GPS，当代最先进的指南针之一

颜士州

指南针是一种指示方位的简单仪器，是我国四大发明之一，早在2300年前已有记载。在战国时期有人已经会用天然磁铁磨成指南针，称为“司南”。司南在地球磁场的作用下能指示南北方向，常在航海、旅游和行军中使用。

指南针经过不断地改进与完善，结构越来越复杂，测量也越来越精确。到1973年有了突破性的进展，美国国防部综合了多方面的科学技术成果，开发出一套称为GPS的全球定位系统。它可以对任何一个物体确定其在地球上的精确位置，即包括它的纬度、经度和海拔高度，所以GPS可称为当代最先进的指南针之一。有人赞誉它是导航和测量领域的一次革命，是继阿波罗宇宙飞船登月和航天飞机以后又一项重大航天技术成果。

居高临下

如果你身处在茫茫大海航行的船只上，当你站在甲板上向四周眺望，只能看见蓝天接大海，根本不知道自己处在地球上的哪个地方，但是，如果你通过环绕地球转动的卫星看这条船的话，就能看清楚它的地理位置。

全球定位系统现在已发射了24 颗定位人造卫星，可提供24 小时全球定位服务。每颗卫星内都各裝有一座极其准确的原子钟，还有微电脑、电文存储器和信号发送与接收设备，它们都由太阳能电池供电。这些卫星离地面高度大约为2 万千米，使用寿命约为7 年半。

在24 颗卫星中，有21 颗为主用基本星，3 颗为备用星，6 个轨道面均匀分布，并都与赤道平面成55°夹角。每一轨道面上有4 颗卫星，卫星每12 小时在其轨道上绕行一周。这24 颗卫星在天空中人眼是看不到的，但由它发射出来的无线电波地面上可以接收到。卫星的这种布局，确保了从它们发出来的信号可以覆盖全球，使任何地方任何时刻，在与地平线成10°以上的空间，都可同时收到4 至6 颗卫星的信号，以取得全球定位和导航的信息，并确保其测量的精确性。

全球定位系统由导航卫星、地面控制站和用户接收机三个部分组成。地面控制部分是整个系统的中枢，它主要由一个主控站和若干个跟踪站与注入站组成。地面控制站的任务是追踪及预测24 颗卫星轨道，控制这些卫星状态及轨道偏差，维护整套系统的正常运作。接收机与用户关系最密切，它由主机、电源和天线构成。主要功能是从天线上接收卫星发来的定位无线电波，接收机根据同时接收到几个卫星信号的时间差，就可计算出接收机所在确切的地理位置。如果对同时接收到的3 个卫星信号进行计算，误差在100 米以内;如果对同时接收到的5 个卫星信号进行计算，误差在10 米以内;如果对同时接收到的6个以上卫星信号进行计算的话，误差在1 米以内。这么大的一个地球，测定位置只有1 米的误差，真是不简单！我国已有好几家单位开发制造了GPS 接收机。

记忆犹新

虽然全球定位系统在国防、航海及航空等领域中已有多年的应用，但它的功能与价值却鲜为人知，直到20 世纪90 年代，它在中东战争中表现出高度准确及可靠的定位功能后，才一举成名，使人刮目相看。

海洋里鱼群的游动有一定的路线，特别是渔汛到来的时候，会集中到某些海域，这些海域内的一些地方鱼群往往每年都会出现，偏差不会超出几十米。有经验的渔民已经发现了这一规律，但苦于在来年不一定能再次找到这一地方。有了GPS 接收机以后就好办，只要在发现鱼群的地方，按一下GPS 接收机上的记忆按钮，就能立即把当地的位置记下来。经过若干年的资料积累，每年什么季节，在什么地方，可以捕到什么鱼，一目了然。利用GPS 的导航功能，一下子可以到达目的地。

插翅难逃

和GPS 配合，有些公司还开发了一套车辆跟踪系统，可防止汽车、运钞车等车辆和船只被盗窃或拦路抢劫，这种车辆跟踪系统获得公安、出租汽车、运输等部门的青睐。车辆跟踪系统综合了GPS、电脑、通信技术，移动站借助于此系统将定位、速度和运输方向等信息传回主站，然后主站再将信息显示于电子地图上，随时掌握发出车辆的动向，这些车辆也可随时与主站保持联系。一旦有什么紧急情况发生，主站立即可以采取行动，或报告治安部门协同寻找与援救，这样，犯罪分子就插翅难逃了。运钞车上，都已用上了这套系统。

目前，许多厂商开发出结合GPS 与电子地图的车辆防盗安全系统。如果窃贼在窃取装有这种系统的汽车后，控制中心在10 秒钟内便会发现，在电子地图上确定汽车所在的位置、车牌、颜色和车主的姓名、电话，及时通知车主并报警。控制中心还可以控制汽车内仪器，使油箱停止供油，被盗车也就无法开动了。