A LORAN ( eng. LO ng RA nge N avigation ) egy földi rádiónavigációs rendszer . A LORAN rendszert Alfred Loomis fejlesztette ki, és széles körben használták az amerikai és brit haditengerészetek a második világháború alatt . Módosított formában a légierő , a haditengerészet hordozóra épülő repülőgépei és az amerikai parti őrség repülése használta 1980-ig. Egészen a közelmúltig a polgári repülés igényeire használták .
A LORAN egy hiperbolikus rádiónavigációs rendszer volt, amely lehetővé tette a vevő számára, hogy meghatározza helyzetét a rögzített földi jeladók által továbbított alacsony frekvenciájú rádiójelek irányának meghatározásával. A LORAN két különböző módszert kombinált, hogy olyan jelet adjon, amely egyszerre volt nagy hatótávolságú és rendkívül pontos, és a tulajdonságok korábban konfliktusban voltak. Hátránya a jelek értelmezéséhez szükséges drága és nehéz vevőberendezések használata volt, így a Loran-C-t az 1957-es bevezetése után elsősorban a katonaság használta.
Az 1970-es évekre a Loran-C megvalósításához szükséges elektronika költsége, súlya és mérete drámai mértékben csökkent a szilárdtest-elektronika bevezetése és különösen a korai mikrokontrollerek jelértelmezésre való használata miatt. Az olcsó és könnyen használható Loran-C eszközök az 1970-es évek végétől váltak általánossá, különösen az 1980-as évek elején, ami a korábbi LORAN rendszer fokozatos megszüntetéséhez vezetett, és több Loran-C állomást telepítettek szerte a világon. A Loran-C az egyik legelterjedtebb és legszélesebb körben használt navigációs rendszerré vált Észak-Amerika, Európa, Japán, valamint az Atlanti- és Csendes-óceán nagy területein. A Szovjetunióban egy szinte azonos rendszer működött - "A sirály" .
A polgári műholdas navigáció bevezetése az 1990-es években a Loran-C használatának nagyon gyors visszaszorulásához vezetett. A Loran-C jövőjéről szóló viták az 1990-es években kezdődtek, és több leállási dátum is volt, amelyeket később töröltek. 2010-ben bezárták az amerikai és a kanadai rendszereket, valamint az Oroszországgal közös Loran-C/Chaika állomásokat. Számos más áramkör aktív maradt, és néhányat továbbfejlesztettek a folyamatos használat érdekében. 2015 végén a legtöbb európai országban kikapcsolták a navigációs hálózatokat. 2015 decemberében az Egyesült Államokban is újraindultak az eLoran rendszer finanszírozási megbeszélései, a NIST pedig felajánlotta egy mikrochip méretű eLoran vevő kifejlesztésének finanszírozását az időzítési jelek elosztására.
A közelmúltban az Egyesült Államokban olyan jogszabályokat vezettek be, mint a 2017-es nemzeti rugalmassági és biztonsági törvény és más törvényjavaslatok, amelyek feltámaszthatják Lorant.
Az eredeti Laurent-t Alfred Lee Loomis javasolta a Mikrohullámú Bizottság ülésén. Az Egyesült Államok Hadseregének légiközlekedési hadteste érdeklődni kezdett a léginavigáció fogalma iránt, és némi vita után visszatért egy olyan rendszer követelménye, amely körülbelül 1,6 km-es pontosságot kínál 200 mérföldes (320 km-es) hatótávolságnál. 500 mérföld (800 km) hatótávolság nagy magasságú repülőgépeknél. A Mikrohullámú Bizottság, amely ekkorra az MIT Sugárzási Laboratóriumává alakult, átvette a 3. projekt fejlesztését. A kezdeti találkozókon az Egyesült Királyság összekötő csoportjának tagja, Taffy Bowen megemlítette, hogy tudta, hogy a britek is hasonló koncepción dolgoznak. de nem volt információja a hatékonyságáról.
A Loomis által vezetett tervezőcsapat gyorsan haladt előre az adófejlesztés terén, és 1940 során számos rendszert tesztelt, mielőtt a 3 MHz-es forrás mellett döntött volna. Kiterjedt jelerősségi vizsgálatokat végeztek hagyományos rádió autóba szerelésével és a keleti államok környékének bejárásával. A vevő egyedi kialakítása és a hozzá tartozó katódsugárcsöves kijelzők azonban nagyobb problémát jelentettek. A probléma többszöri megoldására tett kísérlet ellenére a kijelző instabilitása megakadályozta a pontos mérést.
Ekkorra a csapat már sokkal jobban megismerte a brit Gee rendszert, és tisztában volt a kapcsolódó munkájukkal a "strobokon", egy időalap-generátoron, amely jól elhelyezett "pipeket" produkált a kijelzőn, amelyek segítségével pontos mérést lehetett végezni. . 1941-ben találkoztak a Gee csapatával, és azonnal meghozták a döntést. Ez a találkozó azt is megmutatta, hogy a Project 3 és a Gee közel azonos rendszereket igényel, hasonló teljesítményű, hatótávolságú és pontosságú, de a Gee már befejezte az alapfejlesztést és megkezdte a kezdeti gyártást, így a Project 3 feleslegessé vált.
Válaszul a Project 3 csapata felszólította a hadsereg légierejét, hogy vegyék fel a harcot a Gee-vel, és alakítsák át saját nagy hatótávolságú óceáni navigációs erőfeszítéseiket. Ez felkeltette az Egyesült Államok haditengerészetének érdeklődését, és egy sor kísérlet gyorsan bebizonyította, hogy a Gee alapkoncepciót alkalmazó, de alacsonyabb, körülbelül 2 MHz-es frekvencián működő rendszerek ésszerű, néhány mérföldes nagyságrendű pontosságot biztosítanak távolságokon. nagyságrendileg 1250 mérföld (2010 km). ), legalábbis éjszaka, amikor a jelek ebben a frekvenciatartományban képesek áthaladni az ionoszférán. Gyors fejlődés következett, és 1943-ban üzembe helyezték az Atlanti-óceán nyugati részét lefedő rendszert. További állomások következtek, először az Atlanti-óceán európai oldalát fedték le, majd a Csendes-óceánon nagy terjeszkedést hajtottak végre. A háború végére 72 aktív Laurent állomás és 75 000 vevőegység működött.
1958-ban a LORAN rendszer üzemeltetése átkerült az Egyesült Államok parti őrségéhez, amely átnevezte a rendszert "Loran-A"-ra.
A hiperbolikus navigációs rendszerekhez szükséges időzítés kétféleképpen valósítható meg, az impulzusidőzítő rendszerek, például a Gee és a LORAN, valamint a fázisidőzítő rendszerek, mint a Decca Navigator rendszer.
Előbbihez éles jelimpulzusok szükségesek, pontosságukat általában az korlátozza, hogy az impulzusok milyen gyorsan kapcsolhatók be és ki, ami a vivőfrekvencia függvénye. A jelben bizonytalanság van; ugyanazok a mérések a műsorszolgáltatókhoz képest két helyen is érvényesek lehetnek, de normál üzemben több száz kilométerre vannak egymástól, így ez a lehetőség kizárható.
A második rendszer állandó jeleket ("folyamatos hullám") használ, és a két jel fázisának összehasonlításával végez méréseket. Ez a rendszer nagyon alacsony frekvenciákon is könnyen használható. A jele azonban egy hullámhosszon kétértelmű, ami azt jelenti, hogy több száz helyen ugyanazt a jelet adják vissza. Decca sejteknek nevezte ezeket a kétértelmű helyeket. Ehhez valamilyen más navigációs módszerrel együtt kell kiválasztani, hogy a vevő melyik cellában van, majd fázisméréseket kell használni a vevő pontos elhelyezéséhez a cellában.
Számos erőfeszítést tettek valamilyen kis pontosságú másodlagos rendszer létrehozására, amelyet egy fázis-összehasonlító rendszerrel, például a Decca-val együtt lehetne használni az egyértelműsítéshez. A számos módszer között szerepelt a POPI néven ismert irányított műsorszórási rendszerek és a különféle rendszerek, amelyek kombinálják az impulzusidőzítést az alacsony pontosságú navigáció érdekében, majd fázis-összehasonlítást használnak a finomhangoláshoz. A Decca maguk különítettek el egy frekvenciát, a "9f"-et, hogy teszteljék ezt a koncepciót, de erre csak jóval később volt lehetőségük. Hasonló fogalmakat használtak az Egyesült Államokban a Navarho kísérleti rendszerben is.
A Laurent-projekt kezdete óta ismert volt, hogy ugyanazok a CRT-kijelzők, amelyek Laurent-impulzusokat mutattak, megfelelő nagyítás mellett egyedi köztes frekvenciájú hullámokat is mutatnak. Ez azt jelentette, hogy az impulzusillesztés segítségével durva korrekciót lehetett elérni, majd a kezelő további időzítési pontosságot érhetett el, ha az egyes hullámokat az impulzusban sorba rendezi, mint például a Decca. Ez vagy felhasználható a LORAN pontosságának nagymértékű javítására, vagy felváltva hasonló pontosságot kínál sokkal alacsonyabb vivőfrekvenciák használatával, és így nagymértékben kiterjeszti a tartományt. Ehhez az adóállomásokat időben és fázisban is szinkronizálni kell, de ennek a problémának a nagy részét a Decca mérnökei megoldották.
A nagy hatótávolságú változat jelentős érdeklődést mutatott a parti őrség számára, amely 1945-ben létrehozta az LF LORAN néven ismert kísérleti rendszert. Ez sokkal alacsonyabb frekvencián működött, mint az eredeti LORAN, 180 kHz-en, és nagyon hosszú ballonantennákat igényelt. A tesztelést egész évben végezték, beleértve több hosszú távú járatot Brazíliába. A kísérleti rendszert ezután Kanadába küldték, ahol a Muskox hadművelet során használták az Északi-sarkvidéken. A pontosság 150 láb (46 m) volt 750 mérföldnél (1210 km), ami jelentős előrelépés Laurent-hez képest. A Muskox megszűntével úgy döntöttek, hogy a rendszert az „Operation Musk Calf” néven ismertté vált „Musk Calf” hadművelet keretében folytatják, amelyet az amerikai légierőből, a Kanadai királyi légierőből, a Kanadai Királyi Haditengerészetből és a Royal Corps of Signalsból álló csoport irányít. A rendszer 1947 szeptemberéig működött.
Ez újabb nagy tesztsorozathoz vezetett, ezúttal az újonnan alakult USAF, az Operation Beetle néven. A Bogár a Távol-Északon, Kanada és Alaszka határán helyezkedett el, és új, 191 méteres acéltornyokat használt a ballon korábbi kábelantennáinak helyére. A rendszer 1948-ban kezdte meg működését, és két évig, 1950 februárjáig működött. Sajnos az állomások rosszul helyezkedtek el, mivel a rádióadás a permafrost felett jóval rövidebb volt a vártnál, és a jelek szinkronizálása az állomások között földi hullámok segítségével nem volt lehetséges. A tesztek azt is kimutatták, hogy a rendszer a gyakorlatban rendkívül nehezen használható; a kezelő könnyen kiválaszthatta a jelek rossz szakaszait a kijelzőjén, ami a valóságban jelentős hibához vezetett.
A LORAN-C impulzus-fáziskülönbség-mérő rendszer 100 kHz-es frekvencián működik. Ezeken a frekvenciákon a rádióhullámok abszorpciója az ionoszférában jelentős lehet, különösen nagy beesési szögek esetén. A LORAN-C rendszer a hiperbolikus rendszerek osztályába tartozik, bár nem a fázist, hanem az adóállomások láncolatától kapott impulzusok késleltetését méri. Mindegyik láncban az egyik állomás a mester, a többi pedig rabszolga. Mindegyik tökéletesen szinkronizált. A vevő az impulzus érkezési pontosságát 0,1 µs-ra méri, és talajhullám használata esetén a pozíció 1500 km-es távolságig (tengeren) 150 m-es pontossággal meghatározható. Általános esetben a jel a talajhullám és az ionoszféráról egyszer vagy többször visszavert jelek összege. 2000 km-nél nagyobb távolságban az égbolt hulláma dominál, és a pontosság az ionoszféra állapotától függ. A tesztek kimutatták, hogy egyes esetekben több kilométeres hibák is előfordulhatnak. Így a LORAN-C rendszer még ideális körülmények között sem lesz olyan pontos, mint a GPS és a GLONASS műholdas rendszerek .
A legújabb katonai navigációs rendszer ( Tactical LORAN ) műszaki megvalósításáért a következő magánvállalkozók voltak felelősek :
A rendszer vadászbombázó, támadó és katonai szállító repülőgépek számára készült. Az Egyesült Államok Légierejének munkaprogramjának átfogó irányítását a Hanscom Field , Massachusetts állambeli Hanscom Field Systems and Weapons Development Administration Electronic Systems Divisionje látta el 1] .
A mai napig a LORAN-C navigációs rendszer 34 körrel rendelkezik a világon, amelyek lefedik az USA területét, Észak-Európát és az északi féltekén a szomszédos tengeri területeket. A LORAN-C vevőkészülékek az amerikai Omnitracs rendszer termináljainak egyedi mintáival vannak felszerelve. Oroszország a LORAN-C-hez hasonló célú rendszert üzemeltet, amelyet " Sirálynak " neveznek.
2009 novemberében az amerikai parti őrség bejelentette, hogy a LORAN-C rendszer nem szükséges a tengeri navigációhoz. Ezzel a döntéssel a LORAN és az eLORAN továbbvitelét az Egyesült Államokban az Egyesült Államok Belbiztonsági Minisztériumának titkára dönti el. [2] Az Egyesült Államok Belbiztonsági Minisztériumának előirányzati törvénye értelmében az amerikai parti őrség 2010. február 8-án megszüntette az összes LORAN-C jelzést. Ez a felmondás nem érintette az Egyesült Államok részvételét az orosz-amerikai vagy a kanadai kanadai LORAN-C hálózatban. Az Egyesült Államok részvétele ezekben a hálózatokban a nemzetközi megállapodásoknak megfelelően átmenetileg folytatódott. [3]
A LORAN-C rendszer felhasználóinak azt tanácsolták, hogy a navigációhoz a GPS-rendszert használják. 2010. augusztus 1-jén megszűnt az amerikai LORAN-C állomások az orosz-amerikai kör, 2010. augusztus 3-tól pedig az amerikai-kanadai körút részeként. Így a LORAN-C rendszer munkája az Egyesült Államokban mára teljesen befejeződött. [négy]
A tervek szerint a régi LORAN rendszer egyes objektumai a frissített eLORAN rendszerben kerülnek felhasználásra, amelyet egy új típusú, digitális jelfeldolgozással rendelkező berendezés használata különböztet meg, amely az SNA -val összehasonlítható helymeghatározási pontosságot biztosít . Az eLORAN is bekerül a közös időjelző rendszerbe. Az eLORAN rendszert a tervek szerint a jövőben a globális műholdas navigációs rendszerekkel együtt kiegészítő rendszerként fejlesztik és használják. Ennek a rendszernek az egyik fontos tulajdonsága a szakértők szerint a hosszú rádióhullámok jelátvitelre történő felhasználásával kapcsolatos interferencia elleni védelem. Míg a GPS műholdrendszer esetében megerősítést nyert a szándékos interferencia és a rendszer normál működésének megzavarása.
2014-ben Norvégia és Franciaország bejelentette, hogy 2015. december 31-én leállítják az összes megmaradt adójukat, amelyek az Eurofix rendszer nagy részét alkotják.[34] a két fennmaradó európai adó (Anthorn, Egyesült Királyság és Sylt, Németország) a továbbiakban nem fogja tudni támogatni a Loran helymeghatározási és navigációs szolgáltatást, ezért az Egyesült Királyság bejelentette, hogy az eLoran próbaszolgáltatása ugyanattól a dátumtól fogva megszűnik.
| Navigációs rendszerek | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Műhold |
| ||||||
| Talaj | |||||||
| Differenciálkorrekciós rendszerek | |||||||