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GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)成功運(yùn)行25周年

        GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)成功運(yùn)行了25年之久：GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在現(xiàn)代生活中的重要性是不言而喻的，自從1957年第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射以來(lái)，短短數(shù)十年間人類(lèi)的航天技術(shù)已經(jīng)取得了驚人的進(jìn)步，美軍是最早開(kāi)始研究并部署導(dǎo)航衛(wèi)星的國(guó)家，早期的子午衛(wèi)星系統(tǒng)就是一個(gè)典范之作，可以為海軍艦艇提供導(dǎo)航服務(wù)�，F(xiàn)在美國(guó)已經(jīng)擁有了強(qiáng)大的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，第一顆GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)工作星在1989年2月于卡納維拉爾角發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，目前該系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了25年之久，是現(xiàn)代世界的奇跡之一。

 　　GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)共有24顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行：GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可分割的一部分，智能手機(jī)應(yīng)用、導(dǎo)航、救災(zāi)、軍事等領(lǐng)域都嚴(yán)重依賴衛(wèi)星定位，該系統(tǒng)共有24顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，分別部署在6個(gè)軌道平面上，每個(gè)軌道平面上部署3至4顆導(dǎo)航星，其中21顆為工作星，3顆為備用星，軌道平面與地球赤道面的夾角為55°，平均軌道高度為2萬(wàn)公里左右，一個(gè)軌道周期接近12個(gè)小時(shí)。因此在地平線上的衛(wèi)星最多可以達(dá)到11顆，在地球上任何一個(gè)地方可以看到4顆以上的導(dǎo)航星，可以滿足一定的導(dǎo)航需求。

　　為了實(shí)現(xiàn)全球定位，我們至少要獲得4顆導(dǎo)航星的信號(hào)：我們現(xiàn)在所使用的手機(jī)、車(chē)載GPS定位和導(dǎo)航功能都是基于這個(gè)系統(tǒng)，如果你可以獲得兩顆或者三顆衛(wèi)星的參數(shù)，那么就可以通過(guò)三角測(cè)量計(jì)算出自己在地球上的位置，當(dāng)所有的導(dǎo)航星都處于工作狀態(tài)時(shí)，我們?nèi)我猥@得至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)就可以得知自己高度、速度和移動(dòng)方向。

　　愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)成功運(yùn)行的重要基礎(chǔ)：為了進(jìn)行精確的測(cè)量，GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)需要極為精確的計(jì)時(shí)，這就是為什么每顆衛(wèi)星都會(huì)攜帶高級(jí)原子鐘，這一原理來(lái)自愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，時(shí)空上的變化使得衛(wèi)星上的時(shí)間和地面上的時(shí)間存在差異，因?yàn)樾l(wèi)星運(yùn)行的速度更快，這就會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星上的時(shí)間與地面上的時(shí)間存在每天38微秒的變化，如果沒(méi)有采取措施，那么GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。

　　早期的導(dǎo)航衛(wèi)星主要為核潛艇服務(wù)：GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)誕生于太空競(jìng)賽，1957年蘇聯(lián)發(fā)射了人造衛(wèi)星，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到衛(wèi)星的制高點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面某一點(diǎn)的導(dǎo)航和定位，這就像多普勒效應(yīng)那樣，當(dāng)人造衛(wèi)星接近你時(shí)，無(wú)線電信號(hào)波長(zhǎng)就會(huì)被壓縮，遠(yuǎn)離你時(shí)波長(zhǎng)就會(huì)被拉伸。此后科學(xué)家開(kāi)始通過(guò)第一臺(tái)商業(yè)計(jì)算機(jī)計(jì)算人造衛(wèi)星的軌道，并為潛射彈道導(dǎo)彈服務(wù)。

　　GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：早期的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是非常昂貴的，一個(gè)具備全球定位的衛(wèi)星系統(tǒng)花費(fèi)相當(dāng)于今天的80億美元，當(dāng)時(shí)主要為美軍的核潛艇服務(wù)，因?yàn)樵跐撏Оl(fā)射導(dǎo)彈的時(shí)候需要準(zhǔn)確知道自己的位置。目前GPS系統(tǒng)也是世界上唯一高效的定位系統(tǒng)，俄羅斯和中國(guó)的定位系統(tǒng)整體情況仍然無(wú)法與GPS相提并論，美軍擔(dān)心GPS技術(shù)被敵人所利用，因此降低了民用領(lǐng)域的定位精度，起初定位精度控制在100米，現(xiàn)在逐步放寬到5至10米。