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(tǒng)(GPS)，最初稱為Navstar GPS，是美國政府擁有并由美國空軍運營的一個基于衛(wèi)星的無線電導航系統(tǒng)。它是一個全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，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(tǒng)衛(wèi)星視線不受阻礙的全球定位系統(tǒng)接收器提供地理位置和時間信息。類似山和建筑物這樣的障礙物會阻擋相對而言信號較弱的全球定位系統(tǒng)信號。

我們在現(xiàn)代設備使用的每一個數(shù)據(jù)幾乎都與「它」有關，不僅許多的設備依賴于「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，甚至在未來的某一天，「它」可能讓我們擁有自動駕駛車，而「它」當然就是全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS。

這群衛(wèi)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200萬美元來維持及運作，這個系統(tǒng)原本并不是每個人都可以使用，這些衛(wèi)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(wèi)星Navstar 1于1978年2月22日通過Atlas火箭進入軌道，接下來的七年，其余十顆GPS衛(wèi)星也成功地進入地球軌道，在十二個****計劃當中，只有Navstar 7****失敗這些第一階段的衛(wèi)星驗證了該系統(tǒng)的能力，并從中吸取經(jīng)驗應用到第二階段的衛(wèi)星，該計劃將****24顆GPS衛(wèi)星，為美軍提供能夠覆蓋全球的GPS，這24顆GPS衛(wèi)星可確保至少4顆衛(wèi)星在任何時候都能與地球表面上的任何一個點直接相連。由此來確保這些GPS衛(wèi)星，可以透過三角測量來準確的指出你在地球上的位置，由于衛(wèi)星的軌道是可預測的，所以我們可以

確切地知道衛(wèi)星在哪里，再加上地面站的定期檢查，以確保衛(wèi)星的位置跟我們預期是一樣的，GPS衛(wèi)星不斷地傳送無線電信號到你的手機接收器，這些信號告訴你的手機衛(wèi)星在哪、什么時候傳送訊號，從而讓接收器來計算衛(wèi)星離你多遠，因為無線電信號的傳遞速度是以光速來傳遞，每個衛(wèi)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X半徑的圓，圓周上從四顆衛(wèi)星獲取的資訊可以讓我們組合一個球體，并查看它們相交的位置，來準確地知道我們在地球上的位置，時間的準確度對于系統(tǒng)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，因此每個衛(wèi)星都擁有最準確的計時裝置，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(wèi)星也不斷地更新手機的時間以確保接受器能夠準確地計算手機到衛(wèi)星的距離為了保持時間測量的準確性，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得比軌道上的衛(wèi)星還慢，衛(wèi)星是以每小時移動14000公里的機器，狹義相對論預測，原子鐘經(jīng)歷的時間比地球上還慢大約每天慢七微秒。此外，衛(wèi)星在行星表面上兩萬公里的軌道上，地球的重力對時空曲率的影響較小，廣義相對論告訴我們，越

靠近地球，時間過得越慢。因此，如果我們計算地球表面上的重力引起的時間膨脹，然后再計算距行星表面兩萬公里的時間膨脹。我們可以得知，時鐘每天大約會誤差四十五微秒。由于這些影響，我們必須使每顆衛(wèi)星上的時鐘比地球上的時鐘****十八微秒，如果沒有考慮到這種影響，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因斯坦的難以置信的發(fā)現(xiàn)，讓我們在手機上擁有全球定位系統(tǒng)，準確度約在5公尺左右，但正如我剛才所說，普通市民并不總是能夠使用這個系統(tǒng)，它只給軍方使用向大眾開放這個系統(tǒng)，可能會對美國造成潛在的危險。畢竟導彈也是使

用這個系統(tǒng)來導航，向大眾開放這個系統(tǒng)的動機出現(xiàn)在1983年當時蘇聯(lián) Su-15導彈擊落了一架進入偏離其預定路線而進入蘇聯(lián)禁區(qū)的韓國客機如果有新的導航系統(tǒng)可用，也許就會避免出現(xiàn)這種錯誤。

所以在1983年9月16日，美國總統(tǒng)雷根宣布全球定位系統(tǒng)將免費提供給民用，但有個不利的條件那就是信號會被干擾，進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看，它似乎不是那么準確，這是為了保持美軍戰(zhàn)術上的優(yōu)勢，防止系統(tǒng)被惡意使用，直到西元2000年，克林頓總統(tǒng)簽署了一項法案，終止了干擾行為，并向全球開放了高準確度的GPS，這么做之后，可為美國的公司帶來龐大的經(jīng)濟優(yōu)勢，美軍過去在伊拉克等地區(qū)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司機想要掩蓋它的GPS位置，并使用一個小干擾機，但當它每次開車時都會無意間中斷了紐瓦克機場的GPS利用這種易于追蹤的干擾技術，美國還可以隨時選擇在世界各地的任何一個企業(yè)中奪取這種特權，甚至可以癱瘓某一間企業(yè)。因此，世界各國開始發(fā)展他們自己的GPS系統(tǒng)，俄羅斯擁有自己的二十四顆GPS衛(wèi)星，所以不需要美國的GPS系統(tǒng)。在2020年，中國和歐洲也將有類似的系統(tǒng)，而日本在地球軌道上有兩顆GPS衛(wèi)星來增加特定城市的GPS可用性，這些衛(wèi)星已經(jīng)規(guī)劃好了軌道，以確保在任何時候可以直接使用。最后，印度擁有7顆自己的衛(wèi)星來定位自己國家的土地這個工具在所有太空計劃中可能是最被低估的一項，一個簡單的無線電信號，就可以讓我們的農(nóng)民操作無人牽引車來管理他們的土地，而商業(yè)漁船使用GPS來導航和尋找釣魚地點，航空業(yè)將GPS用于導航和避免空難，即使無人機也不可能沒有它。因為任何使用DJI無人機的人都知道，你必須連接至少6顆衛(wèi)星才能飛。另一項無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不可或缺的存在。