我在哪？ 現(xiàn)在 是 什么時間？? 要達到目的地該怎么走？ 說到GPS，大多數(shù)人的第一反應就是定位和導航，這是GPS設計的初衷，也是其最典型的應用。 并且，由于GPS免費、公開，并且性能可靠，全球的形形色色的大量用戶已經(jīng)為其開發(fā)出了數(shù)百種用途，幾乎影響到我們生活的方方面面。 空中，飛機借助GPS導航在云中穿梭；路上，無數(shù)的汽車通過GPS來規(guī)劃行駛路線；甚至，在你的手機后臺，一個個APP在貪婪地記錄著你的位置，在提供便利服務的同時，個人行蹤也被默默地上傳，作為大數(shù)據(jù)和所謂人工智能的食糧。 最關鍵的是，5G基站需要高精度的時間同步才能正常工作，這也要依賴于GPS。當然，隨著中國的北斗系統(tǒng)的發(fā)展，GPS的重要性有所下降。 1 ? ? 什么是GPS ？ GPS的全稱是Global Positionsing System，也就是全球定位系統(tǒng)。 這個看似如此全球化的名字，實際上掌握在美國國防部手中，最初是作為軍用的，開放給民用之后，在全球形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。 上世紀中葉，隨著美國在全球的擴張 ，海陸空三軍都亟需一個可靠的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 海軍和空軍各自提出了各自的實現(xiàn)方案，甚至已經(jīng)開始了實驗。 國防部一看，這些系統(tǒng)的復雜度很大，各家自行研發(fā)的話太費錢了，既然大家的目標是一致的，何不集中力量一起搞呢？ 于是，在1973年，GPS計劃在國防部下轄的衛(wèi)星導航定位聯(lián)合計劃局的領導下誕生了。 經(jīng)過了十幾年的方案論證，初步設計，全面研制以及系統(tǒng)實驗，終于在1989年，第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，宣告GPS系統(tǒng)進入工程建設狀態(tài)。到了1994年，規(guī)模為24個的GPS星座已經(jīng)建成。至此，GPS計劃共花掉了50億美元。 最初，耗費了巨資的GPS系統(tǒng)完全由美國軍方使用，后來開放給民用，但給信號加入了選擇性誤差（增加干擾），用來降低定位精度。直到2000年5月，克林頓下令取消干擾，終于，民用信號也可以達到和軍用相同的精度了。 雖然美國已經(jīng)將這個先進的系統(tǒng)免費開放給全球民用，但其所有權依然屬于美國政府，因此美國隨時可以在一些地方關閉GPS服務。這樣的基礎服務一旦被掐斷，必然是痛徹心扉。在1999年，美國就對印巴沖突中的印度這么干過。 其實毛爺爺早就教導過我們：“ 自己動手，豐衣足食。嗟來之食，吃下去肚子要痛的。 ”其他國家自然也不愿看人眼色，紛紛著手研制自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 于是，俄羅斯搞出來了個GLONASS系統(tǒng)（GLobal NAvigation Satellite System，格洛納斯）；歐盟也自食其力大力研發(fā)伽利略系統(tǒng)（Galileo）；中國的北斗（Beidou）導航衛(wèi)星系統(tǒng)也在2020年得以建成。 上述這些衛(wèi)星導航系統(tǒng)，連帶GPS被統(tǒng)稱做GNSS（Global Navigation Satellite System，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）。GNSS看著和俄羅斯GLONASS的全稱是一樣的？還真一樣，不過由于縮寫不同，想要區(qū)分開還是很容易的。 2 ? ? GPS系統(tǒng)的組成 GPS系統(tǒng)主要由天上飛的 衛(wèi)星（空間星座），地面監(jiān)控部分 ，以及 用戶設備 部分組成。 2.1 ?星座： GPS衛(wèi)星星座原本設計由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面上，即每個軌道面上有4顆衛(wèi)星。