人造卫星多普勒观测

人造卫星多普勒观测（ satellite Doppler measurement ），利用人造卫星发射的固有频率和地面站接收频率的“多普勒频移效应”来进行人造卫星定轨和地面点定位的一种方法。根据地面站接收到的人造卫星频率和人造卫星发射的固有频率的差值就能求出人造卫星的轨道要素。反之，如果已知人造卫星的轨道，则根据测得的人造卫星多普勒频移也可以求出地面站相对于地心的位置。人造卫星的多普勒观测同人造卫星的光学照相观测相比，具有全球性、全天候（不受气象、昼夜的影响）、速度快、精度高、投资少、仪器轻的优点。目前这种方法已在大地测量、导航和勘察等方面得到广泛应用。

1957年，美国霍普金斯大学应用物理研究室首次对苏联第一颗人造卫星进行了多普勒观测，并根据已知的测站坐标和测得的多普勒频移值，成功地确定了这颗人造卫星的六个轨道要素。不久，这个研究室在已知人造卫星轨道的情况下，根据测得的多普勒频移值求出了测站相对于地心的坐标。这项工作为以后人造卫星多普勒观测的发展奠定了基础。

人造卫星多普勒观测目前所主要采用的美国海军的“子午仪导航卫星系统”（又称海军导航卫星系统，简称NNSS）是由美国海军部委托霍普金斯大学应用物理研究室于1958年12月开始研制、1964年交付美国海军使用的。1967年7月解密，1968年开始商营，并提供国外使用。1967年以后发射和使用的子午仪卫星共6颗，高度约为1，100公里，受大气阻力的影响较小。轨道倾角约为90°，全球都能观测到。每颗子午仪卫星发射150和400兆周的一对高稳定的相干频率，以消除电离层的影响。子午仪卫星本身连续发播的预计的轨道要素，称为“广播星历表”，是根据美国境内的四个跟踪站的多普勒观测资料算出，供随时测定地面点坐标之用，目前定位精度为16米。根据全球二十几个跟踪站的观测数据，还对几颗子午仪卫星计算出“精密星历表”，这种历表尚未公开，目前定位精度约为1.7米。子午仪系统估计只可用到二十世纪末，美国计划于1985年启用“全球导航星”或“全球定位系统”来代替它。

正式应用人造卫星多普勒观测和子午仪卫星系统以来，定位精度提高得很快，最初为几百米，目前已达1米左右。预计在5～10年内，定位精度还可以提高。人造卫星多普勒观测应用很广。在动力学应用方面，其测轨定轨的精度已达1米，是一种很有效的测定地球引力场模型的手段。在几何应用方面，利用它能够建立以地心为原点的绝对坐标系。用人造卫星多普勒观测方法确定地极坐标，比经典的时间纬度观测手段更精确更迅速。

从1972年开始，在国际时间局的地极坐标推算工作中，增加了人造卫星多普勒观测资料，精度显著提高，近年来还用这些资料提供世界时。