全球定位系统的二十五年

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 IIA 和 IIR 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