國(guó)防知識(shí)：GPS全球定位系統(tǒng)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的諸軍兵種協(xié)同作戰(zhàn)，要求戰(zhàn)區(qū)指揮員必須隨時(shí)隨地掌握各參戰(zhàn)單位的準(zhǔn)確位置；飛機(jī)、艦艇遂行各種作戰(zhàn)任務(wù)，亦需要隨時(shí)了解其自身的位置信息；發(fā)射地—地、空—地導(dǎo)彈，必須首先測(cè)定出自己發(fā)射地點(diǎn)和精確位置；甚至位于叢林或沙漠地帶作戰(zhàn)的單兵，為了不迷失方向，也最好能為他們提供一種便于隨身攜帶的小巧輕便的定位設(shè)備。凡此種種，都客觀地反映出了對(duì)發(fā)展某種高精度(譬如定位誤差不超過(guò)10米)、大覆蓋(最好能覆蓋全球)定位系統(tǒng)的廣泛而迫切的作戰(zhàn)使用需求。為此，早在70年代初期，美國(guó)政府就不惜投入巨大的人力、物力和財(cái)力，開(kāi)展了對(duì)高精度全球定位系統(tǒng)的研制工作，經(jīng)過(guò)十余年的不懈努力，終于在80年代的中、后期，使GPS全球定位系統(tǒng)逐步投入了運(yùn)行。

所謂“GPS”，就是英文“全球定位系統(tǒng)”三個(gè)詞的詞頭縮寫(xiě)，它由平均分布在圍繞地球的6個(gè)圓形軌道上的24顆人造地球衛(wèi)星（即導(dǎo)航衛(wèi)星），分設(shè)在美國(guó)本土及其屬地上的空控站、注入站、監(jiān)測(cè)站、以及廣泛裝備于飛機(jī)、艦艇、坦克乃至單兵的GPS接收機(jī)等組成。

GPS系統(tǒng)采用“時(shí)間同步、單程測(cè)距”的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定位、簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用戶同時(shí)向已知其位置的3個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測(cè)量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測(cè)得的距離為半徑，在空間畫(huà)出3個(gè)球面，則該3個(gè)球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。所謂“時(shí)間同步”是指衛(wèi)星上的時(shí)鐘與用戶設(shè)備內(nèi)的時(shí)鐘是精確同步的（譬如說(shuō)校準(zhǔn)到兩者之間幾萬(wàn)年才差1秒鐘）；而“單程測(cè)距”則是指從導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)出的無(wú)線電測(cè)距信號(hào)在傳播到用戶設(shè)備的這一單向行程中，就可以把它們之間的距離測(cè)量出來(lái)。試讓我們來(lái)進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的計(jì)算：假定衛(wèi)星以整秒時(shí)刻（即1、2、3）向外發(fā)播無(wú)線電測(cè)距信號(hào)，而用戶設(shè)備所接收到的測(cè)距信號(hào)比整秒、時(shí)刻晚了0。0666秒種，已知電波的傳播速度為300，000千米/秒，則用戶至該衛(wèi)星的距離就等于300，000千米/秒與0。0666秒的乘積，即19，980千米。請(qǐng)注意，這里是假定衛(wèi)星和用戶的時(shí)鐘是完全同步的，即它們之間沒(méi)有上點(diǎn)誤差，這樣的計(jì)算才是正確的。如果用戶時(shí)鐘與衛(wèi)星時(shí)鐘存在著時(shí)間誤差，則還必須根據(jù)這個(gè)誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行一些修正。GPS衛(wèi)星組網(wǎng)之所以采用24顆衛(wèi)星的配置方案，就是為了保證位于世界任一地點(diǎn)的用戶，都可以隨時(shí)接收到至少4個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)，其中3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)測(cè)距定位，第4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)就是用來(lái)計(jì)算用戶時(shí)鐘的誤差的，至于其具體的算法，在這是就不予評(píng)述了。

GPS全球定位系統(tǒng)可實(shí)時(shí)連續(xù)地為用戶提供三維空間的位置信息、測(cè)定用戶的運(yùn)動(dòng)速度，并可提供精確的授時(shí)勤務(wù)，其定位誤差不大于10米，授時(shí)誤差不大于0。1秒，授時(shí)精度優(yōu)于0。000001秒，且其電波信號(hào)還具有一定的抗干擾的能力。如果將我各作戰(zhàn)單位的GPS位置信息通過(guò)無(wú)線電通信不斷地傳輸?shù)阶鲬?zhàn)指揮中心，再加上通過(guò)我偵察手段所獲取的敵方目標(biāo)的位置信息，然后統(tǒng)一集中在大屏幕顯示器上加以顯示，就可以使我區(qū)指揮員能夠隨時(shí)掌握整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上敵我雙方的動(dòng)態(tài)態(tài)勢(shì)，從而為其作戰(zhàn)指揮提供了一項(xiàng)準(zhǔn)確而重要的依據(jù)。這樣一來(lái)，兵家?guī)浊暌詠?lái)的“運(yùn)籌于帷幄之中，決勝于千里之外”的夢(mèng)想，不就是最終得以真正實(shí)現(xiàn)了嗎？
 

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