浅谈M码的GPS卫星的演变 升级军用GPS信号(M-code)的应用

太空部队(Space Force)需要升级现有的武器系统和平台，以适应M-code信号的使用。M-code是一种更强大、加密的军用GPS信号，可以提供更安全和可靠的军事位置导航和定时（PNT）信息。 为了满足这一需求，军事部门需要购买和开发大量具备M-code能力的GPS接收器。此外，太空部队正在开发第二代M-code芯片和以及手持接收器。然而，目前缺乏主要的客户，这可能会对开发和采购计划造成一些挑战。 文章建议太空部队重新评估卫星和手持设备的需求，并确保有明确的商业案例来支持手持设备的开发，以避免资源的浪费。这意味着太空部队需要确保手持设备的开发是有实际需求和商业价值的，而不仅仅是为了追求技术上的进步。

 

M-code技术

M-code技术的推广受到了多种因素的影响。首先，为了满足用户对精度的追求，太空部队需要增加更多的M-code卫星。然而，建造和维护规模更大的卫星星座是一个艰巨的任务，这意味着卫星的连续可用性不太可能得到保证。 其次，太空部队缺乏一个主要的承诺客户来购买其提出的手持设备产品。如果没有一个合理的商业案例来支持其提出的手持设备产品，Space Force将面临浪费大量资源而未能为军事用户提供实际好处的风险。至于Space Force是否已经制定了解决这些问题的计划，参考信息中未明确提及。

GPS卫星星座由四代卫星组成，它们拥有不同的能力和设计寿命。自2005年起，第一颗能够传输M码信号的卫星进入了轨道，目前GPS星座中的31颗卫星中有25颗具备M码能力。为了确保星座能够保持和扩展M码能力，需要发射更多具备M码能力的卫星。 空间系统司令部通过GPS III和GPS III后续计划（GPS IIIF）旨在取代现有的卫星，因为它们即将达到预期的使用寿命。下图描述了支持M码的GPS卫星的演变，包括能力和寿命的估计。

地面控制系统

在GPS星座的现代化过程中，开发地面控制系统也是至关重要的。这个系统负责发射和控制现有和新的更强大的卫星。从2010年开始，美国国防部(DOD)一直在致力于开发现代化的地面控制部分。在2020年，SSC公司对现有的GPS地面控制系统（操作控制段，OCS）进行了两项修改，以实现对m码能力子集的操作控制，以支持m码用户设备的测试和部署。随后，SSC公司继续开发该系统，并希望最终提供完整的m码能力。 这些现代化地面部分的工作由GPS下一代操作控制系统（OCX）项目管理。该项目旨在实现完整的m码功能，并提供改进的网络安全。SSC公司负责OCX的开发，他们通过一系列模块升级来构建它。主要基于软件的升级，但也包括新的硬件和对世界各地监测站的升级。OCX的主承包商雷声公司技术公司正在进行OCX的开发工作。

在GPS现代化中，专用集成电路（ASIC）的发展也是一个关键因素。ASIC是一种专门设计用于处理和执行m码功能的微电子元件。这些芯片被集成到一张处理m码信号的卡片上，以提供位置、导航和定时（PNT）信息。军事部门将每个专用的m码卡集成到一个接收器中，该接收器与主武器系统进行接口连接。下图简要描述了一个系统中集成了GPS用户设备的情况。 在这个系统中，GPS卫星发射m码信号，经过地面控制系统和卫星接收器后，信号被传送到专用的ASIC芯片。这些芯片通过执行复杂的算法来处理m码信号，并提供高精度的位置、导航和定时信息。这些信息可以与主武器系统进行交互，以实现更精确的定位和导航功能。 通过使用专用集成电路和相关技术，GPS现代化可以提供更强大的功能和更高的性能，以满足军事部门对准确定位和导航的需求。这将对军事作战和其他应用领域产生积极的影响。

总之，为了适应M-code信号的使用，太空部队需要升级现有武器系统和平台，并购买和开发具备M-code能力的GPS接收器。同时，他们还应重新评估卫星和手持设备的需求，并确保有明确的商业案例来支持手持设备的开发。这样可以确保资源的有效利用，并为太空部队提供更强大和安全的军事位置导航和定时能力。  

编辑：黄飞