说到“GPS”这三个英文字母，几乎无人不知无人不晓，大家的第一印象都是美国科技先进的象征。
时至今日，全球范围内能够独立发射全球卫星导航系统的国家仍然寥寥不超过五个。中国也直到2020年才完成北斗全球卫星导航系统的建设。因此，有人可能会误解认为，即使现在中国建立起了全球卫星导航系统，中国的卫星导航技术也依旧比美国落后三十年。
美国GPS卫星实物图 图片来自于USA Today
然而，事实真的如此吗？你用的GPS真的是美国人三十年前的科技吗？
说到这个我们可能需要先聊聊美国GPS的起源了。GPS定位技术的前身和本质，其实是无线电导航技术。
早在上世纪二十年代，第一个给海洋船舶导航和航空飞行器导航的无线电信标就已经诞生。此后，更是不断涌现出了诸如仪表着陆系统（Instrument landing system），微波着陆系统(Microwave landing system)，伏尔导航系统（Omnidirectional）以及罗兰C（Loran C）奥米伽（Omega）等等无线电导航系统。
伏尔导航系统地面信标基站，图片来自网络
这些无线电导航系统都是通过计算无线电波在空中行走的时间差值或者相位差值来得出位置和方向信息。简单而言，就是由于光速已知，只需要知道几个信号发生源到达同一点或者一点到达几个信号监测点的时间差值信息（这也是有源导航系统和无源导航系统的区别），便能得出这几个点间的距离信息，这就变成了一个平面几何问题。（相位差值需要了解多普勒效应，此处不做过多展开，有兴趣的可以先点个关注以后再展开）。
这些早期的无线电导航系统基本都是路基或者海基系统。
那美国GPS是怎么发展到天上去的呢？
第一颗人造地球卫星 图片来自于网络
1957年，前苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，开启了人类探索太空的新时代。
当时的人们立即想到，除了能将宇航员送上太空以外，还能有什么能搬上太空的？既然在太空轨道上能够不消耗能量不断地飞行下去，那是不是将无线电导航信标发射上去就能持续不断地给地面进行导航了？
于是，在前苏联卫星发射后不久，美国詹斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）的几位学者便通过自研的测量设备跟踪到前苏联卫星的无线电信号，并通过所测得的多普勒频移参数，进而计算出了卫星的大致轨道参数。
同理，如果已知卫星的轨道参数，科学家们便能利用所测得的多普勒频移反向计算出地面观测者的坐标。
