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美国国防科学委员会关于新一代GPS发展的建议

发布日期:2008年04月28日字体: 【大】【中】【小】

  美国国防科学委员会在2005年11月23日向国防部长拉姆斯菲尔德提交了关于《未来GPS》的最终报告。报告评估了GPS的现状与存在的问题,GPS与欧洲伽利略系统的商业竞争,下一代GPS的升级战略及其技术选择策略。研究的重点是欧洲伽利略全球导航卫星系统2010年前后投入运营后可能对美国GPS在商业部门、军事部门和民用部门造成的影响与冲击。负责这一专项研究的特别任务组经过1年半的调研,完成了长达97页的最终报告。

  这项研究报告指出:虽然GPS似乎是一项健康运行的成功计划,但调查显示GPS的运作与管理存在严重问题。这些问题涉及军事效能、民用性能及其竞争力和管控权问题。如果这些问题不解决将会影响到它的未来竞争力和生存能力,需要促请领导层采取行动加以改正。最终报告针对GPS存在的问题对未来GPS的发展提出了如下六项建议。

  1. 改善GPS星座的可用性和导航精度

  报告指出,按照GPS目前的研究进度和未来投资计划,要维持GPS满星座运行将面临重大风险。美空军已提出保持GPS星座长期运行只需24颗卫星,而研究报告建议未来的第三代GPS(GPS-Ⅲ)星座应采用30颗卫星组网,并从目前的6个轨道面改为3个轨道面,卫星重量也要减轻到允许一箭双星发射。这样做将有助于既能保持30颗卫星星座又能保证控制所需的总成本,而更多卫星组成的星座不仅增强了GPS系统的坚固性,还能从根本上改善地面作战环境下的GPS性能,把容许的遮蔽角从5°提高到15°,解决部队目前在城市高楼林立和高山地形作战时经常遇到的某些信号遮挡问题。

  2. 增强GPS的功能性,加速改善GPS地面控制段及其卫星控制能力

  面对当前GPS操作控制段发展过程中不断出现的难题,美国防部应提供一个近期工作区(work around),以允许所有新的卫星信号一旦在轨出现就能及早和连续地投入运行。此外,空军还应当对目前GPS主控站实行的一整套“兰套装”(blue-suit)操作实践进行重新评估。建议部分操作任务改用外包方式,或是选择性的让承包商保障人员介入,这将有助于确保GPS长期连续运行。

  3. 调整GPS接收机采购政策,加速增强GPS军事用户设备的抗干扰能力

  研究报告虽然没有建议放弃现行GPS的排它性,但认为GPS僵硬、刻板的应用政策会影响美国在未来从不同星座接收混合信号而带来的潜在利益。该报告建议调整现行GPS接收机采购政策,允许更灵活采购GPS用户设备。其意图:一是要为军事指挥官在关键时刻对关键资产采取“兰色干扰”(即始料不及的干扰)留下开放的选择空间;二是在没有实施干扰时,能采用别国导航信号改善可用性,以拓宽拥有定位、导航和授时能力军队的作战基础。此外研究报告还建议在GPS卫星上增大信号灵活性,允许在较长期的竞争中对其排它性作出选择。

  4. 提高GPS系统的抗干扰能力

  美国军队拥有能在敌意干扰条件下进行导航、定位和授时能力是绝对必要的,目前首先要克服的是针对广泛扩散、移动的、价格低廉和功率较小的干扰机对GPS的威胁。当前的规划无法对GPS提供为期15年左右的战场抗干扰能力。因此该报告建议美国防部应启动一项积极进取的计划,尽快在相应的军用接收机和在研的GPS-Ⅲ卫星上采取提高空间信号功率等措施来增强GPS系统的抗干扰能力。

  5. 应对伽利略的挑战

  伽利略系统作为GPS的潜在对手或竞争伙伴尚未成为现实,欧盟也还没有完全建立起将伽利略带入持续运营所必需的财政机制。因此研究报告建议:在美欧2004年6月签署的GPS-伽利略合作协定框架下,保留对伽利略开放的态势,促进合作机会;强力促进真正的民用互操作性;坚持完全透明开放的民用信号结构;继续执行GPS和伽利略相互独立的战略,以便为实现美国的全球利益而提供一种超级军用和可接受的民用导航、定位和授时能力,并使GPS成为支援军事作战的核心能力。面对即将出现的竞争环境,该研究报告认为美国政府应做好准备,考虑采取GPS财政拨款的替代措施,以及确保国际上更好支持GPS的组织管理体制。

  6. 改善GPS的协调机构与管理

  在这项报告启动之初,特别任务组还有人对GPS的管理深表担心,但在研究报告进行过程中,美国总统布什签发了《天基导航、定位与授时政策》,该政策旨在加强各部门间的协调与管理,尤其要求对美国天基导航、定位与授时政策每隔5年修订一次。因此研究报告相信,如果上述政策措施能严格执行,将为GPS提供合适的管理手段。但是,美国防部内部对GPS的政策与工作职责在过去几年已被各项管理决定变分散,研究报告建议在国防部内要将这些GPS的管理职责明确划分和定位。

  崔志  编译自美国防科学委员会最终报告《未来GPS》

  摘自《卫星应用简报》

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