· 文|中国空间技术研究院 刘永喆 邵怀静

一、空间应用拓展了GPS应用新方向

自1995年具备全面运行能力以来，GPS系统通过提供全球覆盖的定位、导航与授时服务，为人们的生活带来了巨大便利。从飞机的导航与精密进场着陆，到汽车的路线指示，再到各种五花八门的个人定位服务，可以说GPS的应用无处不在。而GPS的应用并未局限在地面和大气层以下，更是不断地向空间扩展。GPS接收机由于其成本低、重量轻、低消耗、全天候、高精度、连续观测等优点，被越来越多地安装在卫星上。目前，GPS定轨已经广泛地应用于低轨道卫星（LEO）中，用于低轨卫星的精密定轨、实时导航、姿态控制、编队飞行以及精确的时间同步等等，而以美国NASA为代表的研究机构正努力将GPS应用到中高轨道乃至更高更远的空间中。目前，GPS空间应用主要包括以下几个方面：

·精确测定卫星轨道；

·改进和精化地球重力场模型以及大地水准面；

·测定、获取电离层中离子三维分布；

·通过“掩星事件”进行气象观测；

·卫星测高；

·精确确定地心位置以及改进全球坐标框架；

·卫星飞行编队控制；

·时间传递标准。

在上述应用中，GPS卫星定轨技术是所有GPS空间应用的基础，而GPS在气象观测、重力场测量以及卫星编队飞行这三个方面的空间应用是近些年的发展热点，因此下文将主要对这几个方面的发展现状与未来发展趋势做展望与分析。

二、利用GPS进行空间飞行器的定轨

1.GPS定轨技术发展

早在上世纪80年代，美国就已经开始了星载GPS定轨技术的研究。……