[科普中国]-子午仪卫星定位系统

相关背景

美国是全球导航定位卫星领域技术水平最高、应用最广泛的国家。早在1958年就启动了卫星多普勒导航技术的研究。20世纪70年代初，又启动了时间测距体制的全球定位系统（GPS）的研制工作。

1960年4月13日，首颗“子午仪”卫星发射成功，导航卫星的发展进入试验、验证阶段。1964年9月系统部署完成，交付海军，投入使用；1967年部分对民用开放；系统运行到90年代初，成功发射“子午仪”卫星43颗，后为GPS系统取代。1

概况子午仪卫星定位系统，即“子午仪”（Transit）卫星，是美国海军发展的多普勒测频体制卫星导航系统的空间部分，又称海军卫星导航系统（GNSS），是全球首个卫星导航系统，通过播发无线电导航信号，为美国各类潜艇和海面舰船等提供非连续的二维导航定位服务，并用于海上石油勘探和海洋调查定位、陆地用户定位和大地测量等。

1958年美国“北极星”潜艇服役，为解决潜艇导航问题，美国海军海面武器实验室（NSWL）和霍普金斯大学应用物理实验室（APL）于1958年开始威胁多普勒定位技术研究，并随后开始了Transit卫星导航系统的组建。

Transit卫星的承包商包括海军航空电子设备处、约翰·霍普金斯大学应用物理实验室和美国无线电公司（RCA）。首颗Transit试验卫星于1959年9月发射（发射失败），至1961年11月共发射9颗。1963年12月Transit系统进入部署阶段，1964年9月部署完成交付海军并投入使用。1967年7月29日解密部分电文供民用测量部门使用。

Transit系统运行至1996年，共成功发射卫星36颗，工作时间长达32年，后为GPS系统取代。1

主要性能参数Transit系统卫星星座由6颗卫星组成，部署在6个轨道面，轨道面夹角60°，轨道高度为950~1075km，轨道周期107min。每颗卫星的轨道均为近圆轨道，轨道倾角为90°，由于卫星轨道面与地球子午面平行，因此该系统被命名为“子午仪”。为了消除电离层产生的误差，Transit系统在150MHz和400MHz两个频率播发导航信号，双频定位误差约为50m；单频定位误差约200~300m。同时该系统还提供授时服务，精度约50ms。

单颗Transit卫星的地面覆盖区域为宽3000~3500km的带状区域。地球上同一地点每天可观测到同一颗卫星4次，6颗卫星即可保证24次定位。1

系统发展之初，美国发射了一系列试验卫星。初期的Transit卫星（Transit - 1、2、3）位球形，自旋稳定，表面贴有太阳能电池片；Transit - 4卫星为圆柱体，仍采用自旋稳定，其中Transit - 4A采用太阳能电池供电，而Transit - 4B采用核电源（放射性同位素电池）供电。从Transit - 5卫星开始使用Transit卫星平台，最终选择采用太阳能电池供电，并改用重力梯度稳定。Transit - O是Transit系统的工作星，成功发射24颗。该卫星采用Transit平台，以重力梯度稳定，卫星装有4个太阳电池，质量从50kg至64kg不等。2