苏联,俄罗斯和美国的导航卫星系统。 第二个故事

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10月4 1957是美国的重要奖励 - 美国工程师在苏联发射第一颗人造地球卫星后决定调整空间以满足导航需求(具有Yank的典型实用性)。 在约翰霍普金斯АPL(应用物理实验室)的应用物理实验室,W. G. Guyer和J. C. Wiffenbach的工作人员研究了来自苏联“Sputnik-1”的无线电信号,并注意到通过卫星发出的信号的强烈多普勒频移。 当我们在太空中的长子接近时,信号的频率增加,并且后退发射的无线电信号频率降低。 研究人员设法开发了一种计算机程序,通过一次通过确定无线电信号上通过物体的轨道参数。 自然地,反向原理也是可能的 - 使用地面接收装置的未知坐标的相同频移来计算已知的轨道参数。 APL员工F.T. McClure想到了这个想法,他和实验室主任Richard Kershner一起组建了一个研究小组来研究一个名为Transit的项目。

苏联,俄罗斯和美国的导航卫星系统。 第二个故事
Richard Kershner(左)是美国全球定位系统的创始人之一。 资料来源:gpsworld.com





潜艇“乔治华盛顿”是Transit系统的第一个用户。 来源:zonwar.ru



Transit星座的运行轨道。 资料来源:gpsworld.com


主要客户是美国海军,它需要配备Polaris导弹的新型潜艇的精确导航工具。 需要准确确定“乔治华盛顿”型潜艇的位置对于当时新发射的带有来自海洋任何地方的核弹头的导弹极为必要。




潜艇的过境接收设备。 资料来源:timeandnavigation.si.edu


已经由1958,美国人能够呈现卫星系统Transit的第一个实验模型,以及17 9月1959,他被送入太空。 还建立了地面基础设施 - 到发射时,消费者导航设备的综合体已准备就绪,地面跟踪站也已准备就绪。


霍普金斯大学的工程师组装和测试Transit宇宙飞船。 资料来源:timeandnavigation.si.edu


美国人正在研究一个完整的加力燃烧室卫星导航项目:到了1959年,他们建造了多达五种类型的Transit卫星,这些卫星后来都被发射和测试。 在运行模式下,美国导航系统在12月获得了1963,也就是说,在不到五年的时间内,可以创建一个时间精确的可行系统 - 固定对象的均方误差(UPC)为60 m。


卫星运输5A年度1970型号。 资料来源:timeandnavigation.si.edu



安装在车内的过境接收器,由地质学家史密森尼大学Ted Maxwell在1987年度的埃及沙漠中使用。 探险家的主力是



......苏维埃“尼瓦”! 资料来源:gpsworld.com [/ center]

确定在水面位置移动的潜艇的坐标更成问题:如果你以0,5 km / h的速度值犯错误,UPC将增加到500 m。因此,更容易联系卫星寻求船只固定位置的帮助,这也不容易。 低轨道美国海军(1100公里海拔高度)Transit在64中间接收了四颗卫星,将轨道星座带到七辆车上,而从67开始,导航变得可用而且仅仅是凡人。 目前,Transit卫星星座用于研究电离层。 世界上第一个卫星导航系统的无法确定的是,无法确定地面使用者的位置高度,观察的相当长的持续时间以及物体的定位精度,这在时间上变得不足。 所有这些都导致了美国航天工业的新搜索。


航天器Timation。 资料来源:timeandnavigation.si.edu


第二个卫星导航系统是来自海军研究实验室(NRL - 海军研究实验室)的Timation,由Roger Easton领导。 在该项目中,组装了两颗卫星,配备了超精确时钟,用于向地面消费者广播时间信号,并准确确定自己的位置。


实验卫星Timation NTS-3,配备铷钟。 资料来源:gpsworld.com


在Timation,为未来GPS系统的运行制定了一个基本原则:在卫星上运行的发射机,发射编码信号,由地面用户固定并测量其通过的延迟。 知道卫星在轨道上的确切位置,设备可以轻松计算到它的距离,并根据这些数据确定自己的坐标(星历)。 当然,这需要至少三颗卫星,最好是四颗卫星。 第一批Timations在1967年度进入太空,并在开始时携带石英表,后来是超精确的原子钟 - 铷和铯。

无论海军如何,美国空军都在自己的全球定位系统上运行,称为621B系统(空军621B)。 这项技术的一项重要创新是三维性 - 现在可以确定物体的纬度,经度和期待已久的高度。 根据基于伪随机类噪声信号的新编码原理分离卫星信号。 伪随机码增加了信号噪声抗扰度并解决了访问限制的问题。 导航设备的民用用户只能访问可以随时从地面控制中心修改的开放代码。 在这种情况下,整个“和平”技术将失败,确定其自身的坐标有重大错误。 封闭的军事法规将保持不变。

这些测试是在新墨西哥州的1972发射的,使用气球和飞机上的发射器作为卫星模拟器。 612系统显示出几米的出色定位精度,当时正在形成具有16卫星的中轨道全球导航系统的概念。 在该实施例中,四个卫星的簇(该数量是精确导航所必需的)提供了整个大陆的24小时覆盖。 几年来,612B系统处于实验级别,对五角大楼并不特别感兴趣。 与此同时,美国的几个办事处正致力于“热门”导航主题:应用物理实验室致力于Transit改造,海军掺杂Timation,甚至地面部队提供他们自己的SECOR(范围的顺序相关,顺序范围计算)。 这不得不打扰国防部,它可能会遇到各种类型的力量中独特的导航格式。 在某个时刻,一名美国战士用手拍打桌子,并出生了GPS,吸收了所有最好的前辈。 在70的中期,在美国国防部的支持下,成立了一个三方联合委员会,称为导航卫星执行小组(NAVSEG),它确定了未来系统的重要参数 - 卫星数量,高度,信号代码和调制方法。 当我们得出成本数字时,我们决定立即创建两个选项 - 军事和商业,在定位精度方面存在预定误差。 空军在该计划中发挥了主导作用,因为其空军621B是未来导航系统中最周到的模型,GPS从中借用了几乎不变的伪随机噪声技术。 信号同步系统取自Timtation项目,但轨道被提升到数千公里的20,这提供了12小时的循环周期而不是其前身的8小时。 一颗经验丰富的卫星已经在1978已经发射到太空,并且像往常一样,他们以前准备了所有必要的地面基础设施 - 只发明了七种类型的接收设备。 在1995中,GPS已经完全部署 - 尽管30足以工作,但24卫星周围仍在轨道上。 分配了六个卫星轨道平面,其倾向于550。 目前,测量应用GPS允许确定消费者的位置,精度小于1毫米! 自1996以来,Block 2R卫星已经出现,配备了自动导航系统AutoNav,当地面控制站被摧毁至少180天时,它允许设备在轨道上运行。

直到80-x结束时对GPS的战斗使用是零星的和不重要的:确定波斯湾雷区的坐标并消除巴拿马入侵期间地图的不完美。 在沙漠风暴期间,在1990-1991的波斯湾发生了全面的火灾洗礼。 部队能够在沙漠中积极地进行机动,难以找到可接受的地标,并且在沙尘暴的情况下,在一天中的任何时间都可以高精度地进行炮击。 后来,全球定位系统在1993的索马里维和行动,1994的美国人在海地登陆,以及21世纪的阿富汗和伊拉克运动中都很有用。
17 评论
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  1. +4
    3 July 2018 05:22
    一位朋友告诉我...他们站在田野中的汽车上...导航员声称再加一点他们将会在家里...一切都破裂了,只有好的旧地图才会失效..
    1. +4
      3 July 2018 07:07
      Quote:Vard
      一切都破了,只有好的老牌不会让你失望

      定位的精度和质量在很大程度上取决于芯片。 有一些现代电话可以在室内使用,但在晴朗的天气下却无法在脸上找到这些电话。
      1. 0
        3 July 2018 08:30
        在研究生院,诺基亚E52作为导航仪进行了两个实地考察。 他在野外工作得很好,但在城市发展方面却令人作呕-他迷失了方向,速度飞速。
        1. +1
          3 July 2018 09:06
          诺基亚E系列(使用的E72)没有完整的GPS ...如果没有通信,它就不会抓住无花果。 我到了比利时,直到漫游开始,他什么都没发现....同一首歌现在出现在三星A系列中。 这被称为手机信号塔上的A-GPS导航。
          1. +1
            3 July 2018 09:59
            它是真正的GPS,与基站隔离,可显示其所连接的卫星(发现卫星在茂密的建筑物中看不见)。 常规软件仅给出坐标,安装了损坏的SmartComGPS以便在地图上导航(可与附加的位图图像一起使用),上传了Google的General Staff km扫描+卫星扫描。
            1. 0
              3 July 2018 10:47
              通常,您可以在其中放置各种卡,但是如果没有GSM网络,这些设备将无法使用。 现在我有了Samsung A5(2017),它也无法确定没有GSM或WiFi网络的坐标...对于三星来说,它取决于型号,例如,多年来所有年份的Galaxy都处于紧急状态,他们不需要网络,但是我拥有所有这些诺基亚坐标定义格式。
              1. 0
                3 July 2018 10:51
                我和他一起度过了2年,主要是在没有联系的地方。 它专门连接到GPS卫星上,同时显示当前看到的图像以及每个卫星的信号电平。
              2. 0
                3 July 2018 11:04
                现在,我检查了设置中是否禁用了A-GPS(如Wi-Fi网络的定义),只有内置GPS芯片有效。
                1. 0
                  3 July 2018 11:18
                  E71对我不起作用...直到他们开始漫游...和A5也是如此。 Galaxy2可以在任何地方工作。 当您打开导航时,它是否显示您发现了多少颗卫星? 如果是,则有完整的芯片,如果没有,则只有A-GPS
                  1. 0
                    3 July 2018 11:20
                    现在,我在公寓中没有任何SIM卡的情况下将其打开。 我想了大约5分钟,但绑定了5颗可见8颗卫星。
                    1. 0
                      3 July 2018 11:26
                      这意味着当信号丢失时,具有GPS和A-GPS辅助功能的全芯片。
                      1. 0
                        3 July 2018 11:43
                        我们必须在城市里尝试,但我在2012年将其关闭并忘记了。 虽然现在不是去野外,但我知道从家到地铁以及从地铁到公司的路:(
    2. BAI
      0
      3 July 2018 10:07
      几年前,在瑞士有一个法院-一位航海家的女士设法叫到湖里。
    3. +1
      4 July 2018 01:32
      仅在地面上找到地标并正确确定其在地图上的位置)))
  2. KIG
    +2
    3 July 2018 14:39
    1983年,我不得不参加了第一家名为“ Alexei Kosygin”的家用打火机载体的验收。 在桥梁上,除其他设备外,还有一个过境系统接收器指示器,称为Biryusa-SN。 他们在基辅量子研究所做到了。 当时,至少在我们的机队中,最常见的指标是Magnavox,它不记住任何数字。 当我看到这本Biryusa时,对我来说似乎立即有点可疑地熟悉了。 信息以相同的格式,相同的字体显示在屏幕上,与Magnavox的红色和红宝石色相比,只有字母是黄色。 接收器精美地内置在导航控制台中,只是屏幕稍微突出了一点,量子团队突然出于某种原因从研究所带走了另一个接收器,只是将其放在我们旁边的桌子上。 可能想验证证词。 当它打开时,在右上角看到一个闪烁的Magnavox标志并不感到惊讶。 它是序列号为000001的接收器,而我们的接收器为0000002,并且已经删除了挑衅性签名。 顺便说一句,在这种情况下,关于最大的微型计算器的笑话没有奏效,Biryusa的尺寸只比国外同类产品大一点,而且有点重,那是因为显示器更大。
    1. +3
      3 July 2018 18:56
      实际上,自从1970年代在苏联以来,就使用了一堆“蝉”-“大篷车”。
      1. KIG
        +2
        4 July 2018 01:37
        从理论上讲,是的,但是实际上在商船上它是不可见的。 当时,远东船运公司有200多艘船,而Schooner仅在80年代才出现在破冰船上。