你知道GPS，為何可以免費使用？在使用他國定位又存在哪些隱患？

全球定位系統(GPS)，最初稱(chēng)為Navstar GPS，是美國政府擁有并由美國空軍運營(yíng)的一個(gè)基于衛星的無(wú)線(xiàn)電導航系統。它是一個(gè)全球導航衛星系統，向地球表面或近地球表面，具有四顆或更多的全球定位系統衛星視線(xiàn)不受阻礙的全球定位系統接收器提供地理位置和時(shí)間信息。類(lèi)似山和建筑物這樣的障礙物會(huì )阻擋相對而言信號較弱的全球定位系統信號。

我們在現代設備使用的每一個(gè)數據幾乎都與「它」有關(guān)，不僅許多的設備依賴(lài)于「它」，而且「它」還是免費的，不論我們身處何處，「它」讓手機可以指引我們正確的方向，甚至在未來(lái)的某一天，「它」可能讓我們擁有自動(dòng)駕駛車(chē)，而「它」當然就是全球定位系統，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS。

這群衛星的建造和****就花費了高達120億美元，但在世界各地幾乎是免費的，并不是真正免費的，美國納稅人負擔了這筆款項，每天支付約200萬(wàn)美元來(lái)維持及運作，這個(gè)系統原本并不是每個(gè)人都可以使用，這些衛星原本是設計給軍方使用，為其提供準確的位置資訊，任何在地球上的飛機、船只，甚至是士兵都可以使用GPS，而第一顆全球定位衛星Navstar 1于1978年2月22日通過(guò)Atlas火箭進(jìn)入軌道，接下來(lái)的七年，其余十顆GPS衛星也成功地進(jìn)入地球軌道，在十二個(gè)****計劃當中，只有Navstar 7****失敗這些第一階段的衛星驗證了該系統的能力，并從中吸取經(jīng)驗應用到第二階段的衛星，該計劃將****24顆GPS衛星，為美軍提供能夠覆蓋全球的GPS，這24顆GPS衛星可確保至少4顆衛星在任何時(shí)候都能與地球表面上的任何一個(gè)點(diǎn)直接相連。由此來(lái)確保這些GPS衛星，可以透過(guò)三角測量來(lái)準確的指出你在地球上的位置，由于衛星的軌道是可預測的，所以我們可以

確切地知道衛星在哪里，再加上地面站的定期檢查，以確保衛星的位置跟我們預期是一樣的，GPS衛星不斷地傳送無(wú)線(xiàn)電信號到你的手機接收器，這些信號告訴你的手機衛星在哪、什么時(shí)候傳送訊號，從而讓接收器來(lái)計算衛星離你多遠，因為無(wú)線(xiàn)電信號的傳遞速度是以光速來(lái)傳遞，每個(gè)衛星告訴我們在X公里之內，因此我們可以知道自己身處于這個(gè)X半徑的圓，圓周上從四顆衛星獲取的資訊可以讓我們組合一個(gè)球體，并查看它們相交的位置，來(lái)準確地知道我們在地球上的位置，時(shí)間的準確度對于系統的正確性是非常重要的，二十到三十奈秒的誤差，將使距離測量值不準確，因此每個(gè)衛星都擁有最準確的計時(shí)裝置，也就是原子鐘。

但礙于其尺寸和成本，原子鐘不能用于手機，所以GPS衛星也不斷地更新手機的時(shí)間以確保接受器能夠準確地計算手機到衛星的距離為了保持時(shí)間測量的準確性，我們甚至必須考慮狹義相對論的影響。因為地面上的接收器運動(dòng)得比軌道上的衛星還慢，衛星是以每小時(shí)移動(dòng)14000公里的機器，狹義相對論預測，原子鐘經(jīng)歷的時(shí)間比地球上還慢大約每天慢七微秒。此外，衛星在行星表面上兩萬(wàn)公里的軌道上，地球的重力對時(shí)空曲率的影響較小，廣義相對論告訴我們，越

靠近地球，時(shí)間過(guò)得越慢。因此，如果我們計算地球表面上的重力引起的時(shí)間膨脹，然后再計算距行星表面兩萬(wàn)公里的時(shí)間膨脹。我們可以得知，時(shí)鐘每天大約會(huì )誤差四十五微秒。由于這些影響，我們必須使每顆衛星上的時(shí)鐘比地球上的時(shí)鐘****十八微秒，如果沒(méi)有考慮到這種影響，GPS的計算每天將失去十公里的準確性，而讓它完全變成廢物。但是由于這些聰明的工程師和愛(ài)因斯坦的難以置信的發(fā)現，讓我們在手機上擁有全球定位系統，準確度約在5公尺左右，但正如我剛才所說(shuō)，普通市民并不總是能夠使用這個(gè)系統，它只給軍方使用向大眾開(kāi)放這個(gè)系統，可能會(huì )對美國造成潛在的危險。畢竟導彈也是使

用這個(gè)系統來(lái)導航，向大眾開(kāi)放這個(gè)系統的動(dòng)機出現在1983年當時(shí)蘇聯(lián) Su-15導彈擊落了一架進(jìn)入偏離其預定路線(xiàn)而進(jìn)入蘇聯(lián)禁區的韓國客機如果有新的導航系統可用，也許就會(huì )避免出現這種錯誤。

所以在1983年9月16日，美國總統雷根宣布全球定位系統將免費提供給民用，但有個(gè)不利的條件那就是信號會(huì )被干擾，進(jìn)而使它的準確率降低至一百公尺它雖然還是有用的，但如果用今天的標準來(lái)看，它似乎不是那么準確，這是為了保持美軍戰術(shù)上的優(yōu)勢，防止系統被惡意使用，直到西元2000年，克林頓總統簽署了一項法案，終止了干擾行為，并向全球開(kāi)放了高準確度的GPS，這么做之后，可為美國的公司帶來(lái)龐大的經(jīng)濟優(yōu)勢，美軍過(guò)去在伊拉克等地區干擾了敵

軍的GPS信號，這并不是一件困難的事情。

在2013年紐澤西州的一名卡車(chē)司機想要掩蓋它的GPS位置，并使用一個(gè)小干擾機，但當它每次開(kāi)車(chē)時(shí)都會(huì )無(wú)意間中斷了紐瓦克機場(chǎng)的GPS利用這種易于追蹤的干擾技術(shù)，美國還可以隨時(shí)選擇在世界各地的任何一個(gè)企業(yè)中奪取這種特權，甚至可以癱瘓某一間企業(yè)。因此，世界各國開(kāi)始發(fā)展他們自己的GPS系統，俄羅斯擁有自己的二十四顆GPS衛星，所以不需要美國的GPS系統。在2020年，中國和歐洲也將有類(lèi)似的系統，而日本在地球軌道上有兩顆GPS衛星來(lái)增加特定城市的GPS可用性，這些衛星已經(jīng)規劃好了軌道，以確保在任何時(shí)候可以直接使用。最后，印度擁有7顆自己的衛星來(lái)定位自己國家的土地這個(gè)工具在所有太空計劃中可能是最被低估的一項，一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)電信號，就可以讓我們的農民操作無(wú)人牽引車(chē)來(lái)管理他們的土地，而商業(yè)漁船使用GPS來(lái)導航和尋找釣魚(yú)地點(diǎn)，航空業(yè)將GPS用于導航和避免空難，即使無(wú)人機也不可能沒(méi)有它。因為任何使用DJI無(wú)人機的人都知道，你必須連接至少6顆衛星才能飛。另一項無(wú)人機所運用的科技在今日也頗為流行，那就是電腦模擬。直至今日GPS在我們的生活中成為了一個(gè)不可或缺的存在。