GPS從1978年發射第一顆衛星,到1995年正式宣布投入完全服務,僅僅用了17年時間,而從1996年美國宣布實施GPS現代化至今,已經超過二十年,由現在的情況看,完成現代化可能到2025年以后,與開啟GPS的PNT時代相結合。由此可見,GPS現代化整整耗費30余年的時間,遠比建設GPS的時間要長。GPS建設費用當時大約為100億美元。而今歷經30多年,每年平均花銷大概為10億多美元,可見其現代化和維持費用累計數額巨大。數十億美元的巨資推進現代化,其目的是更新GPS的特征和整體性能。更新的特征性能主要包括的是新的軍用和民用信號,改進GPS的總體性能,推動美國的國家政策,確保在提供GPS全球服務和GNSS全球應用上的領先地位,讓其他GNSS難于望其項背,令真正堅持事實勝于雄辯的科學智者不會輕言超過它。
從整體部署和路線圖安排而言,目前GPS現代化進程強調的是:集成專項計劃關鍵要素,抒發系統強大能力,開發專才和領軍者,定義未來。在最近召開的美國國家PNT咨詢委員會上,隸屬于空間與使命系統中心的GPS董事會發表題為“GPS/PNT現代化進展:GPSIII、MGUE、加速M-碼的現狀和彈性PNT”的報告,所提交的GPS專項計劃的概貌及其發展路線圖,分別如下面兩圖所示。
GPS還是以其空間段、地面運控段和用戶段三大組成的現代化進程進行規劃部署。新一代GPS空間段計劃已經表明,其空間飛行器(SV)所構成的星座,是為運控段和用戶段提供統一S波段和L波段的遙測遙控。在相當長時期內GPSIII將與GPSIIF和IIR/IIRM共同形成導航服務。而GPSIII正在實施的第一階段,是10顆GPSIII衛星,其第一顆衛星將在今年發射。其后,第二階段的追隨者GPSIII-F衛星要到2020年才發22顆衛星中的第一顆。GPS現代化專項計劃,能夠這樣一拖再拖,一改再改,做到胸中有數,其中的關鍵是GPS工作壽命的大幅度延長。有一顆GPSIIA衛星還是1993年10月26日發射入軌的,至今已是24年有余,仍然在工作,提供服務。GPSIII開始,衛星設計的工作壽命提升為15年。當然,風險也來自于這方面,因為在軌工作的GPS衛星,其中有一半以上,已經工作超過十年,其中許多已經遠遠超過其壽命期。GPSIII/IIIF衛星繼續保有原有GPS衛星上的核偵察系統(NDS)上下行電路,衛星的主載荷是派發先進的能力,為所有GPSIII信號改進堅韌性(又稱為彈性),提供L波段下行的導航服務。
在GPS現代化專項計劃中,安排的最好最為保險的是空間段的衛星,成為第三代GPS衛星。其中GPSIII前面六顆衛星已經先后投產,第一顆已經在倉庫整裝待發,今年5月28日發射,第三顆衛星準備在2019年7月發射,連第六顆衛星都已在上總裝線。GPSIII-F衛星在2018至2020年間,完成計劃審批和合同簽訂,然后就是6年之久的研發生產測試聯調期,直到2026年二季度發射第一顆衛星。
運控段在GPS現代化專項計劃中,一直作為困難重重的關鍵性要素在推進,負責空間段資源的遙測、跟蹤和指令,向外部接口分發有用數據。GPS新一代的運控段(OCX),以六個行動計劃加以齊頭并進推進,或者分別在實施,它們是:運控系統/總體架構演變計劃(OCS/AEP)、GPSIII應急運作(COps)、M-碼早期應用(MCEU)、OCX Block 0、OCX Block 1 & 2,以及可用性選擇與電子欺騙模塊(SAASM)使命計劃系統(SMPS)。
用戶設備在GPSIII發展階段,也得到充分足夠的重視,實施軍用GPS用戶設備(MGUE)增量計劃1,和MGUE增量計劃2,加以推進。MGUE業經安全審批,開展集成與測試,而且提供MGUE增量計劃1,分別進行海事應用、空軍應用、海軍應用和陸軍應用的多種多樣的集成與測試,直到2020-2021年。而MGUE增量計劃2 將一直持續不斷地延續下去。
值得注意的是,GPS正在和下一步的現代化專項計劃,重點是形成軍事應用能力。從2017年開始,天上帶有軍(M)碼的衛星已經設置健康標志,2017-2018年在天上能夠自動形成軍碼,2019-2021年間利用GPSIII進行軍碼測試,和在OCS運營中采用核心軍碼,2022-2023年間,實現天地一體的完全的軍碼使用。至2024年達到星座管理(CM)IOC/FOC,PNT IOC,以及雙頻民用導航(DFCN)IOC/FOC,GPS/PNT現代化達到雛形。而關鍵目標點是2020年,口號是“2020年要將M-碼送到戰斗員的手中”。在這之前,要重點做好幾件事情:軍碼密鑰要通過美國國家安全局的驗審認證;發射第一批GPSIII衛星;在完成OCX的同時,將軍碼加入OCS系統中;完成MGUE增量計劃1研發目標;接受智能集成的考驗,把科技成果送到第一線戰斗員之手。