的探測器（GRAIL-A和GRAIL-B）組成，其引力測量原理與GRACE衛(wèi)星基本一致，2個探測器在距離月球表面50km的近圓形極軌道上編隊(duì)飛行，相距200km，通過測量相互之間的距離/速度變化數(shù)據(jù)來繪制高分辨率的月球引力圖。GRAIL探測器于2011年9月10日發(fā)射，GRAIL-A和GRAIL-B探測器分別進(jìn)入月球軌道，展開科學(xué)探測任務(wù)，于2012年12月18日撞擊月球表面，任務(wù)結(jié)束。

為了確保重力探測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，目前美國和德國正在合作發(fā)展GRACE衛(wèi)星的后續(xù)任務(wù)，最大程度地繼承了GRACE衛(wèi)星的技術(shù)和成果。GRACE后續(xù)星目前處于研制階段，計(jì)劃于2016年發(fā)射，預(yù)計(jì)將運(yùn)行至2021年。

2.典型重力場測量星載GPS接收機(jī)對比分析

GPS接收機(jī)可以對衛(wèi)星進(jìn)行精密定軌，對重力探測衛(wèi)星具有重要的意義，是在地球慣性坐標(biāo)系中確定衛(wèi)星絕對位置的最有效手段。表2列出了幾個比較典型重力探測衛(wèi)星主要載荷與星載GPS接收機(jī)對比。

表2 國外典型重力探測衛(wèi)星主要載荷與星載GPS接收機(jī)對比

CHAMP 衛(wèi)星以及GRACE衛(wèi)星均采用美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）為航天飛行研制的BlackJack GPS接收機(jī)。該接收機(jī)采用雙頻設(shè)計(jì)，最重要的特征是采用4個新型16信道數(shù)據(jù)信號處理器專用集成電路（ASIC），最多可同時跟蹤48個GPS信號，定位精度可達(dá)厘米級。該接收機(jī)配備4部接收天線，一部指向天頂方向，一部指向天底方向，兩部指向衛(wèi)星尾部。

BlackJack GPS接收機(jī)還用于SAC-C、JASON-1、FEDSat等多顆衛(wèi)星，提供高精度的軌道位置與姿態(tài)確定。

GOCE衛(wèi)星綜合應(yīng)用衛(wèi)星輻射測量（SGG）與衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星（SST）技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)以最好的空間分辨率恢復(fù)全球重力場的目標(biāo)。GOCE可滿足如下重力測量的要求：對低軌衛(wèi)星的三維連續(xù)跟蹤；利用無阻力控制系統(tǒng)有效補(bǔ)償非引力影響；軌道較低，可感應(yīng)到較強(qiáng)的重力場信號；觀測量的特性可有效補(bǔ)償重力場信號因高度上升產(chǎn)生的衰減。

GOCE衛(wèi)星上搭載的衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星設(shè)備（SSTI）是適用于低地球軌道環(huán)境的先進(jìn)的GPS接收機(jī)，其任務(wù)是在最多跟蹤12顆GPS衛(wèi)星信號、實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星精密定位的同時，精確地恢復(fù)重力場。

未來，隨著新GPS系統(tǒng)信號L2C、L5的開通，用于重力場測量的星載GPS接收機(jī)將從雙頻向著多頻發(fā)展，同時隨著俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的恢復(fù)、中國的北斗以及歐洲的Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的部署完成，多模的GNSS接收機(jī)才是星載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

五、利用星載GPS實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星飛行編隊(duì)控制

1.航天器編隊(duì)飛行具有良好前景

航天器編隊(duì)飛行技術(shù)的開發(fā)和逐步實(shí)用化，正改變著航天業(yè)界的面貌。空間編隊(duì)飛行任務(wù)得以發(fā)展，首先在于編隊(duì)飛行衛(wèi)星可以構(gòu)成虛擬“巨型”衛(wèi)星平臺，實(shí)現(xiàn)單顆衛(wèi)星不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。大量的地球觀察任務(wù)，如遙感、偵察、測量等，都是利用一個大型航天器平臺對感興趣的地球區(qū)域進(jìn)行反復(fù)而斷續(xù)的測量，但本質(zhì)上這些平臺的體積和質(zhì)量受限于現(xiàn)有的運(yùn)載工具能力。在當(dāng)今條件下，要發(fā)射比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡幾何尺寸更大、重量更重的單個航天器可能是很困難的。但是，在技術(shù)條件成熟的將來，利用編隊(duì)飛行的多個航天器協(xié)作，組成虛擬的大合成孔徑進(jìn)行空間觀察，則可以獲得更高的角度分辨率和空間分辨率，提高遙感性能，同時降低成本，規(guī)避飛行任務(wù)風(fēng)險。

將探測器分布在編隊(duì)飛行的幾個航天器上，可以構(gòu)成長基線測量系統(tǒng)，這樣就消除了單個航天器本體對基線長度的制約。而特長基線的干涉測量對于研究宇宙的結(jié)構(gòu)演化，太陽系觀察和探險、地殼運(yùn)動監(jiān)測等科學(xué)領(lǐng)域是很有意義的。

空間編隊(duì)飛行技術(shù)也將改變空間載人探險和空間開發(fā)活動。將來在航天器編隊(duì)飛行技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)航天器與空間站的自主交會對接將成平常之事。編隊(duì)飛行技術(shù)將使人類在空間探索和空間開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域躍上一個新臺階。

2.GPS是航天器編隊(duì)飛行的技術(shù)基礎(chǔ)

GPS技術(shù)的發(fā)展和航天器編隊(duì)飛行技術(shù)的開發(fā)將使傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)生革命，隨著GPS新的技術(shù)領(lǐng)域和應(yīng)用功能的不斷開發(fā)，星載GPS將構(gòu)成地球軌道航天器定時和編隊(duì)飛行的技術(shù)基礎(chǔ)。

衛(wèi)星編隊(duì)飛行的測量和控制以及星間通信等技術(shù)強(qiáng)烈地依賴于GPS系統(tǒng)的支持，如基于GPS的分布式衛(wèi)星編隊(duì)控制，該技術(shù)利用現(xiàn)代控制理論提供優(yōu)化的隊(duì)形控制，所需測量信息量最小，只需要根據(jù)對每顆編隊(duì)衛(wèi)星的GPS偽距和載波相位觀測量的濾波值計(jì)算得到其局部最優(yōu)解；另外，小型化的GPS接收機(jī)也可以作為自主編隊(duì)飛行微小衛(wèi)星的心臟，提供姿態(tài)和軌道測量、姿態(tài)機(jī)動指令、軌道控制、指令和數(shù)據(jù)管理服務(wù)、編隊(duì)控制信息傳輸?shù)裙δ堋＿€有，GPS接收機(jī)作為衛(wèi)星編隊(duì)飛行的定時敏感器，是一個低成本的星載時間同步系統(tǒng)。而未來的空間編隊(duì)飛行任務(wù)很大程度上依賴天基GPS測量技術(shù)和航天器自主控制技術(shù)，并以此來構(gòu)造空間編隊(duì)飛行的技術(shù)平臺。某種程度上，GPS開辟了航天技術(shù)和航天事業(yè)的新領(lǐng)域。