国外卫星导航定位技术发展现状与趋势

2004 年 8 月 第 22 卷 第 4 期
文章编号: 1006 3242( 2004) 04 0030 06 -

航 天 控 制 Aerospace Control

Aug 2004 Vol 22, No. 4

国外卫星导航定位技术发展现状与趋势
石卫平
中国航天工程咨询中心, 北京 100037 摘 要 本报告对目前国外三大卫星导航定位系统 GPS, GLONASS 和伽利略系统的技术性能进行

了对比研究, 分析了卫星导航定位技术的未来发展趋势, 对我国发展卫星导航定位系统提出了建 议。 主题词 卫星导航定位系统 GPS 中图分类号: V475 2 GLONASS 伽利略 技术 分析 预测 建议

文献标识码: A

The Analysis of Development on Foreign Satellite Navigation Technology
Shi Weiping China Aerospace Engineering Consultation Center, Beijing 100037 Abstract This paper presents the current status, key technologies and diff erences of the three navigation sys -

tems ( GNSS) , i . e. GPS, GLONASS and Galileo, and f orecasts the f uture development of the GNSS technology worldwide. Finally , this paper presents some suggestions f or the developing of chinese satellites navigation sys tems . Subject terms Suggestions 倾角 55 , 卫星运行周期 12 h, 地面部分由一个主控 Satellite navigation system GPS GLONASS Galileo Technology Analysis Forecast

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世界 三大卫星导航定位系统技术 分析
目前世界上已建成的全球卫星导航定位系统有

站和 5 个监控站组成。用户通过同时精确测量 4 颗 卫星信号的传播时间, 可获得高精度的三维定位数 据。目前 GPS 系统对于一般民用用户的标准 定位 精度为: 水平 100m, 垂直 156m。 美国先后研制了 GPS 1, GPS 2, GPS 2A, GPS 2R 等系列卫星, GPS 2F 卫星正在研制中。 ( 2) 现役第二代 GPS 卫星的主要技术特点 GPS 2R 卫星代表了目前第二代 GPS 卫星的最 高水平。1997 年 7 月 22 日, GPS- 2R 卫星取得首次 发射成功。 GPS- 2R 卫星在技术上比之前的 GPS 卫 星有 很大改 进。其设计 寿命由 GPS 2A 的 7. 5a 延 长到 10a, 抗核 辐 射 和 激 光照 射 的 能 力 有 所 提 高。 在

美国的 全球定位系统 ( GPS) 和俄罗 斯的 格洛纳 斯 ( GLONASS) 系统, 而 欧 洲正 在 建 设 伽 利 略 ( Galileo) 系统。 1 1 美国 GPS 系统 美国于 1995 年 4 月 27 日实现 GPS 系统的完全 运作。 ( 1) 系统基本情况 GPS 系统空间部分由 24 颗卫星组成, 卫星等间 距分布在 6 个近圆形轨道面上, 轨道高度 20180km,
收稿日期 2004 06 12 - -

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GPS -2R 的设计要求中增加具备经过核战争而生存 下来的能力这一项。另外, 卫星的天线经过新的设 计, 抗干扰能力加强。GPS 2R 卫星的自主运行能力 比 GPS 2A 增强, 卫星不需地面控制就能精确导航 6 个月。卫星能够灵活运用星上冗余硬件和可重新编 程的软件执行任务, 代替人工操作。GPS 2R 卫星的 其它特点如下: 能够作 GPS 卫星之间的距离测量; 能够在轨自主更新和精化 GPS 卫星的广播星历和 星钟 A 系数; 能够进行 GPS 卫星之间的在轨数据通 信。GPS 2R 卫星主要技术指标见表 1。 表 1 GPS 2R 卫星主要技术 指标 卫星质量 星体尺寸 稳定方式 功率 设计寿命 轨道高度 轨道倾角 轨道周期 主要有效载荷 发射频率 1. 075t 1. 52m 1. 93m 1. 91m

有地面控制段参与的 180d 期间保持自主导航的能 力, 在轨期间的用户测距误差( URE) 仍能保持小于 6m。 自主导航 在 GPS 2R 之前所有型号卫星都没有自主导航 功能, 所有卫星广播的导航信息都由地面控制段同 上行注入站每天注入一次。在这些导航信息中包含 的星钟与星历参数都是基于控制段的当时估算进行 预报的, 而 GPS- 2R 卫星的重大改进就是能够在星 上自动预估星钟与星历参数, 并生成导航信息。这 种能力叫做自主 导航或自动导航( AutoNav ) 。自主 导航能力的作用表现在如下四方面: 一是提高 GPS 系统的生存能 力。美国认为地面控制段 是 GPS 系 统中的薄弱环节, 一旦遭到攻击将使整个系统瘫痪。 自主导航能保障 GPS 在失去地面支持的条件下, 自 主运行 180d, 且能满足导航精度要求; 这种能力还 允许任一地面监控站永久损失而不影响正常的导航 功能。二是减少上行注入要求。上行注入站上只需 发送很少数据。三是改善完好性。星间链路测距功 能提供了一种能与其星钟和星历参数比对的独立参 考基准。四是提高精度。由于自主导航功能能够每 小时 4 次更新星历与星钟参数, 和现有的每天更新 一次相比, 将有助于改进导航精度。 12 俄罗斯 GLONASS 系统 俄罗斯( 前苏联) 在 1982 年 10 月 12 日发射了 第一 颗 GLONASS 卫 星, 在 1995 年 12 月 完 成 了 GLONASS 卫星组网。GLONASS 系统建成之后 由于 国防和航天经费严重不足, 补网卫星不能及时发射, 目前该系统不能满足最低导航定位要求。 ( 1) 系统基本情况 GLONASS 系统的标准 星座由 24 颗卫星组 成, 最低配置需要 18 颗卫星才能提供完全的功能。24 颗卫星分布在三个轨道面上, 三个轨道面彼此间隔 120 , 轨道高度 19100km, 倾角 64 8 , 每 个轨道面内 有 7 颗工作卫星, 1 颗备份星。GLONASS 地面系统 由指令跟踪站( CTS) 网、 量子光学跟踪站( QOTS) 和 系统控制中心( SCC) 组成。GLONASS 系统的民用标 准定位精度为 50m。 ( 2) GLONASS 卫星技术特点 GLONASS 卫星采用的是已有闪电系列通信卫星平 台的成熟技术。GLONASS 卫星主要技术指标见表 2。

三轴稳定 1. 136kW 10a 20180km 55 720min 导航设备, 核爆炸探测设备 L1= 1575. 42MHz, L2= 1227. 6MHz

下面重点介绍 GPS 2R 增加的三大功能: 星钟 星钟是整个有效载荷的心脏, 它提供确保 GPS 导航精度所需的精确时间。GPS -2R 装有 2 台铷钟 和 1 台铯钟。GPS 系统对星钟的关键需求是与相对 应的 GPS 时间保持 6ns 精确度。为达到这一要求, 设计者们将 2 台铷钟和一台铯钟集成到有效载荷中 的时间保持系统 ( TKS) 内, 而且 3 台星钟之间互为 备份, 以确保这一关键设备不会因 1 台失效而导致 全系统失灵。 星间链路 GPS 2R 卫星的重大改进是增加了星间链路, 以 提供各卫星之间的通信和测距。为此, 每颗 GPS 一 级卫星上都装有一个用于星间链路通信与测距功能 的互联转发器数据单元( CTDU) 。它有双重功能, 一 是为星上自主导航和在 2R 卫星间交换自主导航状 态矢量数据; 二是限于导航数据生成( NDS) 系统的 数据交换。自主导航负责向用户接收和提供星上计 算的导航参数, 自主导航状态矢量信息包括开普勒 轨道参数和星钟状态数据 两部分。由于 GPS 星座 系统中目前仍在轨工作的 GPS -2A 卫星没有星间链 路功能, 因此现有 GPS 星座只是提供了一种能在没

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表 2 GLONASS 卫星主要技术指标 卫星质量 星体尺寸 稳定方式 功率 设计寿命 轨道高度 轨道倾角 轨道周期 主要有效载荷 发射频率 1. 415t 1. 01m 1. 01m 3. 27m 三轴稳定 160W 3a 19100km 64. 8 675min 导航设备, 三台铯钟 L1= 1602. 5626~ 1615. 5MHz, L2= 1246. 4375~ 1256. 5MHz









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( 1) 系统基本情况 Galileo 系统由 30 颗卫星组成, 其中 27 颗工作 星, 3 颗 备 份 星。 卫 星 分 布 在 3 个 中 地 球 轨 道 ( MEO) 上, 轨道高度为 23616km, 轨道倾角 56 。每 个轨道上部署 9 颗工作星和 1 颗备份星, 某颗工作 星失效后, 备份星 将迅速进入工作 位置, 替代 其工 作, 而失效星将被转移到高于正常轨道 300km 的轨 道上。 Galileo 系统的地面系统部分主要由 2 个位于欧 洲的 Galileo 控 制中 心( GCC) 和 20 个 分布 全球 的 Galileo 敏感器站( GSS) 组成, 另外还有用于进行控制 中心与卫星之间数据交换的分布全球的 5 个 S 波段 上行站和 10 个 C 波段上行站。 Galileo 系统的信号结构吸收了 GPS 的经验, 具 有很多优点。系统采用广泛的公开信号, 提高了带 宽和码片率, 公开信号的 Q 分量上具有引导信 号, 加发完好性 数据和 商业数 据, 可以 实施三 载波 的 TCAR 技术, 并较 好地 处理 了加 密、 密钥和 拒用 问 题。按设计, Galileo 系统的全球定位精度 10m, 定时 精度 33ns, 与取消了 SA 的 GPS 系统相当。 ( 2) Galileo 卫星技术特点 Galileo 卫星设计数据见表 3:
表 3 Galileo 卫星主要技术指标 卫星质量 星体尺寸 稳定方式 功率 设计寿命 轨道高度 轨道倾角 轨道周期 主要有效载荷 发射频率 625kg 2. 7m 1. 2m 三轴稳定 1. 5kW 15a 23616km 56 844min 导 航载荷: 2 对 铷钟和 氢脉 冲钟; 搜索 救 援载荷 L1= 1589. 742MHz, L2= 1561. 098MHz 1. 1m

2001 年 12 月 1 日, 俄 罗 斯 发 射 了 首 颗 GLONASS 卫星。GLONASS 卫星是俄罗斯最新 -M -M 一代导航卫星, 卫星的在轨寿命有所提高, 通过增加 卫星的燃料( 卫星重量增加到 1480kg) , 改进卫星上 的电子设备和蓄电池, 使卫星的有效工作寿命从 3a 延长到 5~ 7a。同时星上的仪器设备具有更好的性 能和更高的精度。卫星姿控系统得到改进, 星历表 的计算精度提高 30% ~ 40% 。星 载铯钟可以获得 更稳定的时间信号。利用卫星间的无线电和激光交 叉通信链路, 支持更精确的星历表和星上时间保持。 1 3 欧洲 Galileo 系统 1999 年 2 月 10 日, 欧盟执 行机构欧 洲委员会 ( EC) 公布了欧洲导航卫星系统 Galileo 计划, 该系统 是与美国 GPS 系统、 俄罗斯的 GLONASS 系统兼容的 民用全球定位卫星系统。2002 年 3 月 26 日, 欧盟 15 国交通部长会议一致决定正式启动 Galileo 计划。 2003 年 5 月 26 日, 欧空局( ESA) 15 个成员国就联合 开发 Galileo 系统达成协议, 解决了阻碍 Galileo 计划 顺利实施的投资与利益分配问题。2003 年 7 月 11 日, Galileo 系统的首批两颗卫星合同授出。其中一 颗名为 伽利略系统试验台 v2A ( GSTB- v2A) , 被授 予英国萨里卫星技术有限公司( SSTL) 。另外一颗合 同授予伽利略工业公司( Galileo Industries) 。卫星将 于 2005 年下半年发射, 而信号最晚必须在 2006 年 6 月以前发送, 以保住申请频谱时分配到的优先权, 并 保住国际无线电通信联盟为 Galileo 系统预留的频 谱。

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三大系统的对比分析 ( 1) 三大系统性能参数对比 表 4、 5 给出了三大系统的性能参数对比。 表

表 4 GPS, GLONASS, Galileo 系统性能参数对比 GPS 组网卫星数量 轨道面数 每轨道年上的卫星数 量 24 6 4 GLONASS 24 3 8 Galileo 30 3 8

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石卫平: 国外卫星导航定位技术发展现状与趋势 GPS 圆轨道 20180 55 11h56. 9min 码分 1575. 42 1227. 6 1ms( C/ A 码) 7d( P 码) 50 UTC( USNO) WGS- 84 改型开普勒元素 GLONASS 圆轨道 19100 64. 8 11h15min44s 5s 频分 1602. 1625~ 1615. 5 1246. 4375~ 1256. 5 Galileo 圆轨道 23616 56 14. 7h 码分 L 频段 4 个频点 1589. 742 1561. 098 E5, E6 1ms 50 UTC( SU) PZ- 90 地心坐标 及其导数 50~ 1500 UTC

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轨道类型 轨道高度( km) 轨道倾角( deg) 轨道周期 多址方式 导航信号载频频段L1 L2 ( MHz) 伪码重复周期 下 行码速率 bit/ s 时统系统 地理坐标 星历类型

表 5 GPS, GLONASS, Galileo 系统导航定位精度对比 水 平( m) GPS 100( 72/ 18) ( C/ A 码) 300( P= 0, 9999) ( C/ A- 码) 垂 直( m) 速 度( cm/ s) 加 速度( mm/ s 2) 时 间( us) 18( P- , Y- 码) 156( 135/ 34) ( C/ A 码) 28 ( P- , Y - 码) < 200 ( C/ A- 码) 20 ( P- , Y - 码) 8( C/ A 码) < 19 ( C/ A- 码) 0. 34( C/ A 码) 0. 18( P- , Y- 码) GLONASS 60( CT - 码) ( 39) 75 ( CT- 码) ( 67. 5) 15 ( CT- 码) 1 Galileo 10 ( A 级业务 OAS) 10 ( A 级业务 CAS- 1) 10( A 级业务 OAS) 20 ( A 级业务 CAS- 1) -

( 2) 三大系统的共性 采用相同导航原理, 全球覆盖的天基无线电 导航系统。 相似的星座设计, 均由 24~ 30 颗 MEO 卫星 组成。 均采用 L 频段, 信号结构大同小异。 均强调全系统性能、 成本与不同用户需求的 综合平衡。 重视系统构架设计和系统安全性、 可用性、 完好性和连续性, 优化星座设计和天地系统配置。 都经历在轨验证试验阶段, 以发现系统设计 中的缺陷与问题。 ( 3) 三大系统的差异 轨道面和轨道高度不同 美国 GPS 系统 采 用 高 度 为 20180km, 倾 角为 55 , 绕地周期 12h, 同步周期 16d, 地迹重复周期( 恒

星时) 1d。标准 GPS 星座由 24 颗卫星组网, 分布在 6 个轨道面上, 每 个轨道面不对称 非均匀地部署 4 颗卫星。这种星座与俄欧星座差别较大。 GPS 星座的 这种配置 有其历 史原 因。总的 来 说, 星座设计目标就是在充分利用给定的有限资源 总量前提下, 要为最广泛用户群提供最有效的导航、 定位、 授时服务。最初的星座设计方案也与目前的 俄、 欧方案基本相 同, 但后来 的实践和深化研 究表 明, 这种高度对称的星座并不能总是在全球为用户 提供 4 颗可见卫星的最佳几何配置, 因而也无法确 保接收机的导航精度, 因此采取非均匀分布的星座。 俄罗斯和欧洲均采用 3 个轨道面均匀分布的对 称星座设计, 他们对轨道高度的选择与优化似乎比 美国人更细致。俄欧双方都声称他们分别选择的轨 道高度优于美国, 其优点是可以使卫星在整个寿命 期间最大限度减少机动, 从而节省卫星所带燃料。

34 轨道测定方法不同









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初想利用航天飞机发射 GPS 卫星, 加上它的卫星附 带核爆探测功能, 重视抗干扰能力, 因而卫星较重; 而俄欧拥有比较廉价、 可靠的大推力运载火箭, 所处 发射场地理位置等多种因素, 有利于选择多星直接 入轨。一般来说多星直接入 轨有助于降低系 统成 本, 但也会带来多星俱损风险和补网或备份卫星选 择的灵活性差。 其他系统级的差别: 坐标系: GPS 为 WGS 84, GL SS 为 PZ -90; 卫星 通信 识别: GPS 和 Galileo 为 码分 多 址, GLONASS 为频分多址。

轨道同步是卫星导航系统的难题。美国和欧洲 均在全球部署地面跟踪测轨监测网, 采用传统的轨 道测量方法精确测定卫星轨道; 而俄罗斯只在其辽 阔 的 本 土 范 围 内 部 署 监 测 站, 为 了 精 确 测 量 GLONASS 卫星的运行轨道, 他们采用在每颗卫星上 安装激光反射器, 并在星座内部署 2 颗专用的激光 测地 卫 星, 然 后 通 过 地 面 激 光 测 距 站 精 确 测 定 GLONASS 卫星的运行轨道。俄罗斯根据本国国情, 采用激光测距手段作为精确测轨的辅助方法, 不仅 是一种创新, 而且测轨精度更高, 较好地解决了轨道 同步的难题。 卫星发射入轨方式不同 俄罗斯 GLONASS 系统和欧洲 Galileo 采用一箭 多星直接入轨; 美国采用一箭一星间接入轨, 用星载 固体发动机将卫星送入预定工作轨位。国情和卫星 重量差异是导致不同入轨方式的重要原因。美国最

2 卫星导航定位技术发展趋势
21 导航定位卫星发展趋势 21 世纪初期世界上已经或将要发 射的新型导 航定位卫星情况见表 6。

表 6 21 世纪初已经或将要发射的新型导航定位卫星 卫星名称 GPS- 2F 所 属国家 美国 发射时间 2005 ~ 2006a 开 始 发 射, 2010a 装备完毕 2011 年 前 后 开 始发射 主要性能指标 * 卫 星 寿命 延 长: GPS -2F 卫星 的 设 计 寿命 达 到 15a, 而 上一 代 GPS 2R 卫星设计寿命只有 10a。 * 定位精度提高: GPS 2F 卫星系统设计军用定位精度达到 3m, 比 上一代 GPS -2R 卫 星的 10m 精度提高很多。 * 与 GPS -2F 相 比, 具有较高的灵活性和较低的成本。 * 抗干扰能力显著提高。GPS 3 卫星 与当前卫 星相比, 抗 干扰能 力提高 100~ 150 倍。GPS 3 卫星将 比现卫 星传输功 率大 100 倍, 信号增强 20dB, 达到 25 dB。卫星星座将添加额外 的点波束, 给正 在工作和热点地区输入更多的功率。 * 导航定位精度提高。GPS 3 系统的目标是实现 20~ 50cm 精度, 保证 GPS 制导炸弹可以达到 1m 的精确度。 * 卫星寿命显著增加, 将超过 30a。 * 地面站的保密性能及星间链路的安全性 增强。 * 轨道面从 6 个变为 3 个, 卫星轨道不重合, 有利 于信号传 送, 并 减少备份星数量, 三轨道平面的结构只需要 2 颗备份星。 * 设计寿命 5~ 7a * 设计寿命 10a; * 卫星的重量减轻, 可用 质子 号火箭进行一箭六星发射 * 设计寿命 15a, 功率 1. 5kW

GPS- 3

美国

GLONASS -M GLONASS K Galileo

俄罗斯 俄罗斯 欧洲

2001 年 12 月 2004 年 2006 年

( 1) 向长寿命方向发展, 设计寿命将达到 15a 以 上 美国正在研制的 GPS 2F 卫星的设计寿命延长 到 15a, 而下一代 GPS 3 卫星的设计寿命将达到 30a。 俄罗斯正在部署的新一代 GLONASS 卫星的设计 -M 寿命从 GLONASS 卫星的 3a 延长到 5~ 7a, GLONASS - K 卫星的设计寿命将进一步延长到 10a。而欧洲

的 Galileo 卫星设计寿命也达到 15a。只有寿命的提 高, 才能保证长期稳定的运行, 从而提高应用效益。 ( 2) 向提高抗干扰能力方向发展 由于其军民两用的特性, 导航定位卫星必须具 备抗干扰能力。2002 年, 美国国会批准了国防部申 请, 在 2003 年国 防预算 中增加 5000 万美 元, 改 进 GPS 2F 卫星的抗干扰系统。这 5000 万美元用于改 -

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进 2F 与 2R 卫星, 通过增大太阳帆板实现电源功率 增加, 并且通过转换装置实现功率转换, 在精确的 P 码和新军码 M 码之间切换功率。改进之后系统的 抗干扰性能将提高到当前 GPS 系统的 10 倍。而未 来的 GPS 3 系统抗干扰能力与当前卫星相比, 将提 高 100~ 150 倍。 ( 3) 向提高自主运行能力方向发展 GPS -2R 卫星的自主运行能力比 GPS 2A 增强, 卫星不需地面控制就能精确导航 6 个月。卫星能够 灵活运用星上冗余硬件和可重新编程的软件执行任 务, 代替人工操作。 2 2 卫星导航定位技术发展趋势 ( 1) 向多系统组合导航方向发展 为了摆脱对美、 俄的导航定位系统的依赖, 以免 受制于人, 世界各国、 各地区和组织将纷纷建立自己 的卫星导航定位系统。今后 10a 内将会出现几种系 统同时并存的局面。这为组合导航技术的发展提供 了条件。通过对 GPS, GLONASS, Galileo 等信号的组 合利用, 不但可提高定位精度, 还可使用户摆脱对一 个特定导航星座的依赖, 可用性大大增强。多系统 组合接收机有很好的发展前景。 ( 2) 向差分导航方向发展 使用差分导航技术, 既可降低或消除那些影响 用户和基准站观测量系统误差, 包括信号传播延迟 和导航星本身的误差, 还可消除人为引入的误差, 如 美国在 GPS 中采用的选择可用性( SA) 技术所引入 的误差, 因而与传统的伪距导航相比精度大大提高。 今后, 差分导航将得到越来越广泛的应用, 将应用于 车辆、 船舶、 飞机的精密导航和管理; 大地测量、 航测 遥感和测图; 地籍测量和地理信息系统( GIS) ; 航海、 航空的远程导航等领域。其本身也会从目前的区域 差分向广域差分、 全球差分发展, 其导航精度将从近 程的 m 级、 10cm 级提高到 cm 级, 从远程的 m 级提 高到 10cm 级。 ( 3) 卫星导航定位技术与惯性导航( INS) 技术、 无线电导航技术相结合 由于 INS 是完全自主的导航系统, 在 GPS 失效 的情况下, INS 仍可保持工作。在实际应用中, 惯导 系统和 GPS 接收机之间存在三种耦合方式: 松散耦 合、 紧密耦合和深度耦合。在深度耦合中, GPS 接收 机作为一块线路板被嵌入到惯导的机箱内, 这就是 EGI 系统。由于 EGI 系统能充分发挥 INS 和 GPS 两

者的互补作用, 并有极强的保密功能, 因而美国军方 已确定, 在三军的战术和战略飞机上, 将用 EGI 逐步 取代单独的 GPS 接收机, 而最终成为作战飞机的主 要导航 设备。此 外, GPS 可与增 强型定位 系统( E PLS) 相结合。EPLS 是一种先进的无线电装置, 它带 有一定的自主导航能力。目前, 已成功地验证了可 以通过网络自动把 GPS 转换到 EPLS。 ( 4) 发展数字化铯钟技术 GPS 卫星在轨寿命主要取决于原子钟。每个卫 星上装有 3 个原子钟, 目前使用的是模拟铯钟, 其性 能预测困难, 而且输出频率会随着卫星运行过程温 度和磁场变化而变化, 因此需要开发计算机控制的 数字化铯钟, 通过调整内部参数和补偿环境影响使 铯钟性能达到最佳化。

3 对发展我国卫星导航定位系统的建 议
( 1) 重视在轨验证试验 导航卫星系统极其庞大而又复杂, 耗资多、 风险 大。美俄在发展 GPS 和 GlONASS 时, 都曾经历过多 年的技术实验、 在轨验证试验和组网试验阶段, 直至 1995 年前后才完成部署并投入使用。有些问题( 如相 对论效应) 只有通过在轨验证试验才能暴露出来; 有 些难题( 如时间同步和轨道精确测定, MEO 轨道辐射 环境, 太阳光压的影响, 星钟对温度的极端灵感性) 只 有通过在轨验证试验才能不断积累适合本系统所需 的技术诀窍和经验, 用于完善系统和卫星设计。 ( 2) 提前研发关键技术和关键设备 关键技术与设备的提前研发, 对于搞好系统设 计和缩短周期, 降低风险具有非常重要的意义。依 赖进口别国关键技术与设备, 不可能独立自主地建 立导航卫星系统。 美国在发展 GPS 系统之前, 早在 1974 年前后曾 对 GPS 系统空间段所需卫星有效载荷 的关键技术 与设备都进行了充分的地面试验与在轨实验。欧洲 在实施伽利略计划之前, 早已提前启动伽利略卫星 所需关键技术与设备的研究开发工作。因此, 当进 入方案论证第二阶段时, 相关的星钟( 铷钟、 氢钟) 、 导航信号生成装置和卫星导航天线等关键设备已经 取得突破性进展。 ( 下转第 41 页)

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刘桐林 : 美国高超声速技术的发展与展望

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中一种是价格合理的高超声速武器系统。最近印度 政府投资 10 多亿美元来支持在该技术领域的发展 计划。 高超声速技术开发全球化, 来源于美、 俄两国的 激烈争夺, 来源于美国未来发展战略的改变。全球 干预战略、 战略威慑与军事打击、 从静态防御向动态 防御的转变, 快速反应与纵深打击思想使高超声速 武器的作用与地位越来越突出。2001 年 6 月 2 日, 美国首台 X- 43A 试飞器飞行试验失败不到两个星 期, 俄罗斯于中部发射场在 SS- 25 白杨 洲际弹道 导弹助推下成功进行了 IGLA( 见图 5) 飞行试验, 准

确击中了几千公里外的勘察加半岛预定目标。这一 试验引起了美国的高度重视, 国会还听取了专门汇 报。国际评论认为, 俄罗斯的此次试验意义极为深 远, 它是对美国 MD 计划的回应。 高超声速技术发展将引发新一轮军备竞赛。 参
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刘桐林等. 国外高超声速 技术发展 情报研 究[ R] . 国防 科工委情报研究系列报告, 2000~ 2003 刘桐林主 编. 世界 导弹 大全( 修 订版) [ M ] . 北 京: 军事 科学出版社, 1998 刘桐林. 美国高超 声速技 术发展 述评[ C] . 航天 专家座 谈会文集, 2000 [ 作者 简介] 刘桐 林 ( 1942 ~ ) , 男, 河 北深 泽人, 研究 员, 享受政府特殊津贴的情 报研究专 家, 从事导弹技术发展战略研究 。

图 5 IGLA 飞行试验

( 上接第 35 页) ( 3) 强化抗干扰、 反欺骗等安全措施 卫星导航定位 系统具有显著 的军民两用的特 点, 在未来战争中肯定将受到攻击。如果不对系统 的安全性设计给予足够重视, 抗干扰和反欺骗等措 施不到位, 这种导航卫星系统在未来战争中将不堪 一击, 从而造成极大损失。 抗干扰问题不能光从卫星设计途径去解决, 而 要从空间段、 地面控制段、 用户段三方面同时并举, 统筹兼顾。 ( 4) 重视与国外导航卫星系统兼容 美俄欧三大导航卫星系统民用信号相互兼容是 大势所趋, 欧洲伽利略系统既坚持独立自主又强调 与美俄系统兼容的战略值得借鉴。要在系统论证与 设计中作为重要问题统筹考虑, 并通过适当渠道与 美国、 俄罗斯和欧盟接触, 协商谈判有关频率与信号 结构的相互兼容问题。
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