从GPS到北斗,全球定位系统的前世今生(1)

1957年10月4日,世界上第一颗人造卫星被苏联发射到了太空,人类从此踏入了太空时代。

然而,时代的特殊性让人们并没有乐观的看待太空,苏联的卫星显然会成为影响冷战平衡的砝码。毕竟谁也无法保证,苏联的卫星上会不会有一个核弹。。。

从GPS到北斗,全球定位系统的前世今生(1)-青年力

对此美国表示密切关注,一方面加紧自己的卫星发射计划,防止苏联占领绝对优势,一方面提出实时监测苏联卫星的设想以加强战争预警能力。

第一项指标很快就达成了,1958年1月31日美国成功发射了自己第一颗人造卫星“探险者一号”,成为第二名加入太空俱乐部的国家。

与此同时,第二项指标也取得了突破性进展,在观测卫星的过程中,美国霍普斯金应用物理实验室科学家发现卫星运动引起的多普勒频移效应,理论上可以进行定位。对此,实验室的经过实验研究,他们发现如果在地面上架设多部接收机,就可以根据接收到的信号的不同频差推算出这个卫星的具体位置。

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然而就是这个发现,引起了当时实验室主任弗兰克的兴趣。

弗兰克主任当时在做海军的一项研究,研究内容是五角大楼如何知道茫茫大海中军舰的具体位置,听到科学家的汇报后他眼前一亮,既然你们能够发现卫星在哪里,如果把问题反过来,卫星就能发现你们在哪里,海军军舰定位的问题有思路了!

弗兰克随即将该想法提议到海军,随后美国海军就展开了相关研究,并将其命名为“子午仪”。

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子午仪卫星

由于苏联压力的不断加强,“子午仪”系统的研发也不得不加速,1960年4月13日发射了NNSS系列的第一颗子午仪卫星1B,1963年12月发射了第一颗实用导航卫星5B-2,1964年6月发射第一颗定型导航卫星5C-1,并正式交付海军使用。

仅仅4年时间,“子午仪”就从纸上谈兵变成了现实。

“子午仪”系统用5到6颗卫星组成的星网工作,定点定位误差在接收双频(400兆赫、150兆赫)信号时,约为0.025海里;接收单频(400兆赫)信号时,约为0.05海里。在60年代,这个精度是让人难以置信的。

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尽管如此,作为一个新产品,“子午仪”的缺陷也暴露无遗。

卫星过少,每天最多绕过地球13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面虽然远超当时世界各国,但却无法进行实时定位,战略价值一降再降。

然而,尽管有这样那样的缺陷“子午仪”系统带来的经验也是不容抹去的。“子午仪”系统让世界看到了卫星定位的战略价值,验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS系统的研制埋下了铺垫。

1990年“子午仪”系统开始逐渐的被日趋成熟的GPS定位系统所取代,自1967年7月子午仪卫星导航系统组网适用并开始进入民用领域以来,该系统一直服务了20多年。20多年的时间里“子午仪”为美国民众提供了超越时代的服务,一度成为一个时代的佳话。