現(xiàn)在手機(jī)導(dǎo)航已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的助力因素。但是導(dǎo)航定位功能，到底是怎么回事，GPS和北斗的關(guān)系是什么？這些是我們很多人不知道的。今天我們談?wù)勥@件事，先從GPS開始吧。

GPS精度震撼世界

1991年的海灣戰(zhàn)爭，戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈（也是DARPA的項目）的高精度打擊能力震驚了世界。人們第一次認(rèn)識到巡航導(dǎo)彈竟然能有如此之高的精度，甚至第一顆導(dǎo)彈打擊破壁、第二顆摧毀內(nèi)部的新聞讓我們非常震驚，這是怎么做到的，這是GPS第一次應(yīng)用到實戰(zhàn)。

戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈搭載定位系統(tǒng)，精確打擊能力震驚了世界

GPS的全稱是全球定位系統(tǒng)。對于我們民用來說，GPS信號的全球開放不過十幾年光景，而GPS這個項目正是當(dāng)時的ARPA的項目之一，最早立項可以追溯到1959年，當(dāng)時是美國海軍、DARPA與約翰霍普金斯大學(xué)的合作。

第一代定位系統(tǒng)的衛(wèi)星原型

這個項目在早期的立項時候，項目的名字叫“TRANSIT”，別名“Nav/Sat”，最早立項的機(jī)構(gòu)是美國海軍、DARPA以及約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室。當(dāng)時應(yīng)用物理中心的兩個科學(xué)家威廉吉爾和喬治魏芬巴赫研究的是蘇聯(lián)這顆衛(wèi)星信號的多普勒效應(yīng)。當(dāng)時的應(yīng)用物理中心的主任，麥克盧爾認(rèn)為，如果衛(wèi)星的位置可知，那么利用多普勒效應(yīng)，可以定位地球表面的目標(biāo)，原理是理論上只要三顆衛(wèi)星，就可以根據(jù)信號和原子鐘的時間來計算出xyz三個軸的定位坐標(biāo)（實際上要復(fù)雜得多，涉及相對論）。

不同技術(shù)的定位精度，尋找馬航MH370也是用相同的多普勒原理

直到1991年之前，大量的戰(zhàn)艦都是使用TRANSIT的六顆衛(wèi)星來進(jìn)行位置的定位，TRANSIT的定位精度不高，只有幾百米，但是對于軍用的戰(zhàn)艦在茫茫大海上來說已經(jīng)足夠，在1967年這個系統(tǒng)就開發(fā)信號給民用，所以有說法是當(dāng)年蘇聯(lián)的戰(zhàn)艦上也有摩托羅拉制造的TRANSIT信號接收設(shè)備。在上世紀(jì)七十年代，蘇聯(lián)也開始了自己的定位衛(wèi)星的研發(fā)，這個項目被分為兩部分，分別是軍用的Parus以及民用的Tsikada，再下一代的產(chǎn)品現(xiàn)在叫做GLONASS，現(xiàn)在很多導(dǎo)航設(shè)備上都有應(yīng)用。

其實GPS走入我們生活只有十多年時間，現(xiàn)在我們已經(jīng)離不開了

TRANSIT的精度不高，后來的GPS系統(tǒng)要高得多，因為GPS使用了更多的衛(wèi)星和更先進(jìn)的技術(shù)，這與前蘇聯(lián)擊落民航客機(jī)有關(guān)，當(dāng)時的里根政府加大了GPS系統(tǒng)的預(yù)算投入，GPS最早的實戰(zhàn)應(yīng)用是1991年的海灣戰(zhàn)爭，戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈（也是DARPA的項目）的高精度打擊能力震驚了世界。直到2000克林頓執(zhí)政時期，向全世界取消了民用GPS定位信號干擾，這也就是我們手機(jī)里面都有的高精度GPS定位。

第三代GPS

已經(jīng)發(fā)射兩顆的第三代GPS有哪些進(jìn)步呢？這體現(xiàn)在多個方面.從日常GPS用戶（區(qū)分GPS的根本目的軍用定位）的角度來看，最重要的可能是第二個民用GPS信號，稱為L2C。與當(dāng)今大多數(shù)GPS接收使用的傳統(tǒng)L1 C / A信號相比，L2C信號更清晰并且更容易接收。

第三代GPS的宣傳（Image Credit：Lockheed Martin）

這意味著L2C將更容易在城市高樓林立環(huán)境中，在茂密的森林，甚至在室內(nèi)進(jìn)行接收。 L2C還有另外一個真正的具體優(yōu)勢：與舊式L1 C / A一起操作L2C意味著只有通過比較這兩個信號，配備L2C的GPS接收器才能夠補(bǔ)償特定GPS衛(wèi)星的電離層延遲誤差。電離層延遲是現(xiàn)有L1 C / A信號中誤差的最大原因，GPS單元現(xiàn)在通過使用其他信息源（如FAA的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)或附近Wi-Fi熱點的位置。 通過能夠在不依賴其他來源的情況下補(bǔ)償電離層延遲，來自L2C信號的位置數(shù)據(jù)應(yīng)該更加準(zhǔn)確。目前的民用GPS在大約3米以內(nèi)是精確的，但使用L2C的GPS系統(tǒng)應(yīng)該精確到大約1米以內(nèi)，而這個精度并不依賴地面基站差分來提高精度。

令人震驚的北斗

9月23日，我國又發(fā)射了兩顆北斗衛(wèi)星！作為我國自主研發(fā)、掌握全部知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，北斗的快速組網(wǎng)，受惠的是全球的用戶。從北斗官網(wǎng)，我們可以感受到北斗組網(wǎng)的中國速度。

北京發(fā)射列表，來源見水印

很多人可能對后面標(biāo)注不理解？其實是微信軌道。北斗組網(wǎng)已經(jīng)到了第三代北斗系統(tǒng)，我們的目標(biāo)是5GEO+3IGS0+27 MEO，組成具有覆蓋全球的定位系統(tǒng)。MEO、GEO、IGSO是不同高度軌道的區(qū)別。

手機(jī)里的定位

我們今天的手機(jī)，內(nèi)置的定位系統(tǒng)已經(jīng)都不是單一定位系統(tǒng)。除了標(biāo)準(zhǔn)的GPS，俄羅斯的定位系統(tǒng)GLONASS、歐洲的伽利略定位系統(tǒng)、中國的北斗，可能有一個或是幾個共同參與其中，進(jìn)行手機(jī)定位。

A GPS定位原理

提升手機(jī)定位精度，多星定位的好處是可以相互參考。以筆者的經(jīng)歷來看，純GPS定位速度并不快，往往要一分鐘兩分鐘才能定位成功；而GPS+Glonass，則可以瞬間定位完成，這是純粹的一來衛(wèi)星定位。手機(jī)不一樣，手機(jī)還有一個優(yōu)勢：基站輔助定位，術(shù)語叫A GPS。

手機(jī)多系統(tǒng)綜合定位

在手機(jī)網(wǎng)絡(luò)里，A GPS系統(tǒng)接收器可通過與輔助服務(wù)器的通信而獲得定位輔助。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，AGPS 系統(tǒng)通過手機(jī)定位服務(wù)器作為輔助服務(wù)器來協(xié)助GPS接收器（通常是手機(jī)）完成測距和定位服務(wù)，輔助定位服務(wù)器有比GPS接收器強(qiáng)大得多的GPS信號接收環(huán)境和能力，在這種情況下，輔助定位服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)的GPS接收器通信而提供定位協(xié)助。

現(xiàn)在我們打開手機(jī)，基本都可以實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位，這是多重衛(wèi)星定位系統(tǒng)與AGPS在一起協(xié)作的功勞，如果你是一個普通用戶，其實只要知道手機(jī)能定位即可，而不用關(guān)心背后的技術(shù)構(gòu)成，這就是科技給你結(jié)果，你享受結(jié)果即可，其中的機(jī)制完全可以不關(guān)心。

【ZOL客戶端下載】看最新科技資訊，APP市場搜索“中關(guān)村在線”，客戶端閱讀體驗更好。(7283147)