4 באוקטובר 1957 הפך לתמריץ חשוב עבור ארצות הברית - לאחר שיגור לוויין כדור הארץ המלאכותי הראשון בברית המועצות, החליטו המהנדסים האמריקאים להתאים את החלל לצורכי הניווט (עם המאפיין המעשי של היאנקיז). במעבדה לפיסיקה יישומית (APL) של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, משתפי הפעולה WG Guyer ו- J. C. Wiffenbach חקרו את אות הרדיו מהספוטניק 1 הסובייטי והפנו את תשומת הלב לשינוי תדר הדופלר החזק של האות שנפלט על ידי לוויין חולף. כאשר הבכור שלנו בחלל התקרב, תדירות האות עלתה, והנסיגה פלטה אותות רדיו בתדר ירידה. החוקרים הצליחו לפתח תוכנית מחשב לקביעת הפרמטרים של מסלולו של אובייקט חולף מאות הרדיו שלו במעבר אחד. מטבע הדברים, גם העיקרון ההפוך אפשרי - חישוב הפרמטרים המוכרים של המסלול באמצעות אותה שינוי תדר של הקואורדינטות הלא ידועות של מקלט הרדיו הארצי. רעיון זה הגיע לראשו של עובד ה- APL F. T. McClure והוא, יחד עם מנהל המעבדה, ריצ'רד קרשנר, הרכיב קבוצת חוקרים לעבודה על פרויקט בשם Transit.
ריצ'רד קרשנר (משמאל) הוא אחד האבות המייסדים של מערכת המיקום הגלובלית האמריקאית. מקור: gpsworld.com
הצוללת הגרעינית "ג'ורג 'וושינגטון" היא המשתמש הראשון במערכת הטרנזיט. מקור: zonwar.ru
מסלולים מבצעיים של קבוצת הכוכבים טרנזיט. מקור: gpsworld.com
הלקוח העיקרי היה הצי האמריקאי, שנזקק לכלי ניווט מדויקים לצוללות חדשות המצוידות בטילי פולריס. הצורך לקבוע במדויק את מיקומן של צוללות כמו "ג'ורג 'וושינגטון" היה הכרחי ביותר לחידוש אז - שיגור טילים עם ראשי נפץ גרעיניים מכל מקום באוקיינוסים.
ציוד קבלת תחבורה לצוללות. מקור: timeandnavigation.si.edu
עד 1958 הצליחו האמריקאים להציג את אב הטיפוס הניסיוני הראשון של לוויין הטרנזיט, וב -17 בספטמבר 1959 הוא נשלח לחלל. התשתית הקרקעית נוצרה גם - עד ההשקה, מכלול ציוד הניווט של המשתמש, כמו גם תחנות מעקב קרקעיות היו מוכנות.
מהנדסי אוניברסיטת הופקינס הרכיבו ובחנו את חללית הטרנזיט. מקור: timeandnavigation.si.edu
האמריקאים עבדו על פרויקט ניווט לווייני במצב מלא לאחר צריבה: עד 1959, הם בנו עד חמישה סוגים של לווייני טרנזיט, שכולם שוגרו ונבדקו מאוחר יותר. במצב ההפעלה, הניווט האמריקאי החל לפעול בדצמבר 1963, כלומר תוך פחות מחמש שנים ניתן היה ליצור מערכת מעשית עם דיוק טוב לזמנה-השגיאה השורשית-ממוצעת-ריבוע (RMS) עבור אובייקט נייח. היה 60 מ '.
דגם לוויין טרנזיט 5A 1970. מקור: timeandnavigation.si.edu
מקלט טרנזיט שהותקן במכונית שבה השתמש הגאולוג הסמיתסוניאני טד מקסוול במדבר המצרי בשנת 1987. סוס העבודה של החוקר התברר כ …
… ה"ניבה "הסובייטית! מקור: gpsworld.com [/center]
קביעת הקואורדינטות של צוללת הנעת על פני השטח הייתה בעייתית יותר: אם אתה טועה עם ערך המהירות ב -0.5 קמ ש, ה- RMS יעלה ל -500 מ '. לכן היה יותר כדאי לפנות ללוויין עזרה במיקום נייח של הכלי, וזה שוב לא היה קל.מסלול הנמוך (1100 קמ גובה) טרנזיט אומץ על ידי הצי האמריקאי באמצע 64, כחלק מארבעה לוויינים, והגדיל עוד יותר את קיבוץ המסלולים לשבעה כלי רכב, ומ -67, ניווט הפך לרשות בני תמותה בלבד. כרגע, קבוצת הכוכבים הלוונית טרנזיט משמשת לחקר האיונוספירה. החסרונות של מערכת הניווט הלוויין הראשונה בעולם היו חוסר היכולת לקבוע את גובה המיקום של משתמש הקרקע, משך הזמן הניכר של התצפית ודיוק מיקום האובייקט, שבסופו של דבר הפך לבלתי מספיק. כל זה הוביל לחיפושים חדשים בתעשיית החלל האמריקאית.
תזמון חללית. מקור: timeandnavigation.si.edu
מערכת הניווט הלוויין השנייה הייתה טיימציה ממעבדת המחקר הימי (NRL), אותה ניהל רוג'ר איסטון. במסגרת הפרויקט הורכבו שני לוויינים, מצוידים בשעונים מדויקים במיוחד לשידור אותות זמן לצרכנים יבשתיים וקביעת מדויק את מיקומם.
תזמון לוויין ניסיוני NTS-3, מצויד בשעון רובידיום. מקור: gpsworld.com
ב- Timation גובש העיקרון הבסיסי של מערכות ה- GPS העתידיות: משדר פעל על הלוויין, פולט אות מקודד, אשר הקליט את המנוי הקרקע ומדד את עיכוב המעבר שלו. בידיעת המיקום המדויק של הלוויין במסלול, הציוד חישב בקלות את המרחק אליו, ועל סמך נתונים אלה, קבע את הקואורדינטות שלו (ephemeris). כמובן, זה דורש לפחות שלושה לוויינים, ורצוי ארבעה. הטיימציות הראשונות יצאו לחלל בשנת 1967 ונשאו בהתחלה שעוני קוורץ, ובהמשך שעונים אטומיים מדויקים במיוחד - רובידיום וצזיום.
חיל האוויר של ארצות הברית פעל באופן בלתי תלוי בחיל הים על מערכת מיצוב עולמית משלו בשם חיל האוויר 621B. תלת מימד הפך לחידוש חשוב של טכניקה זו-כעת ניתן לקבוע את קו הרוחב, האורך והגובה המיוחל של אובייקט. אותות הלוויין הופרדו על פי עקרון קידוד חדש המבוסס על אות דמוי רעש פסאודו אקראי. הקוד הפסאודו אקראי מגביר את חסינות הרעש של האות ופותר את הבעיה של הגבלת הגישה. למשתמשים אזרחיים בציוד ניווט יש גישה לקוד קוד פתוח בלבד, אותו ניתן לשנות ממרכז הבקרה הקרקעית בכל עת. במקרה זה, כל הציוד "השלווה" ייכשל, ויגדיר את הקואורדינטות שלו עם טעות משמעותית. קודים נעולים צבאיים יישארו ללא שינוי.
הבדיקות החלו בשנת 1972 באתר ניסויים בניו מקסיקו, באמצעות משדרים על בלונים ומטוסים כסימולטורים של לוויינים. "מערכת 612B" הראתה דיוק מיקום יוצא מן הכלל של מספר מטרים ובאותה תקופה נולד הרעיון של מערכת ניווט גלובלית במסלול בינוני עם 16 לוויינים. בגרסה זו, מקבץ של ארבעה לוויינים (מספר זה הכרחי לניווט מדויק) סיפק כיסוי 24 שעות ביממה של כל היבשת. במשך כמה שנים, "מערכת 612B" הייתה בדרגת הניסוי ולא התעניינה במיוחד בפנטגון. במקביל, כמה משרדים בארצות הברית עבדו בנושא ניווט "לוהט": המעבדה לפיזיקה שימושית עבדה על שינוי של המעבר, חיל הים "מסיים" את הזמן, ואפילו כוחות הקרקע הציעו משלהם. SECOR (מתאם רצפי של טווח, חישוב רציף של טווחים). זה לא יכול היה לדאוג למשרד הביטחון, שהיה בסיכון לעמוד בפני פורמטי ניווט ייחודיים בכל סוג של חיילים. ברגע מסוים, אחד הלוחמים האמריקאים הטיח את ידו על השולחן ונולד מכשיר GPS הכולל את כל טובי קודמיו. באמצע שנות ה -70, בחסות משרד ההגנה האמריקאי, נוצרה ועדה משותפת משולשת בשם NAVSEG (קבוצת ניווט לווייני ניווט), שקבעה את הפרמטרים החשובים של המערכת העתידית - מספר הלוויינים, גובהם, האות קודים ושיטות אפנון.כשהגיעו לנתון העלות, הם החליטו ליצור מיד שתי אפשרויות - צבאיות ומסחריות עם טעות שנקבעה מראש במיקום הדיוק. חיל האוויר מילא תפקיד מוביל בתוכנית זו, שכן חיל האוויר 621B שלו היה הדגם המתוחכם ביותר של מערכת הניווט העתידית, שממנה שאבה טכנולוגיית רעש פסאודו אקראי כמעט ללא שינוי. מערכת סנכרון האותות נלקחה מפרויקט Timtation, אך המסלול הורם ל -20 אלף קילומטרים, מה שסיפק תקופת מסלול של 12 שעות במקום אחת של 8 שעות מקודמתה. לוויין מנוסה שוגר לחלל כבר בשנת 1978 וכרגיל, כל התשתיות הקרקעיות הנדרשות הוכנו מראש - הומצאו רק שבעה סוגים של ציוד קבלה. בשנת 1995, GPS נפרס במלואו - כ -30 לוויינים נמצאים כל הזמן במסלול, למרות שבפעולה יש מספיק 24. למטוסים מסלולי לוויינים מוקצים שישה, עם נטייה של 550… כרגע, יישומי סקר GPS מאפשרים לך לקבוע את מיקומו של הצרכן בדיוק של פחות ממילימטר אחד! מאז 1996 הופיעו לווייני בלוק 2R, מצוידים במערכת הניווט האוטונומית של AutoNav, המאפשרת לרכב לפעול במסלול כאשר תחנת הבקרה הקרקעית נהרסת לפחות 180 יום.
עד סוף שנות השמונים השימוש הקרבי ב- GPS היה ספורדי וחסר חשיבות: קביעת קואורדינטות שדות מוקשים במפרץ הפרסי וביטול פגמים במפות במהלך הפלישה לפנמה. טבילת אש מלאה התרחשה במפרץ הפרסי בשנים 1990-1991 במהלך סערת המדבר. הכוחות הצליחו לתמרן באופן פעיל באזור מדברי, שבו קשה למצוא נקודות ציון מקובלות, כמו גם לבצע ירי ארטילרי בדיוק רב בכל עת של היום בתנאים של סופות חול. מאוחר יותר, GPS הוכיח את עצמו כשימושי במבצע שמירת השלום בסומליה בשנת 1993, בנחיתה האמריקאית בהאיטי בשנת 1994, ולבסוף, במערכות האפגנים והעיראקים של המאה ה -21.
