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“目前,全球最成熟的卫星定位系统,当属米国的GPS系统。” 陈芳允慢条斯理地说道:“这套系统起源于1958年米国的一项名为“公交导航系统”的实验性项目,该项目后来被米国军方看中并进行了投资,1968年,米国军方主导的第一代试验性质卫星导航系统正式运行投入使用,名为Defense Navigation Satellite System,简称DNSS,中文意译为“国防导航卫星系统”,由此可见,这套系统当初完全是为了军事用途而发展起来的。
简单的背景介绍后,陈芳允稍微顿了顿,整理了一下思路之后继续说道:“这套系统投入实际使用后,米国在其上迅速建立起了一整套实用系统,并在此基础上开发出了第一代卫星导航精确制导武器,在该领域建立起了对前苏俄的领先优势,因此,前苏俄也迅速制定了应对策略,提出了自己的全球卫星导航系统计划GLONASS,我们称其为“格洛纳斯”,不过由于前苏俄在微电子领域技术水平远远落后于米国,所以格洛纳斯完成预研和方案论证,进入实际研制工作的时间已经到了1976年,而那个时候,米国已经启动了第二代全球卫星导航系统的研制工作三年了。”
“1973年,在米国国防部召开了一次由12名军方各部门主要负责人参加的内部会议,会议结束后,五角大楼正式提出组建一个全球性的卫星导航系统——Navstar,即授时和测距导航卫星(Navigation Signal Timing and Ranging),为方便引用及推广,又将之称为全球定位系统Global Positioning System,既我们现在所熟知的GPS,同年9月,米国国会通过决议,决定GPS系统应为军民两用性质。”
“从科学的角度来说,GPS系统是一个伟大的发明,它可以根据运行在特定轨道上的卫星之间相互数据的组合,精确地测定地球上任何一个能接收到卫星信号的点的位置和时间。GPS首先是一个定位系统,测定点位置的时候,可以精确地确定事物点的经度、纬度以及高度。其次,它还是一个精确的“授时系统”,可以精确的确定该事物点即时的时间,而且这个时间误差在民用终端上,可以达到1s以内,而GPS本身的授时精度,误差在30ns以内。基于这些数据,GPS系统可以确定事物准确的经度、纬度及高度;再加上精准的授时,任一可接受到GPS卫星信号的事物点,都能被准确的记录下来,而且几乎是即时完成,固定点几乎就很容易被定位及找到,移动点则可以在其移动轨迹上被找到,而且还能实时的生成3维地图。有了这个技术,真正地让地球上每一个事物点之间有了准确的联系信息,让每一个静止的或者移动的物体,有了可以被捕获的方式及手段,而且还能与其他信号源产生联系,甚至共享实时数据。”
一口气说了这么多,陈老爷子免不了要停下来喘口气,谭振华自觉地捧哏道:“那么,米国这个第二代GPS系统现在是处于什么状态呢?”
“现在么,这套系统已经升级到了第二代,并且替换第一代系统的工作也已经建成了大半,第二代GPS系统的首星是在1989年2月4日发射升空的,当年一共发射了9颗,而我们预计,全部系统所需的24颗卫星将在今年年底前全部发射完成,构成整个GPS星座,覆盖全球超过98%的地区,其中已发射并投入使用的部分,在1991年爆发的海湾战争中,曾经发挥了重要的作用。”
谭振华不由得点头,那场战争他可是亲历者之一,而且GPS系统他就更加熟悉了,毕竟这东西在90年代初还没几个人知道,而在他重生之前,那都已经是个烂大街的玩意了。
“GPS的天基系统由21颗工作星和3颗备用星组成,分布在互成60度的6条轨道,全球任一地点都可以接收到6~9颗卫星的信号,可以向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息;地面控制部分则由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成;接收端则可以做得非常小,甚至可以做成手持式的个人终端,据我所知,米军在海湾战争中就大量配发了这种个人的手持式GPS接收终端,在战场上发挥了重大作用。”
谭振华再次点头,这种手持式终端他也很熟悉,当年在利雅得的时候,他甚至还花高价从某些地下渠道买了几部米制军用级别的GPS接收设备给谢力他们,好让他们在难以辨别方向的沙漠之中行军的时候,也能精确地找到自己的方位。
“刚才我已经介绍过了,GPS系统分为民用版本和军用版本”,陈老爷子喘了口气继续说道:“其中民用的采用C/A码,也称为“粗码”,频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,定位精度在14米级;军用的则采用了P码,又称“精码”,频率10.23MHz,重复周期266.4纳秒,码间距0.1微秒,定位精度在米级,据悉,GPS系统正在升级P码到Y码,Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳,同时定位精度更高,根据其原理计算,精度可以达到0.3米级别,米国人号称为厘米级。”