By 时代数字趋势2021-08-30

在汽车所使用的导航系统、Google地图等导航App，都需要依靠GPS定位，从A点移动到B点。但是GPS究竟是什么？以及它是如何运作的呢？

• 什么是全球定位系统(GPS)？
• GPS的发明者是谁？
• GPS的功能和操控方法？
• 关于GPS系统的更多应用

什么是全球定位系统(GPS)？

全球定位系统(GPS)是美国政府所拥有的导航系统，由以下三个主要部分所组成:

• 太空端：由至少31颗卫星组成的导航系统，其中24颗(或者更多颗卫星)通常处于飞行与运作状态。这些卫星在12,550英里的高度在地球卫星轨道上飞行，每一颗卫星通常一天绕行地球两圈。
• 控制端：一个由控制站所组成的国际网络，用于追蹤、监控与维护卫星在轨道上正常运行。这些控制站还可以向卫星发送数据或者是指令。控制端由16个监视站、2个主控制站(1个主控制站、1个备用控制站 )和11个指令发送天线(4个地面天线和7个空军卫星控制网络远程追蹤站)所构成。
• 用户端：是面对一般民众与个人的GPS的设备（又称为GPS接收器）的用户端，因爲GPS接收器从卫星接收到讯号，可以计算出用户实际所在的位置。

GPS的发明者是谁？

GPS的发明主要归功于伊万·盖特、布拉德福德·帕金森、罗杰·L·伊斯顿和格拉迪斯·韦斯特。

根据莱梅森－麻省理工学院的消息，最开始盖特将GPS设定爲「为了导弹、飞机等快速飞行器具所开发的精密定位卫星系统」。

帕金森对GPS的贡献是开始于1972年，当时他担任了美国国防部GPS计划的领导人。在担任这项任务的期间，帕金森开始执行了他独创的想法。

1978年，被称爲「导航星GPS系统」的帕金森的GPS开发项目，在距离3公尺之内被开发完成了。

罗杰·L·伊斯顿也对GPS的发展做出了了不起地贡献，他被称爲「GPS之父」。伊斯顿的贡献是解决与追蹤卫星的相关问题。

爲了使跟蹤卫星定时同步，伊斯顿开发了将时钟安装在卫星上以时间为标地的导航系统，以便更準确地计算出用户在地面上正确的位置。

伊斯顿将这个系统称之爲「定时」，美国国防部最终将此功能纳入全球定位系统的开发中。

最后，数学家格拉迪斯·韦斯特也对GPS的发展做出了贡献。韦斯特的贡献是开发了地球模组，该模组解释了重力和其他力量所导致的地形变化。韦斯特的地球模组被广泛认爲是GPS计划的重要基础。

GPS的功能和操控方法？

全球定位系统是依赖支援GPS设备的GPS卫星和接收器之间的关係。根据GPS技术企业Garmin的消息，全球定位系统在GPS卫星发送「GPS装置能够解码并计算卫星的正确位置的固有讯号和轨道参数」加以运行。

以此数据传送，GPS装置能够透过测定接收信号所需要的时间来计算使用者的所在位置。然后，将该计算与来自其他卫星的距离测量相互结合。

爲了正确的计算使用者的经纬度，GPS装置必须接收来自至少3颗卫星的讯号。如果要再计算所在位置海拔高度，至少需要4颗卫星的信号。

大多数的GPS接收器接收与追蹤至少8个卫星的讯号，但数字可能会因为位置和时间而有所差异。

根据GPS.gov的消息，全球定位系统由美国空军负责维护和营运。美国空军「开发、维护、营运」了全世界24个卫星和控制站。

关于GPS系统的更多应用

GPS不只是爲了找到回家的路，GPS的其他用途还包括：

• GPS手錶：GPS手錶可用于追蹤儿童、宠物和老人等。
• GPS控制无人机：用于拍摄电影中的鸟瞰图，GPS还应用于影视产业的外景拍摄。
• 使用地理缓存：将项目隐藏在特定位置后，在线上传送地图，让其他人使用GPS进行搜索。
• 电力公司可能会使用GPS追蹤停电的情况。