毫无疑问-北斗导航科学普及知识丛书（12）

什么是第一代全球导航卫星系统？为什么？

第一代全球导航卫星系统，也称为海军导航卫星系统（NNSS），被称为过境系统，因为卫星的轨道与赤道之间的夹角为90度，所以卫星可以移动沿着地球子午线的南北方向，因此该星座称为“子午线”系统.

因为子午线系统的概念是约翰霍普金斯大学应用物理实验室的开创性成果. 所以后来他们负责整个计划. 从1958年的最初概念开始，到1961年至1962年的实验卫星发射，最终系统于1964年开始运行. 当然，荣誉必须与支持革命思想并迅速转变的美国海军职业领导层分享. 他们将在六年内进入工作系统.

由于航空航天技术和定位技术的发展，有可能使用来自卫星的信号来实现全球定位. 为了满足军方对快速，高精度导航和定位的需求，特别是对军舰的海军导航，美国海军装备实验室从1958年开始实施“海军导航卫星系统”（NNSS）. 该系统穿过地球的两极，因此被称为“子午线卫星系统”. 1964年完工后，它被用于美国北极星核潜艇的导航和定位，然后逐渐用于其他各种船舶的导航和定位. 1967年，该系统被解密以提供私人商业用途.

“子午线”是世界上第一个具有划时代意义的卫星定位系统. 但是，由于系统中的卫星数量较少（每个轨道仅一颗“子午仪”导航卫星系统，总共只有六颗），并且卫星的高度较低（平均约1,000公里），所以每1-2颗卫星只有一枚飞过地面观测小时数电台不能同时观测多颗卫星；接收机在定位前需要观察完整的卫星通行数据，定位时间较长（平均约10-15分钟）；它不能提供快速连续的实时3D导航定位. 另外，它受到地球重力场，大气阻力的很大影响，并且定位精度低（单机定位精度在15分钟内为200米；两机相对定位为1天“子午仪”导航卫星系统，精度为1米），只能用于低动态，低精度定位. 很难满足飞机和导弹等高动态导航和定位的要求.

为了解决上述问题，美国海军提出了“提马蒂安计划”，以提高子午线卫星的定位能力. 同时，美国空军还对621B卫星定位系统进行了研究，即在椭圆轨道上以00、300和600的倾角部署15-20颗卫星，并采用伪随机噪声调制技术. 数字信号进行测距以实现全局连续三维定位.

美国国防部于1969年建立了国防导航卫星系统（DNSS）计划，将各种服务的独立开发工作统一起来，形成了一个统一的联合使用系统，该系统由国防部长办公室实施（ OSD）以建立导航卫星控制团队制定DNSS可行性研究计划. 新一代的卫星导航系统称为“时间和距离导航系统/全球定位系统”，简称GPS. GPS联合计划办公室（JPO）制定了具体计划. GPS JPO还负责管理新卫星，地面控制设备和军事接收机的开发和生产. 经过20年的艰苦努力，它耗资超过200亿美元，最终该系统于1993年基本完成，并于1995年宣布正式服役.

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