GPS是如何工作的（可能比你想知道的還要多）

　　從1994年開始，地球上空就出現了24顆GPS衛(wèi)星，他們被分成了六組，在1.3萬英尺的高空中圍繞地球飛行。它們是同步軌道衛(wèi)星，但并不是靜止的，而是以每小時8千英里的速度從西向東飛行，每天可以繞地球兩次。每顆衛(wèi)星上搭載了原子鐘，并且不斷報告：

　　偽隨機碼：每顆衛(wèi)星的ID

　　星歷數據：當前日期和時間，衛(wèi)星是否健康或不健康（“不健康”可能意味著衛(wèi)星正在重新定位或重新校準，不是指它飛走了）

　　年鑒數據：定位衛(wèi)星在什么時間到達什么位置的數據（每個GPS衛(wèi)星都有年鑒數據）

　　GPS內部的接收器會從衛(wèi)星捕捉到達時間（TOA）和飛行時間（TOF）。給定光速（恒定），以及信號在什么時候、什么地方發(fā)生，GPS接收器便會計算出你的車、你的便攜式導航儀、徒步GPS，或是智能手機在地球上哪個位置。當設備沿著高速公路移動，它還會計算行駛速度和羅盤航向，不過GPS的速度通常會比汽車里程表顯示的時速慢幾英里。行駛數據會呈現在導航系統(tǒng)里。衛(wèi)星信號從地球大氣層從40-600英里高空穿過電離層，會產生延遲；而GPS系統(tǒng)會應用校正因子。

　　一般而言，我們需要三個GPS信號來確定（三角定律）接收器的位置，然后用第四個信號來計算高度。當然，接收器接收的衛(wèi)星數量越多（最多應該是十二個，因為一共二十四顆衛(wèi)星，另外十二個在地球的另一邊），定位的質量就會越高。如果原子時鐘不準確，或是其他不準確的信息進入，GPS可以進行修正。

　　第一顆GPS衛(wèi)星是在1978年發(fā)射升空的，目前很多GPS衛(wèi)星都能很好地運行，工作時間長達十年。他們的重量約為2千磅（按地球上重量計），如果算上支持衛(wèi)星動力的太陽能電池板的話，長度可以達到17英尺。這些衛(wèi)星的發(fā)射器能超過產生不到50瓦特的輸出，當然，很多新的衛(wèi)星也在開發(fā)，發(fā)射，全世界很多國家現在都有自己的GPS衛(wèi)星。

　　更加新一些的GPS系統(tǒng)（接收器在地球上）定位會更加準確，而且能夠定位更小的對象，價格也更便宜，它們甚至還能定位室內GPS接收器。美國國防部高級研究計劃局曾經展示過一個芯片，它比一美分硬幣還要小，但是卻內置了三個陀螺儀，三個加速度計，以及一個內置時鐘（見上圖）。還有其他一些研究人員開發(fā)了很多技術，目的是提升GPS計時功能和衛(wèi)星時鐘的準確度。這些研究的主要目的，是讓昂貴的GPS系統(tǒng)能夠進一步提升準確度，并且能夠把這種準確度應用在普通人的汽車中控系統(tǒng)里面。