+ 曹沖 （環(huán)球新時(shí)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(wù)，僅僅用了17年時(shí)間，而從1996年美國(guó)宣布實(shí)施GPS現(xiàn)代化至今，已經(jīng)超過(guò)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(kāi)啟GPS的PNT時(shí)代相結(jié)合。由此可見(jiàn)，GPS現(xiàn)代化整整耗費(fèi)30余年的時(shí)間，遠(yuǎn)比建設(shè)GPS的時(shí)間要長(zhǎng)。GPS建設(shè)費(fèi)用當(dāng)時(shí)大約為100億美元。而今歷經(jīng)30多年，每年平均花銷(xiāo)大概為10億多美元，可見(jiàn)其現(xiàn)代化和維持費(fèi)用累計(jì)數(shù)額巨大。用數(shù)十億美元巨資推進(jìn)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(hào)，以改進(jìn)GPS的總體性能，推動(dòng)美國(guó)的國(guó)家政策，確保在提供GPS全球服務(wù)和GNSS全球應(yīng)用上的領(lǐng)先地位，讓其它GNSS難于望其項(xiàng)背，令真正堅(jiān)持事實(shí)勝于雄辯的科學(xué)智者不會(huì)輕言超過(guò)它。

從整體部署和路線(xiàn)圖安排而言，目前GPS現(xiàn)代化進(jìn)程強(qiáng)調(diào)的是：集成專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃關(guān)鍵要素，釋放系統(tǒng)強(qiáng)大能力，開(kāi)發(fā)專(zhuān)才和領(lǐng)軍者，定義未來(lái)。在最近召開(kāi)的美國(guó)國(guó)家PNT咨詢(xún)委員會(huì)上，隸屬于空間與使命系統(tǒng)中心的GPS董事會(huì)發(fā)表題為“GPS/PNT現(xiàn)代化進(jìn)展：GPSIII、MGUE、加速M(fèi)-碼的現(xiàn)狀和彈性PNT”的報(bào)告，所提交的GPS專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃的概貌及其發(fā)展路線(xiàn)圖，分別如圖1、圖2所示。

圖1

GPS還是以其空間段、地面運(yùn)控段和用戶(hù)段三大組成的現(xiàn)代化進(jìn)程進(jìn)行規(guī)劃部署。新一代GPS空間段計(jì)劃已經(jīng)表明，其空間飛行器（SV）所構(gòu)成的星座，是為運(yùn)控段和用戶(hù)段提供統(tǒng)一S波段和L波段的遙測(cè)遙控。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)GPSIII將與GPSIIF和IIR/IIRM共同形成導(dǎo)航服務(wù)。而GPSIII正在實(shí)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(zhuān)項(xiàng)計(jì)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(zhǎng)。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(yùn)營(yíng)24年有余，并仍在提供服務(wù)。GPSIII開(kāi)始，衛(wèi)星設(shè)計(jì)的工作壽命提升為15年。當(dāng)然，風(fēng)險(xiǎn)也來(lái)自于這方面，因?yàn)樵谲壒ぷ鞯腉PS衛(wèi)星，其中有一半以上，已經(jīng)工作超過(guò)十年，其中許多已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(jìn)的能力，為所有GPSIII信號(hào)改進(jìn)堅(jiān)韌性（又稱(chēng)為彈性），提供L波段下行的導(dǎo)航服務(wù)。

圖2

在GPS現(xiàn)代化專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃中，執(zhí)行得最為順利的是空間段的衛(wèi)星升級(jí)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(cāng)庫(kù)整裝待發(fā)，預(yù)計(jì)今年底發(fā)射，第三顆衛(wèi)星準(zhǔn)備在2019年7月發(fā)射，連第六顆衛(wèi)星都已在上總裝線(xiàn)。GPSIII-F衛(wèi)星在2018至2020年間，完成計(jì)劃審批和合同簽訂，然后就是6年之久的研發(fā)生產(chǎn)測(cè)試聯(lián)調(diào)期，直到2026年二季度發(fā)射第一顆衛(wèi)星。

運(yùn)控段在GPS現(xiàn)代化專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃中，一直作為困難重重的關(guān)鍵性要素在推進(jìn)，負(fù)責(zé)空間段資源的遙測(cè)、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(yùn)控段（OCX），以六個(gè)行動(dòng)計(jì)劃加以齊頭并進(jìn)推進(jìn)，它們是：運(yùn)控系統(tǒng)/總體架構(gòu)演變計(jì)劃（OCS/AEP）、GPSIII應(yīng)急運(yùn)作（COps）、M-碼早期應(yīng)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(jì)劃系統(tǒng)（SMPS）。

用戶(hù)段在GPSIII發(fā)展階段，也得到充分足夠的重視，實(shí)施軍用GPS用戶(hù)設(shè)備（MGUE）增量計(jì)劃1，和MGUE增量計(jì)劃2，加以推進(jìn)。MGUE業(yè)經(jīng)安全審批，開(kāi)展集成與測(cè)試，而且提供MGUE增量計(jì)劃1，分別進(jìn)行海事應(yīng)用、空軍應(yīng)用、海軍應(yīng)用和陸軍應(yīng)用的多種多樣的集成與測(cè)試，直到2020-2021年。而MGUE增量計(jì)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(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃，重點(diǎn)是形成軍事應(yīng)用能力。從2017年開(kāi)始，太空中帶有軍（M）碼的衛(wèi)星已經(jīng)設(shè)置健康標(biāo)志，2017-2018年能夠自動(dòng)形成軍碼，2019-2021年間利用GPSIII進(jìn)行軍碼測(cè)試，和在OCS運(yùn)營(yíng)中采用核心軍碼，2022-2023年間，實(shí)現(xiàn)天地一體的完全的軍碼使用。至2024年實(shí)現(xiàn)星座管理（CM）IOC/FOC，PNT IOC，以及雙頻民用導(dǎo)航（DFCN）IOC/FOC，GPS/PNT現(xiàn)代化形成雛形。而關(guān)鍵目標(biāo)點(diǎn)是2020年，口號(hào)是“2020年要將M-碼送到戰(zhàn)斗員的手中”。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需重點(diǎn)保障以下事項(xiàng)的進(jìn)度：軍碼密鑰要通過(guò)美國(guó)國(guó)家安全局的驗(yàn)審認(rèn)證；發(fā)射第一批GPSIII衛(wèi)星；在完成OCX的同時(shí)，將軍碼加入OCS系統(tǒng)中；完成MGUE增量計(jì)劃1研發(fā)目標(biāo)；接受智能集成的考驗(yàn)，把科技成果送到第一線(xiàn)戰(zhàn)斗員之手。