你知道導航的歷史嗎

如今，無論你身在何方，只要輕觸手機上或者車載的一個按鈕，立刻就可以知道自己的位置——這就是衛星導航技術給我們帶來的便利。不僅如此，它還能引導客機起降、檢測地殼運動等。目前在運行的衛星導航系統主要有美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略和我國的北斗導航系統。

在衛星導航技術發明之前，人們是怎樣判斷自己的位置和方向的呢？

史前時期，人們將自己生活的環境、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。中華民族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世紀二三十年代，人們發明了無線電測向技術。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。

衛星導航技術的源起很有戲劇性。1957年蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星。作為冷戰的對手，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？

美國科學家米德爾·基里特在20世紀60年代基于多普勒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之處：一點是信號只能間斷使用，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。而為了計算用戶的三維位置和接收機時鐘偏差，偽距測量要求至少接收來自4顆衛星的信號。

導航史從一個側面展現了人類文明的發展史，凝聚了無數人的心血與智慧，反映出人類不懈探索與追求的精神。