这个节日季,各种产品都配备了 GPS 接收器,以准确告知消费者他们身处地球上的哪个位置。这些选择包括用于汽车的仪表板导航仪、用于行人的袖珍导航仪、“高尔夫伙伴”(可显示高尔夫球手与果岭和沙坑之间的距离),以及最突出的手机。GPS 应答器现在还跟踪假释罪犯、走失的宠物、迁徙的大象和退却的冰川。
定位卫星发射信号已有数十年之久,但斯坦福大学航空航天学教授佩尔·K·恩格表示,三个融合因素正在扩大市场。接收器内部所需电路的尺寸已经缩小。电路制造商正以每单位不到 5 美元的价格将该硬件出售给消费电子产品制造商。“而苹果提供了可见性,”恩格说,“通过将 GPS 放入 iPhone 中。” 买家喜欢它,证明存在这种需求。
尽管个人导航仪非常方便,但多年来,它们的精度一直保持在 5 到 10 米以内。只有在环绕地球的卫星升级后,它们才会得到改进。目前的卫星各自向民用接收器发送单个射频信号,然后接收器将来自四颗卫星的信号组合起来以确定位置。但是,电离层可能会导致轻微且随机的延迟,从而在接收器的计算中引入误差。下一代卫星将各自发送三个频率略有不同的信号,为接收器提供消除延迟所需的数据,从而实现小于 50 厘米的精度。第一颗三频卫星计划于 2009 年发射。
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平民需要如此高的精度吗?也许不需要,尽管测量员和科学家需要。恩格认为,更具吸引力的是在大型城市和室内工作效果更好的系统。GPS 在这些地方表现不佳,因为建筑物、屋顶和墙壁会阻挡传入的信号。所谓的混合或增强型 GPS 接收器(现在已开始部署)也接收来自附近电视、手机或 Wi-Fi(“无线保真”)发射器的广播,这些广播为接收器提供有关位置的附加数据。这些广播可以充满城市峡谷并穿透建筑物。同样,散布在摩天大楼中的较小发射器最终将解决长期存在的“垂直问题”,即当前 GPS 无法解决的问题:不仅确定访客在帝国大厦,而且确定他是在第七层还是第 70 层。
您知道吗...
再次尝试:大多数关于 GPS 的通俗描述都说该技术使用三角测量来确定接收器在地球上的位置。从数学上讲,该系统使用三边测量。三角测量通过测量观察者和三个已知点之间形成的三角形的角度来确定位置。三边测量通过测量观察者到三个已知点的距离来确定位置;从 GPS 卫星(已知点)发送到接收器的定时信号确定这些距离。
卫星嫉妒:超过 24 颗美国 Navstar 卫星构成了 GPS 系统。尽管它可以为地球上的任何地方提供服务,但一些国家更喜欢独立。俄罗斯拥有自己的星座系统 GLONASS;它始于冷战时期,在 2000 年代初期开始衰落,但正在复兴。欧洲计划在 2013 年完成其伽利略系统。中国现在正在发射其北斗硬件。印度希望在 2012 年之前完成 IRNSS——这将仅提供足够的卫星来覆盖其区域。日本将漂浮三颗名为 QZSS 的卫星,以增强 GPS 对其领土的覆盖。
注意:本文最初以标题“你在地球上的哪里”发表。