在衛星導航技術發明之前，人們出行要判斷自己的位置和方向走過了漫長的道路，而現代定位服務技術的興起與不斷發展，是隨著信息科技的發展進程而逐步完善的。

　　史前人類將自己生活的環境、走過的路線等用符號標刻在樹皮或獸皮上，這可以說是人類最早使用的地圖；后來我們的祖先學會了通過觀測北極星來辨別方向，之后又發明了指南針，并于12世紀傳入歐洲。20世紀20~30年代，人們發明了無線電測向技術。這種技術主要是利用電磁波的特性：在均勻理想媒質中沿直線傳播，在自由空間的傳播速度恒定，遇到障礙物時會發生反射。導航設備能測量出所在載體相對于導航臺的方向、距離、距離差、速度等參量。二戰期間，無線電導航技術迅速發展，成為當時航海和航空最重要的導航手段，至今仍在使用。但是無線電波易被發現和干擾，保密性不高，而且過分依賴導航臺，一旦導航臺失效，與之對應的導航設備便無法使用。

　　說起來，現代衛星導航技術的源起很有戲劇性。1957年原蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星。作為冷戰時期的對手，美國科學家對其十分關注。他們在通過無線電信號監測這顆衛星的動向時，偶然產生了一個靈感：把無線電導航信源從地面導航塔搬到衛星上去，不就可以通過衛星知道地面物體的位置了嗎？這種技術運用了多普勒原理，即當一個波源和觀察者產生相對運動時，觀察者接收到波的頻率就和波源原本的頻率不相同了，波源離觀察者遠去時，波的頻率會變高，波長會變短；反之頻率變低，波長變長。

　　美國科學家米德爾·基里特在20世紀60年代基于這個原理開發出了美國第一代衛星定位系統——多普勒導航系統（DPL）。但是初期的衛星導航系統有兩大不足：一是信號只能間斷使用，因為系統只有5~7顆低軌道運行衛星，對地球上的一點來說，經常會出現沒有衛星信號覆蓋的時間段，這對于長期性的測量、船舶導航以及大地測量等影響不大，但對于像飛機、火箭等高速運行載體的導航，則是致命的缺陷；另一點是由于系統對用戶的速度敏感不足，僅能二維定位，因此不適合航空等多種領域的應用。

　　隨著信息技術的發展，第二代衛星定位系統GPS替換了DPL，不再運用多普勒原理進行定位，而是使用了偽碼測距技術，GPS衛星在空中移動時會連續發射帶有時間和位置信息的無線電信號，供GPS接收機接收，由于接收機和衛星有一定距離，接收機收到信號的時間會比衛星發射信號的時間延遲，通常稱之為時延。衛星和接收機同時產生同樣的偽隨機碼，一旦兩個碼實現時間同步，接收機便能測定時延。大家都知道電磁波是以光速傳播的，所以將時延乘上光速，便能得到距離。而今，為了實現全覆蓋、全天候定位服務，一個導航系統需要的衛星多達數十顆。

　　20世紀后期，中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，陳芳允院士提出雙星定位的設想。1994年，北斗一號系統工程建設啟動，2000年發射2顆地球靜止軌道衛星，建成北斗一號系統并投入使用；2012年年底，北斗二號系統建成并向亞太地區提供區域服務。北斗系統與GPS系統最大的區別在于，北斗系統可以提供短報文通信功能。中國計劃2020年前后，建成北斗全球系統，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、測速、授時服務，并兼具短報文通信能力。

　　（來源：人民郵電報?編輯：陳飚）

總結

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