邁進導航之門！GPS原理及分類全解釋

　　當你來到一個陌生的城市，你是否為找到朋友住址而心焦？

　　而在你知道朋友的住址之後，怎麼走能到他家，也是個問題。

　　當你的車子半路汽油快要耗盡，怎樣找到附近的加油站，成了燃眉之急。

　　沒辦法，出門在外不容易，而對路程以及周圍歡迎的不熟悉，成了這不爽的主要原因。就算你手有地圖，不知道你的當前位置也只能摸瞎。這個時候，大多數人腦子裡會有個想法：“請個向導！”但你也知道在這個市場經濟社會，向導可不是誰都請的起。怎麼辦？

　　　科技總是為人類服務的，盡管有些科技的誕生是出於軍事目的。GPS就是美國陸海空三軍聯合研制的空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務。那麼這種匪夷所思的功用是怎麼實現的呢？

　　● GPS原理的最通俗解釋

　　　24顆GPS衛星在離地面1萬2千公裡的高空上，以12小時的周期環繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。

　　　由於衛星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X、Y、Z)。考慮到衛星的時鍾與接收機時鍾之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鍾差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度、高程，再根據經緯度計算精確時間等信息。

　　● GPS導航系統的前身

　　　GPS系統的前身為美軍研制的一種衛星定位系統(Transit)，1958年研制，1964年正式投入使用。該系統用5到6顆衛星組成，每天最多繞過地球13次，並且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，並驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS系統的研制埋下了鋪墊。

　　　由於衛星定位顯示出在導航方面的巨大優越性及子午儀系統存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛星導航系統。為此美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛星組成10000km高度的全球定位網計劃，並於1967年、1969年和1974年各發射了一顆試驗衛星，在這些衛星上初步試驗了原子鍾計時系統，這是GPS系統精確定位的基礎。

　　　而美國空軍則提出了“偽隨機碼”的概念，此技術具有強大的功能，甚至當信號強度低於環境噪聲的1%時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統得以取得成功的一個重要基礎。在此基礎上1973年美國國防部成立了衛星導航定位聯合計劃局，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表。