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袁腾飞说雷达和GPS是一回事有错么?

已有 4124 次阅读 2018-4-19 21:15 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 袁腾飞, 雷达, GPS

 这几天芯片的事情刷屏,为了博文的安全保险起见,咱只读芯片方面新闻与评论而不谈芯片,那就说说袁腾飞。

历史学出身的袁腾飞用自己的口吻说历史,故事性很强,语言表达非常生动活泼诙谐幽默,赢得大众喜爱n多年,点赞再点赞。但是,所有有关科技的事情,袁腾飞当然是外行。最近注意到他用一段五六分钟的视频,打了科技的一个小小擦边球,谈论二战中雷达的发明和应用的精彩故事,最后他话锋一转,跳到GPS方面,结果下面有一半的评论提醒他雷达和GPS不是一回事,风马牛不相及。这么说,听众的眼睛是雪亮的,文科的袁腾飞这次说错了,小小乌龙了一次!


首先,雷达是怎么回事?

雷达RADAR),是英文Radio Detection and Ranging(无线电侦测和定距)的缩写及音译

简而言之,将一束无线电波定向发射至空中,空间内存在的金属性物体反射该电波的一部分回到大锅形接收器,如下图所示。该束电磁波一直在空间某个范围内扫描,由接收到的电波可以计算出空间范围内该物体之方向,高度及速度,并且可以探测物体的形状雷达技术中,无线电波的发射器和接收器是在一起的。

A long-range radar antenna, known as ALTAIR, used to detect and track space objects in conjunction with ABM testing at the Ronald Reagan Test Site on Kwajalein Atoll.Radar2.gif

回头说说雷达使用的无线电波。最早用于雷达的是微波。二战中研制和生产了很多雷达,因此对微波加深了很多认识。微波加热就是当时的一个巨大收获,所以二战之后微波炉大量出现,到现在为止,没有用过微波炉的请举手;第二个收获是收音机:以前的收音机都是中波和短波,八十和九十年代都是用短波收听美国之音和英国的BBC学习外语,最近出来的收音机波段是调频波(FM),城市里面用的,声音很清晰,音质特好,这样的收音机到了城郊就声音变弱,出了城郊就没有信号了。比如乘坐高铁从北京去深圳,一路上能收听到各地不同口音特色的广播。第三个就是现在广泛使用的手机和Wifi了(无线通讯技术)。前几年大家讽刺说某个公司的手机信号弱,来电话了就到处走动找信号,因此张国荣就这样不小心从高楼窗口掉下去了。还有一个大的应用是GPS,下面要讲,这里先埋下伏笔。至于无绳电话,对讲机,无人机,无线充电器,还有无人驾驶汽车上的雷达,都是这个领域的。

再细说一点雷达用的微波(以前有个旧名字叫雷达波),更细分就有米波、分米波、厘米波、毫米波,上面说到的不同的领域都有不同的特定波段, 比如有些波段是军事通讯使用的,有些是民用的,民航飞机也用这个波段,因此飞机起飞和降落的时候不让使用手机,就怕信号串了(干扰)导致意外事故。再后来,用激光代替微波开发出的激光雷达,威力更大,以后再写博文表述。


接着,谈谈GPS是怎么回事。

GPS是全球定位系统Global Positioning System),全称全球卫星定位系。就是把微波(雷达波)发射器装在卫星上,接收器位于地面车辆上。由于天上有好多颗这样的卫星,地面的每个接收器最少可以收到三颗的微波信号,再进行一些简单的计算,就可以知道接收器的具体位置,还能计算出速度。这就是GPS的原理。每个汽车导航仪上就有一个这样的接收器,再加上一个简单的计算芯片还有存储的地图,当然还有显示屏幕和声音提示,电源线等等。智能手机上几乎都有这些。

再细说一点GPS用的微波GPS统主要有两个L波段(19 cm24 cm),对应1755 MHz 1228 MHz 附近。请对比手机用的波段 900 MHz1800 MHz1900 MHzGPS统是美国开发的,苏联/俄罗斯的对应的是GLONASS系统,使用的波段是 1246 MHz 1602 MHz 中国的对应系统是北斗导航系统,波段根人家一样。

Image result for GPSImage result for GPS


第三,说说手机的Wifi

手机是使用微波通讯的,里面装了特定频率的接收器,上面说了波段 900 MHz1800 MHz1900 MHz。最近出来的4G通讯用的波段是2.6GHz 2600 MHz),所以老式的手机接收不到这个2.6GHz信号,想玩4G还需要烧点钱买新式手机。

手机的微波信号发射器在哪里?在大街边和楼顶上,细心的人就能发现。但是手机的位置是经常变化的,所以手机总能和最近的大街边的微波发射器连上,这样就知道手机的大概位置,这就是手机里面的Wifi定位功能,精度是一两百米,再加上GPS,通常误差在几米。所以,本拉登就不敢用手机。

Image result for mobile  tower



罗嗦了这么多,小结一下。

雷达,GPS和手机的Wifi都是使用微波的,属于微波通讯系统。雷达的微波发射和接收都在一起;GPS的微波发射源在天上,手机Wifi发射源在大街上或者房间里,GPS和手机Wifi的接收器都在口袋或者汽车里。就这么点小小区别。

但是讲到功能,雷达主要是军用好像很神秘,GPS好像很好玩,手机Wifi就一般般了。难怪平常人认为这些是风马牛不相及。

回到开头,袁腾飞敢说这个话题应该是看懂了有关的科普,或者请教了一些懂行的,所以才简单说了那么几句,其实没有错。他的观众估计基本上是文科艺术类出身的,对科技原理不感兴趣或者不懂。所以才有了互相之间误解的乌龙。




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