源 起

“秋天到了，樹葉黃了，一群大雁往南飛，一會兒排成個人字，一會兒排成個一字……”每每想成兒時的這篇課文，就會感慨于大雁的那份堅(jiān)韌及執(zhí)著。是什么，給了它們跋涉千里的篤定？又是什么，給了它們分毫不差的判斷？分辨方向，找到回家的路，是它們一代又一代傳承至今的技能。于是，我們才擁有了大雁南歸，情系故里的感動；鯉魚洄游，龍門一躍的興奮和草原遷徙，萬馬奔騰的壯麗。

動物如此，人類何償不是如此。小的時候，耳邊不時會響起父母的囑咐：出門在外，千萬不要迷失了方向。于是，我們學(xué)會了利用太陽的影子，樹林年輪的疏密，樹葉的繁茂，山坡積雪的不同，夜空中北極星的位置……來分辨方向，帶我們走出迷惘。

“回家”，這個最樸素的概念，常常帶給我們?nèi)齻€思考：我在哪里？家的方向在哪里？回家的道路又在哪里？

“回家”，我們最初依靠的是經(jīng)驗(yàn)和記憶。經(jīng)驗(yàn)，告訴我們的定位和方向，記憶，可以為我們回家導(dǎo)航。我們不斷把經(jīng)驗(yàn)做成工具，就有了指南車，司南，牽星板，六分儀；我們通過實(shí)際測量，將記憶固化成統(tǒng)一的圖表，就有了地圖。帶上地圖和指南針，背起行囊，我們就開始了探索新世界的征程。

隨著人類探索區(qū)域的不斷擴(kuò)大和探索領(lǐng)域的不斷增加，我們對定位精度、運(yùn)動準(zhǔn)確度和應(yīng)用范圍的要求越來越高，導(dǎo)航技術(shù)也隨之得到了極大的發(fā)展，在天文導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，無線電導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、特征匹配導(dǎo)航、GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航等多種導(dǎo)航方式也逐漸來到了我們的生活中。

1957年10月4日，前蘇聯(lián)在拜科努爾航天中心發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星——斯普特尼克一號（Спутник-1）。斯普特尼克一號是一只用鋁合金做成的圓球，直徑為58厘米，重達(dá)83.6公斤。圓球外面附著4根彈簧鞭狀天線，其中一對天線長240厘米，另一對天線長290厘米。它在環(huán)繞地球的軌道上運(yùn)行，距離地面最遠(yuǎn)時為964.1公里，最近時為228.5公里，軌道和地球赤道平面的夾角為65度，以96.2分鐘時間繞地球1周。斯普特尼克一號在天空中運(yùn)行了92天，繞地球約1400圈，行程6000萬公里，于1958年1月4日隕落。

斯普特尼克一號開啟了人類探索外太空的嶄新篇章，在世界范圍內(nèi)引起了極大的轟動，也引起了全世界科學(xué)家的關(guān)注。美國約翰.霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的W.Guier和G.Wieffembach博士通過跟蹤、檢測該衛(wèi)星所發(fā)出的信號，發(fā)現(xiàn)了該衛(wèi)星信號的多普勒頻移現(xiàn)象。即衛(wèi)星相對于地球運(yùn)動時，信號頻率增大；衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球運(yùn)動時，信號頻率減小。如果在地面已知位置上檢測接收信號的多普勒頻移曲線，就可以計(jì)算出衛(wèi)星的運(yùn)行軌道了。

基于逆向思維的方式，美國約翰.霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的另兩位科學(xué)家Frank McClure 和 Richard Kershnet博士提出可以利用衛(wèi)星的多普勒頻移現(xiàn)象計(jì)算出接收端用戶的位置。這就是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最初構(gòu)想。

衛(wèi)星信號多普勒頻移現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，讓美軍海軍敏銳地意識到使用衛(wèi)星定位的巨大潛力，他們于1958年起與美國[敏感詞]部高級研究計(jì)劃局（DARPA）聯(lián)合開展研究，并成功開發(fā)出了世界上第一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——子午衛(wèi)星系統(tǒng)（Transit)，又名：海軍衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Navy Navigation Satelite System，NNSS），以解決美國海軍北極星潛艇的全球?qū)Ш絾栴}。

子午衛(wèi)星系統(tǒng)于1964年建成，1967年開始提供民用。之所以命名為子午，是因?yàn)樗?顆運(yùn)行于圓形極地軌道的星座組成。

子午衛(wèi)星系統(tǒng)是第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的起點(diǎn)和典型代表。雖然它存在著很多的不足，比如：衛(wèi)星數(shù)量少，無法提供實(shí)時定位；信號頻率低，定位精度差；大地測量應(yīng)用需連續(xù)觀測3-7天，觀測時間長；無三維定位能力等。但是，子午衛(wèi)星系統(tǒng)為衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)打開了一扇門，在導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域具有劃時代的意義。

子午衛(wèi)星系統(tǒng)于1996年完成了它的歷史使命，并作為第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的典型代表被載入了史冊。

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