【正文】 道的固定參數(shù)，在兩次注入期約12小時(shí)內(nèi)是不變的。起始數(shù)據(jù)中導(dǎo)航衛(wèi)星每?jī)煞昼姴グl(fā)一幀電文，它包含可變參數(shù)8個(gè)字和固定參數(shù)17個(gè)字兩部分。這里敘述的衛(wèi)星預(yù)報(bào)計(jì)算方法，是以高度角條件和升赤經(jīng)條件作為初選，對(duì)某一顆被預(yù)報(bào)的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，只要簡(jiǎn)單的運(yùn)算就可確定該圈衛(wèi)星是否能被某測(cè)站觀測(cè)到。如果確定衛(wèi)星出現(xiàn)在地平面上時(shí)，則再用增加時(shí)間的方法計(jì)算此次衛(wèi)星通過(guò)時(shí)的過(guò)頂時(shí)刻 (最大高度角時(shí)刻)和下落時(shí)刻，以及通過(guò)的方向和方位。然后用增加時(shí)間的辦法試探被預(yù)報(bào)的衛(wèi)星是否再次出現(xiàn)地平面上。預(yù)報(bào)計(jì)算的方法很多，常用的有試探法。由于導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道周期較穩(wěn)，并且播發(fā)廣播星歷，提供衛(wèi)星的時(shí)軌參數(shù)。 在衛(wèi)星多普勒大地測(cè)量工作中，為安排觀測(cè)，刪除不符合條件的衛(wèi)星通過(guò)，需要進(jìn)行導(dǎo)航衛(wèi)星頂報(bào)計(jì)算。它們表示衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌道，也是對(duì)平均軌道(固定參數(shù))的修正。所以在該時(shí)間段內(nèi)每?jī)煞昼婋娢亩际侵貜?fù)播發(fā)的。這種碼常用于電傳打字機(jī)和大部分電子計(jì)算機(jī)。應(yīng)該指出，子午衛(wèi)星播發(fā)的軌道參數(shù)采用二進(jìn)制余三代碼(XS3BCD)。它們的編碼情況如下：前三個(gè)比特不用，后面36個(gè)比特每4個(gè)比特表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字。A組用于導(dǎo)航定位，B，C組仍用于軍事目的。因此一幀電文共含6103個(gè)比特，在120 s內(nèi)發(fā)出。衛(wèi)星電文的格式，衛(wèi)星存貯系統(tǒng)內(nèi)的軌道參數(shù)，根據(jù)預(yù)定的程序，每隔2分鐘，被檢測(cè)一次，同時(shí)播發(fā)一幀電文。因此兩分鐘電文共包含156*39+19＝6103比特。 子午衛(wèi)星每?jī)煞昼姴グl(fā)一幀含有157個(gè)字的電文。衛(wèi)星軌道參數(shù)和時(shí)標(biāo)常統(tǒng)稱(chēng)為時(shí)軌參數(shù)。這種方法不影響精確的多普勒測(cè)量。 衛(wèi)星多普勒網(wǎng)的觀測(cè)與計(jì)算方案，取決于接收機(jī)的質(zhì)量和數(shù)量，要求的測(cè)站間隔，是優(yōu)先使精度達(dá)到最高水平，還是只達(dá)到一個(gè)既定精度，從而使測(cè)量費(fèi)用和作業(yè)時(shí)間減到最少，以及絕對(duì)與相對(duì)定位精度的各自?xún)?yōu)先性。此外，在多普勒站上的甚長(zhǎng)基線于涉測(cè)量(VLBI)、激光測(cè)月(LLR)、衛(wèi)星激光測(cè)距(SLR)等，可使長(zhǎng)度精度至1：5000 000以上。采用衛(wèi)星多普勒定位法有可能把所有大地網(wǎng)與地心坐標(biāo)系統(tǒng)以12m的精度聯(lián)系起來(lái)。更為廣泛深入的試驗(yàn)尚在進(jìn)行之中。當(dāng)然，短弧法的本質(zhì)在于它不把廣播星歷認(rèn)為無(wú)誤差，而是在數(shù)據(jù)處理中求出每次衛(wèi)星通過(guò)的軌道根數(shù)改正數(shù)。(3)短弧法是在不同測(cè)站上共同跟蹤同一衛(wèi)星通過(guò)，以測(cè)定兩站間的相對(duì)位置。(2)聯(lián)測(cè)定位法是在不同測(cè)站上同步跟蹤同一衛(wèi)星通過(guò)，以測(cè)定兩站間的相對(duì)位置。當(dāng)取得精密星歷和只有一臺(tái)儀器時(shí)，以采用此法為宜。(1)單點(diǎn)定位法是一種簡(jiǎn)單和廣泛用于作業(yè)的方法。它的特點(diǎn)是： (1)定位精度較低，計(jì)算模型較簡(jiǎn)單，收斂性較好； (2)進(jìn)行二維定位，即解算的未知量為三個(gè)；天線(船位)的緯度、經(jīng)度和頻偏； (3)天線(船位)是運(yùn)動(dòng)的。但是二維定位計(jì)算模型是個(gè)基本的模型。觀測(cè)量就是多普勒計(jì)數(shù)或其相應(yīng)的衛(wèi)地距離差。由此可見(jiàn)，多普勒定位的方法，就是一系列雙曲面的定位方法。多普勒積分法給出了地面點(diǎn)到衛(wèi)星兩個(gè)位置的距離差，也就是說(shuō)當(dāng)衛(wèi)星位置為已知時(shí)，地面點(diǎn)就位于以?xún)蓚€(gè)衛(wèi)星位置為焦點(diǎn)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲面上，該雙曲面與地球面相交得出一個(gè)曲線.如果在衛(wèi)星位置之間再進(jìn)行多普勒積分測(cè)量，就可以得出第二個(gè)距離差公式，以及相應(yīng)的曲線，此時(shí)，地面點(diǎn)M應(yīng)位于,兩個(gè)相交點(diǎn)中的一個(gè)交點(diǎn)上。由于要求的未知數(shù)不同，采用的時(shí)標(biāo)和測(cè)量多普勒計(jì)數(shù)的方法不同，估算的誤差模型不同，以及數(shù)據(jù)處理方法的不同，就構(gòu)成了各種不同的定位方法。由衛(wèi)星信號(hào)的傳播延遲可知，在相鄰兩時(shí)刻衛(wèi)星信號(hào)之間，地面接收站累計(jì)下本振和接收機(jī)頻率間差頻的差拍周期數(shù),它通常稱(chēng)為多普勒計(jì)數(shù)。衛(wèi)星沿其運(yùn)行軌道，在相等時(shí)間段內(nèi)的位置。 多普勒積分法為了精確地測(cè)量多普勒頻率通常在地面接收機(jī)內(nèi)增加一個(gè)固定的頻率，即本振。當(dāng)衛(wèi)星上用固定頻率發(fā)射連續(xù)的無(wú)線電波，因?yàn)樾l(wèi)星作繞地運(yùn)動(dòng)，它和地面接收站間有一個(gè)相對(duì)速度，所以地面站接收到的衛(wèi)星信號(hào)，就有頻率的變化，即變化的接收頻率。如果我們要利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行跟蹤，就必須求得，而的求的是以已知的,為前提的，由此可知，多普勒測(cè)量基本也就是速度測(cè)量。如果速度的方向與鈴至觀測(cè)站的方向間夾角為，則聲音傳播速度的一般表達(dá)式為： ()由于鈴相對(duì)于固定觀測(cè)站的運(yùn)動(dòng)，引起了鈴聲傳播速度的變化，因而在測(cè)站測(cè)定鈴的頻率也有所改變，有上式可得在測(cè)站測(cè)定鈴聲的頻率為 ()式中 ()信號(hào)源運(yùn)動(dòng)引起的相對(duì)于信號(hào)頻率的頻移稱(chēng)為多普勒頻移，也成為多普勒效應(yīng)。如果鈴的頻率為，聲音傳播速度為，而且在實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)聲音是沿直線傳瓶則鈴的固定額串可用速度和波長(zhǎng)表示，即 () 當(dāng)鈴靜止不動(dòng)時(shí)，則在任何方向都可測(cè)定其頻率。第三章 衛(wèi)星多普勒測(cè)量原理 多普勒效應(yīng) 1842年，奧地利物理學(xué)家約翰克里斯琴通常在這種專(zhuān)用的計(jì)算中心上，配有單點(diǎn)定位程序和多點(diǎn)聯(lián)測(cè)定位程序，他們可以提高定位的相對(duì)精度。他們的實(shí)時(shí)定位精度相當(dāng)與第二代大地型接收機(jī)的內(nèi)業(yè)處理精度。還有加拿大馬可尼公司最近研制的CMA751大地型接收機(jī)。其中有MX公司生產(chǎn)的MX1502大地接收機(jī)。內(nèi)業(yè)計(jì)算部分包括HP2100小型計(jì)算機(jī)，電傳打印機(jī)，以及光電輸入機(jī)。MX公司于1975年生產(chǎn)了第二代大地接收機(jī)，型號(hào)是MX702A3D,又稱(chēng)GEOⅡ.這類(lèi)接收機(jī)主要分為野外部分和內(nèi)業(yè)處理部分。(2) 大地型接收設(shè)備大地型接收設(shè)備皆為雙頻接收機(jī)。 雙頻導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)備與單頻導(dǎo)航型的區(qū)別在于接收衛(wèi)星兩個(gè)頻道的信號(hào)，可進(jìn)行電離層折射改正，以提高導(dǎo)航定位的精度。它包括天線，前置放大器，接收的電子裝置和顯示器傳輸裝置，日本太陽(yáng)交易株式會(huì)社生產(chǎn)的單頻接收機(jī)為FSN11A型。加拿大馬可尼(CMC)(含前置放大器)，接收機(jī)，小型計(jì)算機(jī)，顯示器和打印機(jī)。隨著電子技術(shù)的不斷飛發(fā)展，以后配用微處理機(jī)。(1) 導(dǎo)航型接收設(shè)備通?？煞譃閱晤l和雙頻兩種。他們的主要區(qū)別是，導(dǎo)航型要求定位精度較低，但必須對(duì)每次衛(wèi)星通過(guò)進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算，以及連接其他導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行航位推算。 用戶(hù)接收設(shè)備用戶(hù)接收設(shè)備是用來(lái)跟蹤，接收子午衛(wèi)星信息，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄在穿孔紙帶或盒式磁帶上。精密星歷提起初由海軍武器實(shí)驗(yàn)室計(jì)算并提供。將該網(wǎng)中各臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)都匯集起來(lái)，對(duì)子午衛(wèi)星進(jìn)行精確定軌。 除了上述的地面跟蹤網(wǎng)外，利用全球分布的天文臺(tái)或衛(wèi)星站，根據(jù)政府間的協(xié)作，參加子午衛(wèi)星的跟蹤。 美國(guó)海軍天文臺(tái)負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)的出界時(shí)(UTC)，并對(duì)衛(wèi)星時(shí)標(biāo)進(jìn)行?；?，校準(zhǔn)的誤差不大于。約每12h對(duì)每顆衛(wèi)星進(jìn)行一次注入。并且將整理好的衛(wèi)星電文數(shù)據(jù)，用快速數(shù)傳的方法向衛(wèi)星注入。最后將外推的軌道參數(shù)傳輸給位于加利福尼亞州穆古角的注入站或位于明尼蘇達(dá)州的羅斯芒特的注入站。根據(jù)36h內(nèi)對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)資料，考慮到地球引力場(chǎng)的不規(guī)則、大氣阻尼、太陽(yáng)輻射和日月引力等各種攝動(dòng)因素，計(jì)算出每顆衛(wèi)星的精確軌道。控制與計(jì)算中心位于加利福尼亞州的跟蹤站一起。四個(gè)跟蹤站：位于加利福尼亞州的穆古角，緬因州的普羅斯佩克特港，明尼蘇達(dá)州的羅斯芒和夏威夷群島的哈西瓦。 地面跟蹤網(wǎng)為了維持子午衛(wèi)星的正常工作，海軍宇航組負(fù)責(zé)組織實(shí)施地面跟蹤網(wǎng)，它包括四個(gè)跟蹤站，一個(gè)控制與計(jì)算中心，以及兩個(gè)注入站。它使得相鄰兩顆衛(wèi)星通過(guò)某地的時(shí)間間隔很不均勻，有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)35h，有時(shí)則出現(xiàn)先后或同時(shí)有兩顆衛(wèi)星通過(guò)的現(xiàn)象。據(jù)1979年1月第二次國(guó)際衛(wèi)星多普勒大地測(cè)量討論會(huì)上霍斯金斯代表美國(guó)海軍戰(zhàn)略系統(tǒng)設(shè)計(jì)局(SSPO)報(bào)告稱(chēng)， 美國(guó)海軍將于1990年前維持四顆衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)，即包含兩顆OSCAR衛(wèi)星和兩顆NOVA衛(wèi)星，直到有新的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)替代為止。 NOVA衛(wèi)星除用于導(dǎo)航定位目的外，尚有其他軍事用途。NOVA衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)與OSCAR衛(wèi)星完全一樣但是接收到的信號(hào)電平要增加34dB，并且在兩個(gè)頻道上天線將都是左手極化的。其中30180號(hào)衛(wèi)星由于穩(wěn)定桿斷裂，定向不正確，1978年就停止了使用。衛(wèi)星的接收機(jī)從地面注入站周期性地獲得修正過(guò)的衛(wèi)星軌道參數(shù)和時(shí)間改正數(shù)，此改正數(shù)也存在存貯器中，并且每隔進(jìn)行一次調(diào)整。衛(wèi)星振蕩器經(jīng)分頻后，控制存貯照相調(diào)相編碼器，使衛(wèi)星軌道參數(shù)編碼后，按世界時(shí)(UTC)偶分?jǐn)?shù)調(diào)相到載波上發(fā)射出去。根據(jù)預(yù)定的程序和指令，通過(guò)相位調(diào)制編碼裝置，調(diào)制在載波上播發(fā)出去。 衛(wèi)星振蕩器的頻率為5MHz，經(jīng)過(guò)倍頻、分頻后，通過(guò)定向天線，同時(shí)連續(xù)播發(fā)400 MHz和150MHz兩種穩(wěn)定的相干頻率。它包括：一套接收裝