GPS没有了怎么办？

不论驾车导航，或是寻找美食食肆，现在我们的生活越来越不能离开GPS系统。GPS是英语Global Positioning System的简称，意思是全球定位系统。它的工作原理是美国发射了24颗中距离圆形轨道的卫星。每颗卫星上最多可携带着4个精度极高的原子钟。这些原子钟的精度可达纳秒级并且完全同步。纳秒为一秒的十亿分之一，是非常小的时间单位。传播速度最快的光线一纳秒也才行进30厘米左右。这些卫星以电磁波的方式将自己原子钟的时钟信息广播出去（称之为“授时”），地面上的GPS接收模块（这些模块装在你的智能手机、汽车导航仪里）只要接收到三个以上的GPS卫星授时信号，就能根据授时信号到达的先后次序和时差，通过运算算出你的手机所在地理位置的经纬度和海拔高度，从而测定出在地球上的具体位置点。如果连续接受授时信号并运算的话，还能算出你手机的行进速度和行程。

以上所述的是GPS定位和导航的原理。但GPS的作用远远不止告诉你开车时候在哪里该拐弯，或告诉你好吃的地方在哪里。这些仅仅是GPS非常精准的时钟和授时系统的“浅薄”应用。现实中，以美国为例，GPS卫星信号支撑着全国几乎每个核心网络，包括互联网、电力网、金融交易、电信网和交通网。互联网的每个节点（Node）需要精准同步的时钟跟踪和重组以光速传播的数据包（Packets）；电力网在并网时，相位测量单元须用精准同步的时钟确保要并网的电流是完全同相位的正弦波，这样并网时候才不会对电力网造成相位冲击，影响整个电网的可靠性；移动基站之间必须要靠精准的时钟保持同步，这样你的手机通话从一个基站移动切换到另一个基站时候才不会掉线；无论是在线下的ATM上存取款转账，还是线上跨洋在金融股票市场购买股票证券，没有精准的时钟就无法保证交易可行性和可靠性；大量使用高科技的农业机械，比如智能拖拉机、联合收割机、自动传送设备、计算机引导的播种机都装备了GPS设备，为美国高效高产能农业做出巨大贡献。

综上所述，GPS关系到整个国家是否能正常运作，一旦GPS发生故障，这个故障不论来自系统本身、敌对势力的有意破坏（太空战、使用地磁干扰或电磁脉冲干扰、伪造授时信号）、战争、太阳风暴、小行星或彗星干扰，都会造成难以想象的损失和破坏。2016年4月，有几十艘韩国渔船不得不返回港口，因为这些船的GPS设备受到了怀疑是朝鲜的干扰而失灵。2016年1月12日，美国海军的两艘巡逻艇进入了伊朗80公里领海区域，被伊朗革命卫队海军扣押。根据美国“基督教科学箴言报”报道，认为伊朗用伪造的GPS授时信号成功欺骗了美舰上的导航设备，诱捕了美海军舰艇。这两宗案例如果还有猜测的成分话，下面这个事件可是石锤。2016年1月，美国空军让一颗GPS卫星退出现役，在新卫星接替的时候，出现了13.7微秒的断档。就这么一眨眼都不到的断档故障，波及了一半的仍在轨道上工作的GPS卫星，在接下来的12个小时中，美国多个系统出现了数千次中断。其中包括电信网络、用来监视民航飞机空中飞行状态的“广播式自动相关监视”（ADS-B）和北美急救网络。幸运的是，这次故障没有造成人员伤亡，但足以让人们对过度依赖GPS系统导致的脆弱性产生极大的恐惧。

对此，美国提出一个作为应急替代GPS的新系统，取名为eLORAN。这不算是新鲜事物，它前身是二战期间，美国开发的基于地面站的无线电导航及授时系统，名叫LORAN（罗兰），是英语Long Rande Navigation的缩写，意思是“远距离无线电导航系统”。在没有使用GPS卫星系统时，罗兰是唯一的导航和授时系统。当时最先进的罗兰系统在美国拥有25个发射站，覆盖范围大约2400公里，精度为300米，只提供经纬度信息（无海拔信息）。作为GPS的替代补充，eLORAN被称为增强型的罗兰版本，它将沿用原罗兰的地面发射设备，用来传播低频甚高功率的授时信号。

增强型罗兰（eLORAN）系统不仅可以作为GPS系统的补充，因为其发射信号强度是GPS卫星信号的130万倍。它具备了不少独特的优势，比如这么高的信号强度可以穿透建筑物、地面甚至水下，而且几乎无法被恶意干扰伪装。就算是平时增强型罗兰和GPS配合使用，不仅精度会更高，而且还能用于室内、地下和水下接受信号。

2017年7月，美国众议院通过法案批准建立增强型罗兰系统。据说，中国和俄罗斯也已经建立自己卫星授时系统的备份方案。

（本文素材主要来源于：
1 https://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/why-united-states-needs-backup-for-gps.htm?utm_campaign=sf&hsw=twitter&utm_source=twitter.com&utm_medium=social#mkcpgn=rssnws1

2 http://www.ursanav.com/solutions/technology/eloran/

3 http://gpsworld.com/the-day-gps-went-away/)