GPS发展和未来展望

美国的GPS是目前应用最广泛的卫星导航定位系统。该系统从1973年开始设计研制，在经过了方案论证、系统试验后，于1989年发射工作卫星。历时20余年，耗资300亿美元，最终于1994年全部建成并投入使用。GPS的组成可分为三个部分：卫星星座、地面监控和用户设备。利用GPS可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位、测速和授时。

GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星组成，这些工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上，轨道高度约20000km。卫星的运行周期约为12恒星时。GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60MHz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：粗捕获码(C/A码)、精码(P码和Y码)和导航信息等。导航信息(广播星历)被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其他一些系统参数。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。

GPS自投入正式工作后，美国于1996年开始其现代化计划，并于2000年5月1日正式取消人为降低民用信号精度的SA政策，这标志着现代化计划进入实施阶段。其现代化计划主要内容为：

①增加新的GPS信号。2005—2008年发射了8颗改进的导航卫星，在卫星上播发新的军码和第二民码，同时在2006—2010年发射的导航卫星上增设了第三民码。

②研发新一代军用GPS接收机，提高GPS的抗干扰能力。(www.xing528.com)

③增强或视情况关闭GPS发射信号，以防止GPS信号战时受干扰或被他国利用。

④改善地面设备。更新GPS地面测控设备，增加地面测控站的数量；用新的数字接收机和计算机来更新专用的GPS监测站和有关的地面天线；采用新的算法和软件，提高测控系统的数据处理与传输能力等。

⑤实施GPSⅢ计划。GPSⅢ将选择全新的优化设计方案，放弃现有的24颗中轨道卫星，采用全新的33颗高轨道加静止轨道卫星组成。GPSⅢ全部卫星在轨运行将在2015—2020年实现。与现有GPS相比，GPSⅢ的信号发射功率将提高100倍，信号抗干扰能力提高1000倍以上，授时精度将达到1纳秒，定位精度提高到0.2～0.5m。

截至2016年6月，GPS系统共有32颗在轨卫星，并计划在2020年之前发射多颗新型GPS-2RM、GPS-2F及GPS-3卫星，以搭载第二民用信号L2C，及新增加的第三频段L5，并大幅度提高GPS系统功能。届时，GPS系统将继续成为世界上最先进的卫星导航系统。