从GPS早期的几个故事，看海湾战争的需求，让GPS打了个翻身仗！

GPS项目一提出来，美国国会中就出现一批反对建设GPS的人士，这是不言而喻的。因为，这个项目确实有点儿“天方夜谭”，而且耗资巨大，周期又长，没完没了，何时是个尽头。从1973年立项，1978年发第一颗卫星，后来GPS主建派，被GPS反建派逼到了墙角，不得不接受将额定星座24颗卫星，降到18颗卫星的基本星座方案。好不容易到了海湾战争爆发，伊拉克那边，到处是沙漠之地，没有地形地貌地物参照系，GPS是显示其作用的时候，当时美国军方，特别是空军，对于GPS并不“感冒”，所以第一批进入战场的GPS接收机，是民用的，这是非常有趣的事情。

GPS的早期：它是如何被美国军方和测量人员采用的？《GPS World》杂志的Matteo Luccio 采访并且组织了这四篇系列文章。

半个世纪前，1973年12月22日，国防部副部长威廉·P·克莱门茨根据国防系统采办和审查委员会的建议，在布拉德福德·帕金森上校的出色领导下，通过导航星GPS（Navstar GPS）联合计划办公室，指示整个国防部继续进行GPS项目。虽然这本杂志主要关注现在和未来，但我们偶尔会停下来回忆这一切是如何开始的。

1976年：第一个军用GPS五通道接收器内置于研究GPS可行性的几个项目之一。接收器重达270多磅，可容纳两名操作员。（图片：罗克韦尔柯林斯/史密森学会）

在下面的文章中，我们很幸运地从四位先生的漫长回忆中受益。他们是：

1.盖洛德·格林的“迷失在沙漠中，他们要求GPS”；

2.马丁·法格的“从‘我们不需要它’到‘我们离不开它’”；

3.戴维· 兹尔库斯基的“他们甚至在GPS完全建成之前就使用了它”；

4.查尔斯·R·拓林姆贝尔的《GPS：商业全球定位系统行业的诞生及其如何改变世界》。

正文如下：

1. 迷失在沙漠中，他们要求GPS（作者：盖洛德·格林）

“我知道我们在哪里。我不需要卫星系统来告诉我！”在20世纪70年代和80年代，这是军方和民间对GPS的首要反应。当时，由于该项目的资金不确定，平民对GPS的兴趣很低，且军方认为没有理由在预算中增加一个新项目，并反对GPS。这是因为其时现成的军事硬件，包括导航系统，国防工业还在极力保持其业务方面拥有的既得利益。

军事项目的审批过程也与数字技术的快速变化不一致。第一颗GPS卫星于1978年2月发射，第一台PC于1981年8月发布，第一台Mac于1984年1月发布。GPS经过了一个开发过程，建造了用户设备，对其进行了测试，以确保其符合军事要求，然后才开始以有限速率制造生产业已在六年前完成设计的设备。

我记得最清楚的联合服务故事是，我们的低成本、19磅、5.5万美元的手提式背包在第一次测试中失败了。1985年9月，陆军将其放入碱性浴中，腐蚀了o型环，导致其无法达到生物/化学去污要求。o型环是空军的要求，因为在60000英尺的高空，如果不通风，该装置将成为一枚潜在的炸弹。然而，减压未能满足海豹突击队水下作业的要求。固定的背包当时是我们的限量生产的套装。在此过程中，数字技术的发展使其超重、成本过高且不合适。为了获得手提接收器，在1990年第一次海湾战争意外爆发时，有必要购买现成的民用设备。

JPO为200个没有军事要求的民用接收器举办了一场竞赛，将其送往作战部队进行训练。天宝公司（Trimble）赢得了比赛，当第二年（1992年）战争来临时，只有12颗GPS卫星在运行，JPO要求Trimble以竞标的价格交付尽可能多的卫星接收机，以增加有限速率生产的军用卫星接收机的交付量。谈谈操作教育！陆军坦克司机因为“战争来了，所以我们不需要GPS”，而因为不想要GPS，当他们开始在这片毫无地形地貌特色的沙漠上迷路10多英里时，他们立即要求采用GPS接收器。部署的部队士兵开始向他们的父母索要个人使用的GPS接收器。战争将全球定位系统（GPS）纳入所有军事行动。这就是需求牵引驱动市场的典型范例。

关于盖洛德·格林的简介：

从1973年到1977年，作为一名空军少校，盖洛德·格林是GPS联合计划办公室（JPO）的工作人员。从1985年到1988年，作为一名上校，格林是该项目的经理。GPS World的撰稿人盖洛德·格林（Gaylord Green）回顾了这段时间，当时由于资金不确定，平民对GPS的兴趣很低。如今，GPS（全球定位系统）的好处已广为人知。

GPS联合计划办公室（JPO）陆军副中校Paul Weber佩戴的早期GPS Manipack。这张照片登上了有史以来第一本全球定位系统小册子的封面。（图片来源：GPS世界档案馆）

2. 从“我们不需要它”到“我们离不开它”（作者：马丁·法格）

空军最初反对GPS。这是如何改变的？

从1978年开始，至少到20世纪80年代中期，甚至可能是80年代末，空军多次试图取消该项目（GPS）。当时，我是国会山众议院情报委员会的工作人员。在其中一次取消GPS的努力中，众议院军事委员会的首席工作人员汤姆·库珀（Tom Cooper）来找我说：“你们能给出保留GPS的理由吗？”我说，“是的，它大大提高了SIGINT（信号情报）定位的准确性。这有很大的不同”。

所以，汤姆用这一点以及其他论点来解释我们为什么应该保留GPS。尽管遭到空军的抵制，委员会和国会最终还是决定这样做了保留。

空军对于GPS的抵抗来自战略空军司令部，该司令部在20世纪80年代认为永远不会使用卫星。他们担心卫星被击落。我觉得这很有趣，因为他们乘坐飞机在几千英尺的高空飞行，却担心卫星在11000英里的高空飞行。但他们确实是这样想和做的，所以他们落后了。

哪项服务首先采用了GPS，为什么？

到当时为止，陆军是领先采用的部队。它每年花费1亿美元吸收NRO的能力。他们也在GPS上花了钱，尽管没有花那么多。1991年，当我们进入第一次海湾战争时，我们已经有了一个部分GPS星座——我认为需要的24颗卫星中有18颗才满足要求——这意味着你不可能整天都有100%的覆盖率。因此，每天都会生成他们感兴趣区域的覆盖地图，让现场人员知道他们何时可以提供服务。他们中的大多数人也没有接收器。他们拥有的大多数接收器都是精密轻型GPS接收器（PLGR），被称为“插件”，是第一批“手持”接收器，但它们相当大。

战斗一开始，许多士兵就写信回家，要求他们的父母给他们送民用GPS接收器。

对成千上万的人出现在这个舞台上。一些部队将它们粘在直升机或喷气式飞机的挡风玻璃上。它们只是以辅助方式出现和操纵的，因为尽管当时有局限性，但它们非常有用，与其他任何东西都不同。所以，现在每个人都意识到，“天哪，这真的很重要。这改变了游戏规则”！

然后，我们得到了更现代的接收器，集成接收器，和所有的东西。然而，在海湾战争结束时，空军仍然没有计划为其任何飞机配备GPS。作为空军助理部长，我被叫到军事委员会，被问到：“你把GPS接收器集成到机队中的计划是什么？”我说：“没有计划。”他们对此表示怀疑。他们看着我说：“好吧，你是个白痴”。

然而，不是我，在我发表之前，工作人员就知道了我的故事。因此，国会授权了它。他们将其纳入了当年的《国防授权法案》（NDAA）。在不到10年的时间里，你就拥有了联合直接攻击弹药（JDAM）和其他GPS制导武器。所以，这让它迅速发展起来。

到20世纪90年代末，空军的GPS应用已经完全就位，并为他们的飞机配备了许多依赖GPS的武器。与此同时，全球定位系统已经发展到由24颗卫星组成的完整星座。1995年宣布具备全面运作能力。海军也采取了类似的行动，但他们受到的影响较小。因此，陆军仍然是利用太空的领导者。

空军参谋长向我询问了空军使用GPS的情况。我说：“参谋长，空军建造了很多太空材料，但没有使用。”当然，不久后，它就广泛使用了。所以，这种增长非常迅速——就在几年前，从“我对这些事情一点也不在乎”到“没有它们我活不下去”。

2021年8月，两架美国海军陆战队攻击中队211 F-35B闪电II和两架美国空军F-15鹰式战斗机被分配到第67战斗机中队，飞越英国航空母舰伊丽莎白女王号，飞越西印度太平洋地区。（照片来源：美国空军/上士凯尔·约翰逊）。

布莱德·帕金森（Brad Parkinson）和他的继任者作为JPO董事，设计和构建了该系统，但在其采用过程中没有发挥任何作用，对吧？

不，如果你愿意的话，他们会把它交给制造生产公司，他们做到了。一旦空军获得GPS制导武器，采用就迅速进行。

海军呢？

我不太记得海军了。我一点也不指责他们落后。我认为他们做了他们需要的，不管是什么。

后来的NDAA是否将这一授权扩展到其他服务？

我不知道。那时我已经离开了政府，所以我迷失了方向。我认为没有必要。人们没有立即理解的是，你可以用这个系统做任何事情。在一天结束时，这是一个超级精准的定时信号。你可以用它做很多事情，人们已经做到了。很快就很明显，从第一次海湾战争开始，它就非常有用，你能想到的任何东西都涉及GPS。10年后，所有军种的许多武器系统都采用了GPS制导。后来我在ATK的董事会服役，我们正在建造GPS制导炮弹。我非常确信你今天听到的ATACMS（陆军战术导弹系统）是GPS制导的。

因此，在几年内，所有的服务都希望将GPS集成到他们所有的平台和武器中。

好吧，除了令人惊讶的是，尽管人们在海湾战争中用GPS做了所有的事情——从第一天晚上起飞的直升机开始，拆除了指挥和控制系统，这些系统由飞行员粘在挡风玻璃上的陆军提供的插塞器引导，被击落的飞行员使用GPS将他们的坐标提供给救援队——在战争结束时，空军仍然没有将他们送上飞机的计划！那是国会授权的时候。太神奇了。尽管如此，一旦他们开始行动，特别是一旦他们使用GPS制导武器，一切都变了。我不知道空军是否成为了领导者，但他们肯定是该计划的积极整合者。再也没有“我们不会使用卫星”之类的话了。

那是在我的时代之后。我在1993年初离开政府。同时还有其他的大事要做。尽管我意识到这很重要，但我仍然没有意识到它有多重要，而且我在空军中远远领先于大多数其他人。

美国联邦航空管理局（FAA）首席科学家当时表示，“GPS的伟大之处在于，它是一种可以构建无数能力的工具”。同样的事情开始发生在各军种，尤其是空军，在10年内，GPS制导武器无处不在。

布拉德对JPO的座右铭之一是“这个计划办公室的首要任务是在同一个洞里投下五枚炸弹”。

是啊，顺便说一句，人们经常犯的一个错误是，他们认为第一次海湾战争期间有GPS制导武器。事实并非如此。那时还没有。有精确制导弹药，由地图、激光和各种手段制导。但是，尽管许多作者相信，当时还没有GPS制导武器。

那么，使用GPS的第一次冲突是哪一次呢？

那是2003年的伊拉克战争。它是全球定位系统制导武器的主要用户。

军事方面对50周年纪念还有其他想法吗？

无论怎样强调对军事行动的重要性，坦率地说，对平民生活的重要性，都不为过，即能够轻松准确的导航或拥有高度精准的时间。

你现在可以用一个100美元的接收器来完成，而它过去需要一个10000美元的接收器，你必须从标准中重新初始化它。所以每个人都这么做。现在，这可能造成了比健康情况下更多的依赖，许多国家都有我们没有的支持。

比如罗兰C。正如你所知，这是最近争论的一个大话题。这是一个争论了20年的话题。大家都同意，但没人动。

交通部最近发布了一项关于采用互补PNT系统的行动计划。所以，有一些行动。作为一个曾经的政府官员，当人们支持你时，你所做的就是发起一项研究，并说：“好吧，一两年后就会完成。”他们一次又一次地完成了这项研究。

20多年前就有Volpe的研究。

确实如此。

关于马丁·法格的简介：

1989年至1993年，Martin Faga既是美国国家侦察办公室（NRO）主任，也是美国空军负责太空事务的助理部长。2000年至2006年，他担任Mitre公司总裁兼首席执行官。2013年至2023年，他担任弹性导航和授时基金会董事会主席。马泰奥·卢西奥在他于2023年10月19日去世前不久采访了他。Martin Faga揭示了GPS计划的早期，包括20世纪80年代初有人试图阻止它。他强调了能够轻松准确地导航和精确时间的重要性，不仅对军事行动，而且对平民生活也是如此。

图片来源：stock_colors/iStock/Getty Images Plus/盖蒂图片社

3. “他们甚至在GPS完全建成之前就使用了它”（作者：大卫· 兹尔库斯基）

题目中的他们是谁？就是测量人员，他们是最早采用GPS的。

全球定位系统（GPS）项目始于50年前的1973年。当我在国家大地测量局（NGS）工作时，我很幸运地参与了将GPS纳入国家空间参考系统（NSRS）的工作。全球定位系统直到1993年才被认为是可操作的，但NGS于1983年开始利用全球定位系统进行调查。以前使用经典方法需要6到12个月才能进行的大地测量控制测量，使用GPS进行可以在几周内完成，只需较少的人员和资源。它改变了NGS和其他公司进行测量操作的方式。

当NGS的一个小组正在开发使用GPS评估和计算坐标的程序时，另一个NGS小组正在完成1983年北美基准的重新调整[NAD83（1986）]。对全球定位系统的分析表明，使用全球定位系统估计的一些纬度和经度值与公布的NAD83坐标不一致。经典技术使用三角测量过程（包括角度和距离），需要几个三角形来连接两个不可见的站。另一方面，GPS可以直接测量两个站点之间的距离，从而产生更精准的坐标差。

为了支持测量人员，国家地理信息系统在联邦大地测量控制小组委员会（FGCS）的主持下与其他联邦机构合作，在华盛顿特区地区开发了一个全球定位系统测试网络，以证明特定制造商的全球定位系统接收器和相关的大地测量后处理软件是否是一个准确的相对定位卫星测量系统。这便于使用全球定位系统将大地测量控制纳入国家战略参考系统。如上所述，全球定位系统调查暴露了现有NAD83（1986）控制之间的许多不一致之处。NGS和州交通部门等进行控制调查的组织在设备满足联邦测试要求后立即使用GPS，因为它比传统技术更高效、更具成本效益。这导致各州执行全州范围的大地测量网络项目，以升级其NAD 83（1986）坐标。这些调查最终被指定为高精度参考网络（HARN）。

最初，个人测量员接受GPS的态度是“核实后信任”。许多测量员认为这是一个不可信任的“黑匣子”。测量员习惯于把角度和距离写下来并检查结果。此外，早期使用GPS进行测量也存在一些关键挑战和局限性。这包括设备的成本和尺寸、所需的外围设备、电源要求（包括12伏汽车电池和发电机）、“黑匣子”计算机处理软件、纪念碑附近的障碍物以及GPS卫星的有限能见度。

在全球定位系统全面投入使用之前，一些调查必须在半夜进行，以便在观测期间看到四颗或四颗以上的卫星。这需要大量的技术规划，有时需要复杂的后勤工作会议来协调观测。此外，当时大多数私人测量师都没有执行控制项目，因此，尽管GPS可能更准确，但对于他们的典型项目来说，它并不比经典技术更具成本效益。

随着时间的推移，在GPS投入全面使用后，在接收器成本降低、用户友好的处理软件可用（如NGS OPUS）、连续运行参考站加密（如NOAA CORS），以及全州实时网络（RTN）建立（如北卡罗来纳州RTN）后，越来越多的测量员（和其他专业人员）接受了使用GPS。GPS技术现在支撑着许多科学、大型工程领域（如无人驾驶汽车和无人机）、导航和精准农业。GPS（今天的GNSS）及其应用改变了测量员和地理空间用户的工作方式，世界见证了50年前从未想象过的应用的发展。

关于大卫·兹尔库斯基的简介：

他在大地测量和测量领域工作了40多年。1974年至2009年，他受聘于国家大地测量局。他于2005年10月至2009年1月担任NGS总监。在NGS的职业生涯中，他进行了应用GPS研究，以评估和制定使用新技术生成地理空间产品的指南。在仪器测试的基础上，他开发并验证了新的规范和程序，以估计经典推导的以及GPS推导的正交高度。

查理·特林布尔为史密森尼博物馆提供4000A GPS定位器。它于1984年推出，是第一款商用GPS定位产品。（图片：史密森学会）

4. 《GPS：商业全球定位系统行业的诞生及其如何改变世界》（作者：查理·R·特林布尔）

当惠普决定取消其GPS项目时，最初生产罗兰接收器的Trimble Navigation（天宝公司）正在寻找下一个海洋项目。华盛顿的预算问题使全球定位系统的完成受到质疑。然而，布莱德·帕金森的鼓励之词，足以让Trimble Navigation买下这个被取消的项目。购买的物品包括一堆14英尺高的未分类读物和一块放在移动房屋桌子上的面包板。这是一个能够工作的GPS接收器，它记录了移动房屋在旧金山地区高速公路上行驶时的位置。由两名工程师和15名顾问组成的团队花了12个月的时间才提出框图所需的七个突破。天宝公司在18个月的周期内迭代这个框图，以遵循摩尔定律的成本曲线，达到汽车导航所需的100美元的要求目标不断前进。又花了一年时间建造了六个机架安装的多通道接收器。

1984年10月，特林布尔以10万美元的价格出售了第一台接收器。然后是20个OEM单通道定时接收器的销售。石油服务业是一个重要的早期市场。当时，天空中只有七颗GPS卫星，精确位置测量的应用仅限于每天3-4小时。精度是市场的驱动力，这导致了差分系统的发展。这些提供了大范围的仪表精度。下一个也是困难得多的步骤是实现一阶测量，这需要每公里的误差为1厘米的精度。

与此同时，下一代GPS被添加到Trimble的船用罗兰-C接收器中，该公司为商业市场生产航空接收器。1986年1月，Trimble将其用于日本汽车导航市场的GPS技术授权给先锋（Pioneer）公司。

然后是航天飞机灾难，必须设计一种新的火箭来发射更多的卫星。由于天空中只有七颗卫星，而且火箭开发的时间尚不可知，GPS用于导航是不是可能的，一时成为悬念。让运营商阶段的第一批订单产品投入使用对Trimble的生存至关重要。1986年5月，特林布尔向加州交通部（Caltrans）运送了一份七个调查系统的订单。地震监测是一个利基市场的附加产品。另一笔“与你的公司打赌”的交易是日本订购的25套双频系统。

在这段时间里，特林布尔开始意识到GPS不仅仅是一种设备——时间戳事件和地理标记使其成为一个有价值的信息技术组件。真正的价值在于信息。到2000年，香港每月100万台设备的GPS功能价格单台为1美元。全球定位系统变得无处不在，成为蓬勃发展的信息技术市场的基本组成部分。GPS是最早一个实时的全球导航系统。它现在是现代生活中不可或缺的一部分。全球定位系统真正改变了我们的世界。

关于查理·R·特林布尔的简介：

查理·特林布尔于1978年11月与人共同创立了Trimble，并在1998年之前一直担任该公司的首席执行官。1995年至2016年，他担任全球定位系统行业委员会主席。当惠普决定取消其GPS项目时，最初生产罗兰接收器的Trimble Navigation正在寻找下一个海洋项目。然而，布莱德·帕金森的鼓励之词足以让Trimble Navigation买下这个被取消的项目。