GPS定位系统的由来

时间:2015-01-27     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  1957年10月4日,前苏联发射了有史以来第一颗人造地球卫星——斯普特尼克(Sputnik-1)。这是航天航空技术发展的一个里程碑,是人类想像力和创造力的体现。在它之后空间信息科 学及其分支领域迅速发展并逐步影响到人们日常的生产生活。可以毫不夸张地说,人造卫星 技术的发展大大改善了人类认识和适应自然的能力,使科学技术水平跨入了一个崭新的时 代。人造地球卫星技术经过近半个世纪的发展已经被成功应用于通讯、气象、导航、资源勘 探、环境保护、城市规划、工业建设、灾害预报、天文学、地球动力学、地球物理等许多学 科领域。其广泛应用推动了科学技术水平和人们生产生活水平的提高,甚至影响到国际政治、 经济和军事格局。

  1958 年12 月,美国海军武器实验室(NWL—Naval Weapon Laboratory)委托美国约翰 霍普金斯大学应用物理实验室(The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)研 制为军用船舶提供导航服务的卫星系统,即海军导航卫星系统(NNSS-Navy Navigation Satellite System)。由于该系统中卫星轨道都经过地极,故也称子午卫星系统(Transit)。研究 此系统主要是为军用的运载工具(如战斗机、军舰、导弹等)和各作战单位提供全天候的导 航服务。

  1964 年NNSS 建成并投入使用。1967 年7 月美国政府宣布解密子午卫星的部分导航电 文,遂使高精度卫星导航技术得以应用于民用。由于子午卫星导航技术主要是利用多普勒频 移(Doppler Shift)原理实现,所以又叫卫星多普勒定位技术。我国于20 世纪70 年代中期 开始引进卫星多普勒接收机,80 年代曾进行多次大规模联测,利用此技术在西沙群岛、西北 地区甚至南极乔治岛等地区施测,取得良好的定位效果。虽然海军导航卫星系统在空间信息 技术史上“具有革命性突破”,但由于卫星数量少(5~6 颗)、轨道高度较低(约1 000km)、 卫星间隔时间较长(平均约1.5hr)、难以提供高程数据等原因(详见表1-1), 无法连续进行三 维坐标定位,而且精度也较低(单点定位精度约3~5m、相对精度约1m、长时间联测精度 约0.5m)。显然,无论是军事领域还是民用领域,该技术的应用都有相当的局限性。该系统 于1996 年停止工作。

  1973 年美国国防部(Department of Defense)协同有关军方机构共同研究开发新一代的卫星导航系统。这就是“授时与测距导航系统/全球定位系统(NAVSTAR/GPS—NavigationSystem Timing and Ranging/Global Positioning System ), 简称全球定位系统(GPS)。

  1994 年GPS 系统基本建成,成为全球共享的空间信息资源,是空间信息系统的一个重要组成部分。从1973 年至今,美国政府还在不断地研究和更新GPS的软硬件设备,累计耗资超过200 亿美元。

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