无线电定位年

史密斯等三个人驾驶着一只大帆船，正在大西洋上与陡增的风浪搏斗。突然，一阵恶浪打来，在就要翻船的危急关头，史密斯毫不迟疑地打开了用于紧急呼救的信标机。

顷刻间，船翻了，三人全部落水。经过一番苦斗，落水者们终于聚到了一起。

这是1982年10月9口，在离美国东海岸480千米的海面上惊险的一幕。

他们得救了吗？

经过一天的挣扎和期待，三个人终于见到一架运输机朝这里飞来。可是，它在他们头顶上盘旋了好一阵子之后，最终还是飞走了。

三个疲惫不堪的人在海上漂泊着，又送走了一个难熬的夜晚。在他们绝望之际，忽然隐隐约约地听到一种“突突突”的声音由远而近——一只汽艇使三人死里逃生。

哈哈，真是“命大福大” 在茫茫的大海上漂流了两天还能生还！

不过，可能有人会说，这救援的速度还是太慢了点——要是能在几小时赶到，不是更好吗？

原来，帆船出事那天，前苏联发射的营救卫星——“宇宙-1383”号正飞越这个海域上空，尽管它距地面1 000多千米，但靠着那异常灵敏的电子“耳朵”，还是收到了求救信号。经处理后，转交给美国空军基地的卫星地面站。地面站根据卫星的位置和提供的信号的方位等数据，用电子计算机算出了遇难者的准确位置，然后派出飞机侦察核实，再派出汽艇打捞。这样，就用了大约两天时间。

但是，更重要的原因是，当时所采用的是第一代卫星定位系统——多普勒人造地球卫星测地系统(我们简称“DPL”)，并不先进。

“DPL”的主要工作原理，是奥地利科学家多普勒(1803～1853)在1842年发现的“多普勒效应”。

那么，“DPL”又是谁发明的呢？

1957年10月4日夜，前苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星——按一定轨道运行的“伴侣1”号(Спутник-1)。年末，美国科学家吉埃尔和怀芬伯特在用无线电跟踪接收机跟踪它发出的电波的时候，又一次证实了无线电波中的多普勒效应。根据这个发现，他们就能方便地利用电波的频率变化量，来跟踪它的运行轨道了。

这件事被另一个美国科学家米德尔·基里特知道以后，就用逆向思维法考虑：既然可以在跟踪接收机的位置处(即已知地面接收机的位置)测定发出电波的卫星的运行轨道，那么反过来，如果已知发出电波的卫星的运行轨道，那不就可以测定地面接收机的位置么？

基里特博士真是够“绝”的了！

不过，这位善出“怪招”的基里特，从小的“招”就“怪”。据说，他10岁时，曾同两个哥哥一起到舅舅家玩。舅舅叫兄弟仨按“不准用任何工具，不得打碎瓶子”的规则，去打开一瓶“美利坚”牌高级汽水，然后才准喝。当两个哥哥束手无策的时候，小基里特用一根手指把软木塞压进汽水瓶，喝到了汽水。看来，这种逆向思维方式，基里特从小就有了。

基里特用卫星运行轨道测定地面位置的主意倒是不错，但有这样一个问题：当卫星和所测定的地点没有在同一个半球的时候，这种方法就失灵了——卫星发射的微波不能直线传播而穿过地球，到达所测定的地点。

那怎么解决这个问题呢？用“空中接力”——把几颗卫星发射到地球上空各自恰当的地方，使卫星发出的微波能通过其他卫星传播到地球的每一个角落。

这就是美国在20世纪六七十年代开发，并在军事(例如用于跟踪核潜艇)、测地等领域使用的第一代卫星定位系统——“DPL”。

但是，“DPL”有精度不是很高，处理速度慢(锁定一个目标约90分钟)的缺点——这也是前面用了大约两天时间才救出史密斯等三人的重要原因。此外，它还有使用不太方便，用途不是很广等缺点。所以，它很快就赶不上信息时代的需要而被冷落了。

替代“DPL”的，是大名鼎鼎的“全球(卫星)导航定位系统”GPS(“GPS”，是Global Positioning System的缩写)，也叫“导航星授时和测距全球定位系统”。相对于第一代卫星定位系统，GPS就是第二代卫星定位系统。

GPS是利用导航卫星实现全球性、全天候、高精度实时测距和定位的导航系统。它由美国国防部管理和控制，在1973～1993年用200多亿美元建成，并在1994年正式投入使用。它和“阿波罗登月”、“航天飞机”工程，并称为“美国20世纪三大航天工程”。

研制GPS的负责人是布拉德·帕金森。他的远见之一是：系统采用数字化。“下一代人将会理所当然地认为永远不会迷路。”对于这个杰作，帕金森这样不无得意地说。

GPS主要由空间部分、地面监控部分和用户设备(GPS接收机)三大部分组成。

当初的空间部分，由距离地面约202万千米高空的逐步发射的24颗卫星构成。它们被平均分布在围绕地球的6个轨道平面上，都与赤道平面成56°角做近似圆周运动。这24颗卫星的第一颗，是1978年10月6日发射的，1993年最后一颗卫星升空——终于在耗资300多亿美元之后投入民用。为此，美国还拍了大片《深入敌后》。后来，GPS增加到35颗卫星。由于这些卫星绕地球1周的时间是11小时57分，所以可保证在地球上许多地方，在任何时间，都最少能让GPS接收机接收到4颗卫星的信号。

GPS接收机内有一个运行很准的、和卫星同步的时钟，当它接收到信号以后，它内部的电脑就能计算出它和这4颗卫星的各自距离，并由此确定它自己的地理位置。而这个过程，只要一瞬间。

GPS广泛用于军事、定位、导航、资源勘探、科学研究、大地测量、土壤湿度测量、急救、出警……被世界各国使用。

GPS有多大的“神通”呢？看了下面的实例就知道了。

1996年4月21日傍晚，俄罗斯车臣共和国的反政府武装领导人杜达耶夫一行，在苍茫夜色的掩护下，来到车臣共和国西南的小村庄格希丘野外1 500米的地方。他准备通过卫星通信，和远在几千千米以外莫斯科的俄罗斯政要商讨进行谈判的条件。但是，当他的“大哥大”接通几分钟之后，两枚导弹从天而降，准确地落在离他的汽车1米远的地方爆炸。随即，杜达耶夫被炸成重伤，当晚不治身亡。

让杜达耶夫命丧黄泉的，不是谁的准确情报，而是他的“大哥大”，以及厉害无比的GPS。

有了GPS，在1991年的海湾战争中，没有一个美国军人在人迹罕见、有时是“黄沙遮天”的大漠中迷失方向。

重庆市万州区黎某的手机在2003年11月3日被盗以后，警方根据被盗后手机通话的信号，用GPS锁定了它的方位，1天多就在茫茫人海中逮着了这个“梁上君子”，手机也归还原主。

“精确农业”，是指信息技术支撑的现代化农业管理系统，也叫“三高农业”。“三高”(3S)，是指GPS、地理信息系统GIS和遥感遥测系统RS。3S的源头在20世纪80年代的美国。有了3S，一个法国农民坐在家中的电视屏幕前，就可以看到他的葡萄园中的葡萄生长情况而迅速采取应对措施。

此时，可能有人会问，那在20世纪六七十年代以前，用什么方法测定地面的位置，从而进行诸如营救、测量等工作呢？

用的是我们经常听到的“SOS”。

那SOS又是怎么回事呢？

“在那十分危急的时刻，住在船舱隔壁的罗斯上校，听到比利时大侦探波洛在墙壁上敲的“三短、三长、三短”(“滴滴滴，哒哒哒，滴滴滴”)的紧急信号，就立即赶来，一剑斩杀了凶残的眼镜蛇……”

看过电影《尼罗河上的惨案》的朋友，一定记得这个情景。

为什么罗斯上校听到“三短、三长、三短”的声音，就知道波洛遇到了危险呢？

原来，这“三短、三长、三短”，就代表着国际上通用的呼救信号“SOS”。

“SOS”最早诞生于海洋的风暴里。它是英文“Save Our Ship”(“救我们的船”)的缩写。如果用摩尔斯电码拍发“SOS”，就是“三短、三长、三短”，也就是“滴滴滴，哒哒哒，滴滴滴”。由于它简单易记，又适合用各种信号表示出来，所以，自从它在1903年被一些人使用以后，国际上就一致同意用“SOS”来代表紧急求援信号，并在1908年7月1日正式生效使用。

不过，也有一个“不守规矩”的。1909年1月22日，英国白星轮船公司的“共和国”号邮轮和意大利“佛罗里达”号船在黎明前的大雾中相撞，幸好“共和国”号用无线电发出紧急求援信号“CQD”，才使两个船上共1560人全部获救。“CQD”是马可尼公司在1904年宣布采用的求援信号，但在1908年7月1日之后，“共和国”号仍在使用。

1909年8月，美国轮船“阿拉普豪伊”号在哈特拉斯角不远处，因尾轴破裂而无法航行，它第一次实际发出了“SOS”求援信号。

显然，用“SOS”有许多缺点：距离太远得不到求援信号，只能大致显示而不能准确确定呼救地点。

那么，在“CQD”和“SOS”之前呢？在这之前，就是更加“原始”的观察恒星在天上的位置，来确定地面的位置，等等。

在1999年2月1日以后，“SOS”永远成为历史。总部设在伦敦的国际海事组织规定，海上通讯及海难求救使用的摩尔斯电码信号系统“SOS”，将在这一天彻底终止使用。取代它的就是GPS。

为了摆脱对美国垄断的GPS的依赖，前苏联-俄罗斯建设了“格洛纳斯”(GLONASS)卫星定位系统。俄罗斯在1993年投入使用的这个系统，从1976年由前苏联始建，有24颗卫星，民用信号定位精度仅为30米，但抗干扰能力强。

除正在运营的GPS和GLONASS两大系统外，欧盟和中国也在建设自己独立的系统。

欧盟。格林尼治时间2005年12月28日5点19分，名为“焦韦-A”的欧洲“伽利略”卫星定位导航系统的首颗实验人造地球卫星，由俄罗斯“联盟-FG”火箭从哈萨克的拜科努尔航天中心发射升空。接下来就是“焦韦-B”、“焦韦-C”……发射这些卫星的目的，是要建立“伽利略”定位系统。这个系统共有30颗卫星(计划在2008年底前全部发射入轨)、覆盖地面面积74％、定位精度045米——优于覆盖地面面积38％、定位精度为10米的GPS。欧盟委员会在2006年6月7日宣布，由欧盟和欧洲航天局联合开发的伽利略卫星定位系统，将在2010年向全球提供精度达1米的服务。中国是参加开发这个系统的惟一非欧盟国家。

焦韦(Giove)，是英语“伽利略在轨验证部件”的首字母缩写。1610年1月7日，伽利略发现了木星的4颗卫星，而当时“焦韦”在意大利语中也是“木星”的意思，因此以“焦韦”命名，是一个完美的结合。

中国。“北斗”卫星定位导航系统(COMPASS)，共由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。从2000年10月31日“北斗-1”升空开始，到2007年4月14日已成功发射“北斗-5”。计划约在2008年，COMPASS将为中国及周边地区提供定位精度10米和测速精度02米／秒的服务。

此外，美国也在继续完善它的GPS。由波音公司研制的首颗GPS-3卫星，计划在2013年发射。