Das TRANSIT-System, auch bekannt als NAVSAT (für das Marinenavigationssatellitensystem), waren das erste betrieblich zu verwendende Satellitennavigationssystem. Das System wurde in erster Linie durch die amerikanische Marine verwendet, um genaue Positionsauskunft zu seinen Unterseebooten der ballistischen Rakete von Polarstern zu geben, und es wurde auch als ein Navigationssystem durch die Oberflächenschiffe der Marine, sowie für das hydrografische und geodätische Vermessen verwendet. Durchfahrt hat dauernden Navigationssatellitendienst von 1964 am Anfang für Unterseeboote von Polarstern und später für den Zivilgebrauch ebenso zur Verfügung gestellt.

Geschichte

Das TRANSIT-Satellitensystem wurde von Applied Physics Laboratory (APL) der Universität von Johns Hopkins für die amerikanische Marine entwickelt. Gerade wenige Tage nach dem sowjetischen Start des Sputniks 1, der erste künstliche erdumkreisende Satellit am 4. Oktober 1957. Zwei Physiker an APL, William Guier und George Weiffenbach, haben sich in der Diskussion über die Mikrowellensignale gefunden, die wahrscheinlich vom Satelliten ausgehen würden und im Stande gewesen sind, die Bahn des Sputniks durch das Analysieren der Verschiebung von Doppler seiner Radiosignale während eines einzelnen Passes zu bestimmen. Frank McClure, der Vorsitzende des Forschungszentrums von APL, hat vorgeschlagen, dass, wenn die Position des Satelliten bekannt und voraussagbar war, die Verschiebung von Doppler verwendet werden konnte, um einen Empfänger auf der Erde ausfindig zu machen.

Die Entwicklung des TRANSIT-Systems hat 1958 begonnen, und ein Prototyp-Satellit, Durchfahrt 1A, wurde im September 1959 gestartet. Dieser Satellit hat gescheitert, Bahn zu erreichen. Ein zweiter Satellit, Durchfahrt 1B, wurde am 13. April 1960 durch eine Thor-Ablestar Rakete erfolgreich gestartet. Die ersten erfolgreichen Tests des Systems wurden 1960 gemacht, und das System ist in Marinedienst 1964 eingegangen.

Es ist beachtenswert, dass Landvermesser Durchfahrt verwendet haben, um entfernte Abrisspunkte ausfindig zu machen, indem sie Dutzende von üblen Transitlagen aufgezählt haben, Submeter-Genauigkeit erzeugend. Tatsächlich wurde die Erhebung des Mount Everests gegen Ende der 1980er Jahre durch das Verwenden eines Transitempfängers korrigiert, um einen nahe gelegenen Abrisspunkt wiederzuüberblicken.

Tausende von Schlachtschiffen, Frachtern und privatem Wasserfahrzeug haben Durchfahrt von 1967 bis 1991 verwendet. Einige sowjetische Schlachtschiffe wurden mit Motorola Empfängern von NavSat ausgestattet.

Das TRANSIT-System wurde veraltet durch das Globale Positionierungssystem gemacht, und hat Navigationsdienst 1996 aufgehört. Verbesserungen in der Elektronik haben dem GPS System erlaubt, mehrere üble Lagen sofort effektiv zu nehmen, außerordentlich die Kompliziertheit reduzierend, eine Position abzuleiten. Das GPS System verwendet noch viele Satelliten, als es mit der DURCHFAHRT verwendet wurde, dem System erlaubend, unaufhörlich verwendet zu werden, während DURCHFAHRT eine üble Lage nur jede Stunde oder mehr zur Verfügung gestellt hat.

Nach 1996 wurden die Satelliten im Gebrauch als spaceborne 'Briefkästen' und für das Ionosphärische Mithörsystem der Marine behalten.

Beschreibung

Satelliten

Die Satelliten (bekannt als OSKAR oder NOVA Satelliten) verwendet im System wurden in niedrige polare Bahnen, an einer Höhe von ungefähr 600 nautischen Meilen (1,100 km) mit einer Augenhöhlenperiode von ungefähr 106 Minuten gelegt. Eine Konstellation von fünf Satelliten war erforderlich, angemessene umfassende Deckung zur Verfügung zu stellen. Während das System, mindestens zehn Satelliten betrieblich war - wurde ein Ersatzteil für jeden Satelliten in der grundlegenden Konstellation - gewöhnlich in der Bahn behalten. Bemerken Sie, dass diese Satelliten von OSKAR nicht dasselbe als die Reihe von OSKAR von Satelliten waren, die gewidmet wurden, um durch Amateurbordfunker zu verwenden, um im Satellitenverkehr zu verwenden.

Die Bahnen der TRANSIT-Satelliten wurden gewählt, um die komplette Erde zu bedecken, und ihre Bahnen haben die Pole hinübergegangen und wurden am Äquator "ausgedehnt". Seitdem nur ein gewöhnlich zu jeder vorgegebenen Zeit sichtbar waren, konnten üble Lagen nur gemacht werden, als einer der Satelliten über dem Horizont war. Am Äquator war diese Verzögerung zwischen üblen Lagen mehrere Stunden; an der Mitte Breiten hat die Verzögerung zu einer Stunde oder zwei abgenommen. Für seine beabsichtigte Rolle als ein aktualisierendes System für den SLBM-Start hat DURCHFAHRT genügt, seitdem Unterseeboote periodische üble Lagen gebracht haben, um ihr Trägheitsleitungssystem neu zu fassen, aber DURCHFAHRT hat an der Fähigkeit Mangel gehabt, Hochleistungs-, Echtzeitpositionsmaße zur Verfügung zu stellen.

Mit späteren Verbesserungen hat das System Genauigkeit des einzelnen Passes von ungefähr 200 Metern zur Verfügung gestellt, und hat auch Zeitsynchronisation ungefähr 50 Mikrosekunden zur Verfügung gestellt. TRANSIT-Satelliten übertragen auch encrypted Nachrichten, obwohl das eine sekundäre Funktion war.

Bestimmung der Boden-Position

Der grundlegende Betriebsgrundsatz der DURCHFAHRT ist dem System ähnlich, das durch den Notfall locator Sender verwendet ist, außer ihrem Sender ist auf dem Boden, und der Empfänger ist in der Bahn. Details auf dem Signal werden direkt nachgeschickt, um Stationen niederzulegen, die dann eine üble Lage auf dem Sender mit einem der DURCHFAHRT ähnlichen Prozess erzeugen.

Die TRANSIT-Systemsatelliten übertragen zwei UHF-Transportunternehmen-Signale, die genauen Zeitkerben (alle zwei Minuten), plus die sechs Bahn-Elemente des Satelliten und Bahn-Unruhe-Variablen zur Verfügung gestellt haben. Die Bahn-Ephemeride und Uhr-Korrekturen wurden zweimal jeden Tag zu jedem Satelliten von einer der vier Marineverfolgen- und Spritzenstationen geladen. Diese Sendungsinformation hat einem Boden-Empfänger erlaubt, die Position des Satelliten an jedem Punkt rechtzeitig zu berechnen. Der Gebrauch von zwei Transportunternehmen hat Boden-Empfängern erlaubt, durch die ionosphärische Brechung verursachte Navigationsfehler zu reduzieren. Das Transitsystem hat auch den ersten Weltarbeitszeiterfassungsdienst zur Verfügung gestellt, Leuten überall erlaubend, ihre Uhren mit der 50-Mikrosekunden-Genauigkeit zu synchronisieren.

Die Transitsatellitensendung auf 150 und 400 MHZ. Die zwei Frequenzen wurden verwendet, um dem Verbiegen der Satellitenfunkfeuer durch die Ionosphäre zu erlauben, annulliert zu werden, dadurch Positionsgenauigkeit verbessernd.

Die kritische Information, die dem Empfänger erlaubt hat, Position zu schätzen, war eine einzigartige durch die Wirkung von Doppler verursachte Frequenzkurve. Die Doppler Wirkung hat eine offenbare Kompression der Wellenlänge des Transportunternehmens verursacht, weil sich der Satellit dem Empfänger und Ausdehnen von Wellenlängen genähert hat, weil der Satellit zurückgetreten ist. Das Raumfahrzeug ist an ungefähr 17,000 Meilen pro Stunde gereist, die vergrößern oder das erhaltene Transportunternehmen-Signal um nicht weniger als 10 Kilohertz vermindern konnten. Diese Doppler-Kurve war für jede Position innerhalb der Gesichtslinie des Satelliten einzigartig. Zum Beispiel hat die Folge der Erde den Boden-Empfänger veranlasst, sich zu oder weg von der Bahn des Satelliten zu bewegen, eine nichtsymmetrische Verschiebung von Doppler für die Annäherung und das Zurücktreten schaffend, dem Empfänger erlaubend, zu bestimmen, ob es östlich oder westlich von der Nordsüdboden-Spur des Satelliten war.

Das Rechnen der wahrscheinlichsten Empfänger-Position war nicht eine triviale Übung. Die Navigationssoftware hat die Bewegung des Satelliten verwendet, eine 'Probe' Kurve von Doppler zu schätzen, die auf einer anfänglichen 'Probe'-Position für den Empfänger gestützt ist. Die Software würde dann kleinste Quadratkurve durchführen, die für jede zweiminutige Abteilung der Kurve von Doppler passend ist, rekursiv die Probe-Position bis zur Probe bewegend, Kurve von Doppler hat 'am nächsten' wirklichen Doppler verglichen, der vom Satelliten für alle 2-minutigen Kurve-Segmente empfangen ist.

Wenn sich der Empfänger auch hinsichtlich der Erde, solcher als an Bord eines Schiffs oder Flugzeuges bewegen würde, würde das Fehlanpassungen mit den idealisierten Kurven von Doppler verursachen, und Positionsgenauigkeit erniedrigen. Jedoch konnte Stellungsgenauigkeit gewöhnlich zu innerhalb von 100 Metern für ein schleppendes Schiff sogar mit dem Empfang von gerade einer zweiminutiger Kurve von Doppler geschätzt werden. Das war das durch die amerikanische Marine geforderte Navigationskriterium, da amerikanische Unterseeboote normalerweise ihre UHF-Antenne für nur 2 Minuten ausstellen würden, um eine verwendbare üble Transitlage zu erhalten. Die amerikanische Unterseebootversion des Transitsystems hat auch einen speziellen encrypted (und genauer) Version der Augenhöhlendaten des heruntergeladenen Satelliten eingeschlossen. Das hat Daten zugelassen beträchtlich erhöhte Systemgenauigkeit erhöht (nicht verschieden von der Auswählenden Verfügbarkeit

Die Bestimmung der Satellitenbahnen

Ein Netz von Boden-Stationen, deren Positionen genau bekannt waren, hat ständig die Transitsatelliten verfolgt. Sie haben die Verschiebung von Doppler auf 5 Loch-Lochstreifen mit der Standardfernschreiber-Loch-Tagung gemessen. Das Daten wurde an das Satellitenkontrollzentrum am Angewandten Physik-Laboratorium im Lorbeer, Maryland mit kommerziellen und militärischen Fernschreiber-Netzen gesandt. Die Daten von den festen Boden-Stationen haben die Positionsauskunft über die Transitsatellitenbahn gegeben. Das Auffinden eines Transitsatelliten in der Erdbahn von einer bekannten Boden-Station mit der Verschiebung von Doppler ist einfach die Rückseite, die bekannte Position des Satelliten in der Bahn zu verwenden, um eine unbekannte Position auf der Erde wieder mit der Verschiebung von Doppler ausfindig zu machen.

Eine typische Boden-Station hat eine kleine Wellblechhütte besetzt. Die Genauigkeit der Boden-Stationsmaße war eine Funktion der Boden-Stationsmaster-Uhr-Genauigkeit. Am Anfang wurde ein Quarzoszillator im kontrollierten Ofen einer Temperatur als die Master-Uhr verwendet. Die Master-Uhr wurde täglich für den Antrieb mit einem VLF Empfänger überprüft, der auf eine US-Marine niedrige Frequenz VLF Station abgestimmt ist. Das VLF-Signal hatte das Eigentum, das die Phase des VLF-Signals von Tag zu Tag im Mittag entlang dem Pfad zwischen dem Sender und dem Empfänger nicht geändert hat und so verwendet werden konnte, um Oszillator-Antrieb zu messen. Späterer Rubidium-Balken und Cäsium-Balken-Uhren wurden verwendet. Boden-Stationen hatten Zahl-Namen; zum Beispiel war Station 019 Station von McMurdo, die Antarktis. Viele Jahre lang während der 1970er Jahre wurde diese Station von einem Studenten im Aufbaustudium und einem Studenten normalerweise in der Elektrotechnik von der Universität Texas an Austin besetzt. Andere Stationen wurden an der Staatlichen Universität von New Mexico, der Universität Texas an Austin, Siziliens, Japan, der Insel Seychellen, Thule Grönland und mehrere andere Positionen gelegen. Die Stationen von Grönland und Antarktis haben jeden Pass jedes Transitsatelliten wegen ihrer nahen Pol-Position für diese polaren umkreisenden Satelliten gesehen.

Tragbarer Geoceiver

Eine tragbare Version der Boden-Station wurde Geoceiver genannt und wurde verwendet, um Feldmaße zu machen. Dieser Empfänger, Macht-Versorgung, hat Bandgerät geschlagen, und Antennen konnten mehrere gepolsterte Aluminiumfälle einfügen und konnten als Extraladung auf einer Luftfahrtgesellschaft verladen werden. Daten wurden über eine Zeitdauer von der Zeit, normalerweise einer Woche genommen, und an das Satellitenkontrollzentrum für die Verarbeitung zurückgesendet. Deshalb, verschieden von GPS, gab es nicht eine unmittelbare genaue Position der geoceiver Position. Ein geoceiver wurde an der Südpol-Station dauerhaft gelegen und vom USGS Personal bedient. Seitdem es auf der Oberfläche einer bewegenden Eiskappe gelegen wurde, seine Daten wurde verwendet, um die Eiskappe-Bewegung zu messen. Andere geoceivers wurden im Feld in der Antarktis während des Sommers weggenommen und wurden verwendet, um Positionen, zum Beispiel die Bewegung des Eisbordes von Ross zu messen.

AN/UYK-1 Computer

Seitdem kein Computer, der klein genug ist, um durch eine Luke eines Unterseeboots zu passen (1958) bestanden hat, wurde ein neuer Computer entworfen, AN/UYK-1 genannt. Es wurde mit rund gemachten Ecken gebaut, um durch die Luke zu passen, und war ungefähr fünf Fuß hoch und gesiegelt, um wasserdicht zu sein. Der Hauptdesigningenieur war dann UCLA Fakultätsmitglied Lowell Amdahl, Bruder von Gene Amdahl. AN/UYK-1 wurde von Ramo-Wooldridge Corporation (später TRW) für die Klasse von Lafayette SSBNs gebaut. Es wurde mit 8,192 Wörtern des 15-Bit-Kerngedächtnisses plus das Paritätsbit, eingefädelt mit der Hand an ihrer Fabrik des Canoga Park ausgestattet. Zykluszeit war ungefähr eine Mikrosekunde.

AN/UYK-1 war eine "mikroprogrammierte" Maschine mit einer 15-Bit-Wortlänge, die an Hardware-Befehlen Mangel gehabt hat, Abstriche zu machen, zu multiplizieren oder sich zu teilen, aber hinzufügen, auswechseln, jemandes Ergänzung bilden, und das tragen Bit prüfen konnte. Instruktionen, Standard durchzuführen, befestigte und Schwimmpunkt-Operationen waren Softwareunterprogramme und Programme, waren Listen von Verbindungen und Maschinenbedienern zu jenen Unterprogrammen. Zum Beispiel musste das "abziehen" Unterprogramm jemandes Ergänzung des Subtrahenden bilden und es hinzufügen. Multiplikation hat aufeinander folgende Verschiebung und das bedingte Hinzufügen verlangt.

Die interessanteste Eigenschaft AN/UYK-1 war Befehlssatz, dass die maschinensprachigen Instruktionen zwei Maschinenbediener hatten, die gleichzeitig die arithmetischen Register manipulieren konnten, zum Beispiel den Inhalt eines Registers ergänzend, während sie geladen haben oder einen anderen versorgt haben. Es kann auch der erste Computer gewesen sein, der einen einzelnen Zyklus indirekte Wenden-Fähigkeit durchgeführt hat.

Während eines Satellitenpasses würde ein GE Empfänger die Augenhöhlenrahmen und encrypted Nachrichten vom Satelliten erhalten, sowie messen Doppler hat Frequenz an Zwischenräumen ausgewechselt, und stellen Sie dem Daten AN/UYK-1 Computer zur Verfügung. Der Computer würde auch vom Trägheitsnavigationssystem des Schiffs (SINS), einem Lesen der Breite und Länge erhalten. Das Verwenden dieser Information hat AN/UYK-1 kleinsten Quadratalgorithmus geführt und hat ein Positionslesen in ungefähr fünfzehn Minuten zur Verfügung gestellt.

Andere Satelliten

Es gab 37 andere Satelliten in den Transitreihen, die der Transitname von NASA zugeteilt wurden.

Durchfahrt 4A, gestartet am 29. Juni 1961, war der erste Satellit, um eine radioaktive Macht-Quelle zu verwenden.

Durchfahrt 4B war bemerkenswert, um Schaden in einer Kernexplosion, spezifisch der USA-Seestern Haupthöhenkerntest 1962 zu stützen.

Die US-Luftwaffe hat auch regelmäßig kurzlebige Satelliten gestartet, die mit Funkfeuern von 162 MHz und 324 MHz an viel niedrigeren Bahnen ausgestattet sind, um Augenhöhlenschinderei zu studieren. Die Transitboden-Verfolgen-Stationen haben diese Satelliten ebenso verfolgt, die Satelliten innerhalb ihrer Bahnen mit denselben Grundsätzen ausfindig machend. Die Satellitenpositionsdaten wurden verwendet, um Augenhöhlenschinderei-Daten, einschließlich Schwankungen in der oberen Atmosphäre und dem Schwerefeld der Erde zu sammeln.

Links

• Enzyklopädie Astronautica