提起定位导航,如今已是无人不知无人不晓。拿起手机、打开地图、输入目的地,搜索、导航……只要是卫星覆盖范围之内,无论你去没去过、知不知道,基本上都能准确找到并到达,所以定位导航系统对如今老百姓的生活非常重要。
可你是否知道,定位导航技术与航天技术有着深刻的渊源。
你又是否知道,定位导航技术是如何从高大上的航天领域走向民间的呢?
1958年,在世界航天事业刚刚起步不久,美国军方就利用一种名叫子午仪的特殊望远镜和几颗发射上天的卫星,共同组成了一种供军方使用的导航和定位系统。但是,因为技术原因,这一系统根本满足不了军方所需,效果很不理想。
不过,因为这个初级的定位系统中用到了卫星科技,所以科研人员从里面逐渐看到了卫星定位系统的美妙前景。于是在20世纪60年代后期,美国海军研究实验室提出了一个全球定位网计划,并且自此开始,一直到70年代中期,先后发射了3颗试验卫星。与此同时,美国空军也在这方面展开研究,同样取得了一些成果。
1973年,为了节省研究成本,提高研究效率,美国国防部将这两个目的相似的计划合并到一起,召集众多部门的高科技人才,开始了定位导航系统的研制。
经过20年的精心打造后,仅卫星就有24颗的全球定位系统(GPS)完全建成,而这也是GPS系统最重要的空间部分,它配合地面控制部分和用户装置部分,共同组成了具备强大定位导航功能的GPS系统。
所以,要整体说GPS系统的话,它最初并非真正因为航天而启动,虽然它自一开始就利用到了卫星技术。不过毫无疑问的是,它在除最初的启动动因之外的绝大多数方面都完全源自于航天。
那么,它到底与航天有着怎样进一步的深入关系呢?
绝大多数人可能都不太清楚,GPS是一个不断建立和完善起来的复杂系统,而且它还有一系列分属不同机构开发与管理的增强系统,美国国家航空航天局(NASA)参与的正是其中之一。
1979年,NASA下属的喷气推进实验室为了完成对全球海洋相关数据的测量,开启了一项名为跟踪和数据转播系统(TOPEX)的卫星计划。对于NASA来说,要发射几颗卫星自然不算难事,但是卫星发射后,地面的科学家要清楚它什么时候在哪里开展测量,这就是个难题了,当时根本没有可依赖的测量系统。
于是他们组织软件工程师,经过一番努力后,研发了一套名叫“全球定位系统-推断定位系统和轨道分析仿真软件”(GPS-Inferred Positioning System and Orbit Analysis Simulation Software,GIPSY-OASIS)的程序,专门来计算和处理航天飞行器在太空中的位置。
1992年,TOPEX卫星被发射进入轨道。令人惊讶的是,在它的配合下,GIPSY系统的效果居然比航天科学家们之前预想的还要好。此后,NASA喷气推进实验室又对程序进行了升级,使它的功能和精确性越发强大。
有了NASA的这一先进技术支撑,整个GPS系统就变得更加完美了。
酒香不怕巷子深。2004年,有位在美国数字地球公司工作的工程师“闻着酒香”找上了NASA的大门。
之前,这家公司出于商业目的,一直在寻找高分辨率成像卫星精密定轨的先进方法。当他们的工程师通过接触,进一步了解了GIPSY系统,特别是它的处理速度和定位精确度后,随即决定要在商业领域尝试一下。
毕竟,作为一家从事地球影像产品和服务的科技公司,对卫星精确度的要求自然是越高越好。
在数字地球公司的运作下,源于航天领域的这项高级技术,逐步走进了市场,进入了普通老百姓的视野。
对于大众而言,知道GPS导航和定位功能,可能更多是因为世人皆知的谷歌公司的重要产品之一——谷歌地图。但是你知道吗?谷歌公司其实正是美国数字地球公司的最重要客户之一。谷歌在地图中所用的GPS功能,就是通过与数字地球公司合作而来。
所以,虽然政府部门使用卫星地图已经有了几十年的历史,但这项源于航天,又因为航天而得以大力发展的技术,真正进入人们生活,也只是最近十几年的事情。
GPS定位系统民用化后,大大方便了普通人对导航和定位的需求。如今,无论你身处何处,想要寻找哪里,只要有网络,基本上就可以通过地图中的导航定位系统查询清楚。随着移动互联网的发展,不管是普通大众还是商业机构,似乎都很难离得开卫星导航和定位的辅助,它已经融入了我们的生活。
除了美国的GPS之外,俄罗斯也有自己名为“格洛纳斯”(GLONASS)的卫星导航系统,而大家都比较熟悉的北斗卫星导航系统则是我国科学家继前两家之后自行研制的第三种成熟的卫星导航系统,此外再加上欧洲的伽利略(Galileo)卫星导航系统,共同组成了“全球四大卫星导航系统。”