子午儀衛星定位系統

子午儀衛星定位系統

子午儀衛星定位系統,即子午儀衛星(Transit),是美國發展的導航定位系列衛星。又稱為“海軍衛星導航系統”(GNSS),是全球首個衛星導航系統,通過播發無線電導航信號,為美國各類潛艇和海面艦船等提供非連續的二維導航定位服務。

相關背景

Transit - 2A 衛星 Transit - 2A 衛星

美國是全球導航定位衛星領域技術水平最高、套用最廣泛的國家。早在1958年就啟動了衛星都卜勒導航技術的研究。20世紀70年代初,又啟動了時間測距體制的全球定位系統(GPS)的研製工作。

1960年4月13日,首顆“子午儀”衛星發射成功,導航衛星的發展進入試驗、驗證階段。1964年9月系統部署完成,交付海軍,投入使用;1967年部分對民用開放;系統運行到90年代初,成功發射“子午儀”衛星43顆,後為GPS系統取代。

概況

Transit - 4B 衛星 Transit - 4B 衛星

子午儀衛星定位系統,即“子午儀”(Transit)衛星,是美國海軍發展的都卜勒測頻體制衛星導航系統的空間部分,又稱海軍衛星導航系統(GNSS),是全球首個衛星導航系統,通過播發無線電導航信號,為美國各類潛艇和海面艦船等提供非連續的二維導航定位服務,並用於海上石油勘探和海洋調查定位、陸地用戶定位和大地測量等。

1958年美國“北極星”潛艇服役,為解決潛艇導航問題,美國海軍海面武器實驗室(NSWL)和霍普金斯大學套用物理實驗室(APL)於1958年開始威脅都卜勒定位技術研究,並隨後開始了Transit衛星導航系統的組建。

Transit衛星的承包商包括海軍航空電子設備處、約翰·霍普金斯大學套用物理實驗室和美國無線電公司(RCA)。首顆Transit試驗衛星於1959年9月發射(發射失敗),至1961年11月共發射9顆。1963年12月Transit系統進入部署階段,1964年9月部署完成交付海軍並投入使用。1967年7月29日解密部分電文供民用測量部門使用。

Transit系統運行至1996年,共成功發射衛星36顆,工作時間長達32年,後為GPS系統取代。

主要性能參數

Transit系統衛星星座由6顆衛星組成,部署在6個軌道面,軌道面夾角60°,軌道高度為950~1075km,軌道周期107min。每顆衛星的軌道均為近圓軌道,軌道傾角為90°,由於衛星軌道面與地球子午面平行,因此該系統被命名為“子午儀”。為了消除電離層產生的誤差,Transit系統在150MHz和400MHz兩個頻率播發導航信號,雙頻定位誤差約為50m;單頻定位誤差約200~300m。同時該系統還提供授時服務,精度約50ms。

單顆Transit衛星的地面覆蓋區域為寬3000~3500km的帶狀區域。地球上同一地點每天可觀測到同一顆衛星4次,6顆衛星即可保證24次定位。

系統發展之初,美國發射了一系列試驗衛星。初期的Transit衛星(Transit - 1、2、3)位球形,自旋穩定,表面貼有太陽能電池片;Transit - 4衛星為圓柱體,仍採用自旋穩定,其中Transit - 4A採用太陽能電池供電,而Transit - 4B採用核電源(放射性同位素電池)供電。從Transit - 5衛星開始使用Transit衛星平台,最終選擇採用太陽能電池供電,並改用重力梯度穩定。Transit - O是Transit系統的工作星,成功發射24顆。該衛星採用Transit平台,以重力梯度穩定,衛星裝有4個太陽電池,質量從50kg至64kg不等。

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