提升复杂威胁条件下的导航能力！美下一代 GPS 卫星将实现地面控制现代化。
提升复杂威胁条件下的导航能力！美下一代 GPS 卫星将实现地面控制现代化。
为提升美军的定位、导航和授时 (PNT) 能力，美国太空军 (USSF) 太空系统司令部 (SSC，前身为太空与导弹系统中心) 在今年4月拨款 2.28 亿美元与Raytheon Intelligence & Space (RI&S)签订了全球定位系统 (GPS) 下一代操作控制系统 (OCX) 后续 (OCX 3F) 的合同。GPS OCX 是太空部队对美国 GPS 系统进行现代化改造的增强型地面控制部分，并且是基于卫星的无线电导航系统的三个关键部分之一，可为全球军事和民用用户提供准确的 PNT。包括： (1)空间段，这是波音公司和洛克希德马丁公司制造的在轨卫星组成的星座；(2) 控制段，负责跟踪、监测和更新卫星的地面硬件/软件；(3) 用户段，它是 GPS 接收设备，它接收来自卫星的信号并提供用户的准确位置、速度和时间。OCX 3F 计划是太空部队 GPS 企业现代化工作的一部分，旨在升级 OCX Blocks 1 和 2 系统，以利用洛克希德马丁公司正在开发的新型 GPS IIIF 航天器的增强功能。改进后的地面控制系统计划于 2022 年交付。软件升级将代表 GPS 企业能力的重大演变。除了支持最新的国防部网络安全标准和实践之外，它还支持传统 GPS 地面部分的许多高级功能。这些新功能包括增强和扩展的监测站网络，以提高网络安全和抗干扰能力，增强控制现代化军事信号的操作能力，支持 GPS III 增强地球覆盖军事代码 (M-Code)，以及监测新的伽利略兼容和生命安全信号，例如航空所需的信号。（与 GPS 一样，伽利略也是一个全球导航卫星系统，由欧洲航天局为欧盟运营。）由于 OCX 的延迟，美国太空军为当前的作战控制段 (OCS) 提供了两个软件升级——应急作战 (COps) 和 M 代码早期使用 (MCEU)。COps 允许当前的 OCS 地面系统指挥和控制新的 GPS III 卫星，而 MCEU 允许 OCS 分配、上传和监控星座上的 M 代码功能。在 2020 年 11 月将 MCEU 控制系统硬件和软件升级到当前 OCS 架构演进计划 (AEP) 的操作验收之后，M-Code 信号目前可用于所有 23 个 GPS IIR-M、IIF 和 III 导航卫星。在 2021 年 6 月 17 日成功发射并等待后续检验之后，太空部队将 GPS III SV05 添加到支持 M-Code 的星座中，使总共多达 24颗支持 M-Code 的导航卫星实现 24/7 全天候覆盖。 军用 GPS 用户设备 (MGUE) Increment 1 的陆基用户设备已完成开发，并获得了两个主要平台的正式项目执行官认证，以继续进行该服务的现场用户评估。美国海军陆战队和美国陆军将在今年晚些时候利用海军陆战队联合轻型战术车 (JLTV) 对 MGUE Increment 1 进行综合实地测试。此外，国防部将通过与 MGUE 开发商的合同，为 MGUE Increment 1 采购超过 100 万个数字专用集成电路 (Digital ASIC)，使服务能够开始批量购买 Increment 1。OCX 现代化主要是一个软件程序，其建立在一个灵活的面向服务的架构之上，其中包括一个强大的基础设施，以支持未来的能力，例如那些被 GPS IIIF 卫星填充的能力。OCX 3F 程序建立在的 GPS OCX Block 1和1软件基线之上，它最大限度地提高了软件环境的重用性，完全符合 DoD 企业 DevSecOps 参考设计，解决方案中内置了网络安全。因此，除了使用 DevSecOps 进行快速开发之外，该系统还完全敏捷。我们将使用规模化的敏捷框架来更快地交付功能，并提供响应速度更快、效率更高的设计环境，因为我们与客户并肩工作以更快地交付这些功能。自从 1978 年发射第一颗 GPS Block I 卫星以来，空军一直在不断改进 GPS，这种持续的现代化为民用和军用用户提供了新的信号、更高的精度和更强的鲁棒性。在未来几年内发射了前 10 颗 GPS III 卫星后，多达 22 颗 GPS III 后续 (GPS IIIF) 卫星将进一步提高 GPS 功能。GPS III 广播以前 GPS 卫星块提供的所有信号，这些信号已经过验证以保持向后兼容性，这意味着当前的 GPS 接收器将继续正常处理它们。在轨测试已验证新卫星的信号性能满足或超过所有要求。- 新的 L1C 信号是由国际参与设计的，具有高度的互操作性并与其他系统的开放服务信号兼容。其信号结构提供更强的鲁棒性、更高的多径精度，以及适用于从低成本消费设备到高端专业设备的一系列应用的功能。L1C 还提供比世界各地使用了几十年的粗略/采集信号多 40% 以上的功率。
- GPS III M-Code 信号为对抗环境中的干扰提供更高的功率——是当今用于军事行动的 P(Y) 信号功率的七倍以上，是 Block 广播的 M-Code 信号功率的三倍以上Ⅱ卫星。
- 由于增强型原子钟的精度比以前的 GPS 原子钟高出三倍，因此所有 GPS III 信号的广播精度都更高。
- GPS III 卫星架构旨在将新功能融入后续 GPS IIIF 计划中。
GPS IIIF 卫星将在 GPS III 能力的基础上增加区域军事保护能力和三个辅助有效载荷。区域军事保护将更高的 M-Code 信号功率集中在目标区域 - 使接收器与干扰机的距离比目前使用的军事信号更近 10 倍。一个新的辅助有效载荷是搜索和救援有效载荷，用于对紧急转发器进行地理定位，并为遇险用户提供快速援助提供坐标。另一个新的有效载荷是激光后向反射器阵列，它可以从全球调查的地面站点进行独立的测距和星历验证。第三个有效载荷是重新设计的核爆炸探测系统。从可用性、可靠性、准确性和网络安全的角度来看，新功能将彻底改变 GPS 的指挥和控制。现代化将加强任务管理和任务数据处理，将作战重点从卫星指挥和控制转移到基本的、以用户为导向的基于效果的作战。我们作战人员的关键能力是提供寻路信息以保护系统免受网络攻击。我们还将看到军事精度的可用性得到提高，尤其是在受干扰的环境中。我们还提高了定位精度并增强了系统完整性，以确保我们的作战人员拥有最可靠的信息，以便在最重要的时候做出决策。OCX 3F 升级了 OCX Blocks 1 和 2 系统，以利用洛克希德马丁公司正在开发的新型 GPS IIIF 航天器的增强功能。RI&S 正与美国太空部队密切合作，在他们的时间表上提供 GPS OCX。目标是在 2022 年完成 Block 1 的最终交付。就目前的进展而言，所有 17 个 GPS 监测站现已在全球部署，并且该系统的高保真 GPS 系统模拟器最近获得了认证。全球信息网格自动化信息系统元件和传统地面天线元件最近已正式获得美国太空部队的认证。此次升级不会对 GPS OCX 进行预期的硬件升级。3F 主要是对 Block 1 基线的软件升级，以支持 22 颗未来的 IIIF 卫星。软件必须升级以支持 IIIF 卫星通过 GPS II 和 GPS III 卫星提供的附加功能。IIIF 卫星有一些值得强调的新功能。一是 GPS IIIF 卫星支持新的和修改的有效载荷，例如搜索和救援。GPS OCX 3F 不是一个独立的系统。它是当前 GPS 企业现代化工作的一部分。OCX 3F 程序是 OCX Blocks 1 和 2 系统的升级，对于 2026 年第一颗 GPS IIIF 卫星发射至关重要。总体获取策略是更新现有 OCX 软件以兼容新的 GPS IIIF 功能，同时保持向后兼容现有的星座。GPS OCX 3F 将支持 GPS IIIF 和传统 GPS 卫星的发射、指挥和控制以及监测。OCX 3F 将升级 OCX 软件基线，以启用支持 GPS IIIF 卫星的新功能。GPS IIIF 卫星引入了区域军事保护 (RMP)，它提供时间敏感的区域高功率军事信号，以加强美国和盟军在有争议的环境中的 GPS 弹性，以及快速重新配置 GPS IIIF 卫星以创造时间的能力- 关键的战士效果。GPS 在各种行业中发挥着至关重要的作用，所有这些行业都需要更好的系统网络安全。GPS 对美国家安全和经济至关重要。银行业依靠 GPS 为交易添加时间戳，从而最大限度地减少欺诈并确保准确定时银行业务。建筑和农业行业也依赖 GPS 来获取即时可用的厘米级测量结果，从而节省时间和金钱，并通过使用 GPS 增强现场导航来改善农业实践。当然，支持美军是该系统的一个关键组成部分，我很高兴地补充说，GPS OCX 提供了国防部任何地面空间系统中最高级别的网络安全。因此，通过 RI&S GPS OCX 解决方案，我们再次提供了现代网络安全基础设施、更高的精度、全球部署的具有抗干扰能力和更高可用性的现代化接收器，同样在那个困难的地形中。该系统还能够监测卫星的健康状况和状态。OCX Block 0 或发射和检验系统已经部署完毕，它允许联合太空部队、洛克希德马丁公司和雷神公司团队在科罗拉多州沃特顿的洛克希德马丁工厂进行发射和检验操作。OCX Blocks 1 和 2 包括位于科罗拉多州施里弗空军基地的一个主控制站和位于加利福尼亚州范登堡空军基地的一个备用主控制站，以及 17 个全球监测站和 4 个全球 GPS 专用地面天线。All Blocks 还能够与太空军的卫星控制网络 (SCN) 连接。自 2016 年 OCX 的 Nunn-McCurdy 重新认证以来，美国太空部队和雷神公司取得了重大进展。OCX Blocks 1 和 2 计划通过集成和测试以及全球监测站部署继续进行，以便过渡到运营。OCX Blocks 1 & 2 程序是一种自适应架构，旨在不断发展以应对新出现的威胁。OCX 3F 程序通过仅修改 10% 的旧系统软件来利用此架构，以实现支持 GPS IIIF 的所有地面控制要求。此外，OCX 3F 将早期和频繁的测试和集成接触点与 GPS IIIF 空间部分相结合，以支持企业调整。项目办公室正在应用从遗留项目中吸取的经验教训并利用现有流程来帮助项目执行，以告知合同和激励结构、软件开发方法、数据和指标以及承包商人员配备。OCX Blocks 1 & 2 Nunn-McCurdy 重组的一部分包括 OCX 软件工厂的现代化。这种现代化为政府和雷神公司提供了对发展数据和指标的实时访问。这使数据驱动的决策成为可能，并能够在更详细的级别上跟踪进度。OCX 3F 继续改进和完善有利于 OCX Block 1 和 2 开发的软件开发效率。太空军 OCX 项目团队位于加利福尼亚州埃尔塞贡多洛杉矶空军基地的太空系统司令部，并与雷神公司在科罗拉多州奥罗拉设有一个厂内团队，以促进合作。两个团队都可以实时访问广泛的数据和指标。这使数据驱动的决策成为可能，并能够在非常详细的级别上跟踪进度。太空部队人员被分配并嵌入雷神公司开发团队，以确保 SSC 目标和要求与我们的 RI&S 执行保持一致。这当然是一种持续协作和日常参与的团队方法。我们计划的成功在很大程度上取决于利用规模化敏捷框架，这需要团队之间进行这种级别的协作。在培训方面，根据 GPS OCX 合同负责在系统交付之前培训，将确保太空部队了解最终交付时的操作。免责声明：本天驰航宇目前所载内容为本天驰航宇原创、网络转载或根据非密公开性信息资料编辑整理，相关内容仅供参考及学习交流使用。由于部分文字、图片等来源于互联网，无法核实真实出处，如涉及相关争议，请跟我们联系。我们致力于保护作者知识产权或作品版权，本天驰航宇所载内容的知识产权或作品版权归原作者所有。本天驰航宇拥有对此声明的最终解释权。
