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沒完沒了的“GPS現(xiàn)代化”何時了?

 超級戰(zhàn)艦11 2024-11-19
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GPS在1995年宣布投入完全服務,第二年就推動“GPS現(xiàn)代化”進程,至今已經(jīng)差不多30年了,這個沒完沒了的現(xiàn)代化,似乎還沒有個完。GPS衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展過程,經(jīng)歷了GPSI、GPSII(IIA、IIR 、IIR-M、IIF),已經(jīng)進入GPSIII發(fā)展階段。GPSIII階段的星座是由十顆GPSIII和22顆GPSIIIF衛(wèi)星組成,目前安排來看,最后一顆GPSIIIF衛(wèi)星業(yè)已推遲到2036年發(fā)射,顯然現(xiàn)代化進程結束來日方長。

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PART.01
為什么要實現(xiàn) GPS 現(xiàn)代化?




GPS 已發(fā)展成為美國國家關鍵基礎設施的一部分。所有的金融市場、交通系統(tǒng)、公用事業(yè)、拼車行業(yè)以及農業(yè)和建筑行業(yè)都依賴于來自 GPS 的定位、導航和授時 (PNT) 信號。全球有超過 40 億用戶依賴 GPS 的 PNT 信號。僅在美國,GPS 估計每年就提供超過 3000 億美元的經(jīng)濟效益。自 GPS 成立以來,其總計的經(jīng)濟效益超過 1.4 萬億美元。今天的 GPS 衛(wèi)星星座(最古老的衛(wèi)星于 1990 年代末/2000 年代初發(fā)射)繼續(xù)提供有價值的服務,但它需要新的現(xiàn)代化技術和能力來應對未來的挑戰(zhàn)。

另一個要實現(xiàn)現(xiàn)代化的原因,也是不應忘記的原因:GPS 由美國空軍擁有和運營,現(xiàn)在是太空軍。GPS 對我們的作戰(zhàn)人員來說是一個非常有價值的工具,它使他們能夠精確和準確地完成任務,并安全回家。太空與 1978 年第一顆 NavStar 衛(wèi)星發(fā)射時不同。太空已經(jīng)成為一個競爭更加激烈的環(huán)境——競爭的對手也越來越激烈。我們的作戰(zhàn)人員需要增強的能力來應對不斷變化的威脅。將 GPS 作為“作戰(zhàn)系統(tǒng)”重新關注的必要性從未如此明確。

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PART.02

為什么是洛克希德馬丁公司

來承擔GPSIII衛(wèi)星現(xiàn)代化任務?





洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin Corporation) 總部位于美國馬里蘭州貝塞斯達,是一家全球性的安全和航空航天公司,在全球擁有約 114,000 名員工,主要從事先進技術系統(tǒng)、產(chǎn)品和服務的研究、設計、開發(fā)、制造、集成和維護。而推進GPS現(xiàn)代化的GPSIII/IIIF總共32(10+22)顆衛(wèi)星的生產(chǎn)制造,兩次招標均被該公司獲得。頭十顆GPSIII衛(wèi)星制造任務,是洛克希德·馬丁航天系統(tǒng)公司在2008年5月,收到了美國空軍的合同,開發(fā)新的第三代 GPS 衛(wèi)星。

GPSIII衛(wèi)星合同簽訂確定建造10顆衛(wèi)星,第一顆GPS Ⅲ衛(wèi)星(GPSⅢ SV01)已于美國東部時間2018年12月23日上午8:51搭載SpaceX公司獵鷹9號火箭,從佛羅里達的納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射。該衛(wèi)星由洛馬公司制造,將在太空服役15年。最近一次GPSIII衛(wèi)星發(fā)射,是發(fā)射GPS III SV06(第六顆GPSIII衛(wèi)星),時間是2023年1月18日12:24(UTC),地點為卡納維拉爾角40號發(fā)射臺,發(fā)射火箭是獵鷹九號Block5。2023年2月下旬,美國太空系統(tǒng)司令部 (SSC) 已宣布 GPS III 太空飛行器 10 (SV10) 可供發(fā)射,這標志著GPS星座現(xiàn)代化工作和 GPS III 計劃的生產(chǎn)完成?!暗谑畟€也是最后一個 GPS III 航天器的完成是 GPS 現(xiàn)代化的一個重要里程碑,”相關人士指出?!叭绻麤]有我們的行業(yè)和政府合作伙伴的合作、溝通和問責制,這是不可能的。”GPS III 計劃的貢獻支撐了美國對我們的作戰(zhàn)人員和全球 40 多億 GPS 用戶的國家安全需求。GPS III 衛(wèi)星通過各種改進提供增強的性能和準確性,包括增強信號保護和提高準確性。GPS III 還提供一種新的 L1C 信號,旨在與類似的 GNSS 進行互操作,并擴展了被稱為生命安全(safety of-life)的民用 L5 信號,該信號尚未投入使用。GPSIII的10顆衛(wèi)星要形成一個星座,其數(shù)量顯然是不夠的,所以后面就有GPSIIIF(后續(xù))衛(wèi)星系列。

洛克希德·馬丁公司歷來設計并制造過12顆GPS IIR衛(wèi)星,然后應空軍的要求,又建造了八架具有附加信號功能的航天器,空軍將其稱為GPS IIR-M。如今,當前GPS星座中約有60%由洛克希德·馬丁公司設計并制造的GPS IIR衛(wèi)星(于1997年開始發(fā)射)和首批具有M-code功能的GPS衛(wèi)星GPS IIR-M組成,2005年后者開始發(fā)射。

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PART.03
GPSIII衛(wèi)星




洛克希德·馬丁公司與美國空軍簽訂了設計和制造 10 顆 GPS III 衛(wèi)星的合同,與早期設計的在軌 GPS 衛(wèi)星相比,其能力得到了顯著提高,旨在為全球的軍用和民用定位、導航和授時 (PNT) 用戶帶來新的未來功能。其中包括:

  • 精度提高 3 倍;

  • 抗干擾能力提高了 8 倍;

  • 新的 L1C 民用信號,與國際GNSS(如歐洲的 Galileo)兼容,以改善民用用戶的連接性;

  • 模塊化設計,允許在未來添加新技術和功能,以更好地應對不斷變化的任務需求和新出現(xiàn)的威脅。

PART.04
GPSIIIF衛(wèi)星有更加強大的功能




據(jù)美國《防務新聞》網(wǎng)站2018年9月15日報道稱,美國洛克希德·馬丁公司已獲得價值72億美元的新一代GPSIIIF衛(wèi)星合同。報道稱,這一結果并不令人意外,因為GPS III項目目前由其負責,該計劃首批將制造10顆衛(wèi)星。該公司也是這份最新衛(wèi)星合同的唯一競標者,合同內容是再生產(chǎn)22顆GPSIIIF衛(wèi)星。由此可見,今天的洛克希德·馬丁公司已與多達32顆GPS III和GPS III隨動衛(wèi)星(GPS IIIF)的衛(wèi)星選件簽定合同。這些衛(wèi)星將在公司位于科羅拉多州丹佛市的近40,000平方英尺的GPS III處理設施(GPF)中進行組裝和測試。這家耗資1.28億美元的先進制造工廠是在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中設計的,旨在最大程度地提高生產(chǎn)效率和效率。GPF于2011年開放,包括專門設計的潔凈室和測試室,旨在簡化衛(wèi)星生產(chǎn)。洛克希德·馬丁公司致力于為空軍提供負擔得起的,有彈性的,低風險的GPS III解決方案。

GPS III Follow On (GPS IIIF) 計劃將推出更多功能。洛克希德·馬丁公司目前簽訂了多達 22 顆額外 GPS IIIF 衛(wèi)星的合同,從 GPS IIIF SV11 開始。GPS IIIF 衛(wèi)星將具有以下特點:

  • 區(qū)域軍事保護能力,可在戰(zhàn)區(qū)提供高達 60 倍的抗干擾能力,以確保在敵對環(huán)境中不會拒絕美國和盟軍訪問 GPS;

  • 一種精度增強的激光角錐反射鏡陣列;

  • 新的搜索和救援有效負載;

  • 全數(shù)字導航有效載荷;

  • GPS IIIF SV13 及更高版本將采用該公司的 LM2100 戰(zhàn)斗總線?,這是一種增強型航天器,可提供更強的彈性和網(wǎng)絡強化能力,以應對日益增長的威脅,并改進航天器電源、推進和電子設備;

  • LM2100 戰(zhàn)斗總線車輛還能夠托管洛克希德馬丁公司的增強系統(tǒng)端口接口 (ASPIN),這將允許未來的在軌維修和升級機會。

洛克希德·馬丁公司很榮幸能成為洛杉磯空軍基地美國太空軍太空和導彈系統(tǒng)中心太空生產(chǎn)軍中地球軌道師領導的 GPS III 團隊的一員。GPS 操作控制部分維護由彼得森太空部隊基地的 GPS 維護部門企業(yè)軍管理。位于施里弗太空部隊基地的第 2 太空作戰(zhàn)中隊為民用和軍用用戶管理和運營 GPS 星座。

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本文轉載自“斗室智庫”,原標題《沒完沒了的“GPS現(xiàn)代化”何時了?》。

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