手机怎么知道自己在哪
打开地图 App，蓝色小点就显示你在哪。它是怎么知道的？天上 24 颗卫星在帮你。
你打开手机地图，蓝色的小点马上就显示你站在哪儿。手机又没长眼睛，它怎么知道你在哪里？这要感谢天上 24 颗不断绕地球转的卫星——它们组成了“全球定位系统”GPS。这些卫星离地面两万多公里高，却能给地上的你精确指路，是不是很神奇？
你知道吗
你知道吗？GPS 是美国军方 1970 年代开发的，本来只给军队用。2000 年后开放给所有人，精度大大提高。从此人人都能“知道自己在哪里”，地图导航、外卖定位、共享单车都靠它。中国也有自己的卫星定位系统，叫“北斗”，同样厉害！
三角定位的魔法
GPS 定位靠的是“三角定位”。每颗卫星不断向地球发送信号：“我是几号卫星，现在是几点几分几秒。”你手机收到信号，对比自己的时间，就能算出信号传了多久。光速乘以时间，就是你和卫星的距离。这就像你听到远处打雷，数几秒后听到雷声，就能算出闪电离你多远。
知道了和一颗卫星的距离，你就站在以卫星为圆心、距离为半径的大球面上。知道和两颗的距离，两个球面相交成一个圆。知道和三颗的距离，三个球面相交于两点——其中一点在地球表面，就是你！为了精确时间，还要第四颗卫星。所以 GPS 至少要 4 颗卫星同时“看得见”你。
为什么时间要那么精确呢？因为光速实在太快了——一秒钟能绕地球七圈半！信号从卫星到你只要大约 0.07 秒。如果手机时间差了哪怕千分之一秒，算出来的距离就会差 300 公里，定位就完全错了。所以卫星上装的是极其精确的“原子钟”，几千万年才差一秒，手机的钟也要靠卫星信号来校准。
- GPS 至少需要 4 颗卫星
- 卫星发送信号和时间
- 通过信号传时间，算出距离
- 三个球面相交于地面一点
- 卫星上装着几千万年差一秒的原子钟
GPS 能做什么？
GPS 的本领可大了：除了地图导航，还能帮飞机找准航线、帮渔船在海上找到回港的路、帮地震仪监测地壳的小移动、帮农民精准播种施肥。外卖小哥能找到你家、共享单车能停在该停的地方、天气预报能更准——都离不开天上的卫星。可以说，GPS 已经成了现代生活看不见却离不开的“天眼”。
动手试试
不插电小游戏：在操场上标一个点 X（代表你）。三个朋友分别站在不同位置当“卫星”，他们手里都有一张地图和一根绳子。每个朋友用绳子量到 X 的距离，在自己地图上画一个相应半径的圆。三个圆相交的位置，就是 X 的位置——这就是 GPS 的原理！再想想：如果只有两个朋友（两颗卫星），能不能准确定位？为什么需要三个以上？
知道自己在哪儿，是走向任何地方的第一步。——谚语
