GPS

GPS

從1973年開始到1995年為止，在以往四十多年的基礎上，美國國防部又花費了22年的時間開發出了Global Positioning System，簡稱GPS，全球定位係統，也被稱為衛星導航係統，共有24枚低空人造衛星為地球表麵所有地區提供全天候的位置和時間情報。在地球上任何時間、任何地點，都能接受到至少4枚或4枚以上衛星信號，從而可以動態地知道自己的精確三維空間位置和當時的精確時間，空間誤差小於一厘米，時間誤差小於一納秒。

軍艦或飛機航行時，非常希望能動態地知道自己的精確位置，因為其軍事意義非常重大。遠在二戰時期，英國海軍就在一些島嶼上安裝無線電發射台，隻要能接收到4個發射台的信號，就可以算出自己的位置，這就是GPS的最原始的雛形。

1956年美籍德裔物理學家Friedwardt Winterberg根據廣義相對論計算出，低空人造衛星的時間比地球表麵的時間每天相差38微秒。這個成就為精確衛星導航係統奠定了牢靠的理論基礎。1957年蘇聯成功地發射了第一顆人造衛星，由此開創了衛星導航係統的新時代。從1967年開始，美國海軍開始建造自己專用的衛星導航係統，不久之後，美國空軍也開始建造自己獨立的衛星導航係統，1973年，美國國防部決定，為避免重複開發，要集中所有軍力開發出一個供所有美國軍隊共用的衛星導航係統。

1983年，一架大韓民航007號航班飛越蘇聯領空時，偏航數百英裏，飛行員卻渾然不知，不幸被蘇聯空軍擊落，機上269人無一幸免。悲劇發生後，當時的美國總統裏根宣布，為避免同樣的悲劇再次發生，GPS完工後將會允許全世界所有民航飛機免費使用。

1995年，最後一枚(第24枚)衛星投入使用，GPS首期工程完工，開始為美軍提供極為精確的動態導航係統，空間誤差不超過一厘米，時間誤差不超過1納秒。加入特殊噪聲信號後，免費使用的民用係統的誤差是20米到100米左右。至於商業使用，向美國國防部提交特別申請並繳納高額使用費之後，誤差可以小到兩厘米左右。當然，誤差越小，審核越嚴，價錢越貴。我曾經為一家美國地圖公司開發過碼頭大吊車專用的控製係統，其誤差是10厘米，我的很多GPS知識都來自於那個開發項目。據公司老板說，每年的使用費太貴了，10厘米就夠用了。誤差兩厘米的使用權益費，實在貴的嚇人，經濟上不合算，沒有必要，就作罷了。

GPS係統的成功，極大地提高了美軍的飛機、導彈、軍艦、坦克、戰車的作戰精度，龐大的商業利益也為美國國防部賺得了大筆的銀子。

開發GPS最初的目的是為了飛機輪船導航，但完工後卻產生了另外一個非常重要的軍事用途：導彈製導。導彈攻擊的目標有動態和靜態兩種，GPS完工後，美國的攻擊靜態目標的導彈逐漸進化成GPS製導。美軍曾經做過一個實驗，讓一枚導彈進入一棟樓房的煙囪，順著煙囪落入地下室，然後爆炸，其製導的精確性可想而知。2003年爆發的第二次伊拉克戰爭使美國的GPS製導導彈大放光彩，當美軍進攻首都巴格達時，隻要伊拉克士兵開槍反抗，美軍坦克裏的紅外線測距儀立刻就能測量出搶手的精確位置，幾秒鍾之後，低空巡邏的美軍轟炸機就會發射出GPS製導的空對地導彈，準確命中槍手，誤差不超過一厘米。其結果是，伊拉克軍隊傷亡六位數，美軍死亡人數是零。
(張又普初稿於2015年1月24日)

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資料鏈接：
全球定位係統：https://baike.baidu.com/item/全球定位係統/1240960

所有跟帖： 

• GPS現在的定位誤差有多少？和北鬥比呢？ -zillos- ♂ (0 bytes) () 11/15/2023 postreply 08:59:53

• 民用的，北鬥精度是GPS精度的10倍。 -老生常談12- ♂ (0 bytes) () 11/15/2023 postreply 14:23:28

• 美國軍用GPS定位可達厘米級，民用在米級。北鬥公開精度也在米級，優於GPS，軍用精度未曾公開。 -信筆由墨- ♂ (0 bytes) () 11/16/2023 postreply 07:35:09

• GPS標稱誤差15米。用差分GPS，根據地麵站精確位置和衛星計算位置之差，提供校正信號，可使GPS誤差降至1~3厘米。 -半坰- ♂ (0 bytes) () 11/15/2023 postreply 20:44:42

• GPS有16個地麵站。而北鬥有30個，地麵站越多，校正信號就越準確，定位也就越準。 -半坰- ♂ (0 bytes) () 11/15/2023 postreply 20:58:53

• 北鬥可以準雙向通信，即手機可以發信號給北鬥。 -老生常談12- ♂ (0 bytes) () 11/16/2023 postreply 08:47:30