吳國(guó)和

我們知道，用數(shù)對(duì)可以表示平面上任意一點(diǎn)的位置。其實(shí)，表示平面上點(diǎn)的位置，方法并不是只有一種。這里介紹用GPS來(lái)導(dǎo)航定位的原理和方法。

GPS的工作原理，簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，就是要首先確知衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置，然后準(zhǔn)確測(cè)定衛(wèi)星至地球上我們所在地點(diǎn)的距離，從而達(dá)到定位的目的。

要確知衛(wèi)星所處的準(zhǔn)確位置，首先要通過(guò)深思熟慮，優(yōu)化設(shè)計(jì)衛(wèi)星運(yùn)行軌道，而且要由監(jiān)測(cè)站通過(guò)各種手段，連續(xù)不斷監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài)，適時(shí)發(fā)送控制指令，使衛(wèi)星保持正確的運(yùn)行軌道。將正確的運(yùn)行軌跡編成星歷，注入衛(wèi)星，且經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送給GPS接收機(jī)。正確接收每個(gè)衛(wèi)星的星歷，就可確知衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置了。

接下來(lái)就要解決準(zhǔn)確測(cè)定地球上某用戶(hù)至衛(wèi)星的距離。衛(wèi)星遠(yuǎn)在地球上層空間，又處在運(yùn)動(dòng)之中，我們不可能像在地上量東西那樣用尺子來(lái)量，那么又是如何來(lái)做的呢?

同學(xué)們都知道，速度乘以時(shí)間等于距離，我們從科學(xué)課中還知道，電波傳播的速度是每秒鐘30萬(wàn)千米，所以我們只要知道衛(wèi)星信號(hào)傳到我們這里的時(shí)間，就能利用速度乘時(shí)間等于距離這個(gè)公式來(lái)求得距離。因此，問(wèn)題就歸結(jié)為測(cè)定信號(hào)傳播的時(shí)間。

要準(zhǔn)確測(cè)定信號(hào)傳播時(shí)間，要解決兩方面的問(wèn)題。一個(gè)是時(shí)間基準(zhǔn)問(wèn)題，就是說(shuō)要有一個(gè)精確的時(shí)鐘。就好比我們?nèi)粘Ａ恳粡堊雷拥拈L(zhǎng)度要用一把尺子一樣，假如尺子本身就不標(biāo)準(zhǔn)，那量出來(lái)的長(zhǎng)度就不準(zhǔn)；另一個(gè)就是要解決測(cè)量的方法問(wèn)題。

GPS系統(tǒng)在每顆衛(wèi)星上裝置有十分精密的原子鐘并由監(jiān)測(cè)站經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，而測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間的方法十分復(fù)雜，有待于同學(xué)們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中不斷去探討和研究。解決了這些問(wèn)題，我們就能利用GPS系統(tǒng)精確定位了。

GPS定位技術(shù)是正在發(fā)展中的高新技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)也處在不斷更新之中。全球定位系統(tǒng)GPS是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的最具有開(kāi)創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

目前，GPS技術(shù)在我國(guó)道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步。相信隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、高等級(jí)公路的快速修建和GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入并發(fā)揮更大的作用。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線(xiàn)電通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)車(chē)輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛眼蹤和交通管理等許多功能，如利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車(chē)輛的實(shí)際位置并任意放大、縮小、還原、換圖，還可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上等等。