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