國防知識：GPS全球定位系統(tǒng)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的諸軍兵種協(xié)同作戰(zhàn)，要求戰(zhàn)區(qū)指揮員必須隨時隨地掌握各參戰(zhàn)單位的準(zhǔn)確位置；飛機(jī)、艦艇遂行各種作戰(zhàn)任務(wù)，亦需要隨時了解其自身的位置信息；發(fā)射地—地、空—地導(dǎo)彈，必須首先測定出自己發(fā)射地點(diǎn)和精確位置；甚至位于叢林或沙漠地帶作戰(zhàn)的單兵，為了不迷失方向，也最好能為他們提供一種便于隨身攜帶的小巧輕便的定位設(shè)備。凡此種種，都客觀地反映出了對發(fā)展某種高精度(譬如定位誤差不超過10米)、大覆蓋(最好能覆蓋全球)定位系統(tǒng)的廣泛而迫切的作戰(zhàn)使用需求。為此，早在70年代初期，美國政府就不惜投入巨大的人力、物力和財力，開展了對高精度全球定位系統(tǒng)的研制工作，經(jīng)過十余年的不懈努力，終于在80年代的中、后期，使GPS全球定位系統(tǒng)逐步投入了運(yùn)行。

所謂“GPS”，就是英文“全球定位系統(tǒng)”三個詞的詞頭縮寫，它由平均分布在圍繞地球的6個圓形軌道上的24顆人造地球衛(wèi)星（即導(dǎo)航衛(wèi)星），分設(shè)在美國本土及其屬地上的空控站、注入站、監(jiān)測站、以及廣泛裝備于飛機(jī)、艦艇、坦克乃至單兵的GPS接收機(jī)等組成。

GPS系統(tǒng)采用“時間同步、單程測距”的原理來實現(xiàn)定位、簡單地說就是用戶同時向已知其位置的3個導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得的距離為半徑，在空間畫出3個球面，則該3個球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。所謂“時間同步”是指衛(wèi)星上的時鐘與用戶設(shè)備內(nèi)的時鐘是精確同步的（譬如說校準(zhǔn)到兩者之間幾萬年才差1秒鐘）；而“單程測距”則是指從導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)出的無線電測距信號在傳播到用戶設(shè)備的這一單向行程中，就可以把它們之間的距離測量出來。試讓我們來進(jìn)行一下簡單的計算：假定衛(wèi)星以整秒時刻（即1、2、3）向外發(fā)播無線電測距信號，而用戶設(shè)備所接收到的測距信號比整秒、時刻晚了0。0666秒種，已知電波的傳播速度為300，000千米/秒，則用戶至該衛(wèi)星的距離就等于300，000千米/秒與0。0666秒的乘積，即19，980千米。請注意，這里是假定衛(wèi)星和用戶的時鐘是完全同步的，即它們之間沒有上點(diǎn)誤差，這樣的計算才是正確的。如果用戶時鐘與衛(wèi)星時鐘存在著時間誤差，則還必須根據(jù)這個誤差對計算結(jié)果進(jìn)行一些修正。GPS衛(wèi)星組網(wǎng)之所以采用24顆衛(wèi)星的配置方案，就是為了保證位于世界任一地點(diǎn)的用戶，都可以隨時接收到至少4個導(dǎo)航衛(wèi)星的信號，其中3個衛(wèi)星的信號來測距定位，第4個衛(wèi)星的信號就是用來計算用戶時鐘的誤差的，至于其具體的算法，在這是就不予評述了。

GPS全球定位系統(tǒng)可實時連續(xù)地為用戶提供三維空間的位置信息、測定用戶的運(yùn)動速度，并可提供精確的授時勤務(wù)，其定位誤差不大于10米，授時誤差不大于0。1秒，授時精度優(yōu)于0。000001秒，且其電波信號還具有一定的抗干擾的能力。如果將我各作戰(zhàn)單位的GPS位置信息通過無線電通信不斷地傳輸?shù)阶鲬?zhàn)指揮中心，再加上通過我偵察手段所獲取的敵方目標(biāo)的位置信息，然后統(tǒng)一集中在大屏幕顯示器上加以顯示，就可以使我區(qū)指揮員能夠隨時掌握整個戰(zhàn)場上敵我雙方的動態(tài)態(tài)勢，從而為其作戰(zhàn)指揮提供了一項準(zhǔn)確而重要的依據(jù)。這樣一來，兵家?guī)浊暌詠淼?ldquo;運(yùn)籌于帷幄之中，決勝于千里之外”的夢想，不就是最終得以真正實現(xiàn)了嗎？