最近上演的動作大片《007大破幽靈黨》里,“被休假”的007雖然失去了MI6的支持,但還是有些未來科技裝備的,其中就包括了一種特殊的“智能血液” 。 它是一種納米級的芯片,被注入007的血管之后,無論007身處全球任何一個地方,Q都可以追蹤確定他的位置,還能監控007的生命體征 。
那么,這種芯片究竟有多大可能,會在未來真的走入我們的生活呢?
無線電定位?
我們不妨從其最基礎功能說起:它是如何給007定位的呢?
在幾何學里,我們要在二維平面上確定某一個點的位置,只需要一個坐標(x,y)就夠了, x和y就是該點分別距離x軸和y軸的距離,這就就叫做直角坐標系(也叫笛卡爾坐標系) 。 然而,人類顯然是生活在三維空間中的,而且還是在一個曲面(地球表面)上,用直角坐標系顯然就不夠了 。
為此,人類發明了經緯度系統,將地球的表面劃分成了一個大網格,報出經緯度就能確定一個位置 。 然而,經、緯線都并沒有真正的畫在大地上,想要確定某個時刻007的位置,還得靠別的辦法 。
【Q先生的“智能血液”是如何追蹤007的?】一種古老而有效的方案,是通過無線電來定位 。 基站A向目標發送一個無線電信號,目標接受到這個信號后將其反射回去,基站收到信號后測定兩者的時間差,再乘以無線電波的速率,就得到了基站與目標之間的距離 。 也就是說,以基站為圓心,以這個距離為半徑畫一個圓,目標就出在這個圓的某一點上 。
此刻,如果同時有另一個基站B,也測出了它與目標之間的距離,則又能畫出一個圓來 。 理論上說,這兩個圓只有1~2個交點,其中一個就是目標所處的位置,原理參見下圖 。

但無線電波的速度實在是太快了(大致等同于光速,30萬千米/秒),而基站與目標的距離顯然不會有數十萬公里那么大,相對而言就會出現偏差,所以測出來的是個大致位置,也就是一個較大的范圍 。 如果只是用于船舶導航,這種精度是可以接受的;但如果是想在茫茫人海中精確找到007的位置,就需要用更高的精度,方法就是引入第三個、第四個基站,基站越多,就越能精確的確定這個交點的位置 。

實際上,無線電定位技術早已被用在野生動物保護上:八十年代,我國曾幾次放歸、跟蹤過大熊貓,用的方法就是在大熊貓的脖子上戴一個無線電項圈,這個項圈在收到基站的電波信號后會自動應答,從而確定其精確位置 。
GPS,全球定位
然而,這種系統有個很大的缺陷:作用距離有限 。
我們知道,無線電波有短波、長波、超長波等等分類,波長越大,則可以傳播的距離就越遠,但所需要的設備體積、重量也就越大 。 如果想要掛在熊貓脖子上,這個無線電發射器就只能采用較短的波長 。 而短波的是通過大氣層的反射,曲曲折折的傳播,其傳播距離受地形的影響非常大,也很容易被外界因素干擾,有效作用距離通常在數百到數千公里不等——顯然,MI6在倫敦的總部,離南美洲的距離遠不止這一點,用無線電定位就行不通了 。
因此,他們或許可以使用另一種成熟的技術:GPS,全稱“全球衛星定位系統” 。
GPS的原理,跟前面說的無線電定位相同,只不過把基站“搬”到了衛星上,運用“三角定位法”進行工作 。 GPS由31顆衛星組成陣列,確保在任意時刻,地球上任何位置的接收器,都能跟至少3顆衛星進行短暫的無線電通訊 。 只不過這次畫出來的,不是一個圓形,而是一個空心的“球殼”,3個球殼的交點,就是目標所處的位置 。
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