与时俱进的精密定轨和信号编码是生命力之谜吗？

GNSS首要特点是帮助用户实现高精度定位，前提是必须精确掌握卫星本身的精确位置和运动轨迹。所以，卫星轨道的确定成为空间科学的一个分支——定轨学。多少世纪以来，天文学家、物理学家和数学家们都在寻找和研究天体运动的预测方法。但是，直到上世纪50年代后期，当人类第一颗人造地球卫星上天以后，卫星轨道确定的现代学科才得以诞生。这一新的领域与传统的天文学在三个方面有所不同：一是卫星典型的跟踪方法不是利用原先的天文望远镜，而是使用无线电测量方法；二是其坐标的原点是在地心，卫星大多在围绕地球的轨道上，而不是围绕太阳，或者更加遥远的行星；三是轨道确定主要依靠大量的数值计算，而不是估算和测算。

定轨学在其形成过程中飞速发展，这主要归功于计算机技术的迅速进步，使得通过计算机能够求解强大复杂的轨道运动方程式成为可能。早期的工作集中在产生比较好的卫星星历，也就是卫星速度和轨迹的时刻表。复杂的运动方程通过大型计算机产生这些时刻表，将其计算结果与跟踪站无线电测量的实际结果进行比较，不断改进所用的算法，不断提高轨道预测的精度。

先进的信号编码

码分多址（CDMA，扩频，或者说是伪随机噪声）是在白沙岛导弹试验场借助于621B计划实现的，是由宇航公司的科技人员来开展的。对于采用CDMA的决定，是在早期许多大量研究的基础上，当然，也参考了《数字通信》一书。来自Magnavox公司的罗伯特 金博士在内的许多人员也做出了大量的贡献。其中最重要的是，保证GPS信号的载波、编码、数据都要实现相位相关,如图31所示，从而使得先进的GPS接收机能够达到更高的精度。

　　图31. GPS信号根据传送方式进行排列设计，保证其连贯性

　　1975年就能够设计出这样好的信号结构，人们对设计者倍加赞赏。时间过去那么长，信号结构仅仅需要很小的修改，真正是个奇迹。

码分多址（CDMA，扩频，或者说是伪随机噪声），这种信号调制用于无源测距，显然是GPS最基本的创新技术。这个信号能够让用户实现四维定位，而用户设备不需要有原子钟。俄罗斯的GLONASS也利用扩频无源测距，但是采取频分多址（FDMA）方式，实际应用证明这种信号调制有其不足之处。