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GPS的发展历史
7页1、GPS发展简史2000年美国取消了对GPS卫星民用信道的SA干扰信号,民用GPS的定位精度达 到平均6.2米的实用化水平,从而掀起GPS产业和应用热潮。随着GPS卫星的现 代化,定位精度的提高,实时高速定位能力和抗干扰能力的增强, 美军开始在越 来越多的领域使用GPS制导武器。长期以来,判别敌我位置就是各国军队迫切渴求的能力。在古代即使是绘制粗糙的地图也是将领们的无价之宝,到了近代出现了绘制等高线经纬度的高精度 地图,随着1957年苏联Sputnik-1人造卫星发射成功,人类的眼光又投向了天 际。1958年,美国海军开始研制子午仪卫星定位系统,1960年开始发射卫星并于1964年正式投入使用。尽管这个为核潜艇开发的定位系统具有诸多弊端,如 无法确定高度信息,定位时间长,无法连续导航,无法提供高度信息,难于修正 电离层延迟误差等,但对比传统定位方式已经是一场革命了。美国海军对此不足提出了 Timation计划,试验了星载原子钟,Timation计 划为海军舰艇尤其是核潜艇提供低动态的2维定位服务;同期美国空军提出了621B计划,使用伪随机码为基础的测距原理,621B计划为空军提供高动态3
2、维服务。1973年美国国防部将海空军的方案合二为一,建立国防导航卫星系统 (DNSS),这是现有GPS正式的源头。此后不久,DNSS改名为Navstar,即授时和测距导航卫星或者说是全球定位 系统(Navigati on Sig nal Timing and Rangin g/Global Positi oning System),后来简称GPS但是授时功能始终是 GPS的核心功能之一,这也是从 CDMA!信 到电力系统都大量采用 GPS的重要原因。GPS的测试阶段最初的GPS计划将24颗卫星分置于夹角120的三个轨道面上,每个轨道 面上8颗卫星,这样的轨道设置保证地球上任一点能观测到69颗卫星,从而实现足够的定位精度。GPS从 1978年到1985年,从范登堡空军基地用 Atlas F火 箭发射11颗Block I批次的试验卫星,其中发射失败1颗,这个阶段验证了地 面接收机,地面跟踪网络和 GPS卫星的定位能力的可靠性,其结果令人满意。降低民用精度的SA技术1983年韩国007号客机导航系统故障误入苏联领空被击落后,美国总统里 根宣布一旦GPS建成将开放给公众使用,从而开启 GPS民
3、用的大门。GPS卫星将 发射两种不同的测距码,即军用的P码和民用的C/A码,分别对应精密定位服务 (PPS)和标准定位服务(SPS)。由于C/A码无法用双频技术消除电离层折射影响, 美国技术人员预测定位精度会在百米级别。不过测试表明C/A码定位精度远高于预测值,能达到14米左右,美国军方不得不认真评估 C/A的影响。1984年,确 定了保护美国国家安全的两大措施:防止地方对军用的P码进行干扰的AS(anti-Spoofing) 技术和降低C/A码定位精度的选择可用性(SA:Selective Availability) 技术。GPS与海湾战争1989年2月14日,第一颗GPST作卫星成功发射,正式组网的工作卫星为 Block II批次,在1989到1990年间,使用Delta II火箭发射了 9颗Block II 批次的GPS卫星。1989年在轨GPS亭止服务两星期进行高频振动的 SA验证,1990 年3月到8月更是长时间进行SA技术验证。由于采用SA技术,民间用户对定位 精度不满之余,差分GPS定位,实时载波相位跟踪技术等技术应运而生。 19901991年的第一次海湾战争中,美军装备
4、的GPS系统展示相对于传统定位系 统极为精确与方便的性能,引起了世人的瞩目。美国GPS制造商对SA技术的不满颇具讽刺意味的是,由于GPS系统还没有建成,美军的军用GPS接收机也在 测试阶段装备数量不足,出于应急军方临时从Trimble公司采购了 10000台,从 Magellan公司采购了 3000台民用GPS接收机装备部队。不过即使如此,自1991 年7月起所有GPS卫星仍正式全部使用SA技术,将定位精度降低到100米。在海湾战争GPS应用的刺激下,1991年初俄罗斯政府宣布GLONAS将全面 支持民用,不对用户进行收费,而且没有美国方面的SA技术限制。1991年前,出口美国之外的GPS终端都需要许可证,美国商务部几乎将所有的GPS设备都定 义为军用,严重损害了美国GPS制造商的竞争力。在美国GPS制造商联合的美国 GPS工业委员会(USGIC)的努力下,1991年后9月1日后美国商务部不再对民用 GPS出 口进行许可证限制,不过 SA政策仍然让美国GPS制造商极为不满,俄罗 斯GLONAS不进行任何限制的措施更是令不满火上浇油。1995年GPS系统完全建成1990年末开始,开始Bl
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