Transit

Da Sovjetunionen sendte ut verdens første satellitt, Sputnik 1, ble signalene fra denne nøye studert i USA. Ved John Hopkins Universitetet ble det utviklet en metode for å bestemme satellittens bane, basert på doppler-skiftet på radiosignalene som ble mottatt på en stasjonær mottager. Det var da enkelt å snu problemstillingen til å beregne mottagerens posisjon hvis banen var kjent.

En gitt dopplerberegning vil da representere en hyperbolsk stedlinje på jordoverflaten. Gjøres flere dopplerberegninger i løpet av tiden satellitten er synlig gir det flere stedlinjer, og posisjon kan dermed beregnes.

På dette grunnlaget startet utviklingen av verdens første satellittnavigasjonssystem tidlig i 1959, under ledelse av Dr. Richard Kershner (1913—1982) som var sjefen for Applied Physics Laboratory (APL) ved John Hopkins Universitetet i Maryland. Systemet fikk betegnelsen Navy Navigation Satellite System (NNSS), og var først og fremst tiltenkt å kunne gi navigasjonsoppdatering til treghetsnavigasjonssystemene på strategiske amerikanske ubåter.

Allerede i 1964 var systemet fullt operasjonelt med følgende karakteristikker:

• Bane: Sirkulære, polare baner med høyde på cirka 1075 kilometer og minimum fem satellitter i forskjellige baneplan. Omløpstid på cirka 107 min. Banedata ble overvåket fra kontrollsenter på bakken og formidlet fra satellitt til mottager i egen navigasjonsmelding.
• Sendefrekvenser: 150 og 400 MHz (to frekvenser for å kunne beregne ionosfærens påvirkning).
• Tid for posisjonsberegning (fix): Cirka 15 minutter, i det satellitten var synlig for mottager.
• Tid mellom hvert fix: Avhengig av breddegrad, gjennomsnitt 30—90 minutter. Lengst tid ved ekvator.

I Sovjetunionen ble det noe senere utviklet et tilnærmet identisk satellittnavigasjonssystem som fikk navnet Tsikada. Dette opererte med samme frekvenser, og kunne i enkelte tilfeller medføre forstyrrelser på Transit systemet.

Nøyaktigheten var typisk bedre enn 200 meter (67 prosent) på bevegelige fartøy med en-frekvens mottager. For stasjonære mottagere og mottagere med begge frekvenser var nøyaktigheten typisk bedre enn 50 meter. Ved å benytte flere satellittpasseringer på en stasjonær mottager kunne nøyaktigheten komme ned mot noen få meter.

Siden posisjonsberegningen var basert på mange doppler-beregninger over en periode på 10—15 minutter krevdes det at fartøyets kurs og fart var godt kjent. Det var derfor vanlig at Transit-mottagere kontinuerlig ble oppdatert fra skipets logg og gyrokompass. Denne oppdateringen gjorde det også mulig å automatisk presentere posisjon som bestikkregning mellom hver satellittpassering.

Hvor hyppig posisjon ble oppdatert var avhengig av breddegraden. Var man på høy bredde (nær polene) ville man se de fleste satellittene hver gang de passerte, hvilket gjorde at intervallet kunne være mindre enn en halv time. Nærmere ekvator ville man ikke dette være tilfelle, og i mange tilfelle kunne intervallet være nærmere to timer. Var man på svært høye bredder, typisk over 75 grader N/S, var det imidlertid en begrensning ved dopplermålingen som gjorde at systemet fikk svært redusert nøyaktighet i øst/vest-retning — og i mange tilfeller var det ikke mulig å beregne posisjon på slike breddegrader.

I brukersegment med behov for ekstra god nøyaktighet var det vanlig å benytte de noe mer kostbare to-frekvens mottagerne og spesielt nøyaktige dopplerlogger. Disse to-frekvente mottagerne gjorde det mulig å beregne usikkerheten i signalutbredelsen gjennom ionosfæren — på samme måte som det i dag gjøres i alle GNSS systemer.

Transit-systemet ble gjort sivilt tilgjengelig fra 1967, og mottagere ble da tilgjengelig på det åpne marked. Selv om prisen på mottagere var høy den første tiden, representerte dette en revolusjon innen moderne navigasjon. For første gang kunne man få en svært nøyaktig posisjon over hele verden, uansett vær – dette ble starten på slutten for astronomisk navigasjon under oversjøisk seilas. Noen år senere ble det mer unøyaktige radionavigasjonssystemet Omega operativt. For å bøte på ulempen ved at Transit ikke kunne gi kontinuerlig posisjonering kunne enkelte Transit-mottagere da ha integrert Omega-mottager. Tidlig i utviklingen av GPS fantes også kombinerte Transit og GPS-mottagere.

Ved at Transit var et globalt dekkende navigasjonssystem var det behov for å kunne benytte globale og entydige koordinater, og derfor var posisjon basert på World Geodetic System (WGS). Dette var avvikende fra de lokale koordinatsystemene (datum) som på den tiden var vanlig. I Norge brukte man da enten norsk eller europeisk lokalt datum (NGO eller ED). Bruk av Transit medførte derfor at man måtte legge til en liten korreksjon på lengde- og breddegraden hvis posisjon skulle settes ut i kartet. I dag er eksempelvis alle sjøkart basert på WGS for å være best mulig tilpasset bruk av satellittnavigasjonssystemer.

Selv om en sivil mottager kostet godt over 100.000 NOK på slutten av 1960-tallet fikk systemet rask utbredelse, og tidlig på 1970 hadde de fleste større norske handelsskip, fabrikktrålere og forskningsfartøy fått installert Transit-mottager. Tidlig på 1990-tallet, da GPS gradvis tok over for Transit, var det estimert at det var cirka 100.000 mottagere i bruk. Mottagerprisen gikk også raskt nedover i denne perioden.

• satellittnavigasjon
• GPS
• navigasjon
• dopplereffekt

• Forssell, Børje (1991). Radionavigation Systems. Prentice Hall.
• Kjerstad, Norvald (2026). Elektroniske og akustiske navigasjonssystemer. Fagbokforlaget.