在筹备本期《铸剑为犁》选题时我想起了一个多年前的经历，那是一次久违的同学聚会，当大家如期抵达集合地后发现有一位同学迟到了，于是我给他打电话寻问情况，他说自己快到了，但是找不到具体集合地点在哪里。我问对方现在在哪，他自己也说不清楚确切位置。我让他找到一个明显的地标性建筑，想以此判断他大概位置。没想到，对方想了半天说了一句：“嗯……我面前是一棵大树……”。这个故事告诉我们，在前往陌生目的地时掌握自己的所在位置是多么重要，随着我们用车场景的延伸，定位和导航的重要性自然也更为突出了。

在今天，无论是车载导航还是手机中各种导航App都是我们十分熟悉的定位工具，但放在几十年前，这项便捷的技术可不是寻常百姓人能时刻享受到的。本期选题，我们来聊聊车载导航技术的过去、今天与未来。

从“观天象”到读坐标 为了精确定位我们用了上千年

在很久很久以前，人们的生活并不需要特别精确的定位，单纯靠肉眼观察太阳或月亮与地面的夹角就足够判断大致位置了。但是这个方法不仅只能获取十分粗略的定位，而且遇到阴雨天气就彻底“凉凉”了。到了15世纪末，人类开启了大航海时代，横跨大洋的远洋探索需要更为可靠和精确的定位技术才能实现。

在大航海时代，出现了包括六分仪、航海钟、星图和航海天文年历等等，通过越来越高（复）级（杂）的工具和数学计算，人们可以在茫茫大海中知道自己相对精确的位置。不过由于篇幅有限+笔者的知识储备有限，这里就不再展开细聊了。

后来随着电子技术的成熟，又出现了更为先进的无线电定位技术，与观测星空位置相比，无线电定位几乎不受天气因素的影响，这时我们才真正意义上实现了全天候定位能力。

无线电定位的原理其实很简单，首先我们知道无线电波的传播速度是恒定的，其无线电发射源（至少3个）位置也已知，那么通过反复计算接受A、B、C发射源的无线电波时间差，就可以计算出精确位置。当然，发射源的数量越多我们计算出来的坐标就越精确。

除了航海，无线电定位技术也在军事领域崭露头角，其在早期主要应用于轰炸机群的航向指引和舰船编队的导航。不过在军事领域，无线电定位也存在很明显的弊端。例如过分依赖无线电发射源（发射塔）的分布位置，在敌对区域很难实现定位功能等等。

卫星导航技术起源于军方的需求与资助

时间来到20世纪中期，随着火箭技术和人造卫星的出现，我们的定位导航技术迎来了崭新篇章。卫星导航概念最早由美国提出并投入使用，其原理本质上与无线电定位类似，只是定位信号源不再是地面固定的无线电塔，而是分布在天空中移动的卫星。

在目前已经投入使用的卫星定位系统中，起步最早也是应用最广泛的当属美国的GPS全球卫星定位系统。因此我们以GPS系统为例，来简单介绍一下卫星定位系统的工作原理。当然除了GPS外，包括我国自主研发的北斗系统、俄罗斯的GLONASS系统和欧洲的伽利略系统等都已经投入使用。无论哪种卫星导航系统，其基本原理都大致相同的。

在GPS导航系统大规模商用化之前，这项技术其实是由军方主导研发并率先应用的，总投资金额高达120亿美元，其整体发展历程包括了方案论证和初步设计阶段（70年代）、全面研制和试验阶段（80年代初）以及实用化组网阶段（80年代末）。时隔近日，GPS已经成为军事和民用领域重要的卫星定位系统之一。

在军用领域，GPS提供了专门的高精度定位频段，可以实现厘米级的定位功能。有了高精度定位信号的帮助，这项技术在军事领域发挥了十分广泛且重要的用途。

与此同时，GPS在90年代开始投放民用市场，并逐渐成为全球最重要的卫星导航服务之一。有意思的是，出于国家安全等方面的考虑，美国GPS系统的民用频段投放初期，还增设了SA干扰信号，导致其民用频段的定位精度只有100米左右。后来，随着美国军方研发出了新的技术手段，可以随时对特定区域的民用定位信号进行干扰，SA干扰信号才被取消，并一夜之间让民用GPS定位精度达到了10米左右。