關(guān)于GPS，你到底了解多少呢？今天咱們來介紹一下。
所謂的GPS，全稱叫做全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），是世界上第一個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。早在20世紀(jì)70年代，美國就開始研制，經(jīng)過差不多20年的研發(fā)時(shí)間，耗資200億美元，最終在1994年全面建成。
GPS的定位原理并不難，其實(shí)就是三角定位法。簡單來說，就是通過在不同的位置測量衛(wèi)星和接收器之間的距離，從而確定接收器的位置。通常來說，一個(gè)接收器需要隨時(shí)至少能夠和4顆GPS衛(wèi)星直接聯(lián)系，才能精確判斷自己所處的位置；如果只有3顆衛(wèi)星，那么就無法判斷海拔高度；如果只有2顆，那就無法計(jì)算精確位置了。
由于工作原理的限制，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量也有一個(gè)下限。以美國的GPS為例，至少要有24顆衛(wèi)星在軌道上正常運(yùn)行，才能保證地球上絕大部分地區(qū)能夠隨時(shí)“看到”4顆GPS衛(wèi)星，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。
根據(jù)要求和目的的不同，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也可能不止24顆衛(wèi)星。比如備用衛(wèi)星或者其他軌道的衛(wèi)星等等
對于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用途，我們大家都非常熟悉，平時(shí)出門的時(shí)候想要導(dǎo)航或者定位，都會(huì)用到這個(gè)系統(tǒng)。可以說，如果沒有導(dǎo)航，我們的日常生活將會(huì)失去很多便利。
不過，它的作用絕不僅僅在于此，除了民用之外，它還在許多領(lǐng)域發(fā)揮著更為關(guān)鍵的作用。
以海運(yùn)為例，別說是這些巨輪在航行過程中需要通過GPS來導(dǎo)向，甚至在卸貨的時(shí)候吊取集裝箱的時(shí)候，起重機(jī)都需要借助GPS來確定自己該吊哪個(gè)集裝箱。
還有現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，也非常依賴全球?qū)Ш较到y(tǒng)。該系統(tǒng)可以幫助農(nóng)民進(jìn)行農(nóng)機(jī)車輛導(dǎo)航、平地、精確播種、噴藥、撒肥、數(shù)據(jù)管理以及作物活力檢測和變量控制等等工作，不論是在效率上還是在準(zhǔn)確率上，都比人工管理要高得多。
當(dāng)然了，全球?qū)Ш较到y(tǒng)還有一個(gè)非常重要的作用，那就是在軍事方面的重要意義。首先就是導(dǎo)彈的制導(dǎo)，需要利用GPS等系統(tǒng)來進(jìn)行導(dǎo)航，從而精準(zhǔn)地?fù)糁心繕?biāo)。除了導(dǎo)彈之外，無人機(jī)也需要根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)的導(dǎo)航來確定攻擊目標(biāo)的位置。還有軍事行動(dòng)中，軍隊(duì)也可以通過導(dǎo)航系統(tǒng)判斷自己的位置，確定行進(jìn)方向。
倫敦經(jīng)濟(jì)學(xué)院曾經(jīng)進(jìn)行過一項(xiàng)評估，他們認(rèn)為，如果GPS中斷5天的時(shí)間，那么將會(huì)對英國造成高達(dá)51億英鎊（約合65億美元）的經(jīng)濟(jì)損失！對于美國來說，GPS故障一天的損失也將高達(dá)10億美元。如果是發(fā)生在4-5月，也就是農(nóng)業(yè)的播種季節(jié)，那么每天的損失甚至高達(dá)15億美元！
目前，全世界一共有四個(gè)國家/地區(qū)擁有屬于自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，除了美國的GPS之外，還有歐洲航天局的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯以及我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
其中，格洛納斯是早在蘇聯(lián)時(shí)期就開始建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，蘇聯(lián)解體后，俄羅斯于1993年繼續(xù)建設(shè)該系統(tǒng)，最終于2007年開始運(yùn)營。原則上講，格洛納斯只需要18顆衛(wèi)星就能保證俄羅斯境內(nèi)用戶的使用。為了防止意外，格洛納斯系統(tǒng)還需要發(fā)射一些備用的衛(wèi)星。截至2012年時(shí)，該系統(tǒng)一共有24顆衛(wèi)星在軌。
從功能到全球覆蓋范圍再到精確度等方面，格洛納斯和GPS之間有一點(diǎn)差距，但差別并不大。相比之下，格洛納斯更擅長在北半球、尤其是高緯度地區(qū)發(fā)揮作用，因?yàn)槎砹_斯就處于這個(gè)范圍內(nèi)。根據(jù)俄羅斯航天局局長羅戈津的說法，俄羅斯國內(nèi)的手機(jī)都裝有格洛納斯系統(tǒng)，所以他們不需要完全依賴GPS系統(tǒng)。
看到上面的介紹大家就知道，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對于一個(gè)國家來說有多么重要，但另一方面，建設(shè)這樣的系統(tǒng)又有多么困難。即便如此，我國科學(xué)家還是憑借著聰明才智，為我國建設(shè)了屬于我們自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，那就是北斗導(dǎo)航。
2020年6月30日，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，這標(biāo)志著我國北斗三號最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。
可以說，北斗導(dǎo)航的組網(wǎng)，再一次提升了我國的國際地位和綜合國力，讓全世界對中國刮目相看。憑借著北斗導(dǎo)航，我們的腰桿子更硬了，也不用懼怕其他國家切斷信號。
甚至可以說，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)國家的重要“武器”。正因如此，格洛納斯也成為了俄羅斯航天局投資最多的項(xiàng)目。
隨著人類科技的發(fā)展，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也面臨著越來越多的干擾，比如來自其他國家的干擾、犯罪分子的干擾，同時(shí)還需要擔(dān)心的，就是太陽輻射的干擾。如果太陽活動(dòng)過于劇烈，也有可能使GPS失靈。
目前，這些國家也都在盡量對自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行不斷的更新和升級，使其具有更加強(qiáng)大的功能。目前來看，擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)仍然是一個(gè)國家提升話語權(quán)的重要依仗。隨著北斗導(dǎo)航的組網(wǎng)，我們再也不用擔(dān)心美國用GPS來威脅我們了。
說到這里，突然想起前不久看的關(guān)于東方紅一號人造衛(wèi)星研發(fā)的電視劇。真的要感謝這些科學(xué)家們在艱難時(shí)期的艱辛努力，最終在今天換來了我們在全世界人面前的國際地位！