美国的全球卫星定位系统GPS
全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国国防部历经汽车gps导航20年开发的星基全球无线电导航系统，耗资超过300亿美元，是继登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。其目标为实时地提供三维位置、三维速度和高精度的时间信息，从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题，以满足各种不同用户的需要。该系统为军民两用系统，可为全球范围内的飞机、舰船、地面部队、车辆、低轨道航天器，提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。GPS是世界上第一个成熟、可供民用的全球卫星导航定位系统，在全球范围内得到了广泛应用。
GPS系统由28颗地球同步卫星组成（4颗为备用星），均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上（见图1）。这些卫星与地面支撑系统组成网络，每隔1－3秒向全球用户播报一次其位置（经纬度）、速度、高度和时间信息，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，应用差分定位原理计算确定自己的位置。因此，这是一个全天候、实时性的导航定位系统。
GPS系统是自“子午仪”系统之后，美国国防部从20世纪70年代初开始研制的采用时间测距卫星导航方式的第二代导航卫星系统。初始作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。第1颗GPS卫星于1978年10月6日发射，1993年12月完成24颗卫星组网，1995年4月27日达到完全运行水平。GPS卫星现发展了两代3种型号，现在轨道运行的为第2代的两种型号：GPS-2Ａ和2Ｒ，卫星寿命约7.5年。
GPS系统提供了两种定位信号，其一是C/A编码，由标准定位信号经干扰而成，定位精度在100米左右，以供民间用户使用；另一种即所谓的P码，经加密后播放，以供军用，定位精度在3米以内。GPS接收机与大小相当，体积很小，可方便地装载在汽车等航行器上。
美国发展GPS的主要目的是为军事服务，其次才是民用，其发展战略是在重要的军用与民用领域独霸全球，保持技术上遥遥领先，推行美国GPS标准占领和垄断全球市场。所以GPS系统本质上是军用系统，由美国军方控制，优先为军方服务。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号。从1991年的海湾战争开始到现在，美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关，GPS接收机装备至每一个参战
单位甚至个人；地空导弹、采用GPS精确制导后，精确打击能力大大提高。美国向民用用户和外国只提供低精度的卫星信号，使用的标准定位服务精度以前为100米，为了保持其在全球导航市场的垄断地位，美国克林顿政府决定施行无偿向民用领域提供高精度定位信号的方针，已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术，民用领域也能获得与军用相同的10米定位精度。但在危机和战争期间，军方控制的机构将保护美国及其盟友安全使用GPS；阻断敌方使用卫星导航信号，采取局部干扰或故意降低导航定位精度等，甚至随时可以关闭这种服务。例如在海湾战争时，美国曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧GPS服务。
由于俄罗斯GLONASS系统在轨卫星数量不足，导致不能独立发挥导航功能，目前实际上只有美国的GPS系统在卫星导航领域一花独秀，处于垄断地位。美国目前正在设计试验新的第二代GPS工作卫星改进系统，计划发射20颗卫星，定位精度将达到1毫米。
图1 GPS卫星组网示意图 图2 GPS卫星
（国家地理空间信息协调委员会办公室提供）
发布评论