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卫星排列同步卫星

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实验以美国航空航天局ATS 1和3卫星进行位置展示,使用了B [6]系统的技术。 两枚卫星装备了100kHz带宽VHF转发器。 传输从车到卫星是在149.2 MHz和从卫星到车或地面在135.6 MHz。ATS 1在太平洋上空大概15O”W经度,ATS 3在大西洋上空大约74”W经度。卫星的纬度是大约是0”。

距离测定是通过测量无线电信号从地球站到卫星,到用户和返回地球站的时间确定。传播时间被转换为了距离测量,通过已知的相关传播速度。测量传播时间通过在传输信号上以脉冲形式安装时间标志,并且测量一串脉冲到达用户和返回的时间。

系统的每名用户都被分配了一个独特的数字式地址代码。当用户装置确定后,按计划通过地面终端计算机,他的地址码将被地球站传送到同步卫星,卫星将一个一个脉冲的重复它所有用户接收到卫星传输数据,但被标址侯的用户转发器自动确认地址码,并转发给了这两颗卫星。每次复制都是一个一个脉冲进行的。如果用户是飞行器,如它自己的高度计测定的高度在它的回复内包含。地面终端进行时间测量,从卫星的第一次复制到用户对两颗卫星的回复。通过这些测量,地面终端能确定从两颗已知位置的卫星到用户的距离。从地面站传送的所有脉冲都被一部连续运行的数字式时钟脉冲发生器被计时了。

用户从在标准AM航空器接收器上接收到的ATS卫星脉冲序列。被接受的所有脉冲都被应用在了一个脉冲时间匹配电路上。当地产生的脉冲序列用在了一个脉冲时间匹配器上,能调整当地脉冲产生时间,因此它们对应于接收脉冲的时间。地方脉冲和终端脉冲以相同率产生,精度在10的7次方分之一或更好,可采用适度阶振荡器达到此精度。脉冲时间匹配器使用平均一千或更多脉冲建立一个当地脉冲序列。平均过程通过已平均过的脉冲数目的平方根来改进时间的精度。

在地面终端于对两颗卫星分开的接收器。如果两颗卫星的传输频率相同,它们能通过地面终端的定向天线区分开。

每个接收器的输出用于地址代码的类型的识别,可能在概念上被描述为一种延迟线。在被个体用户质疑前,,丝锥被转换为与用户代码相应的总体电路。当地址码从卫星上接收到时,总电路有一个单一的输出脉冲。

第一次返回的卫星产生了时间参考脉冲,其次是第二次复出的卫星和单返回的其他卫星。参考脉冲和下一次返回之间的时间间隔市分开测量的,通过这些测量,用户到这些卫星之间的距离也就确定了。

许多船舶和飞机定位试利用ATS 1和3 用先前描述的方式进行。在1969年6月,在Guart  Cutter  Vdimt海岸在无线电发射和接收单元上配备了300 W功率放大器和一个特别设计的音频码测距装置。该天线是对交叉偶极子连接为圆极化,增益小于零分贝。 在7月初,该船被用于在3秒间隔内通过三个卫星中的一个。每个时间间隔都进行了一次精度修正。

在最初的测试阶段,卫星与船舶之间的信号路径比较好。26个修正中只有一个超出1海里(185公里)半径园。第二个阶段的信号水平总体上是好的,但有几点却比先前和以后的的典型最佳曲线有偏离。原因并没有搞清楚,但最有可能是由于接收设备的一些特征引起的。接收设备出现了5到7微秒的延时在接收信号中。对ATS 1和3的距离测量比较表明这两颗卫星的位移测量是高度相关的,这表明该时间延迟的变化发生在接收船舶上,当它接收ATS 3的信号时。

    航空器飞行的一个主要目标是二卫星定座。审核在3秒间隔内通过ATS 3进行,并通过ATS 1和3从飞行器上接收到了回应。地平线模式的天线提供了最佳的表现,仰角对ATS 1是9 '和对ATS 3 是33 '。在飞行期间进行了成百上千的二卫星距离测量。在这些测量中,有十个被选出为ORTAC [7]定位。在这些关闭协议中,他们不能分别到表1地图中的尺度中。VORTAC位置被确定了最近的分钟。l'代表1海里(1.85km)在纬度和大约0.7 海里 1.30 km)在经度。所有任意选择的卫星位置定位在维度相差3' ,在精度相差2' 内。

精确度显示了各自的定位,从每颗卫星的距离测量,计算出来的最佳曲线决定的均值。定位中没有考虑到的因素包括电离层的传播延迟、卫星跟踪的不确定性、航空器高度不确定性和设备时延的偏心造成的偏倚误差。除了航空器高度不确定性,这些偏差变动有的几小时,几天或者更长时间。所有影响短期变化的因素都包含精确度考虑内。这些是海面反射干涉多路径,变化的信噪比,变化的信号水平,和对接收器时间延时的影响,以及在电离层延时的短期波动。

定位精度的最大测试因素是海面反射引起的多路径传输。这个因素通过改进天线设计可以减小,但仍是在VHF频段内造成最大精度误差的主要因素。如果它的特征能够被认识到,在对系统的操作中能采取么某些措施,那么它对整体系统的影响可以减小的最小。