美國軍用GPS用戶設(shè)備發(fā)展研究

王 華，孫碧嬌，許 劍

美國軍用GPS用戶設(shè)備發(fā)展研究

王 華，孫碧嬌，許 劍

（地理信息工程國家重點實驗室/西安測繪研究所，西安 710054）

為了進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS-3）用戶設(shè)備，研究分析美國軍用GPS用戶設(shè)備項目概況、當(dāng)前進(jìn)展和存在問題，并提出相關(guān)啟示建議：指出二十多年來，美國一直致力于對全球定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行現(xiàn)代化改造，以使用一種更具抗干擾性的軍碼（M碼）信號，為此，美國空軍和太空軍開發(fā)具有M碼能力的軍用GPS用戶設(shè)備，其核心是M碼板卡，各軍種將其集成到專用GPS接收機(jī)中，用于車輛、飛機(jī)、艦船和其他武器系統(tǒng)；并簡述軍用GPS用戶設(shè)備項目概況和進(jìn)展情況，總結(jié)出M碼板卡的開發(fā)相比計劃出現(xiàn)了不同程度的延遲，因此，各軍種與之相配套的M碼接收機(jī)的開發(fā)、集成、測試和部署也面臨延遲，M碼能力的完全形成仍需時日；然后針對項目存在的需求估計不準(zhǔn)、面臨技術(shù)挑戰(zhàn)、進(jìn)度大幅滯后、數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足等問題，分析相關(guān)應(yīng)對措施；最后從頂層設(shè)計、發(fā)展規(guī)劃、設(shè)備研制等方面提出相關(guān)啟示建議，為北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用戶設(shè)備建設(shè)發(fā)展提供參考和借鑒。

北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS-3）；全球定位系統(tǒng)；軍碼；用戶設(shè)備；板卡；接收機(jī)

0 引言

自20世紀(jì)90年代末期以來，美國空軍和太空軍花費(fèi)數(shù)十億美元對全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）進(jìn)行現(xiàn)代化改造，以提供新信號，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)對各種威脅。其核心是開發(fā)一種全新的、更強(qiáng)的、加密的軍碼（military code，M-code）信號，通過更高功率、更寬頻譜、更強(qiáng)加密提高信號的抗干擾和抗欺騙能力，以滿足軍用定位、導(dǎo)航和授時（positioning，navigation and timing，PNT）信息需求[1]。實現(xiàn)M碼能力包括3個方面的內(nèi)容：空間段發(fā)射具有M碼播發(fā)能力的GPS III和GPS IIIF衛(wèi)星；地面控制段部署具有M碼控制能力的下一代運(yùn)行控制系統(tǒng)（next generation operational control system，OCX）；用戶段開發(fā)具有M碼接收和處理能力的軍用GPS用戶設(shè)備（military GPS user equipment，MGUE）。

新一代GPS衛(wèi)星包括10顆GPS III衛(wèi)星和22顆GPS IIIF衛(wèi)星，洛克希德?馬?。↙ockheed Martin）公司是這些衛(wèi)星的主承包商[2]。相比GPS IIF衛(wèi)星，GPS III衛(wèi)星增加了民用兼容互操作信號L1C，定位精度是其3倍，抗干擾能力是其8倍，設(shè)計壽命增加至15 a。GPS IIIF衛(wèi)星則采用全數(shù)字導(dǎo)航有效載荷設(shè)計，具有在軌升級與信號重構(gòu)能力、點波束信號功率增強(qiáng)能力，還將增加激光發(fā)射器陣列和搜救載荷[3-5]。2018年12月23日，GPS III衛(wèi)星首次發(fā)射[6]；2023年1月18日，第6顆GPS III發(fā)射成功[7]。目前，GPS星座中具備M碼播發(fā)能力的衛(wèi)星已達(dá)25顆（7顆GPS IIR-M衛(wèi)星、12顆GPS IIF衛(wèi)星、6顆GPS III衛(wèi)星），系統(tǒng)具備全球M碼播發(fā)能力。GPS IIIF衛(wèi)星計劃于2026年進(jìn)行首次發(fā)射，2034年左右完成全部發(fā)射。

OCX將取代當(dāng)前地面控制系統(tǒng)，即運(yùn)行控制段（operational control segment，OCS），升級目前的GPS主控制站以及世界各地的監(jiān)測站，包括Block 0、Block 1、Block 2、Block 3F等幾個階段，雷神技術(shù)公司（Raytheon Technologies）是其主承包商。Block 0提供發(fā)射和檢驗系統(tǒng)，支持GPS III衛(wèi)星的初始測試，并提供現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)安全能力，美國空軍于2017年10月接管了Block 0。Block 1和Block 2將為前幾代衛(wèi)星和GPS III衛(wèi)星提供指令和控制，對當(dāng)前和現(xiàn)代化信號進(jìn)行監(jiān)測和控制，并提供全面的M碼播發(fā)能力，2022年11月完成出廠集成，進(jìn)入出廠鑒定試運(yùn)行階段[8]，2023年4月開始正式運(yùn)行。Block 3F將升級OCX，使其具備控制和使用GPS IIIF衛(wèi)星和軍用GPS用戶設(shè)備增量2的能力，計劃于2027年第三季度運(yùn)行驗收。

本文研究分析美國軍用GPS用戶設(shè)備項目概況、當(dāng)前進(jìn)展和存在問題，提出相關(guān)啟示建議，為我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用戶設(shè)備建設(shè)發(fā)展提供參考和借鑒。

1 項目概況

MGUE項目于2009年正式提出，美國空軍在2011年啟動了該項目[9]，它的目標(biāo)是為已有的武器平臺開發(fā)、集成和生產(chǎn)具有M碼接收處理能力的現(xiàn)代化GPS接收機(jī)。美國國防部（Department of Defense，DOD）計劃為大約700個不同類型的武器系統(tǒng)（包括4個先導(dǎo)武器系統(tǒng)、約50個優(yōu)先武器系統(tǒng)和約650個其他武器系統(tǒng)）配備現(xiàn)代化的、支持M碼的GPS接收機(jī)。最終國防部購買的GPS接收機(jī)總數(shù)將接近100萬臺。MGUE預(yù)計將提供更好的能力，以應(yīng)對當(dāng)前和新出現(xiàn)的來自對手的定位、導(dǎo)航和授時數(shù)據(jù)威脅，并更好地在導(dǎo)航戰(zhàn)環(huán)境中開展軍事行動；MGUE旨在解決拒絕或限制訪問GPS的威脅，包括信號干擾和信號欺騙。

MGUE由3個關(guān)鍵部分組成：一個專用集成電路（application specific integrated circuit，ASIC）芯片、一個使用該芯片的板卡（M碼板卡）和一個使用該板卡的接收機(jī)（M碼接收機(jī)）。ASIC芯片用于解碼和處理M碼和其他GPS信號；M碼板卡集成ASIC芯片，將M碼和其他GPS信號轉(zhuǎn)換為PNT信息；M碼接收機(jī)將M碼板卡集成到接收機(jī)中，提供與武器系統(tǒng)的接口。美國空軍將MGUE項目分為增量1（increment 1）和增量2（increment 2）2個階段開展。

1.1 MGUE增量1

2017年1月，美國國防部批準(zhǔn)了MGUE增量1，開始開發(fā)具有M碼能力的ASIC芯片和板卡。ASIC芯片生產(chǎn)是增量1發(fā)展的關(guān)鍵，格羅方德公司（GlobalFounderies）是其唯一制造商；增量1開發(fā)2種板卡：一種用于地面系統(tǒng)，稱為陸用板卡；另一種用于空中和海上系統(tǒng)，稱為空/海用板卡。目前由L3哈里斯（L3Harris）、雷神（Raytheon）和英國航空航天系統(tǒng)公司（British Aerospace Systems，BAE Systems）3家公司承擔(dān)共計5型板卡的設(shè)計開發(fā)工作。其中，L3哈里斯公司獲得了開發(fā)陸用板卡的合同，而雷神公司和BAE系統(tǒng)公司分別獲得了開發(fā)陸用板卡和空/海用板卡的合同。同時，3家公司還在開發(fā)這些板卡的衍生板卡，其使用與原始板卡相同的ASIC芯片和大部分軟件，而其大小、技術(shù)能力和安全架構(gòu)等則各不相同。對于每一型武器系統(tǒng)，各軍種可以選擇使用其中一型板卡或衍生板卡，或者基于ASIC芯片另行開發(fā)一種不同的板卡。

美國國防部定義了增量1的完成標(biāo)準(zhǔn)[10]：1）驗證所有類型的最終M碼測試板卡的技術(shù)要求；2）由空軍項目執(zhí)行官員認(rèn)證作戰(zhàn)測試準(zhǔn)備就緒；3）為第一個可用板卡至少完成4個先導(dǎo)武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)測試；4）完成所有增量1板卡承包商的制造準(zhǔn)備就緒評估。其中，4個先導(dǎo)武器系統(tǒng)分別為陸軍的“斯特瑞克”（Stryker）裝甲車、海軍陸戰(zhàn)隊的聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車輛（joint light tactical vehicle，JLTV）、空軍的B-2幽靈轟炸機(jī)（B-2 spirit bomber，B-2）和海軍的阿利·伯克級驅(qū)逐艦（Arleigh Burke class destroyer，DDG 51）。

在增量1項目之外，各軍種正在開發(fā)與先導(dǎo)武器系統(tǒng)配套的GPS接收設(shè)備，增量1的板卡將被集成到其中。其中，陸用板卡將被集成到Stryker裝甲車和JLTV的分布式M碼增強(qiáng)國防先進(jìn)GPS接收機(jī)（enhanced defense advanced GPS receiver distributed device M-code，ED3M）中，空/海用板卡將被集成到DDG 51驅(qū)逐艦的基于GPS的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)系統(tǒng)（GPS-based PNT service，GPNTS）和B-2轟炸機(jī)的現(xiàn)代化小型機(jī)載GPS接收機(jī)2000（miniature airborne GPS receiver 2000-modernized，MAGR-2K-M）中。增量1及先導(dǎo)武器系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 MGUE增量2

MGUE增量2建立在增量1相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)更小的M碼板卡，用于沒有開發(fā)增量1板卡的設(shè)備，以及增量1板卡不能滿足需求的設(shè)備（如一些武器系統(tǒng)有特殊的尺寸和功率需求）。增量2可滿足手持接收機(jī)、彈藥和天基接收機(jī)的專用需求。

2018年11月，美國空軍批準(zhǔn)了增量2的采辦策略，包括2個采辦中間層（middle tier of acquisition，MTA）的快速原型設(shè)計和開發(fā)。第一采辦中間層是開發(fā)一個更小、更先進(jìn)的下一代ASIC芯片，以及一個在此芯片基礎(chǔ)上的更緊湊的M碼板卡，也被稱為微型串行接口（miniature serial interface，MSI）。第二采辦中間層是開發(fā)一種供各軍種使用的現(xiàn)代化手持GPS接收機(jī)。此項工作分為2個階段：第一階段是降低風(fēng)險的原型樣機(jī)開發(fā)，第二階段是手持接收機(jī)開發(fā)。第一階段目標(biāo)分3步達(dá)成，第一步創(chuàng)建一個考慮尺寸、重量、功耗、成本等要求的非功能性手持接收機(jī)模型，第二步開發(fā)一個可工作的基本原型樣機(jī)，第三步開發(fā)一個可工作的高級原型樣機(jī)。

2 項目進(jìn)展

2.1 MGUE增量1進(jìn)展

為了確保各軍種有足夠的ASIC芯片來滿足國防部2028年前的M碼設(shè)備集成和部署需求，美國國防后勤局（Defense Logistics Agency，DLA）正在進(jìn)行近100萬個ASIC芯片的批量采購。2019年底，負(fù)責(zé)采辦和維持的國防部副部長辦公室（Office of the Under Secretary of Defense for Acquisition and Sustainment，OUSD(A&S)）從各軍種獲取了所需ASIC芯片的數(shù)量估計；2021年5月，雷神公司和BAE系統(tǒng)公司從國防部獲得了從格羅方德公司批量采購ASIC芯片的合同。而陸軍作為L3哈里斯公司M碼板卡的主要客戶，在此之前已經(jīng)完成了大約20萬個ASIC芯片的批量采購。

2020年8月，美國空軍修訂了增量1項目的完成標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)開發(fā)延期、成本上升以及承包商M碼板卡市場策略和生產(chǎn)計劃的變化。因此而引起的項目變化包括：1）在作戰(zhàn)測試與評估主任（director, operational test and evaluation，DOT&E）的監(jiān)督下，在B-2轟炸機(jī)和DDG 51驅(qū)逐艦2個先導(dǎo)武器系統(tǒng)上對雷神公司的空/海用板卡進(jìn)行作戰(zhàn)測試；2）在沒有DOT&E監(jiān)督的情況下，在Stryker裝甲車和JLTV上對L3哈里斯公司的陸用板卡進(jìn)行現(xiàn)場用戶評估（2021年3月，美國太空軍和陸軍達(dá)成一致，JLTV現(xiàn)場用戶測試將滿足陸軍對Stryker裝甲車的測試目標(biāo)）；3）不對雷神公司的陸用板卡和BAE系統(tǒng)公司的空/海用板卡進(jìn)行正式的武器系統(tǒng)級開發(fā)或現(xiàn)場測試，因為這些板卡沒有生產(chǎn)計劃，而BAE系統(tǒng)公司的陸用板卡是否進(jìn)行最終測試則由陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊自行決定。

2021年9月，L3哈里斯公司的陸用板卡在JLTV上完成了現(xiàn)場用戶評估。2021年5月和12月，DLA與BAE系統(tǒng)公司簽署了兩份合同[11-12]，BAE系統(tǒng)公司將為地面部隊、車輛、飛機(jī)和精確彈藥提供MGUE增量1通用GPS模塊（common GPS modules，CGM），以支持美國國防部及其盟友2030年前的需求。雷神公司的空/海用板卡最初計劃于2021年4月完成在B-2轟炸機(jī)和DDG 51驅(qū)逐艦上的全面作戰(zhàn)測試和評估，但由于技術(shù)上的挑戰(zhàn)，直到2021年11月才完成早期測試集成的軟件開發(fā)；2022年10月，雷神公司交付了軟件以支持空軍和海軍的集成測試；2022年12月，太空系統(tǒng)司令部（Space Systems Command，SSC）確定該軟件存在問題需要進(jìn)一步修改；2023年3月，雷神公司交付了空/海用板卡；目前，空軍和海軍更新了其測試計劃，空軍計劃在2024年完成最終測試，海軍計劃在2025年下半年進(jìn)行最終測試[13]。

2.2 MGUE增量2進(jìn)展

2019年12月，美國空軍發(fā)布了設(shè)計、開發(fā)、集成、測試和交付具有下一代ASIC的M碼板卡的需求建議書，并于2020年11月將M碼板卡開發(fā)合同競爭性地授予羅克韋爾柯林斯（Rockwell Collins）公司、州際電子公司（Interstate Electronics）和雷神公司[14]。2021年年中，下一代ASIC完成了初步設(shè)計審查，預(yù)計最早于2024年完成開發(fā)。M碼板卡由于太空軍增加了技術(shù)要求，2022年完成了初步設(shè)計審查，計劃2025年第四季度完成集成及測試演示，2026年交付。

手持接收機(jī)開發(fā)第一階段于2019年開始，第一步開發(fā)手持接收機(jī)模型，其目標(biāo)是降低開發(fā)風(fēng)險和發(fā)展成熟的手持接收機(jī)技術(shù)，以及通過原型演示征求迭代的早期用戶反饋；2020年初，美國空軍征求了第二步開發(fā)可工作基本原型樣機(jī)的建議；2020年6月，美國空軍與柯林斯航空航天公司（Collins Aerospace）、雷神公司和技術(shù)進(jìn)步集團(tuán)公司（Technology Advancement Group，TAG）簽訂了快速原型合同[15]，此項工作預(yù)計將持續(xù)3 a。手持接收機(jī)開發(fā)第二階段預(yù)計于2025年年中開始，2026年底結(jié)束。

2.3 M碼接收機(jī)進(jìn)展

目前，各軍種正在采購或開發(fā)幾種不同型號的基于增量1M碼板卡或衍生板卡的接收機(jī)，以滿足陸、海、空等不同作戰(zhàn)系統(tǒng)的需求。武器系統(tǒng)的接收機(jī)開發(fā)工作依賴于太空軍提供功能完整的M碼板卡。此外，各軍種正在確定將其部署在數(shù)百個武器系統(tǒng)上，并在某些情況下對其進(jìn)行集成和測試。

陸軍正在為地面車輛、士兵和彈藥開發(fā)多種不同的M碼接收機(jī)，所有這些接收機(jī)都使用M碼衍生板卡。2020年10月，陸軍選擇柯林斯航空航天公司為地面車輛提供下一代車載可信定位導(dǎo)航授時系統(tǒng)（mounted assured PNT system next generation capability，MAPS）。該系統(tǒng)是一個多PNT接收機(jī)，使用BAE系統(tǒng)公司的M碼衍生板卡。MAPS在2021年9月完成了作戰(zhàn)測試，2022年開始生產(chǎn)交付。同樣，陸軍選擇系統(tǒng)集成方案公司（Integrated Solutions for Systems）和TRX系統(tǒng)公司（TRX Systems）為部隊提供單兵可信定位導(dǎo)航授時系統(tǒng)（dismounted assured PNT system，DAPS）。該系統(tǒng)使用和MAPS相同的M碼衍生板卡。2021年10月，DAPS完成了作戰(zhàn)評估，并選擇TRX系統(tǒng)公司作為未來最佳供應(yīng)商；2022年10月，TRX系統(tǒng)公司向陸軍交付了DAPS。DAPS未來將考慮使用增量2的M碼板卡。同時，陸軍將M碼衍生板卡嵌入到各種彈藥中，如陸軍精確制導(dǎo)工具包（precision guidance kit，PGK）中使用L3哈里斯公司的M碼衍生板卡，其他彈藥還計劃使用BAE系統(tǒng)公司的M碼衍生板卡。

增量1空/海用M碼板卡的開發(fā)延遲極大地影響了空軍和海軍相關(guān)接收機(jī)的開發(fā)、試驗和應(yīng)用工作?？哲姷腗AGR-2K-M接收機(jī)預(yù)計延期近4 a，用于F-22戰(zhàn)斗機(jī)、E-2D預(yù)警機(jī)等的現(xiàn)代化嵌入式GPS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（embedded GPS inertial navigation system-modernized，EGI-M）則延期近2 a。海軍用于水面艦艇的GPNTS接收機(jī)已經(jīng)開發(fā)完成，正在DDG 51驅(qū)逐艦上部署，目前使用傳統(tǒng)板卡，計劃在完成作戰(zhàn)測試后用M碼板卡取代傳統(tǒng)板卡。空軍和海軍形成M碼能力尚需時日。

3 存在問題及應(yīng)對措施

盡管MGUE項目已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但依然存在諸多問題。

1）需求估計不準(zhǔn)。批量購買增量1的ASIC芯片的目的是滿足美國國防部2028年前的需求，或者說是滿足增量2的ASIC芯片應(yīng)用之前的需求，但由于增量1和增量2的M碼板卡完成時間的不確定，各軍種對增量1的ASIC芯片需求可能估計不準(zhǔn)，批量提前采購的芯片數(shù)量能否滿足各軍種需求還不確定，并且其跨系統(tǒng)的兼容性也有待檢驗。另外，配備M碼的優(yōu)先武器系統(tǒng)是根據(jù)預(yù)期可能出現(xiàn)的作戰(zhàn)挑戰(zhàn)確定的，隨著增量1的延遲，在M碼設(shè)備可用之前，一些武器系統(tǒng)已經(jīng)接近其壽命終點，因此有必要定期更新優(yōu)先武器系統(tǒng)。2014年，美國戰(zhàn)略司令部首次制定了一份用于M碼集成的優(yōu)先武器系統(tǒng)清單。2020年10月，PNT監(jiān)督委員會（PNT Oversight Council）正式確定了一個由太空司令部領(lǐng)導(dǎo)的程序，每2 a更新一次該清單，最近的更新是在2022年1月。

2）面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。MGUE在開發(fā)和測試過程中面臨著諸多不可預(yù)測的技術(shù)挑戰(zhàn)。2021年，用于B-2轟炸機(jī)和DDG 51驅(qū)逐艦的GPS接收機(jī)出現(xiàn)了無法從M碼板卡中解析定時信號的問題，項目官員通過對各種解決方案進(jìn)行原型設(shè)計以解決該問題，進(jìn)一步推遲了空/海用M碼板卡的開發(fā)和最終測試的完成；增量2的下一代ASIC芯片在滿足功耗和發(fā)熱要求方面還面臨困難，事實上在項目啟動之前，功耗需求就已經(jīng)是一個已知的重大風(fēng)險了；另外，太空軍還增加了額外的技術(shù)要求，這導(dǎo)致增量2承包商的M碼板卡的初步設(shè)計審查推遲了6至9個月。為了應(yīng)對面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，項目不得不對計劃進(jìn)行大幅修改，并追加額外增加的經(jīng)費(fèi)。

3）進(jìn)度大幅滯后。增量1的2種M碼板卡的開發(fā)和測試滯后原計劃接近4 a，增量2也存在不同程度的延期，使得各軍種M碼接收機(jī)的開發(fā)、試驗和應(yīng)用也相應(yīng)推遲，陸軍不得不基于M碼衍生板卡為地面車輛、士兵和彈藥開發(fā)相應(yīng)的M碼接收機(jī)，空軍和海軍的武器系統(tǒng)獲得全面M碼能力的時間還無法確定。太空軍系統(tǒng)司令部正在戰(zhàn)略層面解決M碼延期交付的問題：一是制定風(fēng)險管理計劃，定義了風(fēng)險容忍度、風(fēng)險流程和風(fēng)險應(yīng)對措施；二是采用標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)評估項目進(jìn)展，并通過簡化的GPS戰(zhàn)略路線圖識別進(jìn)度風(fēng)險；三是建立旨在促進(jìn)跨項目溝通和戰(zhàn)略合作的組織架構(gòu)。

4）數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足。美國國防部于2015年建立了一個PNT數(shù)據(jù)庫（PNT data repository），以跟蹤M碼的開發(fā)和集成。該數(shù)據(jù)庫包括各種系統(tǒng)將使用的GPS接收機(jī)類型和數(shù)量、年度預(yù)算以及采購、集成和部署的預(yù)計日期等數(shù)據(jù)。然而當(dāng)前該數(shù)據(jù)庫中用于跟蹤M碼現(xiàn)代化的信息是不完整的，且數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性也存在問題。糟糕的數(shù)據(jù)阻礙了國會國防委員會跟蹤M碼進(jìn)展和支持國防部決策的能力。國防部首席信息官（chief information officer，CIO）辦公室在提高數(shù)據(jù)質(zhì)量方面采取了積極措施，最近的變化包括：一是在數(shù)據(jù)庫中增加了一個用來指定優(yōu)先武器系統(tǒng)的字段；二是對各軍種更新數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行審查；三是要求各軍種完成更具針對性的數(shù)據(jù)輸入任務(wù)；四是強(qiáng)制要求更新數(shù)據(jù)庫中的更多字段。隨著增量1的推進(jìn)，數(shù)據(jù)庫中的信息將會更加穩(wěn)定和完整。

4 啟示建議

當(dāng)前，我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou global navigation satellite system，BDS-3）（以下簡稱“北斗三號”）用戶設(shè)備正在緊鑼密鼓地開展研制和試驗，通過研究分析美國MGUE項目的進(jìn)展和不足，為我國北斗三號用戶設(shè)備建設(shè)發(fā)展提出以下啟示建議：

1）頂層設(shè)計、一體籌劃、協(xié)調(diào)推進(jìn)。目前，北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已正式運(yùn)行2 a多，但北斗三號用戶設(shè)備建設(shè)及應(yīng)用明顯落后于空間段和地面控制段，這與美軍情況類似。借鑒美軍經(jīng)驗做法，我國應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計，將用戶段和空間段、地面控制段建設(shè)進(jìn)行一體籌劃，優(yōu)化形成職責(zé)清晰、分工明確、高效協(xié)同的組織管理機(jī)構(gòu)體系，建立統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和跨軍種、跨項目協(xié)調(diào)的工作機(jī)制，步調(diào)一致推進(jìn)北斗三號用戶設(shè)備建設(shè)發(fā)展。

2）科學(xué)論證、分步實施、迭代發(fā)展。俄烏沖突中的導(dǎo)航信號干擾頻發(fā)，對抗激烈[16]，未來北斗三號用戶設(shè)備將面臨部署平臺多樣、戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜、作戰(zhàn)對抗激烈等問題，技術(shù)要求高，開發(fā)難度大。這就要求根據(jù)作戰(zhàn)需求和技術(shù)發(fā)展進(jìn)行科學(xué)論證、合理規(guī)劃，制定詳細(xì)的開發(fā)計劃和發(fā)展路線圖，分階段、分步驟有序?qū)嵤?，盡量縮短設(shè)備研制、試驗、生產(chǎn)、配發(fā)、應(yīng)用的時間，并根據(jù)作戰(zhàn)試驗和部隊使用反饋意見以及技術(shù)發(fā)展水平，進(jìn)行快速迭代，“小步快跑”，實現(xiàn)北斗三號用戶設(shè)備快速發(fā)展。

3）精簡型號、加大投入、管控風(fēng)險。MGUE增量1僅研制一款A(yù)SIC芯片和2種板卡，承包商只有3家，經(jīng)費(fèi)投入?yún)s達(dá)到15億美元。借鑒美軍經(jīng)驗，一是摸清需求，求取各軍兵種“最大公約數(shù)”，優(yōu)化形成精簡高效的“芯片-板卡-整機(jī)”型譜系列；二是加大經(jīng)費(fèi)投入，打破傳統(tǒng)模式，吸引技術(shù)雄厚的企業(yè)參研，同時適度控制參研企業(yè)數(shù)量，形成規(guī)模合理、充分競爭的設(shè)備研發(fā)態(tài)勢；三是建立專項數(shù)據(jù)庫，保持?jǐn)?shù)據(jù)完整、及時更新和數(shù)據(jù)共享，健全標(biāo)準(zhǔn)化評估指標(biāo)體系，建立計劃動態(tài)調(diào)整機(jī)制，有效應(yīng)對和管控風(fēng)險。

5 結(jié)束語

作為GPS現(xiàn)代化的重要組成部分，MGUE項目已經(jīng)開展了十多年，目前已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但因為技術(shù)方面的挑戰(zhàn)以及數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性方面的問題，M碼板卡的開發(fā)相比計劃出現(xiàn)了不同程度的延遲，因而各軍種為先導(dǎo)武器系統(tǒng)和優(yōu)先武器系統(tǒng)開發(fā)的M碼接收機(jī)同樣面臨延遲，在作戰(zhàn)環(huán)境中對M碼能力進(jìn)行測試的計劃無法完全制定，測試計劃的延遲使得在武器系統(tǒng)中及時部署M碼能力面臨風(fēng)險。研究分析MGUE項目開展過程中存在的問題和相關(guān)經(jīng)驗做法，可為我國北斗三號用戶設(shè)備建設(shè)發(fā)展提供參考和借鑒。

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Research on development of military GPS user equipment in the United States

WANG Hua, SUN Bijiao, XU Jian

（State Key Laboratory of Geo-Information Engineering/Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping, Xi’an 710054, China）

In order to further build and develop the user equipment of the Beidou-3 global navigation satellite system (BDS-3), the paper studied and analyzed the general situation, current progress and existing problems of the US military GPS user equipment project, and put forward relevant suggestions: for more than twenty years, the United States has been working to modernize the global positioning system (GPS) to use a more anti-jamming military code (M-code) signal, and to this end, the U.S. Air Force and Space Force have developed military GPS user equipment (MGUE) with M-code capability, the core of which is an M-code card that is integrated into specified GPS receivers by the services for use in vehicles, aircraft, ships and other weapon systems; and the overview and progress of MGUE was briefly described, concluding that the development of M-code cards has been delayed to varying degrees compared with the plan, and as a result, the development, integration, testing and deployment of the M-code receivers based on M-code cards for the services are also facing delays, and the full development of M-code capability will still take time; then, in response to the problems such as inaccurate demand estimation, technical challenges, significant progress lag and serious lack of data in the project, relevant countermeasures were analyzed; finally, some suggestions were put forward in terms of top-level design, development planning, equipment development, etc., providing a reference for the construction and development of BDS-3 user equipment.

BeiDou global navigation satellite system (BDS-3); global positioning system (GPS); military code; user equipment; card; receiver

王華, 孫碧嬌, 許劍. 美國軍用GPS用戶設(shè)備發(fā)展研究[J]. 導(dǎo)航定位學(xué)報, 2023, 11(4): 1-7.（WANG Hua, SUN Bijiao, XU Jian. Research on development of military GPS user equipment in the United States[J]. Journal of Navigation and Positioning, 2023, 11(4): 1-7.）DOI:10.16547/j.cnki.10-1096.20230401.

TN967.1；P228

A

2095-4999(2023)04-0001-07

2023-05-22

王華（1985—），男，陜西三原人，碩士，工程師，研究方向為衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用與評估。