互动科普

移动电话仅仅是无线通信的应用之一。无线通信技术还使准确的位置测定和远距离站台监测成为可能。

在今后几十年中，随着集成化地面与卫星无线电系统网络的日益增加，移动通信快速增长的需求将会得到逐渐满足。人们对简捷的无线通话的需求首先推动了这方面的基础设施建设，但是许多其他应用也正在崭露头角。其中主要的应用是确定某人或某物所在的位置和监测某一距离上装置的能力。

直到最近，这样的应用可能听起来好像是它们仅仅有助于职业性导航员、勘测员或技术人员。但是无线技术是如此神通广大一一并且由于电子装置和计算方面的进展，无线系统具有如此紧凑的体积和低廉的价格一一以致于它甚至有助于日常生活的各个方面，例如，开车过城镇或防止住宅被盗。

几年前，唯一的导航辅助手段是恒星和依靠陀螺仪的系统。最近，地面无线电发射机，例LORAN(洛伦，即双曲线远程导航系统)网络中的那些发射机，已应用于位置测定，但是这类系统却苦于覆盖区域有限，并且它们不能提供高度方面的信息。现今，由于有了先进的卫星，人们能够以令人惊异的精确度确定其三维位置。

也许最为著名的是全球定位系统(GPS)，该系统由在2万多公里(1．2万多英里)高度上、处于6个轨道平面中的、围绕地球旋转的24颗卫星组成[见本刊1596年b月“全球定位系统”一文]。这些卫星连续不断地播发在全球每一点随时都能收到的信号。通过测定至少4个这类卫星的定时数字传输到达时间(表明与那些卫星的距离)，一个接收机能应用几何原理来准确定位自己所在位置，其精度在18米(20码)范围内。当处于某一已知固定位置时，发射机为微调计算结果提供进一步的信息时，在某一特定区域上其精确度可提高到不到1米的范围内。

GPS首次激动人心的应用是在海湾战争期间，当时美国部队借助这一技术在伊拉克沙漠中探路。从那时起，这项技术的商业性应用迅速地普遍展开，在其许多应用中，有少数几种应用包括导航，地图绘制和勘测，特别是在一些偏远地区。也许最著名的应用实例是一些装配有GPS的新型汽车，GPS协助驾驶员寻找一些特殊地点。目前该技术甚至可供徒步旅行者使用，有一种手持式装置，价格仅100美元。

由于GPS能提供三维位置信息，因而飞机能应用该技术飞行更直接的直通航线，而不用沿着地面无线电信标之间拥挤的交通路线飞行。此外，GPS的极高精确度有一天还可能使复杂而昂贵的地面跟踪雷达变得没有必要。

俄罗斯拥有一种类似于GPS的系统：全球导航卫星系统(GLONASS)。1995年，GLONASS最后一颗卫星布署完毕，完成了由24颗卫星组成的一个完整构象，但是从那时起有些卫星己变得法运行了。据预计，至少有九颗新卫星的计划发射将于今年年底完成。当GLONASS处于完全运行状态时，它将极大地提高接收机使用俄罗斯和GPS信号的性能。这种改进在"城市峡谷"中显得特别重要，所谓城市峡谷即一些高层建筑物和其他障碍物干扰卫星传输的城市商业区。此外，所计划的欧洲导航卫星系统(ENSS)需要有15颗卫星覆盖欧洲和非洲，该系统也能进一步改进在这些区域内位置测定的精确度。尽管其他一些现代卫星和地面业务也能提供定位信息，但是它们却需付费，并且不具有那样的精度。

然而，虽然它们具有各种各样的能力，但是诸如GPS之类的系统仍有一个重要的缺陷——它们缺少返回链路。手持GPS终端机的人们都知道他们自己所处的位置，但是其他人却并不知道他们的位置。因而，许多应用都需要用户拥有一台单独的发射机。

人们还能通过卫星无线电定位业务(RDSS)来测定位置，RDSS经常与双向通信一起使用。RDSS的基本工作原理与GPS一样，但是却“反其道而行之”：由地面发射机发送信号，然后由该系统中两个以上的卫星接收信号。通过对该信号不同到达时间(表明信号传输经过的不同距离)的测定，RDSS便可使用几何学原理计算出地面无线电设备的位置。有一种现行的RDSS应用，专门设计用于管理车队，它能确定一台车载发射机的位置，其精度在约0．3公里范围内。

一种未来的业务将引入双向寻呼机。用户可穿戴上一种接收近地轨道(LEO)卫星请求信号的装置。这种价格便宜的寻呼机通过卫星向地面站反向传输，然后地面站便可测定出寻呼机的位置。这种技术可用于监测老年性痴呆症患者或小孩的行踪。

地面无线网还能处理各种远距离监测任务的数据传送。一些新型的创新业务利用空闲蜂窝式移动通话和控制信道来播发信息，例如指挥一个装备发射机的实用仪表报告某一读数。然后将信息短脉冲从单位仪表发送回某一与蜂窝式移动网相连的业务中心。另一种用途是监测一些自动售货机，当产品库存量较低时，自动售货机发出一个信息，借此免除分销商进行一些不必要的现场调查。有一种不同的应用能根据制冷装置破损的机动有轨车或卡车的位置发出警报，以便避免易腐物品发生腐烂。

无线技术应用于偏远地区一直是一件幸事。目前有一家石油公司正在现场试验一种检查偏远地区天然气与石油管道腐蚀情况的蜂窝式系统。死谷自然保护区的公园管理人员正在使用一种卫星网络，监测内华达州Ash草地中魔洞(Devil’SHole)池塘的水位，该池塘是唯一已知的沙漠内华达鳉濒危物种的栖息地。

报警系统是一种特别重要的应用，不仅可挫败窃贼而且还可避免巨灾。一种未来的装置将监测铁路交汇点，当设备发生故障时便发出一种无线警报。然后调度员便可立即通知维修人员排除故障。

在美国的某些地方，增强型911报警急救业务甚至在处于危难之中的人们无法提供其位置时，也能迅速地对电话呼救作出反应。目前联邦通信委员会已要求蜂窝式和个人通信系统还能够提供某一发话用户的电话号码，从2001年1O月开始能在2／3的通话时间中确定用户的位置，其精度在125米范围内。为了避免给每台电话装配GPS接收机的花费，目前正在开发研制地面定位技术。

未来的定位和远距离监测的无线系统将不断地需要来自其设计师们的独创性和创造力。当今所使用的一些应用项目还仅仅是一个开端。