互动科普

目前，经常使用全球定位系统(GPS)的人数已达2000万，24颗“导航之星”(NavStar)组成的地球同步轨道卫星群(轨道高度为2万千米)随时为这些用户提供信号。阿富汗战争和伊拉克战争都证明了GPS系统不可或缺。每天货运公司通过GPS系统跟踪运货汽车，而牛仔们在无路可寻的荒野里用手持GPS设备寻找方向。摩托罗拉、网信通讯(Nextel)以及其他一些公司正在开发配置GPS芯片的手机，甚至有一家公司还开发了能植入人体的GPS芯片的手机，甚至有一家公司还开发了能植入人体的GPS微型传感器。

从某些方面来看，全球卫星定位系统已经无处不在，似乎没什么发展空间了。然而美国政府已经开始规划下一代卫星定位技术(现有系统属第二代)，称为GPSIII。希望能够获得更高的精度和可靠性、更有效解决信号堵塞的技术、提供多种地理定位服务【参见右栏】，并有一些更为复杂的新应用，比如智能高速公路和交通安全系统。

预期不久美国空军就要将一份价值2500万美元的2年期开发合同进行投标。第一颗GPSIII卫星最早可能于2010年发射升空。波音公司、洛克希德·马丁公司和光谱航天公司组成的联合企业，已经对这项价值数l0亿美元的项目表示了兴趣。

斯坦福大学GPS实验室主任Per Enge认为，GPS技术近期有3种发展趋势：第一种是频率分集，这项技术实际上已经在定期更换老化的GPSII卫星时投入了使用。更新完成后，现代化的卫星群能给民用用户提供3个新的定位信号。除此之外，还能为美国军方提供另外2个功率更高的信号，这样就能更好的解决信号堵塞问题。Enge指出，新增频率提供的冗余，有助于抵抗GPS信号受电离层反射产生的时间误差。

第二种发展趋势是如何克服射频干扰(RFI)的问题。Enge指出：“GPS的发射功率非常低，只相当于5只电灯泡。接收信号的功率仅仅维持在l0^-16瓦的水平上，周围的射频信号很容易将它淹没。”通过将接收信号的码相位和本地存储码的相位进行匹配过滤，就能消减接收信号中的噪声。如果两个码信号完全合拍，接收端就可以将这些信号的时间作为精确参照点，从而进行准确地自我定位。对于已知位置的天线发射出的电视信号，以及其他地面发射信号，如果它们采用了同样的编码方式，那么利用这种射频干扰强化技术，能使GPS接收端追踪这些信号，从而复核它的计算结果。

Enge提出的第三种大趋势，是建立“确保定位误差低于指定水平的完美系统”。今年7月，美国联邦航空局(FAA)针对民用航空导航系统，推出了使GPS信号可靠性更高的技术，称为广域差分系统。FAA、Enge在斯坦福的实验室，及其他机构的研究人员合作提出了这一概念。通过采用差分GPS技术，系统能从地球同步轨道卫星获取实时更新的误差纠正信息。于是用于监控GPS发射信号，并显示信号失真程度的地面参照接收器，就能够得到修正数据。Enge说：“过去GPS地理信号误差为2米的说法再也不适用了。”

【何毓嵩／译 杨光／校】