王曉紅

GPS對(duì)我們來說可不陌生，現(xiàn)在幾百元的智能機(jī)上都有這玩意兒。但是《綠箭俠》劇中出現(xiàn)的GPS可就有點(diǎn)高端大氣上檔次，狂拽酷霸屌炸天了。要知道我們手機(jī)、汽車或驢行時(shí)使用的GPS，經(jīng)常在戶外還找不到衛(wèi)星，可《綠箭俠》豬腳身上的那GPS，不但在房間內(nèi)能精準(zhǔn)定位，甚至連他在哪個(gè)房間都能確定，這起碼是精確到0.5米之內(nèi)了！那么，這種GPS到底靠譜么？為何我們平時(shí)使用的GPS達(dá)不到這樣的效果呢？

GPS定位的那些事兒！

夫子說，知其然必先知其所以然，所以要搞懂GPS的定位精度問題，必須先從GPS定位的原理說起。

1.GPS的定位原理

嗯，GPS定位的運(yùn)算公式那是非常復(fù)雜，理論也相當(dāng)多。這里我來簡單講一下，就是地球軌道上布滿了很多飛行的衛(wèi)星。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星——因?yàn)榭臻g定位至少需要3顆衛(wèi)星（三維空間嘛）。

呃，恐怖的GPS計(jì)算公式，反正大家也看不懂，跳過吧！

這個(gè)圖好理解一些！環(huán)繞地球的GPS衛(wèi)星們?cè)诳罩羞\(yùn)行時(shí)不斷發(fā)射出電波。當(dāng)GPS設(shè)備收到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，就可以讀取各個(gè)衛(wèi)星中各項(xiàng)參數(shù)，如仰止角度、運(yùn)行速度、高度、軌道參數(shù)等。綜合三顆以上衛(wèi)星中的參數(shù)，就能計(jì)算出接收器當(dāng)前的經(jīng)度緯度，再配合地圖系統(tǒng)，就成為了人類能直接看懂的導(dǎo)航數(shù)據(jù)或位置了。

2.GPS的系統(tǒng)設(shè)備

所以說，GPS并不是簡簡單單一個(gè)手機(jī)或一塊芯片，它包含了三個(gè)系統(tǒng)：衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)及接收系統(tǒng)。

衛(wèi)星系統(tǒng)：一套完整的GPS系統(tǒng)需要24顆衛(wèi)星，其中包含21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星，它們位于距地表20200km的上空，均勻分布在6 個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面4 顆，軌道傾角為55°，這樣才能保證你無論在地球的任何位置都能被至少4顆衛(wèi)星“盯著”。中國古語云：“抬頭三尺有神明”，指的就是這種情況了，嘿嘿！

地面控制系統(tǒng)：GPS衛(wèi)星上的參數(shù)并非一塵不變，隨著時(shí)間推移和大氣參數(shù)變化等，衛(wèi)星的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，這就會(huì)導(dǎo)致GPS導(dǎo)航精度不準(zhǔn)，所以就需要地面控制中心時(shí)刻對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并微調(diào)它們。

接收系統(tǒng)：這個(gè)才是我們最常接觸的東東，如GPS導(dǎo)航儀和手機(jī)導(dǎo)航……。其實(shí)就是一塊能接受特定衛(wèi)星頻段信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算的芯片，只不過根據(jù)其搭載的設(shè)備不同，所以功率、大小與精確度都不同罷了。

GPS到底有多準(zhǔn)？

GPS起始于1958年美國軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星己布設(shè)完成。

P.S.這里要說的是，美國是全球第一個(gè)提出并建立衛(wèi)星定位系統(tǒng)的國家，所以它的系統(tǒng)就叫GPS，而后來大家將這個(gè)縮寫定義為了廣義的衛(wèi)星定位……。這就好比大家都做微博系統(tǒng)，結(jié)果新浪突然將網(wǎng)址改成了http：//weibo.com一樣，是屬于流氓行徑……。所以我們提到GPS時(shí)，大家要分清楚，什么時(shí)候講的是廣義的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，什么時(shí)候是專指美國的GPS系統(tǒng)。

目前全球的GPS系統(tǒng)主要有4套，包括：美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、中國的北斗系統(tǒng)（BDS）及歐盟正在組建的 “伽利略”（GALILEO）系統(tǒng)。

理論上來說，各套系統(tǒng)之間是不能通用的，所以要用那套系統(tǒng)，就需要購買該系統(tǒng)配套的芯片，目前市場上芯片保有量最大的當(dāng)然是美國的全球定位系統(tǒng)，也就是我們說的“GPS芯片”。

說到這里，大家要問了，GPS有一套就可以了，全球通用嘛，為啥各個(gè)國家要搞自己的GPS呢？之前說了美國搞GPS最早是用于軍事，無論是進(jìn)行遠(yuǎn)程導(dǎo)彈打擊、防御及陣地戰(zhàn)，GPS的用處都非常大，甚至搞間諜活動(dòng)，監(jiān)視對(duì)方，搜索定位對(duì)方，都用得著——在很多美國現(xiàn)代戰(zhàn)爭片和警匪片中我們都見識(shí)過GPS定位的作用，例如《速度與激情》系列、《黑鷹墜落》和最新火爆的《驚天魔盜團(tuán)》中，警察蜀黍和軍隊(duì)的GG們都把GPS用到了淋漓精致！

而為了避免自己的軍事目標(biāo)被其他國家——其實(shí)主要就是防美國通過GPS獲取，所以俄羅斯、中國和歐盟都開始建造自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)！

不過呢，一套GPS系統(tǒng)花費(fèi)可不少，如果僅僅用于軍事，未免有點(diǎn)浪費(fèi)。于是，在軍用的基礎(chǔ)上，各國又開發(fā)了民用級(jí)的GPS系統(tǒng)。這就有了我們手機(jī)上、汽車上和驢友手中的GPS設(shè)備。但是我們發(fā)現(xiàn)，自己使用的GPS好像沒有影視劇中的GPS那么神奇，至少在定位上，我們無法在室內(nèi)搜索到衛(wèi)星。那么《綠箭俠》、《驚天魔盜團(tuán)》中的JC蜀黍是如何用GPS將對(duì)手鎖定到某個(gè)房間中的？

這里我們要分成兩種情況來說。

第一種情況，是《綠箭俠》中使用的GPS系統(tǒng)。

剛才我們了解到GPS系統(tǒng)其實(shí)是分兩種規(guī)格，民用級(jí)和軍用級(jí)。但不管是軍用級(jí)還是民用級(jí)GPS，衛(wèi)星都在那里，不離不棄……，所以它們之間的區(qū)別只能是地面控制系統(tǒng)的修正數(shù)據(jù)以及接收端。

這是我國軍用北斗系統(tǒng)的終端接收器。和手機(jī)GPS相比，又重又厚，很不靈巧。在科技如此發(fā)達(dá)的今天，士兵用的GPS為啥不能輕巧便利呢？主要是兩者設(shè)備的功率不同，軍用級(jí)產(chǎn)品的功率大，精確度高，所用芯片的功能更多，所以設(shè)備體積大。而且軍用級(jí)產(chǎn)品還要考慮電池的續(xù)航時(shí)間，設(shè)備啟動(dòng)快、搜星快、還得抗干擾，能在任何地形下都能準(zhǔn)確定位。

而民用級(jí)的產(chǎn)品則不需要這些標(biāo)準(zhǔn)，只要在開敞的地方能搜到衛(wèi)星就行了。所以民用級(jí)GPS在房間內(nèi)、車庫里，甚至在一些高樓林立的地區(qū)都沒信號(hào)，而軍用級(jí)GPS也許在下水道中都能準(zhǔn)確定位！

我記得20 07年一家GPS公司QinetiQ曾經(jīng)向外界推出了一款名為Ocellus S100的軍用級(jí)產(chǎn)品，它的最大特點(diǎn)就是在任何地方都能準(zhǔn)確搜星定位，包括房間內(nèi)。只是這種設(shè)備體積大，沒法集成在手機(jī)里面，而且售價(jià)很高，性價(jià)比對(duì)一般用戶來說實(shí)在是太低了?！毒G箭俠》中豬腳如果使用的是這種級(jí)別的GPS，那么定位到具體哪個(gè)房間是很正常的事兒。就這一點(diǎn)來說，導(dǎo)演并未夸張。

事實(shí)上，就算民用級(jí)GPS，根據(jù)價(jià)格不同，其接收信號(hào)的能力也不相同，也分普通級(jí)和專業(yè)級(jí)的設(shè)備，其價(jià)格相差很大的！但在所有民用級(jí)GPS芯片中，集成在手機(jī)中的芯片功率最低，接收信號(hào)的能力也最弱，別說是在房間里，就算在建筑物較多的地方，都可能出現(xiàn)信號(hào)屏蔽的情況。

第二個(gè)情況是《驚天魔盜團(tuán)》電影中展示的情況，警察蜀黍根據(jù)一臺(tái)被偷換的手機(jī)確定了魔盜團(tuán)的位置和樓層。剛剛說了，手機(jī)中的GPS芯片是很弱的，無法在室內(nèi)接收到衛(wèi)星的信號(hào)，所以，影片中所展示的是“基站定位系統(tǒng)”。

它和衛(wèi)星定位的原理很相似，只不過它用的參照物不是衛(wèi)星，而是手機(jī)信號(hào)的來源——基站。目前的手機(jī)通訊是蜂窩通訊，每個(gè)蜂窩通訊基站都有識(shí)別號(hào)。手機(jī)通訊時(shí)，信號(hào)通過所在區(qū)域最近的基站中轉(zhuǎn)，從而可進(jìn)行定位！同樣，手機(jī)定位時(shí)周圍的基站越多，離手機(jī)的位置越近，定位就越準(zhǔn)確。我們無從得知國外通信運(yùn)營商基站覆蓋的情況如何，但據(jù)一些國外GEEK的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知：在美國手機(jī)基站定位精度在50米以內(nèi)的概率為67%，定位精度在150米以內(nèi)的概率為90%。所以電影中警察通過基站鎖定了魔盜團(tuán)在某一棟樓中，而不知道他們具體在某層樓，某個(gè)房間，只能逐一搜索。

Ok，說到這里，“姿勢(shì)”普及得差不多了，我們的結(jié)論就是，影視作品中關(guān)于GPS定位的大多數(shù)內(nèi)容都是能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槟鞘抢密娪眉?jí)或?qū)I(yè)級(jí)設(shè)備。但一般人想要達(dá)到這種水準(zhǔn)，就別想了—呃，其實(shí)也可以想，只要你的腎足夠多，或者天生是當(dāng)土豪的命，那就拿錢砸吧！