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美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛星導航系統。4g追蹤器為此，美國海軍研究實驗室提出了名為Tinmation，用12到18顆衛星組成，10000公里高度的全球定位網計劃，並於1967年、1969年和1974年各發射了一顆試驗衛星，在這些衛星上初步試驗了原子鐘計時系統，這是GPS系統精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B
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以每星群4到5顆衛星組成3至4個星群的計劃，這些衛星中除1顆採用同步軌道外其餘的都使用周期為24h的傾斜軌道。該計劃以偽隨機碼（PRN）為基礎傳播衛星測距信號，其強大的功能，當信號密度低於環境噪聲的1％時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用於為艦船提供低動態的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態服務，然而系統過於複雜。
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北約和澳大利亞的代表。計劃最初的GPS計劃在聯合計劃局的領導下誕生了，該方案將24個衛星放置在互成120度的六個軌道上。每個軌道上有4個衛星，地球上任何一點均能觀測到6至9個衛星。這樣，粗碼精度可達100m，精碼精度為10m。由於預算緊縮，GPS計劃得減少發射衛星，改為將18個衛星分布在互成60度的6個軌道上。然而這一方案不能確保衛星可靠性。1988年又進行了最後一次修改
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第一階段為方案論證和初步設計階段。從1978年到1979年，由位於加利福尼亞的范登堡空軍基地採用雙子座火箭發射4顆試驗衛星，衛星運行軌道長半軸為26560km，傾角64度。軌道高度20000km。這一階段主要研製了地面接收機及建立地面網，結果令人滿意。第二階段為全面研製和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續發射了7顆稱為BLOCK I的試驗衛星，研製了各種用途的接收機。
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