2011年9月12日 星期一

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1.全球定位系統(Global Positioning SystemGPS)
GPS原理相當簡單,類似地面測量中的距離交會法。在二維平面上的距離交會法是利用(1)二個已知點的二維座標(2)未知點對此二已知點的水平距離;計算未知點的二維座標。雖然此法理論上有二個解答,但很容易判釋出正確者。在三維空間中的距離交會法則是利用:(1)三個已知點的三維座標(2)未知點對此三已知點的空間距離;計算未知點的三維座標。雖然此法理論上有二個解答,但一般很容易判釋出正確者,因為錯誤的那個距地表極遠。
GPS原理雖然簡單,但實際上由於各種誤差之影響,如衛星部份之衛星計時器誤差、軌道誤差,測站部份之接收儀計時器誤差,自然現象之電離層延遲誤差、對流層延遲誤差,造成量測誤差,因此有了不同的測量模式:
()一測站三衛星模式(此即三維空間距離交會法,本法誤差甚大。
 
1.衛星部份
整個系統包括21個主要衛星(名為NAVSTARNavigation System By Timing & Ranging)3個備用衛星,在20180公里高的軌道上,以4個一組分別在6個軌道上運轉。每12小時繞行地球一週,軌道平面和赤道平面的夾角為550。衛星發射出的訊號內容包括:時間訊號,以便計算距離;其它資料,如軌道位置、電離層資料、以及各系統的健康情形。由衛星所傳來的發射時間與接受器的接收時間相比較,即可知傳播時間,即傳播時間=接收時間-發射時間
而星與接受器間的直線距離可用下式計算:距離 = 傳播時間 × 光速
當衛星訊號通過電離層(ionosphere)時,光速(衛星訊號速度)會因而變慢。而且此一影響會使訊號頻率之大小發生改變。因此顆衛星均以兩種不同的頻率發射其訊號:
L1頻率:1575.42MHz,可發射開放所有用戶均可接收與取用的C/A(Course/Acquisition code),與P(Precision Protected code)P碼在必要時可以進行加密。
L2頻率:1227.6MHz,可發射P碼。
接收儀檢查此二碼之頻率變化,便可以修正前述電離層所引起的誤差。
 
2.地面控制部份
地面上有4個控制站,其功用在接收每一個衛星的資料,加以分析處理,並於必要時(例如,軌道位置偏差時、原子鐘出現誤差時),送出控制信號。此外,它可以計算出各個衛星在未來一週的位置,並預估這些位置的電離層情形,然後將這些資上載到衛星上去,使衛星可以隨時知道自已的位置。
 
3.接收儀
接收儀負責接收衛星的訊號,由訊號中的時間資訊以及接收儀本身的時鐘值,算出訊號由衛星發射至接收儀收到的時間差,然後算出衛星和接收儀間的距離。當然,接收儀上的時鐘和衛星上的原子鐘之間必須先經過同步的工作。
 

2.電視
約翰洛吉貝爾德是英國電器工程師,研製電視的先驅。他出生在蘇格蘭海倫斯堡一個牧師的家裡,從小就表現出一個發明家的天才。貝爾德曾就讀於格拉斯哥大學及皇家技術學院。第一次世界大戰期間,貝爾德表示自己不適合去軍隊服役,成了一家大電力公司的負責人。1924年,貝爾德首次用收集到的舊收音器材、霓虹燈管、掃描盤、電熱棒和可以間斷發電的磁波燈和光電管等,做了一連串試驗來傳送圖像。然而這些試驗材料實在太破舊了,以致每次試驗都要損壞、更新一些零件。
經過上百次的試驗後,貝爾德總結了大量的經驗。
1925102日清晨,當貝爾德再一次發動起房間裡的機器時,隨著馬達轉速的增加,他終於從另一個房間的映射接收機裡,清晰地收到了比爾──一個表演用的玩偶的臉。
貝爾德興奮異常,他多年的夢想──發明「電視」實現了。雖然還談不到完美,但卻是一次成功的試驗。緊接著,貝爾德說服富有的公司老闆戈登
塞爾弗里奇為他提供贊助,更加專心地研究起電視來。19261月,貝爾德發明的機器有了明顯的改善。他立刻給英國科學普及學會寫了一封信,請求該會實地觀察。當貝爾德從一個房間把比爾的臉和其他人的臉傳送到另一個房間時,應邀前來的專家們一致認為,這是一件難以置信的偉大發明。贊助者也很快意識到了這項發明的市場前景是廣闊的,於是紛紛投資,成立了好幾家公司。1928年春,貝爾德研製出彩色立體電視機,成功地把圖像傳送到大西洋彼岸,成為衛星電視的前奏。一個月後,他又把電波傳送到貝倫卡里號郵輪,使所有的乘客都十分激動和驚訝。這一時期的貝爾德,正可謂春風得意,與同時代的其他幾個也在發明電視的發明家相比,他的技術脫穎而出,淩駕在其他發明家之上。