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全球定位系統(tǒng) / Global Positioning System（GPS）（第1部分：歷史、原理）
全球定位系統(tǒng)（GPS）：歷史、原理與深遠(yuǎn)影響
全球定位系統(tǒng)，由美國政府主導(dǎo)的太空軍精心運(yùn)營，是一個(gè)里程碑式的中地球軌道（MEO）衛(wèi)星導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)，為全球98%的區(qū)域提供精準(zhǔn)定位、速度測量和時(shí)間校準(zhǔn)服務(wù)。其核心由31顆衛(wèi)星、地面設(shè)施與接收設(shè)備（如智能手機(jī)）組成，通過三維坐標(biāo)系統(tǒng)，展現(xiàn)了其低頻信號穿透力強(qiáng)、全球覆蓋廣和高精度的特性。始于1970年代的雄心壯志，到1994年完成全面部署，GPS的民用信號精度在2000年后通過取消干擾，提升至令人矚目的約20英尺。
起初，GPS對軍事與民用的開放程度有限，但冷戰(zhàn)期間的國家安全需求推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步。美國政府通過"選擇性可用性"策略控制精度，直到2000年，GPS民用信號才真正得以解除限制，進(jìn)入廣泛民用領(lǐng)域。今天，GPS在航海、航空、車輛導(dǎo)航和手機(jī)定位中扮演著核心角色，其精度已提升到民用設(shè)備的4.9米水平，甚至在專業(yè)應(yīng)用中可達(dá)到亞毫米級。
美國曾利用GPS的"選擇性可用性"作為戰(zhàn)略手段，而如今，16顆衛(wèi)星廣播L5波段確保了軍事與專業(yè)用戶的高精度?；仡櫄v史，GPS的發(fā)展始于1960年，APL和ARPA合作開發(fā)的TRANSIT系統(tǒng)，以及后續(xù)的Timation衛(wèi)星試驗(yàn)，這些早期嘗試為GPS奠定了基礎(chǔ)。冷戰(zhàn)背景下的國家安全考量，如潛艇潛射彈道導(dǎo)彈的追蹤，推動(dòng)了GPS的建設(shè)與資金投入。
GPS的誕生經(jīng)歷了多次關(guān)鍵事件，如1973年JPO的成立、1967年Timation衛(wèi)星的成功驗(yàn)證，以及1978年后軌道設(shè)計(jì)的優(yōu)化?？蒲袌F(tuán)隊(duì)克服了衛(wèi)星軌道誤差、電離層影響等問題，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。GPS的里程碑包括Harold L Jury的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和Elizabeth Essex-Cohen對電離層效應(yīng)的研究，這些都為GPS的精度提升做出了重要貢獻(xiàn)。
從軍事優(yōu)先到1989年民用免費(fèi)開放，GPS的定位服務(wù)逐漸普及。GPS-III計(jì)劃移除了選擇性可用性，提升了服務(wù)質(zhì)量。隨著接收器技術(shù)的進(jìn)步，如Gladys West的工作，GPS的民用精度達(dá)到了前所未有的高度，成為全球基礎(chǔ)設(shè)施的重要支柱。
GPS的歷史是一部技術(shù)與戰(zhàn)略交織的傳奇，如今它不僅是一套導(dǎo)航系統(tǒng)，更是連接世界的數(shù)字紐帶。從1993年達(dá)到初始操作階段，到21世紀(jì)的持續(xù)升級和國際合作，GPS的影響力超越了地理邊界，推動(dòng)了全球定位、導(dǎo)航和時(shí)間管理（PNT）的革新。未來，GPS將繼續(xù)在我們的生活中發(fā)揮不可或缺的作用，見證科技與人類進(jìn)步的交融。
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