交通機関（衛星ナビゲーションシステム）

このシステムで使用された衛星（OSCAR衛星またはNOVA衛星として知られる）は、高度約600海里（690マイル、1,100km ）の低極軌道に配置され、軌道周期は約106分でした。適切なグローバルカバレッジを提供するには、5基の衛星からなるコンステレーションが必要でした。システムが運用されている間は、基本コンステレーションの各衛星につき1基ずつ、少なくとも10基の衛星が通常軌道上に維持されていました。これらのOSCAR衛星は、アマチュア無線家が衛星通信に使用するために開発されたOSCARシリーズの衛星とは異なることに注意してください。   

トランジット衛星の軌道は地球全体を網羅するように設定されており、極を横断し、赤道付近では広範囲に広がっていた。通常、一度に視認できる衛星は1つだけであったため、位置測位は衛星のいずれかが地平線上にあるときのみ可能であった。赤道付近では位置測位の間隔が数時間であったが、中緯度地域では1～2時間に短縮された。潜水艦は慣性誘導システムをリセットするために定期的に位置測位を行っていたため、潜水艦発射弾道ミサイル（SLBM）の発射更新システムとしてのトランジットの本来の役割は十分に果たせたが、高速かつリアルタイムの位置測定を行う能力は備えていなかった。

その後の改良により、このシステムは1回の通過で約200メートル（660フィート）の精度を実現し、さらに約50マイクロ秒の時刻同期も可能にした。通過衛星は暗号化されたメッセージも送信したが、これは二次的な機能であった。 

トランジット衛星は、最大32キロバイトの大容量データストレージとして磁気コアメモリのアレイを使用していた。 ^{[ 16 ]}

位置を特定する、いわゆる「測位」には、通常、2次元の位置を算出するために2つ以上の測定が必要です。最新のGPSシステムでは、その時点でどの衛星が見えているかによって、数十回の測定が行われる場合があり、それぞれの測定が精度向上に役立ちます。一方、Transitの場合、軌道上にある衛星の数は少なく、しかも広範囲に分散していました。そのため、通常は一度に1つの衛星しか見えませんでした。そこで、2つ目の測定値を得るための別の方法が必要でした。

Transitは、信号のドップラーシフトを測定することでこれを実現しました。衛星は約17,000マイル/時（27,000 km/時）で移動しており、地上で測定すると、受信搬送波信号の周波数が最大10 kHz増減する可能性があります。衛星が地上局に接近している間は信号の周波数が上昇し、遠ざかるにつれて再び低下します。周波数が放送周波数と完全に一致する正確な瞬間は、衛星の地上軌道が地上の位置（若干の補正あり）を通過するときです。これにより、必要な2つの測定値のうちの1つが得られます。   

2つ目の測定方法としては、ドップラーシフトのパターンを考慮する必要があります。衛星が真上を通過する場合、通過時の角速度は、横を通過する場合よりも大きくなります。極端な場合、衛星が地平線付近にあるときは、相対速度の変化は最小限になります。したがって、周波数の変化の速さは、地上局と衛星間の相対経度を示す指標となります。さらに、地球の自転によってもドップラー補正が加えられ、これを利用して衛星が地上局の東側にあるか西側にあるかを判断することができました。

これらの測定値は、衛星に対する相対位置を示します。実際の位置を決定するには、その相対測定値を衛星の位置に適用します。これは、正確な時刻ハック（2分ごと）と衛星の6つの軌道要素および軌道摂動変数を定期的に送信することによって得られます。地上受信機はこれらの信号をダウンロードし、シフトを測定しながら衛星の位置を計算しました。軌道暦とクロック補正は、海軍の4つの追跡・注入ステーションのいずれかから、各衛星に1日2回アップロードされました。

トランジット衛星は150MHzと400MHzの周波数で電波を発信した 。この2つの周波数を用いることで、電離層による衛星電波信号の屈折を打ち消し、位置精度を向上させることができた。また、トランジットシステムは世界初の時刻同期サービスを提供し、世界中の時計を50マイクロ秒の精度で同期させることが可能になった。

受信機の最も可能性の高い位置を計算するのは簡単な作業ではなかった。ナビゲーションソフトウェアは、衛星の動きを利用して、受信機の初期「試行」位置に基づいて「試行」ドップラー曲線を計算した。次に、ソフトウェアはドップラー曲線の2分ごとの区間ごとに最小二乗法による曲線フィッティングを実行し、試行ドップラー曲線がすべての2分間隔の曲線セグメントで衛星から実際に受信したドップラーと「最もよく」一致するまで、試行位置を再帰的に移動させた。

受信機が船や飛行機など地球に対して移動している場合、理想的なドップラー曲線との不一致が生じ、位置精度が低下します。しかし、 低速で移動する船であれば、2分間のドップラー曲線を1つ受信するだけでも、位置精度は通常100メートル以内に計算できました。これは、アメリカの潜水艦が 使用可能なトランジット測位を取得するためにUHFアンテナを2分間だけ露出させるという、アメリカ海軍が要求した航法基準でした。アメリカの潜水艦版トランジットシステムには、ダウンロードした衛星軌道データの、より高精度な暗号化バージョンも含まれていました。この強化されたデータにより、システムの精度が大幅に向上しました（ GPSの選択的可用性（SA）と似ています）。この強化モードを使用すると、精度は通常20メートル未満でした（つまり、精度はLORAN CとGPSの中間でした）。典型的な12～15分間の高高度衛星通過では、精度は10メートル未満でした。確かに、トランジットは当時最も高精度な航法システムでした。

Transitの基本的な動作原理は、緊急位置発信器（ELT）で使用されるシステムと似ていますが、ELTの場合は送信機が地上にあり、受信機が軌道上にある点が異なります。ELTは、船舶や航空機が上空を通過する際に、搭載された送信機のドップラーシフトを測定し、そのデータを地上に送信することで、機体の位置を特定します。

位置が正確に把握されている地上局のネットワークが、トランジット衛星を継続的に追跡した。地上局はドップラーシフトを測定し、そのデータを5穴の紙テープに転送した。このデータは、商用および軍用テレプリンターネットワークを使用して、メリーランド州ローレルにある応用物理研究所の衛星管制センターに送信された。固定地上局からのデータにより、トランジット衛星の軌道上の位置情報が得られた。既知の地上局からドップラーシフトを使用して地球軌道上のトランジット衛星の位置を特定することは、軌道上の衛星の既知の位置を使用して、やはりドップラーシフトを使用して地球上の未知の位置を特定することの逆の手順にすぎない。

典型的な地上局は、小さなクォンセットハット（かまぼこ型の小屋）の中にありました。地上局の測定精度は、地上局のマスタークロックの精度に依存していました。当初は、温度制御されたオーブン内の水晶発振器がマスタークロックとして使用されていました。マスタークロックは、米海軍のVLF局に同調したVLF受信機を使用して、毎日ドリフトがチェックされていました。VLF信号は、送信機と受信機の間の経路に沿って、正午の位相が日によって変化しないという特性を持っていたため、発振器のドリフトを測定するために使用できました。後に、ルビジウムおよびセシウムビームクロックが使用されるようになりました。地上局には番号名が付けられていました。たとえば、ステーション019は南極のマクマード基地でした。1970年代の長年にわたり、この基地には、テキサス大学オースティン校の大学院生と学部生（通常は電気工学専攻）が配置されていました。他の基地は、ニューメキシコ州立大学、テキサス大学オースティン校、シチリア島、日本、セーシェル諸島、グリーンランドのチューレなど、多くの場所に設置されていました。グリーンランドと南極の観測基地は、極軌道衛星であるトランジット衛星にとって極に近い位置にあるため、すべてのトランジット衛星の通過を観測することができた。

地上局の携帯型バージョンはジオシーバーと呼ばれ、現地での測定に使用されました。この受信機、電源、パンチテープユニット、アンテナは、パッド入りのアルミケースに複数個収納でき、航空会社の貨物として追加で輸送できました。データは通常1週間かけて取得され、処理のために衛星管制センターに送り返されました。そのため、GPSとは異なり、ジオシーバーの位置を即座に正確に特定することはできませんでした。ジオシーバーは南極点基地に常設され、米国地質調査所の職員によって運用されました。移動する氷床の表面に設置されていたため、そのデータは氷床の動きを測定するために使用されました。他のジオシーバーは夏の間、南極の現地に持ち出され、例えばロス棚氷の動きなど、位置の測定に使用されました。

潜水艦のハッチを通れるほど小型のコンピュータは存在しなかったため（1958年当時）、AN/UYK-1（TRW-130）という新しいコンピュータが設計された。^{[ 17 ]}ハッチを通れるように角が丸く作られ、高さは約5フィートで防水のために密閉されていた。主任設計技師は、当時UCLAの教員で、ジーン・アムダールの兄弟であるローウェル・アムダールであった。AN/UYK-1は、ラファイエット級SSBN向けにラモ・ウールドリッジ社^{[ 18 ]}（後にTRW）によって製造された。カノガパーク工場で手作業でスレッド化された8,192ワードの15ビットコアメモリとパリティビットが搭載されていた。サイクルタイムは約1マイクロ秒であった。AN/UYK-1の重量は約550ポンド（250kg ）であった。^{[ 19 ]} 

AN/UYK-1は、15ビットのワード長を持つマイクロプログラムマシンで、減算、乗算、除算を行うハードウェアコマンドは備えていませんでしたが、加算、シフト、 1の補数の生成、キャリービットのテストは可能でした。標準的な固定小数点演算と浮動小数点演算を実行するための命令はソフトウェアサブルーチンであり、プログラムはそれらのサブルーチンへのリンクと演算子のリストでした。たとえば、「減算」サブルーチンは、減数の1の補数を作成して加算する必要がありました。乗算には、連続シフトと条件付き加算が必要でした。

AN/UYK-1の命令セットでは、機械語命令に2つの演算子があり、これらを用いて算術レジスタを同時に操作することができた。例えば、一方のレジスタの内容を反転させながら、もう一方のレジスタの内容をロードまたはストアするといった操作が可能だった。これは、単一サイクルでの間接アドレッシング機能を実装した最初のコンピュータだった可能性がある。 

衛星が通過する際、GE社製の受信機は衛星から軌道パラメータと暗号化されたメッセージを受信するとともに、一定間隔でドップラーシフトされた周波数を測定し、このデータをAN/UYK-1コンピュータに提供する。コンピュータはまた、艦船の慣性航法システム（SINS）から緯度と経度の読み取り値も受信する。AN/UYK-1はこの情報を用いてアルゴリズムを実行し、約15分で位置情報を算出する。