全球定位系統(tǒng)在研制之初即是為了滿足美國(guó)軍事方面的需求,為了保障美國(guó)的利益與安全,限制未經(jīng)美國(guó)特許的用戶利用GPS定位的精度,美國(guó)國(guó)防部在研制GPS總體方案時(shí),就已經(jīng)制定了“主要為軍用,同時(shí)也兼顧民用”的雙用途策略。此后,陸續(xù)出臺(tái)了一系列的雙用途政策來(lái)限制用戶獲取GPS觀測(cè)量的精度,這些措施主要包括:選擇可用性(Selective Availability,SA)政策和精測(cè)距碼(P碼)的加密措施(Anti-Spoofing,AS)。
1.3.1SA政策考慮到GPS在軍事上的巨大應(yīng)用潛力以及C/A碼是公開(kāi)向全球所有用戶開(kāi)放的這一基本政策,為防止敵對(duì)方利用GPS定位系統(tǒng)危害美國(guó)的國(guó)家安全,美國(guó)國(guó)防部從1991年7月1日起,在所有的工作衛(wèi)星上實(shí)施SA技術(shù)。其主要的技術(shù)手段,一是在衛(wèi)星的廣播星歷中人為地加入誤差,以降低衛(wèi)星星歷的精度,這就是所謂的e技術(shù),采取這種技術(shù)后,用戶在進(jìn)行距離交會(huì)時(shí),已知點(diǎn)的坐標(biāo)精度已被大幅度降低,從而降低了交會(huì)的精度;二是有意識(shí)地使衛(wèi)星鐘頻產(chǎn)生一種快速的抖動(dòng),這種抖動(dòng)實(shí)際上也是一種偽隨機(jī)過(guò)程,對(duì)于未掌握其變化規(guī)律的用戶來(lái)講,產(chǎn)生的效果相當(dāng)于降低了鐘的穩(wěn)定度,從而影響導(dǎo)航定位精度,這就是所謂的8技術(shù)。實(shí)施SA政策后,未經(jīng)美國(guó)政府授權(quán)的使用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的廣大用戶所獲得的平面定位精度被降至±100m,高程±156m。
為應(yīng)對(duì)世界其他全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的挑戰(zhàn),美國(guó)政府已于2000年5月2日停止實(shí)施SA政策,同時(shí)承諾進(jìn)一步改進(jìn)和完善全球定位系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全球定位系統(tǒng)的現(xiàn)代化。
1.3.2AS政策AS政策是美國(guó)國(guó)防部為防止敵對(duì)方對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行電子欺騙和電子干擾而采取的一種措施,該措施從1994年1月31日起實(shí)施。其具體做法是,在P碼上加上嚴(yán)格保密的W碼,使其模二相加產(chǎn)生完全保密的Y碼.AS是一項(xiàng)防衛(wèi)性的措施,但產(chǎn)生的客觀效果是限制了廣大非特許用戶使用Y碼的可能性。而無(wú)法獲得高精度的測(cè)碼偽距將給GPS測(cè)量帶來(lái)許多不便,增加了載波相位測(cè)量數(shù)據(jù)處理的難度。
近年來(lái),經(jīng)過(guò)接收機(jī)生產(chǎn)廠家的不懈努力,在美國(guó)政府實(shí)施AS政策的情況下,未經(jīng)美國(guó)政府授權(quán)的一般測(cè)量用戶只要采用Z跟蹤技術(shù),就仍然能利用P碼來(lái)進(jìn)行測(cè)距,從而較好地克服了AS政策所造成的消極影響。
1.3.3GPS現(xiàn)代化1999年1月25日,美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栃紝⒊赓Y40億美元進(jìn)行GPS現(xiàn)代化,以加強(qiáng)GPS對(duì)美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的支撐和保持全球民用導(dǎo)航領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)地位.GPS現(xiàn)代化重點(diǎn)將在軍用和民用兩方面改善GPS的核心服務(wù)。
在軍事方面,為了滿足和適應(yīng)21世紀(jì)美國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化發(fā)展的需要,更好地支持和保章軍事行動(dòng),在今后“信息戰(zhàn)”、“電子戰(zhàn)”的背景下,GPS定位系統(tǒng)必須要有更好的抗電子干擾能力。不僅要保障GPS用戶的安全使用,同時(shí)還要對(duì)不同類型GPS天線用戶提供不同使用范圍,比外,還要縮短GPS的首次初始化時(shí)間,并且和其他軍事導(dǎo)航系統(tǒng)和各類武器裝備均要相互配適。
在民用方面,重點(diǎn)是改善民用導(dǎo)航和定位的精度,擴(kuò)大服務(wù)的覆蓋面和改善服務(wù)的持續(xù)性,提高導(dǎo)航的安全性,保持GPS在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中技術(shù)和銷售的領(lǐng)先地位,注意和現(xiàn)有的及將來(lái)的民用其他空間導(dǎo)航系統(tǒng)的匹配和兼容,以更好地滿足民用導(dǎo)航、定位、大氣探測(cè)等方面的需求。
從有關(guān)文獻(xiàn)看,GPS定位系統(tǒng)現(xiàn)代化的實(shí)質(zhì)可以歸納為:
(1)保護(hù),即采用一系列措施保護(hù)GPS系統(tǒng)不受敵方和黑客的干擾,增加GPS軍用信號(hào)的抗干擾能力,其中包括增加GPS天線的軍用無(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度。
(2)阻止,即阻止敵方利用GPS天線的軍用信號(hào),設(shè)計(jì)新的GPS衛(wèi)星型號(hào)(ⅡF),設(shè)計(jì)新的GPS天線信號(hào)結(jié)構(gòu),增加頻道,將民用頻道L1、l2、Ls和軍用頻道L、L,分開(kāi)。
(3)改善GPS定位和導(dǎo)航的精度,在GPSIF衛(wèi)星中增加兩個(gè)新的民用頻道,即在L2中增加C/A碼(2005年),另增L,民用頻道(2007年)。