如果你開車不認(rèn)路，有車載GPS幫你引路；翱翔在無垠藍(lán)天，GPS就是飛機(jī)駕駛員的“眼睛”；行駛在茫茫大海里，GPS指引你回家的路。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱GPS)現(xiàn)在對(duì)于人們來說，是再熟悉不過了。汽車、飛機(jī)、航船，只要是與定位和導(dǎo)航有關(guān)的，GPS上天入地，無處不在。但是，再強(qiáng)大的東西也有它所不能抵及的地方。由于無線電波無法穿透水下，對(duì)于廣大的海洋水下空間，衛(wèi)星定位技術(shù)卻不能直接使用。
然而，“十五”國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“差分GPS水下立體定位系統(tǒng)研制”的成功，開發(fā)出了我國(guó)第一套水下高精度導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國(guó)在此領(lǐng)域的空白，這一成果可望實(shí)現(xiàn)全球陸地、空間和海洋的一體化無縫導(dǎo)航。
GPS技術(shù)和聲納技術(shù)的完美結(jié)合
20世紀(jì)70年代，GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的開發(fā)為地球裝上了“千里眼”，它使整個(gè)地球表面以及地球的大部分外部空間實(shí)現(xiàn)了全天候定位、導(dǎo)航，廣泛應(yīng)用在交通運(yùn)輸、地形測(cè)圖、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)等諸多領(lǐng)域。
一旦擁有GPS，浩瀚天際任你游。但令人遺憾的是，多年來水下卻成了GPS的“盲區(qū)”。由于無線電波無法穿透水，特別是海水，所有衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)在海洋水體內(nèi)部“失靈”。因此，衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能直接滿足江河、湖泊、海洋等水下導(dǎo)航和定位的需求。
“盡管無線電波不能夠在海水中傳播，但是，聲音信號(hào)在海水中確有很好的傳播特性。通過水聲信號(hào)在水中的傳播，可以實(shí)現(xiàn)水下定位、導(dǎo)航、探測(cè)等。”項(xiàng)目組副組長(zhǎng)、中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院副院長(zhǎng)程鵬飛說，將GPS技術(shù)和聲納技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)適用于廣大的海洋內(nèi)部空間的導(dǎo)航、定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全球陸地、空間和海洋的一體化無縫導(dǎo)航。
自15世紀(jì)意大利藝術(shù)家、科學(xué)家達(dá)芬奇利用聲管聽到水中的聲音以來，聲納技術(shù)發(fā)展至今已有500多年的歷史�！霸缙诘穆暭{接收機(jī)功能比較簡(jiǎn)單，只是把應(yīng)用于雷達(dá)和無線電通訊信號(hào)處理技術(shù)移植到聲納系統(tǒng)中，因此并沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。”程鵬飛說，近年來，隨著微電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，聲納技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)展。
但是，把GPS技術(shù)和聲納技術(shù)結(jié)合起來，這在國(guó)內(nèi)還是頭一回�！�國(guó)外有幾個(gè)國(guó)家有這方面的研究，但實(shí)行技術(shù)封鎖，我們沒有資料可以參考和借鑒。”
為攻克這樣一個(gè)全新而又極其重要的交叉學(xué)科領(lǐng)域，2002年中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院與中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所共同承擔(dān)了“差分GPS水下立體定位系統(tǒng)”的研制開發(fā)。
中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的優(yōu)勢(shì)在大地測(cè)量，而中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所的優(yōu)勢(shì)是水聲工程，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，集成創(chuàng)新為項(xiàng)目的成功研制奠定了基礎(chǔ)。
2004年，水下GPS系統(tǒng)經(jīng)在浙江省千島湖進(jìn)行的試驗(yàn)表明，對(duì)于水深45米左右的水域，系統(tǒng)的水下定位精度為5厘米，測(cè)深精度為30厘米，水下授時(shí)精度為0.2毫秒，且測(cè)量誤差不隨時(shí)間累積。
這是繼美國(guó)、德國(guó)和法國(guó)之后，我國(guó)科學(xué)家自主研制開發(fā)的精度好、功能強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的水下GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)的成功研制，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水下高精度定位技術(shù)的壟斷，填補(bǔ)了我國(guó)在水下高精度定位導(dǎo)航和水下工程測(cè)量領(lǐng)域的空白。正因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目的開創(chuàng)意義，被兩院院士評(píng)為“2004年全國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。
