+ 曹沖 （環(huán)球新時空信息技術(shù)研究院）

GPS從1978年發(fā)射第一顆衛(wèi)星，到1995年正式宣布投入完全服務，僅僅用了17年時間，而從1996年美國宣布實施GPS現(xiàn)代化至今，已經(jīng)超過二十年，由現(xiàn)在的情況看，完成現(xiàn)代化可能要到2025年以后，與開啟GPS的PNT時代相結(jié)合。由此可見，GPS現(xiàn)代化整整耗費30余年的時間，遠比建設GPS的時間要長。GPS建設費用當時大約為100億美元。而今歷經(jīng)30多年，每年平均花銷大概為10億多美元，可見其現(xiàn)代化和維持費用累計數(shù)額巨大。用數(shù)十億美元巨資推進現(xiàn)代化，其目的是更新GPS的特征和整體性能。更新的特征性能主要是新的軍用和民用信號，以改進GPS的總體性能，推動美國的國家政策，確保在提供GPS全球服務和GNSS全球應用上的領(lǐng)先地位，讓其它GNSS難于望其項背，令真正堅持事實勝于雄辯的科學智者不會輕言超過它。

從整體部署和路線圖安排而言，目前GPS現(xiàn)代化進程強調(diào)的是：集成專項計劃關(guān)鍵要素，釋放系統(tǒng)強大能力，開發(fā)專才和領(lǐng)軍者，定義未來。在最近召開的美國國家PNT咨詢委員會上，隸屬于空間與使命系統(tǒng)中心的GPS董事會發(fā)表題為“GPS/PNT現(xiàn)代化進展：GPSIII、MGUE、加速M-碼的現(xiàn)狀和彈性PNT”的報告，所提交的GPS專項計劃的概貌及其發(fā)展路線圖，分別如圖1、圖2所示。

圖1

GPS還是以其空間段、地面運控段和用戶段三大組成的現(xiàn)代化進程進行規(guī)劃部署。新一代GPS空間段計劃已經(jīng)表明，其空間飛行器（SV）所構(gòu)成的星座，是為運控段和用戶段提供統(tǒng)一S波段和L波段的遙測遙控。在相當長時期內(nèi)GPSIII將與GPSIIF和IIR/IIRM共同形成導航服務。而GPSIII正在實施的第一階段，是10顆GPSIII衛(wèi)星，其第一顆衛(wèi)星將在今年發(fā)射。其后，第二階段的追隨者GPSIII-F衛(wèi)星要到2020年才發(fā)22顆衛(wèi)星中的第一顆。GPS現(xiàn)代化專項計劃，能夠這樣一拖再拖，一改再改，做到胸中有數(shù)，其中的關(guān)鍵是GPS衛(wèi)星壽命的大幅度延長。例如一顆GPSIIA衛(wèi)星于1993年10月26日發(fā)射入軌，至今已連續(xù)運營24年有余，并仍在提供服務。GPSIII開始，衛(wèi)星設計的工作壽命提升為15年。當然，風險也來自于這方面，因為在軌工作的GPS衛(wèi)星，其中有一半以上，已經(jīng)工作超過十年，其中許多已經(jīng)遠遠超過其壽命期。GPSIII/IIIF衛(wèi)星繼續(xù)保有原有GPS衛(wèi)星上的核偵察系統(tǒng)（NDS）上下行電路，衛(wèi)星的主載荷是派發(fā)先進的能力，為所有GPSIII信號改進堅韌性（又稱為彈性），提供L波段下行的導航服務。

圖2

在GPS現(xiàn)代化專項計劃中，執(zhí)行得最為順利的是空間段的衛(wèi)星升級為第三代GPS衛(wèi)星的規(guī)劃。其中GPSIII前面六顆衛(wèi)星已經(jīng)先后投產(chǎn)，第一顆已經(jīng)在倉庫整裝待發(fā)，預計今年底發(fā)射，第三顆衛(wèi)星準備在2019年7月發(fā)射，連第六顆衛(wèi)星都已在上總裝線。GPSIII-F衛(wèi)星在2018至2020年間，完成計劃審批和合同簽訂，然后就是6年之久的研發(fā)生產(chǎn)測試聯(lián)調(diào)期，直到2026年二季度發(fā)射第一顆衛(wèi)星。

運控段在GPS現(xiàn)代化專項計劃中，一直作為困難重重的關(guān)鍵性要素在推進，負責空間段資源的遙測、跟蹤和指令，向外部接口分發(fā)有用數(shù)據(jù)。GPS新一代的運控段（OCX），以六個行動計劃加以齊頭并進推進，它們是：運控系統(tǒng)/總體架構(gòu)演變計劃（OCS/AEP）、GPSIII應急運作（COps）、M-碼早期應用（MCEU）、OCX Block 0、OCX Block 1 & 2，以及可用性選擇與電子欺騙模塊（SAASM）使命計劃系統(tǒng)（SMPS）。

用戶段在GPSIII發(fā)展階段，也得到充分足夠的重視，實施軍用GPS用戶設備（MGUE）增量計劃1，和MGUE增量計劃2，加以推進。MGUE業(yè)經(jīng)安全審批，開展集成與測試，而且提供MGUE增量計劃1，分別進行海事應用、空軍應用、海軍應用和陸軍應用的多種多樣的集成與測試，直到2020-2021年。而MGUE增量計劃2 將一直持續(xù)不斷地延續(xù)下去。

值得注意的是，GPS正在和下一步的現(xiàn)代化專項計劃，重點是形成軍事應用能力。從2017年開始，太空中帶有軍（M）碼的衛(wèi)星已經(jīng)設置健康標志，2017-2018年能夠自動形成軍碼，2019-2021年間利用GPSIII進行軍碼測試，和在OCS運營中采用核心軍碼，2022-2023年間，實現(xiàn)天地一體的完全的軍碼使用。至2024年實現(xiàn)星座管理（CM）IOC/FOC，PNT IOC，以及雙頻民用導航（DFCN）IOC/FOC，GPS/PNT現(xiàn)代化形成雛形。而關(guān)鍵目標點是2020年，口號是“2020年要將M-碼送到戰(zhàn)斗員的手中”。在實現(xiàn)這個目標，需重點保障以下事項的進度：軍碼密鑰要通過美國國家安全局的驗審認證；發(fā)射第一批GPSIII衛(wèi)星；在完成OCX的同時，將軍碼加入OCS系統(tǒng)中；完成MGUE增量計劃1研發(fā)目標；接受智能集成的考驗，把科技成果送到第一線戰(zhàn)斗員之手。