地圖也幫不了忙的時候——幸虧有了不起的全球定位系統

地圖也幫不了忙的時候——幸虧有了不起的全球定位系統

《儆醒！》駐澳大利亞通訊員報導

年輕的遠足家在酷熱的天氣中艱苦登山，弄得滿臉是汗。她抖一抖肩膀，卸下裝滿求生物品而變得沉甸甸的背囊，然後小心翼翼地攤開遠足地圖，細心查閱。可是四周的地形卻沒有一處似曾相識。不久，她滿心絕望不安，嘆道：「不是迷了路吧！」

突然她靈機一動，於是伸手探進背囊之中，拿出一副有保護殼的儀器，接著在鍵盤上輸入一些資料。不到半晌，她又能展開笑顏了。現在她趕快收拾行囊，像路向明確的人一般，胸有成竹地邁步上前。

遠足家為什麼這麼快、這麼輕易就能擺脫看似無望的困境，並且覓得出路呢？因為她懂得使用一個了不起的工具，這工具稱為全球定位系統（簡稱GPS)。這個系統能讓她知道自己的確實位置，並且能顯示路徑。這奇妙的GPS究竟是怎麼樣的系統呢？

GPS的全名是衛星全球定位系統，是利用導航衛星計時和測距的系統。GPS最初是發展以供美軍應用的，但現在世界上無論何地何人，都可以應用這個系統。第一枚供GPS應用的人造衛星在1978年升空。現在整個系統一共用上21枚導航衛星，另外再有3枚活躍的衛星留在軌道上以備補替之用。各衛星留在離地2萬零196米的軌道上，與赤道保持55度的傾斜度。根據這樣的排列，在任何時候，地球表面任何一個地方都會受到起碼四枚衛星所覆蓋。

差之毫厘，謬以千里

人造衛星在特定、已知的時間發出射電脈衝，系統的接收器量度脈衝到達的精確時間，因而能定出自己與衛星之間的距離。脈衝到達地球需時約十一分之一秒。接收器將這個數字乘以光速，於是得到接收器與衛星之間的距離，而且準確度高得驚人。不過時間必須量度得很準確，因為僅是百萬分之一秒的誤差，就能使距離出現約300米的偏差！

怎樣保持如此令人難以置信的精確時間呢？藉著運用人造衛星內複雜的原子鐘。洛格斯登在其著作《衛星全球定位系統》中解釋說：「第二小組的衛星……裝置了四個非常準確的時鐘，分別是兩個銫原子鐘和兩個銣原子鐘。這些時鐘非常穩定準確，每16萬年才會快或者慢一秒。」

在實際使用時，接收器——例如在本篇起首所提及遠足家所使用的接收器——會收到起碼四顆衛星所發出的信號，並計算出每顆衛星彼此之間的距離。GPS系統採用這些距離進一步算出便攜式接收器所處地點的經緯度和海拔高度，並將結果顯示出來。定位數據要準確，就起碼需要四枚人造衛星。便攜式接收器輕便而且便宜，體積和價錢與手提電話差不了多少。

超越傳統地圖？

GPS的接收器不但能顯示自己的位置，還能指引正確路向，只要能正確地輸入目的地的詳細資料就行了。所以，在這方面，像GPS這樣的裝置比大部分準確的傳統地圖更優勝。例如：你用地圖找出路向時，參天的大樹和密集的草木會影響你查閱地圖的效果。其他因素，例如全無特徵的區域（尤其是海洋和沙漠）、黑暗和濃霧都會令查閱地圖變得困難，甚至完全無效。不過，有了GPS接收器當然不代表不需要地圖，系統與地圖或海圖並用時，效果特別好。這系統在引導船隻進入濃霧深鎖的海港，在追蹤繁忙碼頭中的集裝箱，還有在其他商業應用方面，都能大派用場。

隨著GPS系統不斷發展，人們還進一步發掘出下列的用途：

● 追蹤危險冰山

● 預測天氣

● 飛機精確著陸

● 找尋沉沒船隻

● 汽車追蹤及導航系統

● 確保肥料平均分布田間

這個獨特的人造衛星系統為上文的遠足家指引去路，讓她能準確概覽自己所在的位置，而且是在有最迫切需要的時候提供這樣的信息。這還不止，她得到系統的指示，找出正確去路，終於到達安全地點。不錯，當她以為自己迷路的時候，這個了不起的衛星全球定位系統幫助她擺脫了困境。

［第22頁的附欄或圖片］

1984年，美國俄克拉何馬州商人羅恩·弗拉泰斯利用全球定位系統，在危地馬拉和伯利茲的密林中，找到古馬雅人村落的遺址。弗拉泰斯的方法結合了地球資源衛星圖片的觀察結果，和GPS的精確導航。弗拉泰斯和他的同事說：「我們能夠在大概五天之內，確定在猶卡坦內，有多少馬雅文明的遺跡，如果徒步來找的話，恐怕起碼要一百年。」

［第22,23頁的圖解或圖片］

（排版後的式樣，見出版物）

GPS能清楚顯示

你的準確位置

經緯坐標

時間和日期

跟蹤羅盤

你的海拔高度

參考地圖

GPS能放大縮小，駕駛前往從來沒有去過的地方時，也能引導你到達目的地

你的方位

羅盤導向裝置和指示箭號能指示回家路程，並提示餘下多少路程

天線

實際體積

人造衛星狀況

這幅觀天圖顯示出24個衛星中接收器能「看見」的哪幾個

脈衝強度

如果若干衛星遭物件阻礙（暗影部分），接收器用替補衛星去固定位置

［第22頁的圖片鳴謝］