GPS与生活亲密接触
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  GPS与生活亲密接触 (图)

来源:《大众科技报》  发布时间: 2017-11-20 作者:

    当你奔波了一天,饥肠辘辘地急于找到一家快餐店时,你打开手机,点击相应的服务栏,GPS系统就会在你的手机上显示出距你最近的餐饮点布局图示,并标出最佳路线,届时,你的汽车导航系统可以实现全程无人驾驶,把你安安稳稳地送到你想去的地方。这就是通过卫星信号掌握自己所处位置的全球定位系统(GPS),它正越来越多地介入我们的生活。使用引入了这一功能的手机,可以搜索距自己最近的商店、车站的位置,当然,其前提条件是这些商店、车站等必须加入GPS的数据库。而在农业上的应用更为神奇,GPS甚至可以告诉农户哪些田块需要施用农药,并根据虫情控制药量。

  1970年,GPS系统在美国首次出现时,仅限于地面部队及海上舰艇正确掌握自己位置等军事目的。目前这种方式的GPS完成于1993年,它的支持系统是距地面2万公里高空的24颗人造卫星。它们散布在地球周围,每半天绕行一周,每颗卫星都装载着自己所处时区的时钟,而且以时区的秒、毫秒等最小单位来计量时间。这一时间信息通过电波传回地球,需要定位服务的地面用户通过接收装置,根据多个卫星传回的时间信号之差换算出自己所在的位置。

  美国于2000年放宽了对GPS系统的管制,于是在各种经济领域、民用方面的大规模应用开展起来,农业就是其中之一。日本的欧姆龙公司与京都大学合作,利用GPS系统对奈良县的农田做出科学规划,让自动行驶的农业机械在田间检测土壤中氮、碳含量以及氢离子浓度等,以此决定水肥用量,实现精确耕作。今年春天种下的实验大豆,秋天已喜获丰收;刚刚种下的小麦明年春夏收割以后将改成水田。他们利用GPS系统进行精细管理,然后验证能否达到计划产量。这就是环境效益与经济效益双管齐下的所谓“精确耕作”农业生产方式。

  精确测算自己所处的位置,最少需要3颗卫星,把高度也包括在内的三维位置信息则不能少于4颗卫星。若定位进一步精确到几厘米,面临的一大难题是来自卫星的电波在到达地面之前会受到大气层的影响。为此,日本通讯综合研究所正在研制一种走时精度达万亿分之一秒的时钟,将其搭载到卫星上,以便使定位精度大幅度提高。

  随着GPS系统定位的进一步精确,将会给生活环境带来令人耳目一新的变化。比如汽车,现在一些大城市出现的银行押款车就可以凭借GPS系统实现无人驾驶,而且无论处于什么位置都无法摆脱安全监控,路途中该车既可准确行驶在路面白线内,又能及时避让迎面的会车,安全到达目的地。在此基础上,用GPS武装起来的残疾人轮椅、生活机器人等也将陆续呈现在人们面前。

  目前,投入使用卫星定位的领域已经很多,比如建筑工地推土机的自动操纵;工业垃圾非法倾倒的卫星监视及对当事车辆的追踪;与摄像装置组合起来提供现场位置信息;充当盲人的行路向导;幼儿和宠物的迷路保护;农田管理、土壤监测、提高产量的精确耕作农业等。