Fig. 1. Het NNS System, ook TRANSIT System genoemd.
met een frequentie van 399,968 MHz doorgegeven aan
de ontvanger. Deze frequentie verschilt iets per satelliet.
Er wordt nog een tweede golf uitgezonden met een fre
quentie van ongeveer 150 MHz. Deze is phase-locked
met de hogere frequentie. In werkelijkheid verhouden
beide frequenties zich precies als 8 3.
De modulaties die worden uitgezonden in een cyclus die
iedere twee minuten wordt herzien, omvatten de Kepler-
parameters van de omloopbaan, een aantal variabele pa
rameters en tijdsignalen, alsmede het identificatienum
mer van de satelliet. Zij worden de Broadcast of Opera
tional Ephemeris genoemd, en worden bepaald door ex
trapolatie op gegevens die tweemaal per dag in het ge
heugen van de satelliet worden geplaatst door het reken
centrum van een viertal tracking stations, het zgn. OP-
NET in de USA, nl. Hawaii, California, Maine en Min
nesota.
De gegevens worden gerefereerd aan het World Geode
tic System 1972 (WGS 1972, een geopotentiaalmodel
waarin alle beschikbare gegevens tot 1972 zijn
verwerkt*). Een driedimensionaal Cartesiaans rechthoe
kig coördinatenstelsel is aangenomen met als oorsprong
het zwaartepunt van de aarde (geocentrisch) en als Z-as
de „gemiddelde" rotatieas door de Conventional Inter
national Origin (CIO) van de Noordpoolbeweging. De X-
as is de snijlijn van het vlak door de Greenwichmeridiaan
en het vlak van de equator, met de positieve Y-as lood
recht hierop, oostwaarts gericht, eveneens in het equa-
torvlak. Onnauwkeurigheden o.a. in het geopotentiaal
model, de invloed van „drag", stralingsdruk, de plaats
bepaling van de werkelijke pool, enz. in aanmerking ge
nomen, wordt de standaardafwijking van de Broadcast
Ephemeris berekend als:
26 m in de richting van de omloopbaan (in-track);
5 m loodrecht daarop, maar in het omloopvlak (radial);
10 m loodrecht op het omloopvlak (across track).
De baancoördinaten zijn het meest nauwkeurig aan die
kant van de wereld waar de tracking stations liggen. Dit
is een nadeel van de Broadcast Ephemeris. Naast de
Het WGS 1972 is inmiddels vervangen door het WGS 1984.
NGT GEODESIA 85
Broadcast Ephemeris wordt door middel van ongeveer
twintig tracking stations, verdeeld over de gehele wereld
het zgn. TRANET een Precise Ephemeris bepaald.
De berekening van deze baanelementen geschiedt ech
ter achteraf, en slechts voor één of twee satellieten. De
standaarddeviatie is één tot twee meter. De gegevens
zijn alleen op aanvraag verkrijgbaar bij het Naval Wea
pon Laboratory, Washington DC, USA.
De tijdseinen van de satellieten van het TRANSIT
System worden om de 120 seconden op elke even mi
nuut uitgezonden met een precisie van enkele tientallen
microseconden ten opzichte van UCT. In die 120 secon
den worden 25 groepen van informaties van 234 bits en
één groep van 253 bits (in totaal derhalve 6103 bits) over
gebracht naar de ontvanger. Het einde van iedere groep
is echter duidelijk onderscheiden en kan als een secun
dair tijdsein om de 4,5 sec. worden opgevat.
Het principe van de plaatsbepaling berust op de Doppler-
verschuivingen die de frequentie van de uitgezonden ra
diogolf ondergaat in de tijd die nodig is om de weg van
de bewegende satelliet naar de stationaire ontvanger af
te leggen.
Het Doppler verschijnsel is natuurlijk een ieder bekend.
Als men voor een spoorwegovergang stilstaat en er
komt een trein aan, die vervolgens voorbijsnelt, dan
hoort men de toonhoogte van de door de trein uit
gestuurde geluidsgolven steeds lager worden. Dit komt
omdat de geluidsgolven van een naderende trein met
een hogere frequentie het oor bereiken dan die van een
zich verwijderende trein. Hetzelfde gebeurt met radio
golven.
Een satelliet zendt op een tijdstip f, een golf uit met een
frequentie fs, die door de Doppler Shift wordt vervormd
tot een frequentie fr op het moment f, f, At, dat
de golf de ontvanger binnengaat. Deze fr wordt met
een constante frequentie f0 vergeleken, welke wordt
voortgebracht door een in de ontvanger ingebouwde
oscillator. Hierdoor wordt een verschil-frequentie (beat-
frequency) verkregen, waarvan het aantal perioden N
gedurende een zeker interval wordt geteld. Het verschil
f0 - fr is altijd positief, omdat f0 de referentie fre
quentie gelijk aan 400 MHz wordt gekozen. Deze in
gebouwde oscillator is het hart van de ontvanger, en is
verbonden met een interne lokale klok.
In principe telt men, zoals genoemd, in eenheden van
ongeveer 4,5 sec. maar in de praktijk gebruikt men bij
het verwerken van de data eenheden van zes of zeven
maal deze periode, in de wandeling 30 sec. Dopplers ge
noemd. Men kan derhalve het ontvangen tijdsein van de
satelliet of de interne klok van de ontvanger voor de tel
ling gebruiken.
De tijd At, die een door een satelliet uitgezonden golf
nodig heeft om de ontvanger te bereiken, is beïnvloed
door de atmosfeer en de elektronika van de ontvanger.
Men wil echter de tijd weten die de golf in vacuüm nodig
heeft, omdat men het aantal perioden N in vacuüm wil
weten. Er dienen derhalve correcties te worden aange
bracht voor de refractie door de ionosfeer en de tropo
sfeer, en voor de vertraging van het signaal in de ontvan
ger. Uit de gecorrigeerde Doppler tellingen worden de
afstandsverschillen r2 - r, tussen twee opeenvolgende
posities van een satelliet in zijn baan en het waarne
mingsstation afgeleid.
Als r, en r2 als functies van de coördinaten (Xs, Ys, Zs)
van de satellieten en de (onbekende) (XP, YP, ZP) van de
standplaats P worden uitgedrukt, krijgen we een vergelij
king die er in principe als volgt uitziet:
81
