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美国国家航空航天局高精度全球定位系统成为可能

  通过美国宇航局开发的算法和软件,导航到离目的地3英寸以内成为可能。这些为美国国家航空航天局的系统提供动力,该系统增强了美国空军全球定位系统卫星提供的原始导航信号,以支持飞机在世界各地的导航,指挥应急人员,并很快引导自动驾驶汽车。

  空军于1978年开始发射全球定位卫星,至今仍在运营和维护卫星网络。但几十年来,美国宇航局在改善我们日常生活中所依赖的系统方面发挥了关键作用。

  全球定位系统卫星在地球上空数千英里的轨道上运行,这意味着当它们发送的信号穿过大气层时会有延迟和失真。这些信号还容易受到卫星位置误差和卫星原子钟噪声和漂移的影响。

  因此,基于全球定位系统原始数据的位置可以偏离30英尺。相比之下,美国宇航局全球差分全球定位系统的校正结果可以精确到3英寸以内。

  在第一颗全球定位系统卫星发射的时候,美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室拥有处理来自遥远源头的无线电信号的长期经验。例如,在20世纪60年代,美国国家航空航天局使用射电望远镜网络和一种称为超大基线干涉测量术的技术来跟踪来自遥远类星体的无线电信号,这些类星体是宇宙中最亮的物体。

  通过测量来自这些类星体的相同无线电信号到达世界各地不同望远镜所花费的时间,JPL科学家能够获得地球大小和形状的高度精确的图像(一个叫做大地测量学的领域)。

  20世纪80年代初,JPL开始建立一个网络来跟踪全球定位系统卫星,在已经有非常大的基线干涉测量跟踪站的地方建立了第一个地面站。这些地面站充当已知的固定点,帮助科学家校准全球定位系统提供的位置信息。如今,该网络在全球拥有80多个接收器。

  地面站只是开始。另一个关键部分是软件:JPL创造了算法来模拟延迟、校正误差、执行全球定位系统轨道确定和接收器定位。该程序被称为GIPSY-OASIS(全球定位系统推断定位系统和轨道分析模拟软件),很快成为美国宇航局最广泛授权的软件程序之一。

  然而,通过电话调制解调器从网络上收集跟踪数据需要几个小时和几天的时间,并且软件需要几天的数据来执行轨道确定。

  20世纪90年代中期,在美国宇航局深空网的资助和互联网的帮助下,JPL开发了实时吉卜赛软件。该程序可以通过互联网接收来自远程站点的测量流,并每秒钟进行轨道和时钟校正。

  美国国家航空航天局地球科学技术办公室2000年的另一项关键投资帮助JPL建立了运行技术和基础设施,以启动可靠的全球实时服务,全球全球导航卫星系统由此诞生。“随着互联网变得越来越普及,我们能够在几秒钟内在全球范围内获得轨道测定,”管理全球全球定位系统的JPL的尤兹·巴尔-塞弗说。这给我们带来了很多行业.

  虽然美国航天局仍然是全球导航卫星系统的主要用户,但其正在进行的开发几乎完全由其他政府用户和商业公司资助,这些公司通过可偿还空间法协议支付服务费用。

  巴赛夫说,JPL认识到“全球范围内的实时全球定位系统处理可能是革命性的”。“但我们仍然对我们正在建设的新能力的影响范围感到惊讶。”

  在21世纪初,联邦通信委员会要求所有手机服务提供商具备立即定位911名来电者的能力。科姆科技电信公司转向美国宇航局的全球定位系统。

  科姆科技公司高级定位服务产品经理Tsega Emmanuel解释说,在紧急呼叫中,可以通过移动发射塔和全球定位系统卫星网络确定初始粗略位置。然后,该公司的定位引擎使用JPL数据来精确定位。由于呼叫者可能不会呆在一个地方,定位引擎会向响应者提供定期更新。

  除了增加安全性和安全性之外,辅助全球定位系统的功能也是智能手机导航应用“首次修复时间”短的原因——几乎可以立即定位,而汽车全球定位系统需要时间才能获得卫星连接。

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