2018年12月23日，GPSIII第一顆衛(wèi)星的成功發(fā)射，代表GPS系統(tǒng)翻過新的一頁，其現(xiàn)代化進(jìn)程步入最后的發(fā)展階段。GPSIII是GPS系列衛(wèi)星中的第七代衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星星座，從1978年以來經(jīng)過六次重大的演變迭代，其第六次迭代是在2010-2016年間進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)GPSIIF更迭。而第七次更迭從2018年開始，可能到2023年才能夠完成第一次迭代，而實(shí)現(xiàn)GPSIII整體星座迭代可能延續(xù)到2033年。

GPS衛(wèi)星第六代的GPSIIF，有12顆衛(wèi)星，它們的設(shè)計(jì)壽命已經(jīng)為12年，比此前兩代的7.5年設(shè)計(jì)壽命，差不多成倍上升。同時(shí)，具備軟件上載、抗干擾能力和精度的提高。

GPS第七代的GPSIII，設(shè)計(jì)壽命為15年。除開去年底發(fā)射的SV01星，還有九顆衛(wèi)星待發(fā)射，GPSIIISV02星今年六月發(fā)射，下半年還發(fā)SV03星，2020年發(fā)SV04星，SV10星將在2023年升空。其后，就是GPS的第八代星GPSIIIF，共有22顆衛(wèi)星，計(jì)劃2033年發(fā)射完成。

在GPSIII衛(wèi)星上，增加有多個(gè)民用頻點(diǎn)，在原先的L1C/A外，第二個(gè)開放的GPS信號(hào)是在L2C上，這是從2005年發(fā)射第一顆GPSIIR衛(wèi)星是就開始采用，第三個(gè)開放的GPS信號(hào)是在L5頻點(diǎn)上，這是從2010年發(fā)射的第一顆GPSIIF衛(wèi)星開始采用的，第四個(gè)開放的GPS信號(hào)還是在L1頻點(diǎn)上，但是發(fā)射的是L1C信號(hào)，該信號(hào)是從2018年底發(fā)射的GPSIII第一顆衛(wèi)星開始采用的，該衛(wèi)星在2018年12月23日升空后，經(jīng)過提軌和天線與太陽能陣列部署，2019年1月8日起衛(wèi)星導(dǎo)航載荷開始廣播導(dǎo)航信號(hào)，在軌測(cè)試仍在進(jìn)行，試驗(yàn)證明導(dǎo)航載荷的能力預(yù)期，衛(wèi)星完全處于健康工作狀態(tài)。GPSIII所發(fā)射的L1C信號(hào)，是與其他GNSS實(shí)現(xiàn)兼容互操作，改進(jìn)民用用戶的連接性需求。GPS III最終將實(shí)現(xiàn)完整的軍用M-碼功能 ，在GPSIIR-M和GPSIIF衛(wèi)星上曾經(jīng)載有這類的軍碼，但是未能完全實(shí)施，無法支持作戰(zhàn)人員的運(yùn)作。GPS III M-碼能力超過GPS IIR-M和GPS IIF。GPS III將完成L2C民用信號(hào)的部署，以及從GPS IIR-M和GPS IIF衛(wèi)星開始的L5生命安全信號(hào)功能。最后，GPS III將實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的完好性，這就是說，一旦發(fā)生精度降低的問題，衛(wèi)星具有自行檢測(cè)并發(fā)出警報(bào)的能力。值得指出的是，加密的軍碼信號(hào)具有信號(hào)功率提升能力，其發(fā)射功率可以比通常情況下提供八倍。從而，增強(qiáng)了抗干擾能力，提高了可靠性。此外，其他信號(hào)也可以提高在地球表面的信號(hào)接收功率，對(duì)于L1和L2，其C / A碼信號(hào)為-158.5 dBW，P（Y）碼信號(hào)為-161.5 dBW，而L5為-154 dBW。

GPSIII是GPS現(xiàn)代化的巔峰之作，而真正的GPS現(xiàn)代化不僅僅是衛(wèi)星的事情，而是地面運(yùn)控、用戶終端，以及大量的研發(fā)測(cè)試工作。

GPSIII衛(wèi)星的大腦是導(dǎo)航的有效載荷。哈里斯公司是洛克希德馬丁公司的分包商，負(fù)責(zé)開發(fā)和生產(chǎn)用于GPS空間部分的GPS III任務(wù)數(shù)據(jù)單元（MDU）和發(fā)射器（六個(gè)已經(jīng)交付）。 哈里斯公司的MDU與原子頻率標(biāo)準(zhǔn)和L波段發(fā)射機(jī)設(shè)備一起構(gòu)成了導(dǎo)航有效載荷單元。 MDU執(zhí)行GPS衛(wèi)星的主要任務(wù)：連續(xù)生成導(dǎo)航信號(hào)和數(shù)據(jù)。 MDU控制產(chǎn)生用于導(dǎo)航信號(hào)的精密定時(shí)信號(hào)，同時(shí)將定時(shí)信號(hào)分配給其他衛(wèi)星部件。這個(gè)MDU的70％已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。接下來，GPS IIIF衛(wèi)星將實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化。涉及全數(shù)字化有效載荷的優(yōu)勢(shì)時(shí)應(yīng)該指出，30％的差距是在時(shí)間保持系統(tǒng)部分。而正在從手動(dòng)和模擬定時(shí)轉(zhuǎn)向數(shù)字化，為空軍提供更大的靈活性。這是一個(gè)很好的選擇，必須能夠在空間軌道上重新編程，并可能增強(qiáng)未來所需的功能。

如何工作的更好，如何保證工作壽命更長(zhǎng)，是GPS III提供的關(guān)鍵改進(jìn)之一。GPSIII衛(wèi)星的計(jì)劃任務(wù)壽命為15年，比其前輩長(zhǎng)25％。這引出了一個(gè)問題，“衛(wèi)星在太空中居住多久才合適，特別是技術(shù)創(chuàng)新幾乎每年都會(huì)發(fā)生”？先進(jìn)的有效載荷技術(shù)提供商人給出了部分答案。洛克希德·馬丁公司和哈里斯公司指出了新的有效載荷能力，具有內(nèi)置的靈活性，可以使軌道衛(wèi)星適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步以及任務(wù)的變化。根據(jù)哈里斯公司的說法，全數(shù)字導(dǎo)航有效載荷將提供在任務(wù)壽命期間增量更新和升級(jí)衛(wèi)星的能力。 2017年底，洛克希德宣布與NEC公司建立合作伙伴關(guān)系，為軌道上的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)引入人工智能。該公司揚(yáng)言在處理器方面有重大進(jìn)步，并轉(zhuǎn)向下一代天線、陣列和發(fā)射器，以提高衛(wèi)星的可行性、功能和彈性。

地面運(yùn)控系統(tǒng)的升級(jí)換代（ＯＣＸ）是GPSIII現(xiàn)代化階段的重要組成部分。GPS III的軍事升級(jí)需要新的地面控制站，由于編程和需求修改的復(fù)雜性，OCX的替代工作遭受了反復(fù)延遲和成本增加。在新的高度復(fù)雜的地面控制系統(tǒng)可用之前，新的抗干擾軍事信號(hào)將無法使用，并且預(yù)計(jì)在2022年或2023年之前不會(huì)實(shí)現(xiàn)。“深度防御”信息保證標(biāo)準(zhǔn)，沒有豁免，使其具有任何國(guó)防部太空系統(tǒng)的最高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)。GPS OCX的可交付成果分為三個(gè)階段。 Block 0交付發(fā)生在2017年秋季，使其能夠支持GPSIII的首次發(fā)射。 Block 1交付將在2021年進(jìn)行，提供全面的操控能力，以控制傳統(tǒng)和現(xiàn)代化的衛(wèi)星與信號(hào)。與Block1同時(shí)交付的Block2增加了L1C的操作控制和現(xiàn)代化的Ｍ-碼。

嚴(yán)格的測(cè)試，再測(cè)試，確保系統(tǒng)的成功運(yùn)行。洛克希德·馬丁公司開發(fā)GPS III，使用了空軍的返回基礎(chǔ)程序，涉及早期原型設(shè)計(jì)和模擬，其方法涉及嚴(yán)格的質(zhì)量構(gòu)建和認(rèn)證，以及組件測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。全面的需求驗(yàn)證和驗(yàn)證過程確保了超過30,000個(gè)要求的達(dá)到。系統(tǒng)功能認(rèn)證包括多種環(huán)境測(cè)試中的性能驗(yàn)證，包括聲學(xué)、熱真空（TVAC）和電磁頻譜。 “我們認(rèn)為熱真空是測(cè)試任何衛(wèi)星投入運(yùn)營(yíng)前的黃金標(biāo)準(zhǔn)，”GPS理事會(huì)主任史蒂夫惠特尼上校指出。“從開始到結(jié)束的整個(gè)熱真空測(cè)試大約是70天。與此同時(shí)，我們的員工正在關(guān)注數(shù)據(jù)及其健康狀況。 TVAC是衛(wèi)星經(jīng)歷的一個(gè)重要里程碑，不能存在任何問題。到目前為止，所有10顆GPS III衛(wèi)星的90％以上的零件和材料都來自29個(gè)州的250多家航空航天公司”。

GPSIII能夠形成真正的服務(wù)能力，必須有足夠數(shù)量的衛(wèi)星工作，而且需要現(xiàn)代化的地面運(yùn)控系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的時(shí)間段預(yù)定為2023年。屆時(shí)，GPSIII能夠?yàn)槊裼糜脩籼峁└涌煽亢途珳?zhǔn)的服務(wù)，也為軍用用戶提供更具抗干擾能力的服務(wù)，還為每一個(gè)用戶提供更加安全的服務(wù)。同時(shí)，定位精度提高三倍，抗干擾能力提高八倍，L1C提供與其他GNSS的兼容互操作性。作為GPS第八代的GPSIIIF，將再次增強(qiáng)衛(wèi)星能力，主要是兩個(gè)方面：一是增加高增益的定向天線，形成有限信號(hào)輻照區(qū)域的點(diǎn)波束，發(fā)送高功率信號(hào)服務(wù)于軍事戰(zhàn)略應(yīng)用；二是增加星間電路，GPSIIIF衛(wèi)星將攜帶激光后向反射器，以便能夠獨(dú)立于衛(wèi)星無線電信號(hào)進(jìn)行軌道跟蹤，從而使衛(wèi)星時(shí)鐘誤差能夠從星歷誤差中消除。這是GLONASS的標(biāo)準(zhǔn)功能，它也在伽利略定位系統(tǒng)中使用，并在兩顆較舊的GPS衛(wèi)星SV35和SV36上進(jìn)行過飛行試驗(yàn)。