每辆汽车通往GPS的漫长而曲折的技术之路

您开车时迷路了吗?可能不是最近才有了GPS导航。

如今，每辆新车或卡车中的触摸屏导航/信息娱乐系统都被俗称为“ GPS”，这是我们今天理所当然的技术。实际上，它无处不在，很难想象没有它们的新车(尽管确实存在这样的车，人们使用了地图和转盘)。但是，如今的导航触摸屏之路是一条蜿蜒曲折的道路，其标志是数十年来发展起来的三项不断发展的技术。这些创新花了一段时间才最终注定了拙劣的路线图，更不用说难以阅读和重述了。

下次您不知道如何到达某个地方，而不得不依靠嵌入在汽车显示屏上的地图时，您可以感谢原子钟，为实际的全球定位系统提供动力的卫星星座以及不起眼的触摸屏。

真的几点了?

在导致当今GPS无法使用的三种技术中，原子钟可能是最出乎意料的。但这对GPS技术至关重要。每个GPS卫星都包含多个原子钟，这些原子钟可为每个GPS信号计算在十亿分之一秒内的时间。这使银行可以找到您用来存入支票的ATM的时间和地点，从而在所有金融交易中都加盖时间戳记。它使联邦航空管理局能够使用其多普勒天气雷达网络精确跟踪危险天气。它使您的蜂窝电话提供商可以更有效地共享其有限的无线电频谱，因此您可以随时拨打电话。而且，它可以确保数字广播公司无论您身在何处，所有歌曲都将同时到达同一电台。

(而且，尽管有这个名字，否，原子钟也不具有放射性。感谢您的询问。)

像传统时钟一样，原子钟使用振荡来跟踪时间。传统的时钟计算钟摆振荡产生的滴答声。机械手表使用来自发条发条的能量，这些发条经过一系列齿轮传递至摆轮，摆轮来回摆动。数字时钟使用石英晶体的振荡或电源线的振荡。无论采用何种技术，它们都使用振荡作为跟踪时间的方式，原子钟也是如此。

原子钟采用电振荡器，该电振荡器受原子在原子核上的正电荷与周围电子云之间的自然振荡运动所调节。这种振荡永远不会改变，因此与传统时钟不同，该振荡器的频率可用于极其精确的计时。

这个想法是由哥伦比亚大学物理学教授Isidor Rabi于1945年使用他在1930年代开发的一种称为原子束磁共振的技术提出的。这可以通过检测原子和分子旋转的单个状态来准确地测量原子核的磁性能，而该技术又被证明是可行的精确计时方法。美国国家标准局(现为美国国家标准技术研究院，简称NIST)于1949年推出了使用原子束磁共振的第一个时钟，但它不够精确。1952年，发现铯是最精确的元素，并且首次在名为NBS-1的时钟上使用。七年后，NBS-1成为NIST的主要计时器。

到1967年举行的第13届度量衡大会时，已经建立了国际标准：第二次定