1957 m. Spalio 4 d. Tapo svarbia paskata Jungtinėms Valstijoms - paleidus pirmąjį SSRS dirbtinį Žemės palydovą, amerikiečių inžinieriai nusprendė pritaikyti erdvę navigacijos poreikiams tenkinti (turint praktiškumą, būdingą jenkams). Johno Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorijoje (APL) bendradarbiai WG Guyer ir J. C. Wiffenbachas ištyrė sovietinio „Sputnik 1“radijo signalą ir atkreipė dėmesį į stiprų Doplerio dažnio poslinkį, kurį skleidžia pravažiuojantis palydovas. Kai mūsų pirmagimis kosmose priartėjo, signalo dažnis padidėjo, o atsitraukiantis skleidė mažėjančio dažnio radijo signalus. Mokslininkams pavyko sukurti kompiuterinę programą, leidžiančią per vieną kartą pravažiuojančio objekto orbitos parametrus nustatyti iš jo radijo signalo. Natūralu, kad galimas ir priešingas principas - jau žinomų orbitos parametrų apskaičiavimas, naudojant tą patį nežinomo žemės radijo imtuvo koordinačių dažnio poslinkį. Ši idėja kilo APL darbuotojui F. T. McClure ir jis kartu su laboratorijos direktoriumi Richardu Kershneriu subūrė tyrėjų grupę, kuri dirbs prie projekto, pavadinto „Transit“.
Richardas Kershneris (kairėje) yra vienas iš Amerikos pasaulinės padėties nustatymo sistemos įkūrėjų. Šaltinis: gpsworld.com
Branduolinis povandeninis laivas „George Washington“yra pirmasis „Transit“sistemos vartotojas. Šaltinis: zonwar.ru
Tranzito žvaigždyno operacinės orbitos. Šaltinis: gpsworld.com
Pagrindinis klientas buvo JAV karinis jūrų laivynas, kuriam reikėjo tikslių navigacijos įrankių naujiems povandeniniams laivams, aprūpintiems „Polaris“raketomis. Poreikis tiksliai nustatyti tokių povandeninių laivų, kaip „George Washington“, buvimo vietą buvo nepaprastai būtinas tuometinei naujovei - raketų su branduolinėmis galvutėmis paleidimui iš bet kurios vandenynų vietos.
Povandeninių laivų tranzito priėmimo įranga. Šaltinis: timeandnavigation.si.edu
Iki 1958 metų amerikiečiai galėjo pristatyti pirmąjį eksperimentinį „Transit“palydovo prototipą, o 1959 metų rugsėjo 17 dieną jis buvo išsiųstas į kosmosą. Taip pat buvo sukurta antžeminė infrastruktūra - paleidimo metu buvo paruoštas naudotojo navigacijos įrangos kompleksas, taip pat antžeminės sekimo stotys.
Hopkinso universiteto inžinieriai, surinkę ir išbandę „Transit“erdvėlaivį. Šaltinis: timeandnavigation.si.edu
Amerikiečiai dirbo prie palydovinės navigacijos projekto visišku degimo režimu: iki 1959 m. Jie sukonstravo net penkių tipų „Transit“palydovus, kurie vėliau buvo paleisti ir išbandyti. Veikiant režimui, amerikiečių navigacija pradėjo veikti 1963 m. buvo 60 m.
„Satellite Transit 5A 1970“modelis. Šaltinis: timeandnavigation.si.edu
„Transit“imtuvas, sumontuotas automobilyje, kurį 1987 metais naudojo Smithsonian geologas Tedas Maxwellas Egipto dykumoje. Tyrėjo darbinis arkliukas pasirodė …
… sovietinė „Niva“! Šaltinis: gpsworld.com [/centre]
Paviršiuje judančio povandeninio laivo koordinačių nustatymas buvo sudėtingesnis: jei suklysite su greičio verte 0,5 km / h, tada RMS padidės iki 500 m. Todėl buvo tikslingiau kreiptis į palydovą padėti stacionarioje laivo padėtyje, o tai vėlgi nebuvo lengva. Mažos orbitos (1100 km aukštyje) tranzitą JAV karinis jūrų laivynas priėmė 64-ųjų viduryje kaip keturių palydovų dalį, dar labiau padidindamas orbitos grupę iki septynių transporto priemonių, o nuo 67 metų navigacija tapo prieinama tik mirtingiesiems. Šiuo metu „Transit“palydovo žvaigždynas naudojamas jonosferai tirti. Pirmosios pasaulyje palydovinės navigacijos sistemos trūkumai buvo nesugebėjimas nustatyti antžeminio naudotojo padėties aukščio, nemaža stebėjimo trukmė ir objekto padėties nustatymo tikslumas, kuris ilgainiui tapo nepakankamas. Visa tai paskatino naujas paieškas JAV kosmoso pramonėje.
Erdvėlaivių laikas. Šaltinis: timeandnavigation.si.edu
Antroji palydovinės navigacijos sistema buvo „Timation“iš Naval Research Laboratory (NRL), kuriai vadovavo Roger Easton. Vykdant projektą buvo surinkti du palydovai, kuriuose buvo sumontuoti itin tikslūs laikrodžiai, skirti laiko signalams transliuoti antžeminiams vartotojams ir tiksliai nustatyti jų buvimo vietą.
Eksperimentinis palydovas „Timation NTS-3“, aprūpintas rubidžio laikrodžiu. Šaltinis: gpsworld.com
„Timation“buvo suformuluotas pagrindinis būsimų GPS sistemų principas: palydove veikė siųstuvas, skleidžiantis užkoduotą signalą, kuris užfiksavo antžeminį abonentą ir matavo jo praėjimo vėlavimą. Žinodama tikslią palydovo vietą orbitoje, įranga lengvai apskaičiavo atstumą iki jo ir, remdamasi šiais duomenimis, nustatė savo koordinates (efemeris). Žinoma, tam reikia mažiausiai trijų palydovų, o geriausia - keturių. Pirmieji „Timations“išėjo į kosmosą 1967 m.
Jungtinių Valstijų oro pajėgos nepriklausomai nuo karinio jūrų laivyno veikė savo pasaulinėje padėties nustatymo sistemoje, pavadintoje „Air Force 621B“. Trimatis tapo svarbia šios technikos naujove-dabar galima nustatyti objekto platumą, ilgumą ir ilgai lauktą aukštį. Palydoviniai signalai buvo atskirti pagal naują kodavimo principą, pagrįstą pseudo atsitiktiniu triukšmo signalu. Pseudo-atsitiktinis kodas padidina signalo atsparumą triukšmui ir išsprendžia prieigos apribojimo problemą. Civiliai navigacijos įrangos vartotojai turi prieigą tik prie atvirojo kodo, kurį bet kuriuo metu galima keisti iš antžeminio valdymo centro. Tokiu atveju visa „taiki“įranga žlugs, apibrėždama savo koordinates su didele klaida. Kariniai užrakinti kodai liks nepakitę.
Bandymai prasidėjo 1972 m. Naujojoje Meksikoje esančioje bandymų aikštelėje, naudojant balionų ir lėktuvų siųstuvus kaip palydovų simuliatorius. „System 612B“parodė puikų kelių metrų padėties nustatymo tikslumą ir būtent tuo metu gimė vidutinės orbitos pasaulinės navigacijos sistemos su 16 palydovų koncepcija. Šioje versijoje keturių palydovų grupė (šis skaičius būtinas tiksliam navigacijai) suteikė 24 valandas visą žemyną. Porą metų „System 612B“buvo eksperimentiniame reitinge ir nebuvo ypač suinteresuotas Pentagonu. Tuo pat metu keli biurai JAV dirbo „karšta“navigacijos tema: Taikomosios fizikos laboratorija rengė tranzito modifikaciją, karinis jūrų laivynas „baigė“laiką ir net sausumos pajėgos pasiūlė savo SECOR (nuosekli diapazono koreliacija, nuoseklus diapazonų skaičiavimas). Tai galėjo tik sunerimti Gynybos ministerijai, kuri rizikavo susidurti su unikaliais kiekvieno tipo karių navigacijos formatais. Tam tikru momentu vienas iš amerikiečių karių trenkė ranka į stalą ir gimė GPS, kuriame buvo visi geriausi jo pirmtakai. 70 -ųjų viduryje, vadovaujant JAV gynybos departamentui, buvo sukurtas trišalis jungtinis komitetas, pavadintas NAVSEG (Navigation Satellite Executive Group), kuris nustatė svarbius būsimos sistemos parametrus - palydovų skaičių, jų aukštį, signalą. kodai ir moduliavimo metodai. Priėję prie išlaidų skaičiaus, jie nusprendė iš karto sukurti du variantus - karinį ir komercinį su iš anksto nustatyta padėties nustatymo klaidos klaida. Oro pajėgos atliko pagrindinį vaidmenį šioje programoje, nes jų karinės oro pajėgos 621B buvo įmantriausias būsimos navigacijos sistemos modelis, iš kurio GPS pasiskolino praktiškai nepakitusią pseudoatsitiktinio triukšmo technologiją. Signalų sinchronizavimo sistema buvo paimta iš projekto „Timtation“, tačiau orbita buvo padidinta iki 20 tūkstančių kilometrų, o tai suteikė 12 valandų orbitos laikotarpį, o ne 8 valandų pirmtaką. Patyręs palydovas į kosmosą buvo paleistas jau 1978 m. Ir, kaip įprasta, visa reikalinga antžeminė infrastruktūra buvo paruošta iš anksto - buvo išrastas tik septynių tipų priėmimo įrenginys. 1995 m. GPS buvo visiškai įdiegtas - apie 30 palydovų nuolatos orbitoje, nepaisant to, kad veikimui yra pakankamai 24. Palydovams skirti orbitiniai lėktuvai yra skirti šeši, o jų nuolydis - 550… Šiuo metu GPS tyrimų programos leidžia nustatyti vartotojo padėtį mažesniu nei vieno milimetro tikslumu! Nuo 1996 m. Pasirodė „Block 2R“palydovai, kuriuose įdiegta autonominė navigacijos sistema „AutoNav“, leidžianti transporto priemonei veikti orbitoje, kai antžeminė valdymo stotis yra sunaikinta mažiausiai 180 dienų.
Iki devintojo dešimtmečio pabaigos kovinis GPS naudojimas buvo atsitiktinis ir nereikšmingas: nustatė minų laukų koordinates Persijos įlankoje ir pašalino žemėlapių trūkumus invazijos į Panamą metu. Pilnas ugnies krikštas įvyko Persijos įlankoje 1990–1991 m. Per dykumos audrą. Kariai sugebėjo aktyviai laviruoti dykumos zonoje, kur sunku rasti priimtinų orientyrų, taip pat bet kuriuo paros metu smėlio audrų sąlygomis labai tiksliai vykdyti artilerijos ugnį. Vėliau GPS pasirodė esąs naudingas taikos palaikymo operacijoje Somalyje 1993 m., Amerikiečių desantoje Haityje 1994 m. Ir galiausiai XXI amžiaus Afganistano ir Irako kampanijose.
