GPS，當(dāng)代最先進(jìn)的指南針之一

顏士州

指南針是一種指示方位的簡單儀器，是我國四大發(fā)明之一，早在2300年前已有記載。在戰(zhàn)國時期有人已經(jīng)會用天然磁鐵磨成指南針，稱為“司南”。司南在地球磁場的作用下能指示南北方向，常在航海、旅游和行軍中使用。

指南針經(jīng)過不斷地改進(jìn)與完善，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，測量也越來越精確。到1973年有了突破性的進(jìn)展，美國國防部綜合了多方面的科學(xué)技術(shù)成果，開發(fā)出一套稱為GPS的全球定位系統(tǒng)。它可以對任何一個物體確定其在地球上的精確位置，即包括它的緯度、經(jīng)度和海拔高度，所以GPS可稱為當(dāng)代最先進(jìn)的指南針之一。有人贊譽它是導(dǎo)航和測量領(lǐng)域的一次革命，是繼阿波羅宇宙飛船登月和航天飛機(jī)以后又一項重大航天技術(shù)成果。

居高臨下

如果你身處在茫茫大海航行的船只上，當(dāng)你站在甲板上向四周眺望，只能看見藍(lán)天接大海，根本不知道自己處在地球上的哪個地方，但是，如果你通過環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星看這條船的話，就能看清楚它的地理位置。

全球定位系統(tǒng)現(xiàn)在已發(fā)射了24 顆定位人造衛(wèi)星，可提供24 小時全球定位服務(wù)。每顆衛(wèi)星內(nèi)都各裝有一座極其準(zhǔn)確的原子鐘，還有微電腦、電文存儲器和信號發(fā)送與接收設(shè)備，它們都由太陽能電池供電。這些衛(wèi)星離地面高度大約為2 萬千米，使用壽命約為7 年半。

在24 顆衛(wèi)星中，有21 顆為主用基本星，3 顆為備用星，6 個軌道面均勻分布，并都與赤道平面成55°夾角。每一軌道面上有4 顆衛(wèi)星，衛(wèi)星每12 小時在其軌道上繞行一周。這24 顆衛(wèi)星在天空中人眼是看不到的，但由它發(fā)射出來的無線電波地面上可以接收到。衛(wèi)星的這種布局，確保了從它們發(fā)出來的信號可以覆蓋全球，使任何地方任何時刻，在與地平線成10°以上的空間，都可同時收到4 至6 顆衛(wèi)星的信號，以取得全球定位和導(dǎo)航的信息，并確保其測量的精確性。

全球定位系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面控制站和用戶接收機(jī)三個部分組成。地面控制部分是整個系統(tǒng)的中樞，它主要由一個主控站和若干個跟蹤站與注入站組成。地面控制站的任務(wù)是追蹤及預(yù)測24 顆衛(wèi)星軌道，控制這些衛(wèi)星狀態(tài)及軌道偏差，維護(hù)整套系統(tǒng)的正常運作。接收機(jī)與用戶關(guān)系最密切，它由主機(jī)、電源和天線構(gòu)成。主要功能是從天線上接收衛(wèi)星發(fā)來的定位無線電波，接收機(jī)根據(jù)同時接收到幾個衛(wèi)星信號的時間差，就可計算出接收機(jī)所在確切的地理位置。如果對同時接收到的3 個衛(wèi)星信號進(jìn)行計算，誤差在100 米以內(nèi);如果對同時接收到的5 個衛(wèi)星信號進(jìn)行計算，誤差在10 米以內(nèi);如果對同時接收到的6個以上衛(wèi)星信號進(jìn)行計算的話，誤差在1 米以內(nèi)。這么大的一個地球，測定位置只有1 米的誤差，真是不簡單！我國已有好幾家單位開發(fā)制造了GPS 接收機(jī)。

記憶猶新

雖然全球定位系統(tǒng)在國防、航海及航空等領(lǐng)域中已有多年的應(yīng)用，但它的功能與價值卻鮮為人知，直到20 世紀(jì)90 年代，它在中東戰(zhàn)爭中表現(xiàn)出高度準(zhǔn)確及可靠的定位功能后，才一舉成名，使人刮目相看。

海洋里魚群的游動有一定的路線，特別是漁汛到來的時候，會集中到某些海域，這些海域內(nèi)的一些地方魚群往往每年都會出現(xiàn)，偏差不會超出幾十米。有經(jīng)驗的漁民已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律，但苦于在來年不一定能再次找到這一地方。有了GPS 接收機(jī)以后就好辦，只要在發(fā)現(xiàn)魚群的地方，按一下GPS 接收機(jī)上的記憶按鈕，就能立即把當(dāng)?shù)氐奈恢糜浵聛怼＝?jīng)過若干年的資料積累，每年什么季節(jié)，在什么地方，可以捕到什么魚，一目了然。利用GPS 的導(dǎo)航功能，一下子可以到達(dá)目的地。

插翅難逃

和GPS 配合，有些公司還開發(fā)了一套車輛跟蹤系統(tǒng)，可防止汽車、運鈔車等車輛和船只被盜竊或攔路搶劫，這種車輛跟蹤系統(tǒng)獲得公安、出租汽車、運輸?shù)炔块T的青睞。車輛跟蹤系統(tǒng)綜合了GPS、電腦、通信技術(shù)，移動站借助于此系統(tǒng)將定位、速度和運輸方向等信息傳回主站，然后主站再將信息顯示于電子地圖上，隨時掌握發(fā)出車輛的動向，這些車輛也可隨時與主站保持聯(lián)系。一旦有什么緊急情況發(fā)生，主站立即可以采取行動，或報告治安部門協(xié)同尋找與援救，這樣，犯罪分子就插翅難逃了。運鈔車上，都已用上了這套系統(tǒng)。

目前，許多廠商開發(fā)出結(jié)合GPS 與電子地圖的車輛防盜安全系統(tǒng)。如果竊賊在竊取裝有這種系統(tǒng)的汽車后，控制中心在10 秒鐘內(nèi)便會發(fā)現(xiàn)，在電子地圖上確定汽車所在的位置、車牌、顏色和車主的姓名、電話，及時通知車主并報警?？刂浦行倪€可以控制汽車內(nèi)儀器，使油箱停止供油，被盜車也就無法開動了。