GPS到底有多精确

GPS对我们来说可不陌生,现在几百元的智能机上都有这玩意儿。但是《绿箭侠》剧中出现的GPS可就有点高端大气上档次,狂拽酷霸***炸天了。要知道我们手机、汽车或驴行时使用的GPS,经常在户外还找不到卫星,可《绿箭侠》猪脚身上的那GPS,不但在房间内能精准定位,甚至连他在哪个房间都能确定,这起码是精确到0.5米之内了!那么,这种GPS到底靠谱么?为何我们平时使用的GPS达不到这样的效果呢?

GPS定位的那些事儿!

夫子说,知其然必先知其所以然,所以要搞懂GPS的定位精度问题,必须先从GPS定位的原理说起。

1.GPS的定位原理

嗯,GPS定位的运算公式那是非常复杂,理论也相当多。这里我来简单讲一下,就是地球轨道上布满了很多飞行的卫星。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星——因为空间定位至少需要3颗卫星(三维空间嘛)。

呃,恐怖的GPS计算公式,反正大家也看不懂,跳过吧!

这个***好理解一些!环绕地球的GPS卫星们在空中运行时不断发射出电波。当GPS设备收到卫星信号时,就可以读取各个卫星中各项参数,如仰止角度、运行速度、高度、轨道参数等。综合三颗以上卫星中的参数,就能计算出接收器当前的经度纬度,再配合地***系统,就成为了人类能直接看懂的导航数据或位置了。

2.GPS的系统设备

所以说,GPS并不是简简单单一个手机或一块芯片,它包含了三个系统:卫星、地面控制系统及接收系统。

卫星系统:一套完整的GPS系统需要24颗卫星,其中包含21颗工作卫星和3颗备用卫星,它们位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上,每个轨道面4 颗,轨道倾角为55°,这样才能保证你无论在地球的任何位置都能被至少4颗卫星“盯着”。中国古语云:“抬头三尺有神明”,指的就是这种情况了,嘿嘿!

地面控制系统:GPS卫星上的参数并非一尘不变,随着时间推移和大气参数变化等,卫星的参数会发生变化,这就会导致GPS导航精度不准,所以就需要地面控制中心时刻对这些参数进行监控,并微调它们。

接收系统:这个才是我们最常接触的东东,如GPS导航仪和手机导航……。其实就是一块能接受特定卫星频段信号并进行计算的芯片,只不过根据其搭载的设备不同,所以功率、大小与精确度都不同罢了。

GPS到底有多准?

GPS起始于1958年美国***方的一个项目,1964年投入使用。20世纪70年代,美国陆海空三***联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些***事目的。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成。

P.S.这里要说的是,美国是全球第一个提出并建立卫星定位系统的国家,所以它的系统就叫GPS,而后来大家将这个缩写定义为了广义的卫星定位……。这就好比大家都做微博系统,结果新浪突然将***改成了http://一样,是属于流氓行径……。所以我们提到GPS时,大家要分清楚,什么时候讲的是广义的卫星定位系统,什么时候是专指美国的GPS系统。

目前全球的GPS系统主要有4套,包括:美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)、中国的北斗系统(BDS)及欧盟正在组建的 “伽利略”(GALILEO)系统。

理论上来说,各套系统之间是不能通用的,所以要用那套系统,就需要购买该系统配套的芯片,目前市场上芯片保有量最大的当然是美国的全球定位系统,也就是我们说的“GPS芯片”。

说到这里,大家要问了,GPS有一套就可以了,全球通用嘛,为啥各个国家要搞自己的GPS呢?之前说了美国搞GPS最早是用于***事,无论是进行远程导弹打击、防御及阵地战,GPS的用处都非常大,甚至搞间谍活动,监视对方,搜索定位对方,都用得着——在很多美国现代战争片和警匪片中我们都见识过GPS定位的作用,例如《速度与激情》系列、《黑鹰坠落》和最新火爆的《惊天魔盗团》中,警察蜀黍和***队的GG们都把GPS用到了淋漓精致!

而为了避免自己的***事目标被其他国家——其实主要就是防美国通过GPS获取,所以俄罗斯、中国和欧盟都开始建造自己的卫星定位系统!

不过呢,一套GPS系统花费可不少,如果仅仅用于***事,未免有点浪费。于是,在***用的基础上,各国又开发了民用级的GPS系统。这就有了我们手机上、汽车上和驴友手中的GPS设备。但是我们发现,自己使用的GPS好像没有影视剧中的GPS那么神奇,至少在定位上,我们无法在室内搜索到卫星。那么《绿箭侠》、《惊天魔盗团》中的JC蜀黍是如何用GPS将对手锁定到某个房间中的?

这里我们要分成两种情况来说。

第一种情况,是《绿箭侠》中使用的GPS系统。

刚才我们了解到GPS系统其实是分两种规格,民用级和***用级。但不管是***用级还是民用级GPS,卫星都在那里,不离不弃……,所以它们之间的区别只能是地面控制系统的修正数据以及接收端。

这是我国***用北斗系统的终端接收器。和手机GPS相比,又重又厚,很不灵巧。在科技如此发达的今天,士兵用的GPS为啥不能轻巧便利呢?主要是两者设备的功率不同,***用级产品的功率大,精确度高,所用芯片的功能更多,所以设备体积大。而且***用级产品还要考虑电池的续航时间,设备启动快、搜星快、还得抗干扰,能在任何地形下都能准确定位。

而民用级的产品则不需要这些标准,只要在开敞的地方能搜到卫星就行了。所以民用级GPS在房间内、车库里,甚至在一些高楼林立的地区都没信号,而***用级GPS也许在下水道中都能准确定位!

我记得20 07年一家GPS公司QinetiQ曾经向外界推出了一款名为Ocellus S100的***用级产品,它的最大特点就是在任何地方都能准确搜星定位,包括房间内。只是这种设备体积大,没法集成在手机里面,而且售价很高,性价比对一般用户来说实在是太低了。《绿箭侠》中猪脚如果使用的是这种级别的GPS,那么定位到具体哪个房间是很正常的事儿。就这一点来说,导演并未夸张。

事实上,就算民用级GPS,根据价格不同,其接收信号的能力也不相同,也分普通级和专业级的设备,其价格相差很大的!但在所有民用级GPS芯片中,集成在手机中的芯片功率最低,接收信号的能力也最弱,别说是在房间里,就算在建筑物较多的地方,都可能出现信号屏蔽的情况。

第二个情况是《惊天魔盗团》电影中展示的情况,警察蜀黍根据一台被偷换的手机确定了魔盗团的位置和楼层。刚刚说了,手机中的GPS芯片是很弱的,无法在室内接收到卫星的信号,所以,影片中所展示的是“基站定位系统”。

它和卫星定位的原理很相似,只不过它用的参照物不是卫星,而是手机信号的来源——基站。目前的手机通讯是蜂窝通讯,每个蜂窝通讯基站都有识别号。手机通讯时,信号通过所在区域最近的基站中转,从而可进行定位!同样,手机定位时周围的基站越多,离手机的位置越近,定位就越准确。我们无从得知国外通信运营商基站覆盖的情况如何,但据一些国外GEEK的实验数据得知:在美国手机基站定位精度在50米以内的概率为67%,定位精度在150米以内的概率为90%。所以电影中警察通过基站锁定了魔盗团在某一栋楼中,而不知道他们具体在某层楼,某个房间,只能逐一搜索。

Ok,说到这里,“姿势”普及得差不多了,我们的结论就是,影视作品中关于GPS定位的大多数内容都是能实现的,因为那是利用***用级或专业级设备。但一般人想要达到这种水准,就别想了—呃,其实也可以想,只要你的肾足够多,或者天生是当土豪的命,那就拿钱砸吧!

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