Global Positioning System - GPS
全球定位系統(Global Positioning System - GPS)可以用兩句話來概括:我這是在哪?我要找的人他在哪?從本世紀70年代開始，美國歷時近20年，前後耗資約120億美元，一直到1993年6月26日這兩句看似簡單而又艱難無比的問題才算是得到了一個基本能讓人接受的答案。
今天，當你隨身攜帶一個價值不足幾百美元的GPS接收裝置時，你就可以立刻知道自己在地球上的準確位置，包括經度、緯度甚至海拔高度，誤差不超過幾十---幾百英尺。這項令人難以置信的新技術之所以成功，完全得益於科學與工程學兩方面的進步，尤其是人類在精確計時方面的發展。
GPS具備在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力。經近10年的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，並成功地應用於大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。
GPS系統的最初打算原系美國國防部全部軍事系統中的一個組成部分，主要用於軍事目的，這一點往往被人們所忽略。這一事實在相當一段時間裡同時也引發了廣泛的爭議。這種擔心並非杞人憂天，和任何一種新技術一樣，進步也帶來了危機。和許許多多先進的技術與產品一樣，它有可能被用於幫助走私分子、恐怖分子以及敵對武裝。但爭議的結果，五角大樓受到製造了來自於各方包括生產GPS裝置的公司的強大壓力---誰都知道這是個巨大的潛在市場，最後同意將GPS系統用於商業領域。作為妥協，五角大樓制定了一個被稱為選擇性使用的原則，即GPS系統中播出的最精確的信號將嚴格保留給軍方和其他有權使用的用戶。現在，GPS衛星發射兩種信號:民用信號的精度達到100英尺以內，第二種信號只有軍方才能解碼，其精度在60英尺以內。五角大樓還保留了隨時對民用信號加載誤差從而使信號精度降低到300英尺的範圍內的權利(注:本限制已經在早些年得以取消)。
按目前的方案，全球定位系統的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛星組成衛星星座。21+3顆衛星均為近圓形軌道，運行週期約為11小時58分，分佈在六個軌道面上(每軌道面四顆)，軌道傾角為55度。衛星的分佈使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛星，並能保持良好定位解算精度的幾何圖形(DOP)。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。
地面監控部分包括四個監控間、一個上行注入站和一個主控站。監控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當地氣象數據的傳感器和進行數據初步處理的計算機。監控站的主要任務是取得衛星觀測數據並將這些數據傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。它對地面監控部實行全面控制。主控站主要任務是收集各監控站對GPS衛星的全部觀測數據，利用這些數據計算每顆GPS衛星的軌道和衛星鍾改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛星運行至上空時把這類導航數據及主控站的指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS衛星每天進行一次，並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。
全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經濟各種部門，並開始逐步深入人們的日常生活。 |
