發(fā)布時間:2022-07-06作者來源:金航標瀏覽:2164
源 起
“秋天到了,樹葉黃了,一群大雁往南飛,一會兒排成個人字,一會兒排成個一字……”每每想成兒時的這篇課文,就會感慨于大雁的那份堅韌及執(zhí)著。是什么,給了它們跋涉千里的篤定?又是什么,給了它們分毫不差的判斷?分辨方向,找到回家的路,是它們一代又一代傳承至今的技能。于是,我們才擁有了大雁南歸,情系故里的感動;鯉魚洄游,龍門一躍的興奮和草原遷徙,萬馬奔騰的壯麗。
動物如此,人類何償不是如此。小的時候,耳邊不時會響起父母的囑咐:出門在外,千萬不要迷失了方向。于是,我們學會了利用太陽的影子,樹林年輪的疏密,樹葉的繁茂,山坡積雪的不同,夜空中北極星的位置……來分辨方向,帶我們走出迷惘。
“回家”,這個最樸素的概念,常常帶給我們?nèi)齻€思考:我在哪里?家的方向在哪里?回家的道路又在哪里?
“回家”,我們最初依靠的是經(jīng)驗和記憶。經(jīng)驗,告訴我們的定位和方向,記憶,可以為我們回家導航。我們不斷把經(jīng)驗做成工具,就有了指南車,司南,牽星板,六分儀;我們通過實際測量,將記憶固化成統(tǒng)一的圖表,就有了地圖。帶上地圖和指南針,背起行囊,我們就開始了探索新世界的征程。
隨著人類探索區(qū)域的不斷擴大和探索領域的不斷增加,我們對定位精度、運動準確度和應用范圍的要求越來越高,導航技術也隨之得到了極大的發(fā)展,在天文導航的基礎上,無線電導航、多普勒導航、慣性導航、特征匹配導航、GNSS衛(wèi)星導航等多種導航方式也逐漸來到了我們的生活中。
1957年10月4日,前蘇聯(lián)在拜科努爾航天中心發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星——斯普特尼克一號(Спутник-1)。斯普特尼克一號是一只用鋁合金做成的圓球,直徑為58厘米,重達83.6公斤。圓球外面附著4根彈簧鞭狀天線,其中一對天線長240厘米,另一對天線長290厘米。它在環(huán)繞地球的軌道上運行,距離地面最遠時為964.1公里,最近時為228.5公里,軌道和地球赤道平面的夾角為65度,以96.2分鐘時間繞地球1周。斯普特尼克一號在天空中運行了92天,繞地球約1400圈,行程6000萬公里,于1958年1月4日隕落。
斯普特尼克一號開啟了人類探索外太空的嶄新篇章,在世界范圍內(nèi)引起了極大的轟動,也引起了全世界科學家的關注。美國約翰.霍普金斯大學應用物理實驗室的W.Guier和G.Wieffembach博士通過跟蹤、檢測該衛(wèi)星所發(fā)出的信號,發(fā)現(xiàn)了該衛(wèi)星信號的多普勒頻移現(xiàn)象。即衛(wèi)星相對于地球運動時,信號頻率增大;衛(wèi)星遠離地球運動時,信號頻率減小。如果在地面已知位置上檢測接收信號的多普勒頻移曲線,就可以計算出衛(wèi)星的運行軌道了。
基于逆向思維的方式,美國約翰.霍普金斯大學應用物理實驗室的另兩位科學家Frank McClure 和 Richard Kershnet博士提出可以利用衛(wèi)星的多普勒頻移現(xiàn)象計算出接收端用戶的位置。這就是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的最初構(gòu)想。
衛(wèi)星信號多普勒頻移現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),讓美軍海軍敏銳地意識到使用衛(wèi)星定位的巨大潛力,他們于1958年起與美國[敏感詞]部高級研究計劃局(DARPA)聯(lián)合開展研究,并成功開發(fā)出了世界上第一個衛(wèi)星導航系統(tǒng)——子午衛(wèi)星系統(tǒng)(Transit),又名:海軍衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Navy Navigation Satelite System,NNSS),以解決美國海軍北極星潛艇的全球?qū)Ш絾栴}。
子午衛(wèi)星系統(tǒng)于1964年建成,1967年開始提供民用。之所以命名為子午,是因為它由6顆運行于圓形極地軌道的星座組成。
子午衛(wèi)星系統(tǒng)是第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的起點和典型代表。雖然它存在著很多的不足,比如:衛(wèi)星數(shù)量少,無法提供實時定位;信號頻率低,定位精度差;大地測量應用需連續(xù)觀測3-7天,觀測時間長;無三維定位能力等。但是,子午衛(wèi)星系統(tǒng)為衛(wèi)星導航技術打開了一扇門,在導航技術領域具有劃時代的意義。
子午衛(wèi)星系統(tǒng)于1996年完成了它的歷史使命,并作為第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的典型代表被載入了史冊。
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