GPS到底有多精确

王晓红

GPS对我们来说可不陌生，现在几百元的智能机上都有这玩意儿。但是《绿箭侠》剧中出现的GPS可就有点高端大气上档次，狂拽酷霸屌炸天了。要知道我们手机、汽车或驴行时使用的GPS，经常在户外还找不到卫星，可《绿箭侠》猪脚身上的那GPS，不但在房间内能精准定位，甚至连他在哪个房间都能确定，这起码是精确到0.5米之内了！那么，这种GPS到底靠谱么？为何我们平时使用的GPS达不到这样的效果呢？

GPS定位的那些事儿！

夫子说，知其然必先知其所以然，所以要搞懂GPS的定位精度问题，必须先从GPS定位的原理说起。

1.GPS的定位原理

嗯，GPS定位的运算公式那是非常复杂，理论也相当多。这里我来简单讲一下，就是地球轨道上布满了很多飞行的卫星。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星——因为空间定位至少需要3颗卫星（三维空间嘛）。

呃，恐怖的GPS计算公式，反正大家也看不懂，跳过吧！

这个图好理解一些！环绕地球的GPS卫星们在空中运行时不断发射出电波。当GPS设备收到卫星信号时，就可以读取各个卫星中各项参数，如仰止角度、运行速度、高度、轨道参数等。综合三颗以上卫星中的参数，就能计算出接收器当前的经度纬度，再配合地图系统，就成为了人类能直接看懂的导航数据或位置了。

2.GPS的系统设备

所以说，GPS并不是简简单单一个手机或一块芯片，它包含了三个系统：卫星、地面控制系统及接收系统。

卫星系统：一套完整的GPS系统需要24颗卫星，其中包含21颗工作卫星和3颗备用卫星，它们位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上，每个轨道面4 颗，轨道倾角为55°，这样才能保证你无论在地球的任何位置都能被至少4颗卫星“盯着”。中国古语云：“抬头三尺有神明”，指的就是这种情况了，嘿嘿！

地面控制系統：GPS卫星上的参数并非一尘不变，随着时间推移和大气参数变化等，卫星的参数会发生变化，这就会导致GPS导航精度不准，所以就需要地面控制中心时刻对这些参数进行监控，并微调它们。

接收系统：这个才是我们最常接触的东东，如GPS导航仪和手机导航……。其实就是一块能接受特定卫星频段信号并进行计算的芯片，只不过根据其搭载的设备不同，所以功率、大小与精确度都不同罢了。

GPS到底有多准？

GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成。

P.S.这里要说的是，美国是全球第一个提出并建立卫星定位系统的国家，所以它的系统就叫GPS，而后来大家将这个缩写定义为了广义的卫星定位……。这就好比大家都做微博系统，结果新浪突然将网址改成了http：//weibo.com一样，是属于流氓行径……。所以我们提到GPS时，大家要分清楚，什么时候讲的是广义的卫星定位系统，什么时候是专指美国的GPS系统。

目前全球的GPS系统主要有4套，包括：美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、中国的北斗系统（BDS）及欧盟正在组建的 “伽利略”（GALILEO）系统。

理论上来说，各套系统之间是不能通用的，所以要用那套系统，就需要购买该系统配套的芯片，目前市场上芯片保有量最大的当然是美国的全球定位系统，也就是我们说的“GPS芯片”。

说到这里，大家要问了，GPS有一套就可以了，全球通用嘛，为啥各个国家要搞自己的GPS呢？之前说了美国搞GPS最早是用于军事，无论是进行远程导弹打击、防御及阵地战，GPS的用处都非常大，甚至搞间谍活动，监视对方，搜索定位对方，都用得着——在很多美国现代战争片和警匪片中我们都见识过GPS定位的作用，例如《速度与激情》系列、《黑鹰坠落》和最新火爆的《惊天魔盗团》中，警察蜀黍和军队的GG们都把GPS用到了淋漓精致！

而为了避免自己的军事目标被其他国家——其实主要就是防美国通过GPS获取，所以俄罗斯、中国和欧盟都开始建造自己的卫星定位系统！

不过呢，一套GPS系统花费可不少，如果仅仅用于军事，未免有点浪费。于是，在军用的基础上，各国又开发了民用级的GPS系统。这就有了我们手机上、汽车上和驴友手中的GPS设备。但是我们发现，自己使用的GPS好像没有影视剧中的GPS那么神奇，至少在定位上，我们无法在室内搜索到卫星。那么《绿箭侠》、《惊天魔盗团》中的JC蜀黍是如何用GPS将对手锁定到某个房间中的？

这里我们要分成两种情况来说。

第一种情况，是《绿箭侠》中使用的GPS系统。

刚才我们了解到GPS系统其实是分两种规格，民用级和军用级。但不管是军用级还是民用级GPS，卫星都在那里，不离不弃……，所以它们之间的区别只能是地面控制系统的修正数据以及接收端。

这是我国军用北斗系统的终端接收器。和手机GPS相比，又重又厚，很不灵巧。在科技如此发达的今天，士兵用的GPS为啥不能轻巧便利呢？主要是两者设备的功率不同，军用级产品的功率大，精确度高，所用芯片的功能更多，所以设备体积大。而且军用级产品还要考虑电池的续航时间，设备启动快、搜星快、还得抗干扰，能在任何地形下都能准确定位。

而民用级的产品则不需要这些标准，只要在开敞的地方能搜到卫星就行了。所以民用级GPS在房间内、车库里，甚至在一些高楼林立的地区都没信号，而军用级GPS也许在下水道中都能准确定位！

我记得20 07年一家GPS公司QinetiQ曾经向外界推出了一款名為Ocellus S100的军用级产品，它的最大特点就是在任何地方都能准确搜星定位，包括房间内。只是这种设备体积大，没法集成在手机里面，而且售价很高，性价比对一般用户来说实在是太低了。《绿箭侠》中猪脚如果使用的是这种级别的GPS，那么定位到具体哪个房间是很正常的事儿。就这一点来说，导演并未夸张。

事实上，就算民用级GPS，根据价格不同，其接收信号的能力也不相同，也分普通级和专业级的设备，其价格相差很大的！但在所有民用级GPS芯片中，集成在手机中的芯片功率最低，接收信号的能力也最弱，别说是在房间里，就算在建筑物较多的地方，都可能出现信号屏蔽的情况。

第二个情况是《惊天魔盗团》电影中展示的情况，警察蜀黍根据一台被偷换的手机确定了魔盗团的位置和楼层。刚刚说了，手机中的GPS芯片是很弱的，无法在室内接收到卫星的信号，所以，影片中所展示的是“基站定位系统”。

它和卫星定位的原理很相似，只不过它用的参照物不是卫星，而是手机信号的来源——基站。目前的手机通讯是蜂窝通讯，每个蜂窝通讯基站都有识别号。手机通讯时，信号通过所在区域最近的基站中转，从而可进行定位！同样，手机定位时周围的基站越多，离手机的位置越近，定位就越准确。我们无从得知国外通信运营商基站覆盖的情况如何，但据一些国外GEEK的实验数据得知：在美国手机基站定位精度在50米以内的概率为67%，定位精度在150米以内的概率为90%。所以电影中警察通过基站锁定了魔盗团在某一栋楼中，而不知道他们具体在某层楼，某个房间，只能逐一搜索。

Ok，说到这里，“姿势”普及得差不多了，我们的结论就是，影视作品中关于GPS定位的大多数内容都是能实现的，因为那是利用军用级或专业级设备。但一般人想要达到这种水准，就别想了—呃，其实也可以想，只要你的肾足够多，或者天生是当土豪的命，那就拿钱砸吧！