4 Ekim 1957, Amerika Birleşik Devletleri için önemli bir teşvik oldu - SSCB'deki ilk yapay Dünya uydusunun piyasaya sürülmesinden sonra, Amerikalı mühendisler, navigasyon ihtiyaçlarını (Yankees'in pratiklik özelliği ile) karşılamak için alanı uyarlamaya karar verdiler. Johns Hopkins Üniversitesi'nin Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'nda (APL), ortak çalışanlar WG Guyer ve J. C. Wiffenbach, Sovyet Sputnik 1'den gelen radyo sinyalini incelediler ve geçen bir uydu tarafından yayılan sinyalin güçlü Doppler frekans kaymasına dikkat çektiler. Uzaydaki ilk çocuğumuz yaklaştığında, sinyalin frekansı arttı ve uzaklaşan, azalan frekanslı radyo sinyalleri yaydı. Araştırmacılar, geçen bir nesnenin yörüngesinin parametrelerini radyo sinyalinden tek geçişte belirlemek için bir bilgisayar programı geliştirmeyi başardılar. Doğal olarak, zıt ilke de mümkündür - yer radyo alıcısının bilinmeyen koordinatlarının aynı frekans kaymasını kullanarak yörüngenin zaten bilinen parametrelerinin hesaplanması. Bu fikir APL çalışanı F. T. McClure'un aklına geldi ve laboratuvar müdürü Richard Kershner ile birlikte Transit adlı bir proje üzerinde çalışmak üzere bir grup araştırmacıyı bir araya getirdi.
Richard Kershner (solda), Amerikan Küresel Konumlandırma Sisteminin kurucu babalarından biridir. Kaynak: gpsworld.com
Nükleer denizaltı "George Washington", Transit sisteminin ilk kullanıcısıdır. Kaynak: zonwar.ru
Transit takımyıldızının operasyonel yörüngeleri. Kaynak: gpsworld.com
Ana müşteri, Polaris füzeleri ile donatılmış yeni denizaltılar için hassas navigasyon araçlarına ihtiyaç duyan ABD Donanmasıydı. "George Washington" gibi denizaltıların yerini doğru bir şekilde belirleme ihtiyacı, o zamanki yenilik için son derece gerekliydi - okyanusların herhangi bir yerinden nükleer savaş başlıklı füzelerin fırlatılması.
Denizaltılar için transit alıcı ekipman. Kaynak: timeandnavigation.si.edu
1958'de Amerikalılar Transit uydusunun ilk deneysel prototipini sunabildiler ve 17 Eylül 1959'da uzaya gönderildi. Yer altyapısı da oluşturuldu - fırlatma sırasında, kullanıcının navigasyon ekipmanı kompleksi ve yer izleme istasyonları hazırdı.
Hopkins Üniversitesi mühendisleri, Transit uzay aracını monte ediyor ve test ediyor. Kaynak: timeandnavigation.si.edu
Amerikalılar bir uydu navigasyon projesinde tam art yakıcı modunda çalıştılar: 1959'a kadar, daha sonra hepsi fırlatılan ve test edilen beş tür Transit uydusu inşa ettiler. Çalışma modunda, Amerikan navigasyonu Aralık 1963'te çalışmaya başladı, yani beş yıldan daha kısa bir sürede, zamanı için iyi bir doğrulukla uygulanabilir bir sistem oluşturmak mümkün oldu - sabit bir nesne için ortalama karekök hatası (RMS) 60 m idi.
Uydu Transit 5A 1970 modeli. Kaynak: timeandnavigation.si.edu
1987'de Mısır çölünde Smithsonian jeolog Ted Maxwell tarafından kullanılan bir arabaya yerleştirilmiş bir Transit alıcısı. Araştırmacının beygir olduğu ortaya çıktı …
… Sovyet "Niva"! Kaynak: gpsworld.com [/center]
Yüzeyde hareket eden bir denizaltının koordinatlarını belirlemek daha sorunluydu: hız değeri 0,5 km / s ile bir hata yaparsanız, RMS 500 m'ye yükselecektir. Bu nedenle, uyduya dönmek daha uygundu. yine kolay olmayan geminin sabit bir konumunda yardım. Alçak yörüngeli (1100 km irtifa) Transit, 64'ün ortasında, dört uydunun bir parçası olarak ABD Donanması tarafından kabul edildi ve yörünge gruplamasını yedi araca çıkardı ve 67'den navigasyon yalnızca ölümlüler için kullanılabilir hale geldi. Şu anda, iyonosferi incelemek için Transit uydu takımyıldızı kullanılıyor. Dünyanın ilk uydu navigasyon sisteminin dezavantajları, yer kullanıcısının konumunun yüksekliğini belirleyememesi, önemli gözlem süresi ve sonunda yetersiz hale gelen nesnenin konumlandırmasının doğruluğuydu. Bütün bunlar ABD uzay endüstrisinde yeni arayışlara yol açtı.
Uzay aracı zamanlaması. Kaynak: timeandnavigation.si.edu
İkinci uydu navigasyon sistemi, Roger Easton tarafından yönetilen Deniz Araştırma Laboratuvarı'ndan (NRL) Timation idi. Proje kapsamında, zaman sinyallerini karasal tüketicilere yayınlamak ve kendi konumlarını doğru bir şekilde belirlemek için ultra hassas saatlerle donatılmış iki uydu monte edildi.
Bir rubidyum saat ile donatılmış deneysel uydu Timation NTS-3. Kaynak: gpsworld.com
Timation'da, geleceğin GPS sistemlerinin temel ilkesi formüle edildi: uyduda çalışan, kodlanmış bir sinyal yayan, yer abonesini kaydeden ve geçişinin gecikmesini ölçen bir verici. Uydunun yörüngedeki tam yerini bilen ekipman, ona olan mesafeyi kolayca hesapladı ve bu verilere dayanarak kendi koordinatlarını (efemeris) belirledi. Tabii ki, bu en az üç uydu ve tercihen dört uydu gerektirir. İlk Timations 1967'de uzaya gitti ve başlangıçta kuvars saatler ve daha sonra ultra hassas atomik saatler - rubidyum ve sezyum taşıdı.
Birleşik Devletler Hava Kuvvetleri, Hava Kuvvetleri 621B olarak adlandırılan kendi küresel konumlandırma sistemi üzerinde Donanmadan bağımsız olarak çalıştı. Üç boyutluluk bu tekniğin önemli bir yeniliği haline geldi - artık bir nesnenin enlem, boylam ve uzun zamandır beklenen yüksekliğini belirlemek mümkün. Uydu sinyalleri, sahte rastgele gürültü benzeri bir sinyale dayalı yeni bir kodlama ilkesine göre ayrıldı. Sözde rastgele kod, sinyalin gürültü bağışıklığını arttırır ve erişimi kısıtlama sorununu çözer. Navigasyon ekipmanının sivil kullanıcıları, yalnızca herhangi bir zamanda yer kontrol merkezinden değiştirilebilen açık kaynak koduna erişebilir. Bu durumda, tüm "barışçıl" ekipman başarısız olacak ve kendi koordinatlarını önemli bir hatayla tanımlayacaktır. Askeri kilitli kodlar değişmeden kalacaktır.
Testler 1972'de New Mexico'daki bir test alanında, uydu simülatörleri olarak balonlar ve uçaklar üzerindeki vericiler kullanılarak başladı. "Sistem 612B", birkaç metrelik olağanüstü konumlandırma doğruluğu gösterdi ve o zaman, 16 uydulu bir orta yörüngeli küresel navigasyon sistemi kavramı doğdu. Bu versiyonda, dört uydudan oluşan bir küme (bu sayı doğru navigasyon için gereklidir) tüm kıtanın 24 saat kapsama alanını sağlamıştır. Birkaç yıl boyunca, "Sistem 612B" deneysel sıradaydı ve özellikle Pentagon ile ilgilenmiyordu. Aynı zamanda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birkaç ofis "sıcak" bir navigasyon konusu üzerinde çalışıyordu: Uygulamalı Fizik Laboratuvarı Transit'in bir modifikasyonu üzerinde çalışıyordu, Deniz Kuvvetleri Zamanlamayı "bitiriyordu" ve hatta kara kuvvetleri bile kendi tekliflerini sundu. SECOR (Aralığın Sıralı Korelasyonu, aralıkların sıralı hesaplanması). Bu, her bir birlik türünde benzersiz navigasyon formatlarıyla karşı karşıya kalma riski altında olan Savunma Bakanlığı'nı endişelendiremezdi. Bir anda, Amerikalı savaşçılardan biri elini masaya vurdu ve öncüllerinin en iyilerini içeren bir GPS doğdu. 70'lerin ortalarında, ABD Savunma Bakanlığı himayesinde, gelecekteki sistemin önemli parametrelerini - uyduların sayısı, yükseklikleri, sinyallerini belirleyen NAVSEG (Navigasyon Uydu Yürütme Grubu) adlı üçlü bir ortak komite kuruldu. kodlar ve modülasyon yöntemleri. Maliyet rakamına geldiklerinde, hemen iki seçenek oluşturmaya karar verdiler - konumlandırma doğruluğunda önceden belirlenmiş bir hatayla askeri ve ticari. Hava Kuvvetleri 621B, GPS'in pratik olarak değişmeyen sözde rastgele gürültü teknolojisini ödünç aldığı gelecekteki navigasyon sisteminin en gelişmiş modeli olduğu için bu programda lider bir rol oynadı. Sinyal senkronizasyon sistemi Timtation projesinden alındı, ancak yörünge 20 bin kilometreye çıkarıldı, bu da selefinin 8 saatlik yerine 12 saatlik bir yörünge süresi sağladı. 1978'de zaten uzaya deneyimli bir uydu fırlatıldı ve her zamanki gibi gerekli tüm zemin altyapısı önceden hazırlandı - sadece yedi tür alıcı ekipman icat edildi. 1995 yılında, GPS tam olarak konuşlandırıldı - operasyon için yeterli 24 olmasına rağmen yaklaşık 30 uydu sürekli yörüngede. Uydular için yörünge uçaklarına 55 eğimli altı tane tahsis edildi.0… Şu anda, GPS ölçme uygulamaları, tüketicinin konumunu bir milimetreden daha az bir doğrulukla belirlemenizi sağlar! 1996'dan beri, yer kontrol istasyonu en az 180 gün boyunca yok edildiğinde aracın yörüngede çalışmasına izin veren AutoNav otonom navigasyon sistemi ile donatılmış Block 2R uyduları ortaya çıktı.
1980'lerin sonlarına kadar, GPS'in muharebe kullanımı düzensiz ve önemsizdi: Basra Körfezi'ndeki mayın tarlalarının koordinatlarını belirlemek ve Panama'nın işgali sırasında haritalardaki kusurları ortadan kaldırmak. Basra Körfezi'nde 1990-1991'de Çöl Fırtınası sırasında tam teşekküllü bir ateş vaftizi gerçekleşti. Birlikler, kabul edilebilir yer işaretleri bulmanın zor olduğu bir çöl bölgesinde aktif olarak manevra yapabildiler ve ayrıca kum fırtınası koşullarında günün herhangi bir saatinde yüksek doğrulukla topçu ateşi gerçekleştirdiler. Daha sonra GPS, 1993'te Somali'deki barışı koruma operasyonunda, 1994'te Haiti'ye yapılan Amerikan çıkarmasında ve son olarak, 21. yüzyılın Afgan ve Irak kampanyalarında yararlı olduğunu kanıtladı.
