户外装备初级篇 认识GPS系统

斋藤千和

GPS其实不算初级装备。只不过想把我知道的说说，反正是谈装备，看看无妨。

　　Global Positioning System，全球定位系统，由24颗卫星和它们的地面控制站以及不计其数的GPS接收器（用户终端）组成。这个庞大无比的系统从1973年开始筹建，1989年开始发射卫星上天，直到1994年完成。我们常说的“GPS”其实只是全球定位系统里面最末端的GPS终端而已，只是我们手里拿着的那台小机器，而事实上的“GPS”是一个非常庞大的系统，大家心里有数就好了。

　　GPS的工作原理是这样的：飞在天上的24颗GPS卫星们用无线广播的方式不停的往外发送自己的位置和时间信息， 某台GPS接收到某颗卫星的信号后，会拿自己的时钟信息、卫星的时钟信息和位置信息这些数值去进行复杂的计算。最后算出来什么结果呢，最后算出来的是GPS和这颗卫星的距离。从理论上说，如果GPS接收到三颗以上的卫星发来的信号，算出GPS相对于这三颗坐标已知的卫星的距离，就可以用简单的三角方程得出GPS在地球表面的X、Y、Z三个坐标值，而得以定位。如果接收到更多的卫星信号，那就可以用其他卫星的信号来对定位数据进行比较，校对，而得出更加精确的坐标值了。所以，一个GPS要精确定位，首先要能够收到足够多足够清晰的卫星信号。根据现有的技术，经过校正的GPS系统定位精度可以很容易的达到毫米。

　　跟广播电台与收音机的关系完全一样，既然GPS卫星是以广播的方式发送信号，那就是说无论是谁，只要有一台接收机，这GPS卫星信号都可以接收到，都可以使用这个系统，运营GPS系统的公司不直接向用户收费。我们只要买一台GPS，就不需要再向谁缴纳什么月租费，套餐费或者其他的什么费了。当然，人家也不是学雷锋。除了这个系统在生产生活当中直接创造的效益以外，米国人还出售GPS的技术标准，让别人也可以生产和使用GPS设备。对生产GPS设备的厂家收取技术许可费，我们买GPS的时候，其实已经向米国人交钱了。

　　还是跟广播电台与收音机的关系完全一样，GPS系统是单向的。GPS装置本身完全不具备和卫星通讯的功能，卫星和地面站完全不可能知道GPS接收器在什么地方。所以我们在电影里面看到的用卫星跟踪器实时跟踪坏蛋或者汽车的场面不是真实的，或者说，电子罗盘不是用的GPS系统。目前一台实用的GPS跟踪装置是用GPS接收器加上移动电话卡来实现的，就是说，接收器负责定位，然后把定好的位置信号用短信的方式发送出去。GPS接收器自己则是个哑巴，根本没有办法告诉卫星我在哪里哪里快来救我。

　　刚才说GPS定位的精度可以达到毫米级，估计有的看官就急了。为什么自己手里的机子达不到这个精度呢？我在这里要提醒一下大家， GPS系统里面最关键的卫星和地面控制站和全套技术是完完全全Made in米国的，所以，这个游戏的规则是由米国人说了算的。1992年的某一天，米国人突然向全世界使用GPS系统的人说，为了国家安全，我不给你这么精确的信号了。说完，他们就给卫星信号叠加了一种叫S/A码的干扰码。有了这种S/A码的作用，除了米国军方和特许用户，其他同学的GPS定位精度都一下子应声大跌，实际的定位精度只能做到以10米为单位。所以，为了不被米国牵制，也为了自己的国家安全，欧盟搞起了自己的“伽利略”系统，中国搞的叫“北斗”系统，俄罗斯也在开发自己的“GLONASS”系统。到目前为止，这些在建和完善当中的系统都还无法和GPS系统相比。

　　现在大家都知道GPS是干嘛的了，一句话，GPS就是接收卫星信号，输出GPS所在地的经度、纬度和海拔三个坐标值。在一般人的实际应用当中，GPS往往和电子地图软件一起配合使用。这种软件可以和GPS装置连接，从GPS那里获取坐标值，然后把它标在地图上，使用者一看就可以知道自己具体在什么方位了。离开地图和地图上的地理信息，GPS是不能“导航”的。下面我们再说详细点，这个就涉及到GPS的分类和使用了。

　　我们有时候看到别人开车的时候用GPS来导航，屏幕上显示着地图，和车子在地图上的实时位置。驾驶员看着地图和车子的位置就知道要到达目的地应该怎么转弯，怎么避开单行道，怎么上下复杂的立交桥引桥等等，最后驾驶员是看着地图到达目的地的。没有地图，驾驶员只能看到自己的车子是屏幕上的一个移动的坐标点，就和你在陌生城市行走，却不知道身处何方一样，你靠知道自己的当前坐标是不能到达目的地的。

　　电子地图软件除了能把GPS位置点放到地图上让人知道身处何方以外，还有很多其他功能。既然叫“电子地图”，就说明它不是一张简单的图片，例如一个JPG或者BMP文件。电子地图是一张包含了大量地理信息的地图，上面的每一个点都不是简单的一个“像素”。电子地图上的每一个“像素点”同样包含有这个点的地理坐标，经纬度，海拔高度等信息。这样一来，电子地图软件就可以拿GPS坐标和图上的像素点的坐标去比较，计算，软件就可以知道你离目的地还有多远，按照现在速度多少分钟以后要转弯。如果你设定了目的地，软件还可以帮助你计算出一条最快到达的线路显示在显示屏上，你只要驾车按照这条线路行驶就可以了。另外，电子地图还可以加入很多动态信息，例如宾馆酒店，景点厕所，机场学校，公司机构等等，看着屏幕你就可以轻松到达你想去的地方。

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