北斗小课堂｜日常生活中的定位知识

      辨别方向是日常生活中经常遇到的问题。现代科学技术非常发达，有许多电子导航定位的方法和技术；但在科学技术非常落后的古代，人们用什么方法辨别方向呢？一个简单实用的办法是观察天空--白天用太阳辨别方向，日出为东，日落为西，中午太阳在南；夜间则用北斗七星来辨别方向。

      北斗七星是由大熊座的七颗明亮的恒星组成的，在北天排列成斗形，常被当作指示方向的重要标志。北斗七星的中国星名（按照由斗口至斗杓连线的顺序）分别为天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳和摇光。前四颗称“斗魁”，后三颗称“斗杓”。通过斗口天璇至天枢的连线再延长5倍可以找到北极星。北极星指示的方向便是正北方。

      指南针是一种辨别方向的简单仪器，又称指北针，是我国的四大发明之一，其前身是中国的司南。指南针的主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地球北极，人们利用它的这一性能辨别方向。

      要确定更精确方向时，除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，后来为了满足使用便利性的需要，集磁针和方位盘于一体的罗盘出现了。罗盘上刻画了二十四个方向，这样一来只要看一看磁针在罗盘上的位置，就能判断出方向来。南宋时，曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的应用：“地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗盘的最早文献记载。文献中所说的“地螺”，就是地罗，也就是罗盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。

      在现代日常生活中，我们也经常遇到定位的问题。比如你邀一个朋友到天安门广场，朋友询问到哪里了时，简单的对话就显示了我们日常生活中的定位方法，就是以一座大家都知道的建筑物为标志，确定到标志的距离和所在地与标志物的方向关系。有了这些信息，位置就完全确定了。这也告诉我们定位的基本条件：一是已知建筑物的位置；二是知道（或可测定）到已知建筑物的方向和距离。

      生活中，我们不仅要在陆地上定位，还要在海上和空中定位，如飞机在某个时刻处于什么位置，那就是三维情况。

若已知待定点到一颗卫星的距离为L，则待定点在以卫星所在处为中心，以L为半径的球面上。

若知道待定点到两颗卫星的距离，则待定点一定在两个球面的交接处，是一个圆环。

      一般来说，在同一个点接收的卫星信号越多，定位精度越高。这种情况下，从数学的角度看，待定点的解不具有唯一性，但对多个解进行误差数据处理，可以得到最佳精度的解。

若知道待定点到第三颗卫星的距离，则待定点一定在第三个球面与圆环的交界处，是两个点。

如果再知道待定点到第四颗卫星的距离，则可准确确定待定点位置，即为图中闪光点。