GPS 之前,人们怎么定位:从六分仪到惯性导航
卫星导航之前,定位靠地标、无线电和推算,各有各的边界:要么要人看着,要么要有台站,要么误差会累积。看懂这些边界,才明白为什么今天还要给卫星定位配补位手段。
今天设备里为什么同时写着 GPS、北斗、基站和 WiFi,答案藏在卫星出现之前。更早的时候,定位是件得有人盯着做的事:船在近海看灯塔和海岸线,靠六分仪量星体角度,再拿笔在海图上算;看不见岸、又赶上下雨,就只剩从已知起点一路累加方向和速度的推算定位(dead reckoning)。老船长带徒弟爱说一句话,每记错一小格,走出去十里就是另一片海。误差会攒,这是推算法的命门。后来地面台站铺起来,无线电导航能给出不漂移的绝对位置,可信号只覆盖台站周围;惯性导航(inertial navigation)不靠外面,却照样越走越偏。几条路各有各的边界,直到天上有了卫星,全球覆盖和统一坐标才头一回凑齐。饶是这样,进隧道、进车库仍会断,老问题换了身衣服又回来了:现在那些补位手段,补的正是当年这几块短板。
在卫星之前,定位从来不是“随时知道自己在哪”,而是“在特定条件下算出一个位置”。地标定位要看得见,无线电导航要够得着台站,惯性导航(inertial navigation)不用看外面,但误差会随时间越滚越大。
先讲清每种办法靠什么工作,最后回到你选设备时该问什么。
一、四种老办法,四种代价
| 办法 | 靠什么定位置 | 不依赖 | 主要限制 |
|---|---|---|---|
| 地标 / 天文定位 | 观测已知参照物(海岸线、星体角度) | 地面台站 | 要能看见、要会算、要有人操作,天气与夜间受影响 |
| 无线电导航 | 接收多个地面台站信号,测时间差或方位 | 卫星 | 覆盖限于台站周边,远距离与地形遮挡处精度下降 |
| 推算定位(dead reckoning) | 从已知起点累加方向与速度 | 任何外部信号 | 每一步的小误差都会累积,走越远偏越多 |
| 惯性导航(INS) | 加速度计 + 陀螺仪积分求位置姿态 | 任何外部信号 | 同样存在积分漂移,器件成本与精度强相关 |
这里有个容易搞混的点:推算定位和惯性导航都是“自己算”,不是“别人告诉我”。它们的最大优点是连续、不中断、不怕遮挡;最大缺点是没有外部基准来纠偏,时间一长就漂。所以后来几乎所有实际系统都走同一条思路:用一个连续的手段打底,再时不时用一个绝对手段校准。
卫星导航(GNSS, Global Navigation Satellite System)提供的是绝对位置,但不连续,进隧道、进车库、被金属壳挡住,信号就断。把“绝对但不连续”和“连续但会漂”拼起来,就是现代定位系统的基本结构。这也解释了为什么产品页的“定位方式”一栏会同时写好几个词。
二、为什么卫星导航成了主线
不是因为它在每一项上都更强,而是它同时解决了三件过去无法兼顾的事:全球覆盖、不依赖用户自己维护台站、以及绝对坐标统一。对车队、船舶、外勤这类跨区域作业,前两条几乎是决定性的,你不可能为了管一批车,先自建一套地面台网。
但它继承了老办法没解决的那个短板:需要“看得见天”。这一点在海上、旷野、郊区道路不成问题,在城市峡谷、隧道、室内停车场、集装箱堆场里就非常现实。于是补位手段被保留下来,只是换了技术形态:
- 基站定位(LBS, Location Based Service):用蜂窝基站的覆盖关系估位置,室内可用,精度量级和基站密度相关。
- 辅助定位(AGPS / AGNSS, Assisted GNSS):把星历等辅助数据经网络下发,缩短接收机首次定位所需时间,本身不是又一套星座。
- WiFi / 蓝牙:靠已知热点或信标的位置反推,适合室内与固定场所。
这三类都不是“另一种 GPS”,而是给卫星信号补空白。站内多款产品页把它们和 GPS、北斗写在同一行,例如 TM820 技术参数里就是几种方式并列;产品总览可逐款对照。至于某款在什么条件下启用哪一种、切换优先级怎么定,站内没有公开口径,需向商务确认,不要按词面推断“写了就一定会同时用”。
三、术语顺手对齐
首次出现时把中英对照写清楚,后面读规格书会省很多事:
- 全球导航卫星系统(GNSS, Global Navigation Satellite System):总称。
- 惯性导航系统(INS, Inertial Navigation System):靠自身传感器积分推算。
- 推算定位(dead reckoning):从已知起点累加航向与路程。
- 辅助全球导航卫星系统(AGNSS, Assisted GNSS):经网络下发辅助数据以加快定位。
- 首次定位时间(TTFF, Time To First Fix):从开机到算出位置所需时间,冷启动与热启动差别很大。
TTFF 这一项最常被误用。设备长时间断电后重新上电,需要重新收齐星历,等待明显更久;有辅助数据下发时则短得多。所以“这台设备定位慢”要先问是哪种启动状态,再下结论。
四、轮到自己的项目怎么挑
如果你在做跨区域车辆或资产监管,选以卫星导航为主、并明确列出补位手段的型号,同时把“遮挡场景怎么表现”写进验收,而不是只比较参数表里的精度值。如果你在做室内或固定场所的人员/物料管理,卫星本来就不是主角,先把基站、WiFi 或蓝牙的部署条件谈清楚,再决定终端形态。
如果你在做一套需要连续轨迹的系统,选“绝对定位 + 补位 + 明确的断电重连策略”这个组合;如果只需要每天几次确认位置,一套稳定的卫星定位加合理的上报间隔就够,不必为连续性多花钱。
把项目里最看不见天的三个地点写下来,地库、隧道、堆场之类,连同业务上能接受的位置空白时长,一起发给商务,请对方按场景书面回复可用手段。再拿 TM820 技术参数 里那一行定位方式逐项对一遍,看页面写了哪些、没写哪些。别问「你们定位准不准」,问「在这三处会断多久、靠什么补」,回过来的答案才写得进合同。

