4 Oktober 1957 het 'n belangrike aansporing vir die Verenigde State geword - na die bekendstelling van die eerste kunsmatige aardse satelliet in die USSR het Amerikaanse ingenieurs besluit om ruimte aan te pas om aan navigasiebehoeftes te voldoen (met die praktiese kenmerk van die Yankees). By die Applied Physics Laboratory (APL) van die Johns Hopkins Universiteit het medewerkers WG Guyer en J. C. Wiffenbach die radiosein van die Sowjet -Sputnik 1 bestudeer en die aandag gevestig op die sterk Doppler -frekwensieverskuiwing van die sein wat deur 'n verbygaande satelliet word. Toe ons eersgeborenes in die ruimte nader, het die frekwensie van die sein toegeneem, en die terugtrekkende het radioseine van afnemende frekwensie uitgestuur. Die navorsers het daarin geslaag om 'n rekenaarprogram te ontwikkel om die parameters van die baan van 'n verbygaande voorwerp uit sy radiosein in een gang te bepaal. Uiteraard is die teenoorgestelde beginsel ook moontlik - die berekening van die reeds bekende parameters van die baan met dieselfde frekwensieverskuiwing van die onbekende koördinate van die grondradioontvanger. Hierdie idee het by die hoof van APL -werknemer F. T. McClure gekom en hy het saam met die direkteur van die laboratorium, Richard Kershner, 'n groep navorsers saamgestel om aan 'n projek genaamd Transit te werk.
Richard Kershner (links) is een van die stigters van die American Global Positioning System. Bron: gpsworld.com
Die kern duikboot "George Washington" is die eerste gebruiker van die Transit -stelsel. Bron: zonwar.ru
Operasionele wentelbane van die Transit -konstellasie. Bron: gpsworld.com
Die belangrikste klant was die Amerikaanse vloot, wat presiese navigasie -instrumente benodig vir nuwe duikbote wat met Polaris -missiele toegerus was. Die noodsaaklikheid om die ligging van duikbote soos "George Washington" akkuraat te bepaal, was uiters noodsaaklik vir die destydse nuwigheid - die afskop van missiele met kernkopkoppe van oral in die oseane.
Toerusting vir vervoer vir duikbote. Bron: timeandnavigation.si.edu
Teen 1958 kon die Amerikaners die eerste eksperimentele prototipe van die Transit -satelliet voorstel, en op 17 September 1959 is dit die ruimte in gestuur. Die grondinfrastruktuur is ook geskep - teen die begin van die tyd was die kompleks van die navigasietoerusting van die gebruiker sowel as grondopsporingstasies gereed.
Ingenieurs van die Hopkins Universiteit het die Transit -ruimtetuig bymekaargemaak en getoets. Bron: timeandnavigation.si.edu
Die Amerikaners het aan 'n satellietnavigasieprojek in 'n volledige naverbrandingsmodus gewerk: teen 1959 het hulle tot vyf soorte Transit -satelliete gebou, wat later almal gelanseer en getoets is. In die werkingsmodus het die Amerikaanse navigasie in Desember 1963 begin werk, dit wil sê in minder as vyf jaar was dit moontlik om 'n werkbare stelsel met goeie akkuraatheid vir sy tyd te skep-die wortelgemiddelde-kwadraatfout (RMS) vir 'n stilstaande voorwerp was 60 m.
Satellite Transit 5A 1970 model. Bron: timeandnavigation.si.edu
'N Transit -ontvanger is geïnstalleer in 'n motor wat in 1987 deur die Smithsonian geoloog Ted Maxwell in die Egiptiese woestyn gebruik is. Die werkperd van die navorser blyk te wees …
… die Sowjet "Niva"! Bron: gpsworld.com [/center]
Die bepaling van die koördinate van 'n duikboot wat op die oppervlak beweeg, was meer problematies: as u 'n fout maak met die snelheidswaarde met 0,5 km / h, sal die RMS toeneem tot 500 m. Daarom was dit beter om na die satelliet te draai hulp in 'n stilstaande posisie van die vaartuig, wat weer nie maklik was nie. Die lae-baan (1100 km hoogte) Transit is in die middel van 64 deur die Amerikaanse vloot aangeneem as deel van vier satelliete, wat die orbitale groepering tot sewe voertuie verder vergroot het, en vanaf 67 het navigasie vir blote sterflinge beskikbaar geword. Op die oomblik word die Transit -satellietkonstellasie gebruik om die ionosfeer te bestudeer. Die nadele van die wêreld se eerste satellietnavigasiestelsel was die onvermoë om die hoogte van die posisie van die grondgebruiker, die aansienlike duur van die waarneming en die akkuraatheid van die posisionering van die voorwerp te bepaal, wat uiteindelik onvoldoende geword het. Dit alles het gelei tot nuwe soektogte in die Amerikaanse ruimtevaartbedryf.
Tydsberekening van ruimtetuig. Bron: timeandnavigation.si.edu
Die tweede satellietnavigasiestelsel was Timation van die Naval Research Laboratory (NRL), wat deur Roger Easton bestuur is. Binne die raamwerk van die projek is twee satelliete saamgestel, toegerus met ultra-presiese horlosies om tydseine aan aardverbruikers uit te saai en hul eie ligging akkuraat te bepaal.
Eksperimentele satelliet-tydsberekening NTS-3, toegerus met 'n rubidiumklok. Bron: gpsworld.com
By die tydsberekening is die basiese beginsel van die toekomstige GPS -stelsels geformuleer: 'n sender werk op die satelliet, wat 'n gekodeerde sein afgee, wat die grondintekenaar opneem en die vertraging van die verloop daarvan meet. Omdat hy die presiese ligging van die satelliet in 'n wentelbaan geken het, het die toerusting maklik die afstand tot hom bereken en op grond van hierdie data sy eie koördinate (ephemeris) bepaal. Dit vereis natuurlik ten minste drie satelliete, en verkieslik vier. Die eerste tydsberekening het in 1967 die ruimte in gegaan en aan die begin kwartshorlosies gedra, en later ultra -presiese atoomhorlosies - rubidium en sesium.
Die Amerikaanse lugmag het onafhanklik van die vloot gewerk op sy eie wêreldwye posisioneringstelsel genaamd die Air Force 621B. Driedimensionaliteit het 'n belangrike innovasie van hierdie tegniek geword-nou is dit moontlik om die breedtegraad, lengte en langverwagte hoogte van 'n voorwerp te bepaal. Die satellietseine is geskei volgens 'n nuwe koderingsbeginsel gebaseer op 'n pseudo-ewekansige geraasagtige sein. Die pseudo-ewekansige kode verhoog die geraas-immuniteit van die sein en los die probleem op om toegang te beperk. Burgerlike gebruikers van navigasietoerusting het slegs toegang tot open source -kode, wat te eniger tyd vanaf die grondbeheersentrum gewysig kan word. In hierdie geval sal alle "vreedsame" toerusting misluk, wat sy eie koördinate met 'n beduidende fout definieer. Militêre geslote kodes sal onveranderd bly.
Toetse het in 1972 op 'n toetsplek in New Mexico begin, met behulp van senders op ballonne en vliegtuie as simulators van satelliete. "System 612B" het 'n uitstekende posisioneringsnoukeurigheid van 'n paar meter getoon, en dit was in daardie stadium dat die konsep van 'n wêreldwye mediumnavigasiestelsel met 16 satelliete ontstaan het. In hierdie weergawe bied 'n groep van vier satelliete (hierdie getal is nodig vir akkurate navigasie) 24 uur per dag die hele kontinent. Vir 'n paar jaar was die 'System 612B' in die eksperimentele rang en was dit nie veral geïnteresseerd in die Pentagon nie. Terselfdertyd werk verskeie kantore in die Verenigde State aan 'n 'warm' navigasie -onderwerp: die Applied Physics Laboratory werk aan 'n verandering van die Transit, die vloot is besig om die tydsberekening af te handel, en selfs die grondmagte bied hul eie SECOR (Sequential Correlation of Range, opeenvolgende berekening van reekse). Dit kan nie anders as om die ministerie van verdediging te bekommer nie, wat die risiko loop om unieke navigasieformate in elke tipe troepe te ondervind. Op 'n sekere oomblik het een van die Amerikaanse krygers sy hand op die tafel geslaan en 'n GPS is gebore met al die beste van sy voorgangers. In die middel van die 70's, onder die vaandel van die Amerikaanse departement van verdediging, is 'n gesamentlike drieparty -komitee genaamd NAVSEG (Navigation Satellite Executive Group) gestig wat die belangrike parameters van die toekomstige stelsel bepaal - die aantal satelliete, hul hoogtes, sein kodes en modulasiemetodes. Toe hulle by die kostesyfer kom, het hulle besluit om onmiddellik twee opsies te skep - militêr en kommersieel met 'n voorafbepaalde fout in posisioneringsnoukeurigheid. Die lugmag het 'n leidende rol gespeel in hierdie program, aangesien die Air Force 621B die mees gesofistikeerde model van die toekomstige navigasiestelsel was, waaruit GPS feitlik onveranderde pseudo-ewekansige geraastegnologie geleen het. Die sein-sinchronisasiestelsel is uit die Timtation-projek geneem, maar die wentelbaan is tot 20 duisend kilometer verhoog, wat 'n wentelperiode van 12 uur bied in plaas van die 8-uur van sy voorganger. 'N Ervare satelliet is reeds in 1978 in die ruimte gelanseer en, soos gewoonlik, is al die nodige grondinfrastruktuur vooraf voorberei - slegs sewe tipes ontvangstoerusting is uitgevind. In 1995 is GPS ten volle ontplooi - ongeveer 30 satelliete is voortdurend in 'n wentelbaan, ondanks die feit dat daar genoegsame 24. Orbitale vliegtuie vir satelliete is toegeken, met 'n helling van 550… Op die oomblik kan u met GPS -opname -toepassings die posisie van die verbruiker met 'n akkuraatheid van minder as een millimeter bepaal! Sedert 1996 verskyn Blok 2R -satelliete, toegerus met die AutoNav outonome navigasiestelsel, waarmee die voertuig in 'n wentelbaan kan werk as die grondbeheerstasie vir ten minste 180 dae vernietig word.
Tot die laat tagtigerjare was die bestryding van GPS sporadies en onbeduidend: die koördinate van mynvelde in die Persiese Golf bepaal en onvolmaakthede in kaarte tydens die inval in Panama uitgeskakel. 'N Volwaardige vuurdoop het tydens die Desert Storm in die Persiese Golf in 1990-1991 plaasgevind. Die troepe kon aktief beweeg in 'n woestyngebied, waar dit moeilik is om aanvaarbare bakens te vind, asook artillerievuur op enige tyd van die dag met hoë akkuraatheid onder sandstorms te voer. Later was GPS nuttig in die vredesoperasie in Somalië in 1993, in die Amerikaanse landing in Haïti in 1994 en laastens in die Afghaanse en Irakse veldtogte van die 21ste eeu.
