随着卫星和空间年龄的推出，可以实现全球导航系统。全球定位系统（GPS）的历史始于地球上的英里，达到18,000英里/小时。
国际地球物理年，1957-1958
第二次结束后，这是12年。德怀特D.艾森豪威尔是美国总统。雷达技术自战争以来已经增加了靠近保险丝，导弹和基于陆基导航系统，如长距离导航系统（Loran）。
国际科学工会委员会（ICSU） - 被称为国际科学理事会（ICS） - 授予非政府组织科学家，已宣布为国际地球物理（IGY）。在规划自1955年以来，18个月的长IIGY（1957年7月至1958年12月）计划与太阳系19，预期最大太阳黑子活动的时间一致。IIGY专注于探索地球的国际努力。美国（美国）和俄罗斯联合苏联国家（USSR）均宣布卫星发射，苏联旨在为1957年底和美国举行的1958年春季。
1957年9月30日，华盛顿特区全国科学院举办了一周的火箭和卫星国际会议。美国和苏联科学家介绍了他们最新的调查结果，并提供了各自卫星计划进展的详细信息。证实卫星将携带无线电将信号传递回地球作为跟踪轨道的方式并确认发射。还讨论了外部照明以及重量，尺寸和其他信息。
纽约时报通过沃尔特沙利文从会议上进行了每日更新。他的专栏从星期二开始，10月1日提到的是，当通过发射的无线电信号跟踪卫星时，随着卫星通过接收站的频率将稍微下降，将其与火车站的声音相比，将其与火车站的声音相比。名称未提及多普勒效应;所提到的是频率下降的时间将指示卫星通过接收站的瞬间，下降程度将指示卫星路径从站的距离。
Sullivan的后续列报告说，苏维埃，当按下其发射可能的时间时，偏转了这些问题，但暗示可能很快就会发动。在会议的最后一次会议上，一位苏联科学家认为，当他留下会议时，他感到迫在眉睫。那天晚上，科学家们在宣布来了。Sputnik于1957年10月4日推出，大约5点华盛顿，直流时间。
Sputnik宣布。图片礼貌煤层，西弗吉尼亚州
空间年龄
Sputnik我的推出乘以风暴带来了世界。报纸从10月5日前一周前往这个故事。苏联新闻机构的官方发布Tass揭示了船上的钢无线电发射器，在两个频率上传输：20.005 MHz和40.002 MHz。
Sputnik发射器的原理图。图片礼貌斯特凡休息， 改编自Radio.ru.（PDF）
频率对应于分配给业余无线电的15米和7.5米的频段。美国卫星传输标准为108 MHz。这意味着，为了跟踪Sputnik，美国卫星接收站必须重新校准。业余无线电运营商（火腿），就像那些人一样圣约瑟夫高中广播俱乐部然而，准备跟踪斯图尼克。
美国中继线联盟（ARRL）建议美国火腿试图在第一次调整到WWV的信号中，以20MHz在20MHz上运行的标准定时站局，然后转到正确的频率。实际信号无法“听到”，接收电路中的拍摄振荡器使得可以记录的可听“Chirp”。
来自Sputnik的一系列“Chirps”。音频礼貌美国宇航局。
USSR要求所有俄罗斯火腿和商业广播电台录制录音，并将其发送到莫斯科进行后处理。他们已为可用的接收电路制定了原理图。苏联希望世界其他地区也会发送录音。海军研究实验室（NRL）担任美国传输和瞄准录制的收集点。鼓励商业，军事和业余广播电台将数据转发给NRL。
10月7日纽约时报报道莫斯科正在使用多普勒效应跟踪斯图尼克，如下所示：
多普勒效应
多普勒效应，以1842年提出的克里斯蒂安·多普勒的名字命名，指的是与波和运动有关的物理现象。多普勒效应或多普勒偏移，是感知到的波能量的变化，由于两个点之间的相对运动。运动可以由源(发射器)的速度或接收器的速度或两者。很明显，音频波，无线电波，电磁波，光波。人们如何感知这种差异取决于波长。通过音频信号，我们可以听到音高的变化(就像一辆开着警报器的救护车从我们身边呼啸而过)。在可见光下，我们可以看到颜色的变化(就像天文学中的红移一样)。在经典物理学中，速度比光速小得多，而且是以相对论的速度。发射频率没有变化，只是由于多普勒效应，在感知上变化很明显。
多普勒数据是观察和发射频率之间的差异作为时间的函数。通过卫星，通过记录和测量随着卫星接近接收器所接收的实际频率来跟踪轨道。观察到的方法频率，通过和后退绘制。多普勒表示观察者对发射器的相对位置和运动。
当卫星在头顶上（90度到地平线）时，多普勒频率急剧下降，并且当卫星处于与接收器的较小角度时，较少的液滴。比较以下两个图形，90度的多普勒显示了随着卫星方法的频率发生巨大变化，然后返回。在20度，最大频移较低，斜率不像陡峭。随着卫星接近接收器，频率差可以是数百Hz。
90度轨道
20度轨道
跟踪，预测，定位
在那些跟踪烟囱之中是博士。William Guier和George Weiffenbach，研究人员约翰霍普金斯大学应用物理实验室（APL）。在数学，物理和微波中的背景下，它们不仅追踪卫星，而且能够使用来自卫星的单次通过的多普勒数据来预测Sputnik的位置。
使用Vector分析来解决八个方程，八个未知数，他们能够解决六个轨道元素：期间，偏心，倾向，围攻的争论，封口纬度和升序节点的经度。其他变量是量化电离层折射和误差的影响。他们使用APL的UNIVAC计算机来解决数学方程。当斯图尼克的电池放出时，他们的工作继续在1957年11月推出Sputnik II。
凭借预测轨道，APL的副主任Frank McClure博士提出了一个问题：如果他们可以预测移动卫星的轨道，以了解在固定接收器上的多普勒效应，它们可以逆转等式吗？可以知道轨道和基于空间的卫星的位置允许它们在地球上找到物体吗？这两种情况如下图所示。对于导航系统，只需要经度和纬度。
通过卫星定位地球上的物体。
事实证明，他们可以！
为什么这样问？
海军正在部署Polaris导弹，这是一个从潜艇发射的导弹。导弹指导需要精确的启动坐标来定位。现有的导航系统对潜艇发射不够准确。可以基于多普勒的系统工作吗？
The April 1960 edition of the Proceedings of the Institute of Radio Engineers (IRE) contained two articles: 'A Satellite Doppler Navigation System' by W. H. Guier and G. C. Weiffenbach and 'Measurement of the Doppler Shift of Radio Transmissions from Satellites' by George C. Weiffenbach. The elements needed for a Doppler navigation system were listed:
- 用于跟踪和导航的最佳海拔高度的卫星网络
- 用于将跟踪数据提供给计算复合物的站网络以维护卫星数据
- 一种让每个卫星数据到导航器的方法
- 独立齿轮处理卫星数据并提供导航解决方案
该系统成为跨境的基础，是第一款海军航行卫星系统。Transit于1964年成为美国海军潜艇和船舶的导航。它包括6个卫星，每90-110分钟提供轴承。
Transit -1的卫星原型
在部署过境时，其他系统正在同时开发。毕竟，当您需要在自卫中消灭导弹时，每小时都能每小时获得真正的位置。
空军和NRL建议的系统。空军621B使用CDMA调制导航信号;NRL的时序（定时导航）使用了一种依赖于精确定时的新方法。这些努力在1973年结合，使用定时和测距（Navstar）GPS成为导航系统中的第一个卫星。Navstar Satellites于1978年至1989年之间推出;该系统在1995 - 1996年间完全运行。
虽然为军事开发而言，但免费的GPS信号免费提供给任何人。自从此以来，多年来已经升级了卫星。当Navstar Live时，Transit停止提供导航数据。
今天GPS
今天由美国国防部维护的今天的GPS为任何GPS接收器，24/7提供了导航坐标和一天的时间。有三个组件，与Guier和Weffenbach给出的初始要求没有那么不同：
1）空间段：半同步轨道中最少24个卫星的星座，每天两次缠绕地球，在地球上任何一个地方都可以在地球上的任何一个地方使用。
2）控制段：地面控制站，以及监测和天线控制站。
3）用户段：GPS接收器。根据使用中的接收器类型，这还包括数据库，映射和显示，以提供可视信息。
GPS在军事指导的各个方面都有用，随着民用的持续发展。从测量到舰队监测，作物粉尘到港口导航，GPS接收器可作为独立单位提供或纳入所有类型的车辆;GPS也被融入手机和可穿戴物。
其他国家已符合自己的导航系统。目前到位或计划的系统是：
- 俄罗斯：全球导航卫星系统（Glonass）
- 中国：北斗卫星导航系统（BDS） - 区域;指南针（2020，全球）
- 欧盟：伽利略
- 印度：印度区域导航卫星系统（IRNSS）
- 日本:准天顶卫星系统(QZSS)
由于接收者开发使用多个系统数据，定位将更精确。
概括
当我们庆祝空间年龄的发射时航行员任务，我们还必须指出这一显着成就作为GPS的开头，这两个事件都深入改变了技术世界。
