全球定位系统的二十五年

  • Alex Blewitt
  • 马德奎

2014 年 2 月 19 日

话题:移动DevOps语言 & 开发

上周五,全球定位系统(GPS)在太空中庆祝了二十五岁生日。第一颗Block II卫星于 1989 年 2 月 14 日发射并投入服务,开启了人类历史上导航领域其中一次最重要的变革。

GPS 卫星项目始于 1972 年,最初是作为一个针对美国军队的需求提供导航服务的研究项目发起,尽管如此,Block I的前十颗试验卫星直到 1978 年才开始发射,并于 1985 年全部发射完成。在宣布这一过程成功之后,商用 Block II 卫星在 1989 年和 1990 年发射,并分别在 1990 年至 1997 年之间和 1997 年至 2004 年之间追加发射了IIAIIR卫星。

至 1993 年 12 月,在轨道上运行的 GPS 卫星已经达到 24 颗,提供一种标准定位服务(非军事用途),并在两年后提供一种精确定位服务(军事用途)。起初,民用定位服务精度接近几百米之内,不过,在 21 世纪初,能够提供更高民用精度的额外频率启用,为更精确的交通工具导航装置提供服务。

GPS 导航有一组同步的原子钟,并使用接收到的信号之间的差异来计算范围,从而完成工作。在地球表面定位一个点需要三个信号,不过,准确定位一个位置需要四个或更多的信号。鉴于每颗卫星都不会停留在完全相同的轨道上,一组增量位置会被计算出来,并作为对轨道年鉴的修正发布,后者会以电子的方式传送到接收器,从而提高定位精度以及改进初始定位时间。最有趣的可能是 GPS 时钟为广义相对论提供了实时测试;如果不是内置的修正考虑了相对论效应,GPS 定位每天会偏离超过 10 公里

起初,交通工具导航装置体积很大,安装在像飞机和集装箱船这样的大型资产上,但随着 Ariel Technology 对其进行了改进,它们可以安装到小一些的交通工具上,如汽车,并最终安装到更小的手持设备上。目前,飞行路线通常在 GPS 的协助下绘制和导航,结合机场的辅助 GPS 甚至可以协助飞机完成自主降落。

地理定位已经成为越来越重要的在线服务,随着各种geo-ip工具出现在网上,它甚至被用于进行粗过滤(比如确定是否让BBC 的内容流出英国)。甚至在 HTML5 中也有 API,假如用户浏览器是在一台可定位的设备上,它就能够访问其位置;但随着广泛使用的一系列 WiFi 接入点广播位置信息,即使没有 GPS 装置,通常也可能准确定位到几百米范围内的某个人。向 navigator.geolocation.getCurrentPosition() 方法传递一个回调函数将返回一个位置坐标,其中包含了浏览器的经度和纬度,以及一个精度估计。

目前,大部分移动智能手机都带有 GPS 接收器,只需几秒钟,就可以在几十米范围内准确定位用户位置。再加上车载电子罗盘,用户不仅可以确定距离特定地点有多远,还能够确定朝哪个方向前进能到那里。只要有视野,你在这个星球上的位置就可以快速轻松地识别。

查看英文原文:Twenty Five Years of GPS

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