ЛОРАН

AN / APN-4 был бортовым приемником LORAN, который использовался в 1960-х годах. Он был построен из двух частей, чтобы соответствовать британской системе Gee, и мог быть заменен на Gee за несколько минут.

LORAN , сокращение от long range navigation , ^[а] была гиперболической радионавигационной системой, разработанной в Соединенных Штатах во время Второй мировой войны . Она была похожа на британскую систему Gee , но работала на более низких частотах, чтобы обеспечить увеличенную дальность действия до 1500 миль (2400 км) с точностью до десятков миль. Сначала он использовался для корабельных конвоев, пересекающих Атлантический океан, а затем для патрульных самолетов дальнего действия, но нашел свое основное применение на кораблях и самолетах, действовавших на Тихоокеанском театре военных действий во время Второй мировой войны.

LORAN в своей первоначальной форме представлял собой дорогостоящую систему, требующую наличия дисплея на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Это ограниченное использование для военных и крупных коммерческих пользователей. Автоматические приемники стали доступны в 1950-х годах, но такая же улучшенная электроника также открыла возможности для новых систем с более высокой точностью. ВМС США начали разработку Loran-B , который предложил точность порядка нескольких десятков футов, но натолкнулся на значительные технические проблемы. ВВС США работали над другой концепцией, Cyclan, что флот взял на себя , как Loran-C , который предложил большую дальность , чем LORAN и точность сот футов. Береговая охрана США взял на себя управление обеими системами в 1958 году.

Несмотря на резко улучшенные характеристики Loran-C, LORAN, теперь известный как Loran-A (или «Стандартный LORAN»), стал бы намного более популярным в этот период. Это произошло в основном из-за большого количества избыточных единиц Loran-A, выпущенных из состава ВМФ, когда корабли и самолеты заменили свои наборы на Loran-C. Широкое распространение недорогой микроэлектроники в 1960-х годах привело к резкому падению цен на приемники Loran-C, и использование Loran-A начало быстро сокращаться. Лоран-А демонтировали с 1970-х годов; он оставался активным в Северной Америке до 1980 года, а в остальном мире - до 1985 года. Японская сеть оставалась в эфире до 9 мая 1997 года, а китайская сеть по-прежнему числилась активной по состоянию на 2000 год.

Loran-A использовал две полосы частот: 1,85 и 1,95 МГц. Эти же частоты были использованы радиолюбителями , в радиолюбительских 160-метровом диапазоне , ^[1] и любительские операторов были под строгими правилами , чтобы работать при пониженных уровнях мощности , чтобы избежать помехи; в зависимости от их местоположения и расстояния до берега, американские операторы были ограничены максимальной мощностью от 200 до 500 Вт днем ​​и от 50 до 200 Вт ночью. ^[2]

История [ править ]

Проект 3 [ править ]

1 октября 1940 г. на заседании Технического комитета Службы связи армии США председатель Комитета по СВЧ Альфред Лумис предложил построить гиперболическую навигационную систему. Он предсказал, что такая система может обеспечить точность не менее 1000 футов (300 м) на дальности 200 миль (320 км) и максимальную дальность 300–500 миль (480–800 км) для высоколетающих самолетов. . Это привело к спецификации «Прецизионное навигационное оборудование для управления самолетами», которое было отправлено обратно в Комитет по СВЧ и сформировано как «Проект 3». ^{[3] [b]} Заказы на начальные системы были разосланы на последующем совещании 20 декабря 1940 года. Эдвард Джордж Боуэн , разработчик первых бортовых радиолокационных систем, также был на встрече 20 декабря. Он заявил, что знал о подобной работе в Великобритании, но не знал о ней достаточно, чтобы предлагать какие-либо предложения. ^[4]

Проект 3 перешел в состав недавно сформированной группы навигации Радиационной лаборатории в 1941 году. ^[5] Ранние системы работали на частоте около 30 МГц, но позже было решено попробовать эксперименты с другим оборудованием, которое можно было настраивать от 3 до 8 МГц. ^[5] Эти низкочастотные системы оказались намного более стабильными в электронном отношении. Рассмотрев возможность установки передатчиков на горных вершинах, команда вместо этого остановилась на двух заброшенных станциях береговой охраны в Монток-Пойнт , штат Нью-Йорк, и на острове Фенвик, штат Делавэр . ^[6] На приемной стороне универсал был оснащен простым приемником и рассылался по стране в поисках надежных сигналов, которые были обнаружены на расстоянииСпрингфилд, штат Миссури . ^[5]

Для производственной системы команда начала работать с системой, использующей круговой J-осциллограф для повышения точности. Более распространенный A-осциллограф представляет расстояния по диаметру трубки, тогда как J-осциллограф представляет это как угол вокруг поверхности электронно-лучевой трубки . ^[7] Это увеличивает количество места на шкале в π раз для любого заданного размера дисплея, повышая точность. Несмотря на использование J-scope и более низкую частоту изменения для большей стабильности, команда обнаружила, что точные измерения дальности довольно трудны. В то время процедура генерации резких импульсов сигналов находилась в зачаточном состоянии, и их сигналы были значительно разбросаны во времени, что затрудняло измерения. ^[3]

К этому времени команда узнала об усилиях Великобритании, предпринимаемых Джи , и знала, что Джи использовала систему генерируемых электроникой стробоскопов, которые производили на дисплее пики , которые были точно согласованы с системной синхронизацией. Они отправили команду в Великобританию, чтобы узнать о концепции стробоскопа, и сразу же применили ее к своей работе. В рамках этого обмена команда Project 3 также обнаружила, что Gee практически идентична их собственной системе по концепции и желаемой производительности. В отличие от своей системы, Gee в основном завершила разработку и приступила к производству. Было принято решение отказаться от текущих усилий ^[8], использовать Gee на своих самолетах и ​​вместо этого заново разработать свою систему для работы на больших расстояниях. ^[9]

ЛОРАН [ править ]

Решение переключиться на дальнобойную роль означало, что высокая точность системы Gee не требовалась, что значительно снизило необходимость решения проблем с синхронизацией. Это изменение цели также потребовало использования еще более низких частот, которые могли отражаться от ионосферы в ночное время и, таким образом, обеспечивать работу за горизонтом. Первоначально были выбраны две полосы частот: 1,85 и 1,95 МГц для использования в ночное время (160 метров) и 7,5 МГц (40 метров). Частота 7,5 МГц, обозначенная на ранних приемниках как «HF», в эксплуатации никогда не использовалась. ^[9]

В середине 1942 года Роберт Диппи , ведущий разработчик системы Gee в Telecommunications Research Establishment (TRE) в Великобритании, был отправлен в США на восемь месяцев для помощи в разработке LORAN. В то время проектом руководил в основном капитан ВМС США Хардинг, и они полностью сконцентрировались на судовой системе. Диппи убедил их, что воздушная версия определенно возможна, что вызвало некоторый интерес со стороны ВВС США.. Военно-морской флот был недоволен таким поворотом событий. Диппи также ввел ряд простых изменений, которые оказались чрезвычайно полезными на практике. Среди них он прямо потребовал, чтобы бортовые приемники LORAN были построены физически аналогично приемникам Gee, чтобы их можно было заменять при эксплуатации, просто заменив блок приемника. Это окажется чрезвычайно полезным; Самолеты транспортного командования Королевских ВВС могли менять местами приемники при движении на австралийский театр военных действий или обратно . Диппи также разработал оборудование для синхронизации наземных станций. ^[9]

Примерно в это же время к проекту присоединились Береговая охрана США и Королевский канадский флот . В то время проект все еще был совершенно секретным, и фактической информации было мало, особенно с береговой охраной. ^[10] Канадский посредник был необходим, поскольку для идеального размещения станций потребовалось бы несколько станций в различных местах в морских провинциях Канады . Одно место в Новой Шотландии оказалось битвой; сайт принадлежал рыбаку, чей властный трезвенникжена была категорически против того, чтобы иметь какое-либо отношение к грешным флотам. Когда комитет по выбору места JA Waldschmitt и лейтенант Cdmr. Аргайл обсуждал этот вопрос с мужем, прибыл третий посетитель и предложил мужчинам сигареты. Они отказались, и хозяйка спросила, пьют ли они. Когда они сказали, что нет, землю быстро забрали. ^[11]

LORAN вскоре был готов к развертыванию, и первая цепь была запущена в июне 1942 года в Монтоке и Фенвике. Вскоре к ним присоединились две станции в Ньюфаундленде , в Бонависте и Бэттл-Харбор , а затем две станции в Новой Шотландии, в Баккаро и на острове Деминга. ^[12] Дополнительные станции по всему восточному побережью США и Канады были установлены до октября, и система была объявлена ​​работающей в начале 1943 года. К концу того же года дополнительные станции были установлены в Гренландии , Исландии , Фарерских островах и Гебридских островах. , предлагая непрерывное покрытие через Северную Атлантику.Прибрежное командование Королевских ВВС установило еще одну станцию ​​на Шетландских островах , обеспечивающую прикрытие над Норвегией, основным плацдармом для немецких подводных лодок и крупных кораблей. ^[9]

Расширение [ править ]

Огромные расстояния и отсутствие полезных точек навигации в Тихом океане привели к широкому использованию LORAN как для кораблей, так и для самолетов во время Тихоокеанской войны . В частности, точность, предлагаемая LORAN, позволила самолетам уменьшить количество дополнительного топлива, которое им в противном случае пришлось бы нести, чтобы они могли найти свою базу после долгой миссии. Эта уменьшенная топливная нагрузка позволила увеличить бомбовую нагрузку. К концу Второй мировой войны насчитывалось 72 станции LORAN с более чем 75 000 используемых приемников. ^[9]

Дополнительные цепи в Тихом океане были добавлены в послевоенную эпоху. Резкий рост строительства последовал за началом Корейской войны , в том числе новые сети в Японии и одна в Пусане , Корея. Цепи также были установлены в Китае до окончательного конца коммунистической революции в Китае , и эти станции оставались в эфире, по крайней мере, до 1990-х годов. Последнее крупное расширение произошло в Португалии и на Азорских островах в 1965 году, что дало дополнительное покрытие до Средней Атлантики. ^[2]

СС ЛОРАН [ править ]

Во время ранних экспериментов с небесными волнами LORAN Джек Пирс заметил, что ночью отражающий слой в ионосфере был довольно стабильным. Это привело к возможности того, что две станции LORAN могут быть синхронизированы с использованием сигналов небесной волны, по крайней мере, в ночное время, что позволяет разделять их на гораздо большие расстояния. Точность гиперболической системы является функцией базового расстояния, поэтому, если бы станции могли быть разнесены, система стала бы более точной, поэтому для любой желаемой навигационной задачи потребовалось бы меньше станций. ^[13]

Впервые испытательная система была опробована 10 апреля 1943 года между станциями ЛОРАН в Фенвике и Бонависте, на расстоянии 1100 миль (1800 км). Этот тест продемонстрировал точность ½ мили, что значительно лучше, чем у обычного LORAN. Это привело ко второму раунду испытаний в конце 1943 года, на этот раз с использованием четырех станций: Монток, Ист-Брюстер, Массачусетс , Крыжовник-Фоллс, Миссури , и Ки-Уэст, Флорида . Полеты с обширной оценкой показали, что средняя ошибка составляет 1–2 мили (1,6–3,2 км). ^{[14] [13]}

Ночной режим работы идеально подходил для бомбардировочного командования Королевских ВВС . Четыре испытательные станции были демонтированы и отправлены через Атлантику ^[14] и переустановлены, образуя две цепи: Абердин - Бизерта и Оран - Бенгази . Эта система, известная как Skywave-Synchronized LORAN или SS LORAN , обеспечивала покрытие в любом месте к югу от Шотландии и на востоке, вплоть до Польши, со средней точностью в одну милю. Система была введена в эксплуатацию в октябре 1944 г., а к 1945 г. повсеместно была установлена ​​в 5-й группе РАФ . ^[15]

Та же самая базовая концепция была также испытана в послевоенные годы Береговой охраной в системе, известной как "Skywave Long Baseline LORAN". Единственное отличие заключалось в выборе разных частот, 10,585 МГц днем ​​и 2 МГц ночью. Первоначальные испытания были проведены в мае 1944 года между Чатемом, Массачусетс и Фернандиной, Флорида , а вторая серия - между Хоб-Саунд, Флорида и Пойнт-Чинато, Пуэрто-Рико , в декабре – январе 1945–46. Система не была запущена из-за отсутствия подходящего распределения частот. ^[14]

Лоран-Б и С [ править ]

LORAN была простой системой, которая сравнивала время прихода импульсов для проведения измерения. В идеале на ЭЛТ должны отображаться идеально сформированные прямоугольные метки, передний край которых можно было бы сравнить с высокой степенью точности. На практике передатчики не могут включаться и выключаться мгновенно, и из-за множества факторов результирующие всплески распределяются во времени, образуя конверт . Резкость огибающей является функцией частоты, а это означает, что низкочастотные системы, такие как LORAN, всегда будут иметь более длинные огибающие с менее четко определенными точками начала и остановки и, следовательно, обычно имеют меньшую точность, чем высокочастотные системы, такие как Gee. ^[16]

Есть совершенно другой способ выполнить одно и то же измерение времени, не сравнивая временные характеристики огибающих импульсов, а синхронизируя фазу сигналов. На самом деле это довольно легко сделать с помощью простой электроники и может быть отображено непосредственно с помощью простой механической стрелки. Уловка такой системы состоит в том, чтобы обеспечить фазовую согласованность главной и вспомогательной станций, что было сложной задачей во время Второй мировой войны . Но, изолировав дорогостоящие части системы на нескольких радиостанциях, навигационная система Decca, использующая эту технику, стала активной в 1944 году, предлагая точность, аналогичную Gee, но с использованием недорогих механических дисплеев, которые также были намного проще в использовании. ^[17]

Обратной стороной системы сравнения фаз является то, что по непрерывному волновому сигналу, как у Decca, невозможно узнать, какую часть сигнала вы измеряете. Вы можете сравнивать первый сигнал от одной станции с первым из другого, но второй сигнал выглядит идентично, и вместо этого оператор может выровнять эти две волны. Это приводит к проблеме, когда оператор может произвести точное измерение, но фактическое исправление может происходить в самых разных местах. Эти местоположения разделены радиально вокруг станции, что означает, что точка привязки может находиться в заданном радиальном направлении или на фиксированном расстоянии с обеих сторон. Decca называл эти радиальные области «полосами движения» и использовал механическую систему, чтобы отслеживать, в какой из них находится приемник. ^[17]

Комбинируя две концепции, синхронизацию огибающей и сравнение фаз, можно устранить обе эти проблемы. Поскольку сравнение фаз обычно более точное на низких частотах из-за деталей электроники, точные исправления будут основаны на этом методе. Но вместо того, чтобы передавать непрерывный сигнал, как в случае с Decca, сигнал будет в форме импульсов. Они будут использоваться для грубого исправления с использованием той же техники, что и Gee или LORAN, для точного определения полосы движения. Единственная проблема с точки зрения разработки будет заключаться в выборе частот, которые позволят получить достаточно точные огибающие импульсов при сохранении измеримых форм сигналов внутри импульсов, а также разработать дисплеи, способные отображать как импульсы в целом, так и волны внутри них.

Эти концепции привели к экспериментам с Low Frequency LORAN в 1945 году, используя гораздо более низкую частоту 180 кГц. Система с тремя передатчиками была установлена ​​на восточном побережье США с использованием длинных антенн, поддерживаемых воздушными шарами. Эксперименты показали, что неточность, присущая конструкции при работе на таких низких частотах, была слишком велика, чтобы быть полезной; операционные факторы привели к ошибкам, которые превысили возможности. Тем не менее, три передатчика были повторно установлены в северной Канаде и на Аляске для экспериментов в полярной навигации и проработали три года до повторного отключения в марте 1950 года ^[18].Эти эксперименты продемонстрировали точность порядка 0,15 микросекунды или около 50 метров (0,031 мили), что является большим шагом вперед по сравнению с LORAN. Максимальная полезная дальность полета составляла 1 000 миль (1600 км) над сушей и 1 500 миль (2400 км) по морю. Используя согласование циклов, система продемонстрировала точность 160 футов (49 м) на расстоянии 750 миль (1210 км). ^[18] Но также было обнаружено, что система была очень сложной в использовании, и измерения оставались непонятными в отношении того, какие циклы согласовывать. ^[19]

В этот же период ВВС армии США заинтересовались системой очень высокой точности для бомбардировки точечных целей. Компания Raytheon выиграла контракт на разработку системы под названием Cytac, в которой использовались те же базовые методы, что и в LF LORAN, но включалась значительная автоматизация для внутренней обработки времени без вмешательства оператора. Это оказалось чрезвычайно успешным: во время испытаний самолет находился в пределах 10 ярдов от цели. Поскольку миссия изменилась с тактических бомбардировок ближнего действия на доставку ядерного оружия через полюс, (недавно сформированные) ВВС СШАпотерял интерес к концепции. Тем не менее, они продолжили эксперименты с оборудованием, адаптировав его для работы на частотах LF LORAN и переименовав его в «Cyclan», снизив точность по сравнению с оригиналом, но обеспечив разумную точность порядка мили на значительно увеличенных расстояниях. ^[1]

Военно-морской флот также экспериментировал с аналогичной концепцией в течение этого периода, но с использованием другого метода для определения времени. Эта система, позже известная как Loran-B , столкнулась с серьезными проблемами (как и другая система ВВС, Whyn и аналогичная британская система, POPI ). ^[20] В 1953 году военно-морской флот принял систему Cyclan и начал широкую серию исследований, начиная с Бразилии, демонстрируя точность до 100 метров (330 футов). Система была объявлена ​​действующей в 1957 году, а операции LORAN и Cyclan были переданы береговой охране США в 1958 году. ^[17] В то время первоначальный LORAN стал Loran-A ^[21] или стандартным LORAN ,^[22], и новая система стала Loran-C . ^[c]

Коммерческое использование, вывод из эксплуатации [ править ]

Несмотря на значительно увеличившуюся точность и простоту использования Loran-C, Loran-A по-прежнему широко использовался. Во многом это было связано с двумя важными факторами. Во-первых, электроника, необходимая для считывания сигнала Loran-C, была сложной, а в эпоху ламповой электроники - физически очень большой, обычно хрупкой и дорогой. Далее, когда военные корабли и самолеты переместились из Лоран-А в Лоран-С, старые приемники стали излишками. Эти старые устройства были раскуплены коммерческими рыбаками и другими пользователями, поддерживая их повсеместное обслуживание. ^[23]

Loran-A продолжал совершенствоваться, поскольку приемники были преобразованы в транзисторы, а затем автоматизированы с использованием систем на основе микроконтроллеров, которые напрямую декодировали местоположение. К началу 1970-х такие устройства были относительно распространены, хотя оставались относительно дорогими по сравнению с такими устройствами, как радиопеленгаторы . Улучшение электроники за этот период было настолько быстрым, что только несколько лет назад стали доступны блоки Loran-C аналогичного размера и стоимости. Это привело к решению открыть Loran-C для гражданского использования в 1974 г. ^[24]

К концу 1970-х годов Береговая охрана занималась постепенным отказом от Loran-A в пользу дополнительных цепей Loran-C. Цепи Алеутских и Гавайских островов закрыли на 1 июля 1979 года, оставшиеся на Аляске и Западном побережье цепи на 31 декабря 1979 года, а затем передатчики Атлантического и Карибского бассейна по 31 декабря 1980 года ^[25] Несколько иностранных сетей как в Тихом и Атлантическом океанах последовали его примеру , и к 1985 году большинство оригинальных цепей перестали работать. Японские системы оставались в эфире дольше, до 1991 года, обслуживая свой рыболовный флот. Китайские системы были активны в 1990-х годах, прежде чем их заменили более современными системами, и их девять цепей все еще были указаны как активные в томе 6 (издание 2000 года) Адмиралтейского списка радиосигналов .

Операция [ править ]

Основная концепция [ править ]

Гиперболические навигационные системы можно разделить на два основных класса: те, которые вычисляют разницу во времени между двумя радиоимпульсами, и те, которые сравнивают разность фаз между двумя непрерывными сигналами. Чтобы проиллюстрировать основную концепцию, в этом разделе будет рассматриваться только импульсный метод.

Рассмотрим два радиопередатчика, расположенных на расстоянии 300 километров (190 миль) друг от друга, что означает, что радиосигнал от одного из них займет 1  миллисекунду.чтобы добраться до другого. Одна из этих станций оборудована электронными часами, которые периодически посылают сигнал запуска. Когда сигнал отправляется, эта станция, «мастер», отправляет его передачу. Через 1 мс этот сигнал поступает на вторую станцию, «вторичную». Эта станция оснащена приемником, и когда она видит сигнал от ведущего, она включает свой собственный передатчик. Это гарантирует, что главный и вторичный отправляют сигналы точно с интервалом в 1 мс, при этом вторичному устройству не нужен собственный точный таймер или синхронизация его часов с главным. На практике фиксированное время добавляется для учета задержек в электронике приемника. ^[26]

Приемник, прослушивающий эти сигналы и отображающий их на осциллографе, увидит серию «всплесков» на дисплее. Измеряя расстояние между ними, можно вычислить задержку между двумя сигналами. Например, приемник может измерить расстояние между двумя метками, чтобы представить задержку 0,5 мс. Это означает, что разница в расстоянии до двух станций составляет 150 км. Существует бесконечное количество мест, где можно измерить эту задержку - 75 км от одной станции и 225 от другой, 150 км от одной и 300 от другой и так далее. ^[26]

При нанесении на график совокупность возможных местоположений для любой заданной разницы во времени образует гиперболическую кривую. Набор кривых для всех возможных измеренных задержек образует набор изогнутых излучающих линий с центром на линии между двумя станциями, известной как «базовая линия». ^[26] Чтобы исправить это, приемник выполняет два измерения на основе двух разных пар главный / вторичный. Пересечение двух наборов кривых обычно приводит к двум возможным местоположениям. Используя какую-либо другую форму навигации, например, исчисление точного счета , можно исключить одну из этих возможных позиций, тем самым обеспечивая точное определение местоположения. ^[27]

Станции LORAN [ править ]

Станции LORAN строились цепочками, одна главная и две второстепенные (минимально некоторые цепочки состояли из пяти станций), как правило, разделенных примерно 600 милями (970 км). Каждая пара вещает на одной из четырех частот: 1,75, 1,85, 1,9 или 1,95  МГц (а также неиспользуемые 7,5 МГц). ^[d] В любом заданном месте обычно можно было принимать более трех станций одновременно, поэтому потребовались другие средства идентификации пар. В LORAN для этой задачи использовалось изменение частоты повторения импульсов (PRF), при этом каждая станция отправляла цепочку из 40 импульсов с частотой 33,3 или 25 импульсов в секунду. ^[9]

Станции идентифицируются с помощью простого кода, с числом, указывающим полосу частот, буквой, обозначающей частоту повторения импульсов, и номером станции в цепочке. Например, три станции на Гавайских островах были организованы как две пары 2L 0 и 2L 1. Это указывало на то, что они были на канале 2 (1,85 МГц), использовалась частота повторения потока «L» (25 Гц) и что две станций были на базовой частоте повторения, в то время как две другие (ведущая и третья станция) использовали частоту повторения 1. ^[28] PRF можно было отрегулировать от 25 до 25 и 7/16 для низкой и 33 1/3 до 34 1/9 для High. Эта система разделяла среднюю башню, которая транслировала на обеих частотах. ^[29]

В случае с Gee сигналы шли напрямую от передатчика к приемнику, создавая чистый сигнал, который было легко интерпретировать. При отображении на одной кривой ЭЛТ оператор увидит цепочку резких «всплесков», сначала ведущую, затем одну из второстепенных, снова ведущую, а затем другую вторичную. Ну и ну, ЭЛТ были созданы для отображения двух кривых, и, настроив несколько схем задержки, оператор мог сделать так, чтобы первый сигнал главный-вторичный отображался на верхнем дисплее, а второй - на нижнем. Затем они могли измерить обе задержки одновременно. ^[9]

Для сравнения, LORAN был специально разработан, чтобы позволить использовать небесные волны, и полученный полученный сигнал был гораздо более сложным. Земная волна оставалась довольно резкой, но могла быть принята только на меньших расстояниях и в основном использовалась в течение дня. Ночью от одного передатчика может быть получено до тридцати различных небесных волн, часто перекрывающихся во времени, создавая сложную диаграмму направленности. Поскольку шаблон зависел от атмосферных явлений между передатчиком и приемником, полученный шаблон был разным для двух станций. Можно получить небесную волну с двумя отражениями от одной станции одновременно с волной с тремя отражениями от другой, что затрудняет интерпретацию изображения. ^[13]

Хотя ЛОРАН намеренно использовал тот же дисплей, что и Джи, для совместного использования оборудования, сигналы были намного длиннее и сложнее, чем Джи, что прямое измерение двух сигналов было просто невозможно. Даже начальный сигнал от ведущей станции был распределен по времени, при этом начальный сигнал земной волны был резким (если он был получен), в то время как прием небесной волны мог появиться в любом месте на дисплее. Соответственно, оператор LORAN установил задержки таким образом, чтобы главный сигнал появлялся на одной трассе, а вторичный - на второй, что позволяло сравнивать сложные шаблоны. Это означало, что одновременно можно было провести только одно главное / вторичное измерение; чтобы произвести «фиксацию», всю процедуру измерения нужно было повторить второй раз, используя другой набор станций. Время измерения обычно составляло от трех до пяти минут,требуя от навигатора учитывать движение автомобиля в это время.^{[9] [30]}

Измерение [ править ]

Первоначальным бортовым приемником был блок AN / APN-4 1943 года. Он был физически идентичен британскому комплекту Gee, состоящему из двух частей, и его можно было легко заменить на эти блоки. В основном блоке с дисплеем размещается и большая часть органов управления. Обычная работа начинается с выбора одной из девяти станций, обозначенных от 0 до 8, и установки скорости развертки на 1, наименьшее значение. Затем оператор будет использовать элементы управления интенсивностью и фокусировкой для точной настройки сигнала и обеспечения четкости изображения. ^[31]

На самой низкой скорости развертки система также вырабатывала локальный сигнал, который подавался на дисплей и давал четко очерченный «пьедестал», прямоугольную форму, отображаемую вдоль двух кривых. ^[e] Усиленный сигнал от станций также будет отображаться на дисплее, сильно сжатый во времени, так что он будет отображаться в виде серии резких всплесков (всплесков). Поскольку сигнал повторялся, эти всплески появлялись много раз по ширине дисплея. Поскольку дисплей был настроен на развертку с частотой следования импульсов выбранной пары станций, другие станции в этом районе с разной частотой следования будут перемещаться по дисплею, в то время как выбранная будет оставаться неподвижной. ^[32]

Используя переключатель «влево-вправо», оператор перемещал верхний постамент до тех пор, пока один из пиков сигнала не находился по центру внутри него, а затем перемещал пьедестал на нижнем графике для центрирования второго сигнала, используя грубую и точную регулировку задержки. Как только это было сделано, система была установлена ​​на скорость развертки 2, что ускорило следы так, чтобы секция, очерченная пьедесталами, заполнила всю трассу. Этот процесс повторялся со скоростью развертки 3, после чего на экране была видна только выбранная часть сигнала. Переход на скорость развертки 4 не изменил синхронизацию, а вместо этого наложил сигналы на одну трассу, чтобы можно было произвести окончательную настройку с использованием регуляторов усиления и баланса усилителя. Цель состояла в том, чтобы идеально совместить две дорожки. ^[33]

В этот момент начинается измерение. Оператор переключается на скорость развертки 5, которая возвращается к дисплею с двумя разделенными графиками, при этом сигналы инвертируются и работают с более низкой скоростью развертки, так что на графиках появляются многократные повторения сигнала. В сигнал подмешана электронная шкала, созданная в генераторе временной развертки , в результате чего на уже инвертированных исходных сигналах появляется серия небольших точек. При настройке 5 точки на шкале представляют разницу в 10 микросекунд, и оператор измеряет расстояние между позициями. Это повторяется для настройки 6 при 50 микросекундах и снова при настройке 7 на 500 микросекунд. Затем разница, измеренная при каждой из этих настроек, суммируется для получения общей задержки между двумя сигналами. ^[33] Затем вся эта процедура повторялась для второго набора главный-вторичный, часто второго набора той же цепочки, но не всегда.

Со временем приемные устройства значительно улучшились. AN / APN-4 был быстро вытеснен AN / APN-9 1945 года, универсальным устройством, сочетающим в себе приемник и дисплей значительно уменьшенного веса. ^[2]

Дальность и точность [ править ]

В течение дня ионосфера лишь слабо отражает коротковолновые сигналы, и LORAN можно было использовать на дистанциях 500–700 морских миль (930–1300 км) с использованием наземных волн. Ночью эти сигналы подавлялись, и дальность действия снижалась до 350–500 морских миль (650–930 км). Ночью небесные волны стали полезными для измерений, которые расширили эффективный диапазон до 1 200–1 400 морских миль (2 200–2 600 км). ^[30]

На больших расстояниях гиперболические линии аппроксимируют прямые линии, исходящие из центра базовой линии. Когда рассматриваются два таких сигнала из одной цепи, результирующий рисунок линий становится все более параллельным, поскольку базовое расстояние становится меньше по сравнению с диапазоном. Таким образом, на коротких расстояниях линии пересекаются под углами, близкими к 90 градусам, и этот угол неуклонно уменьшается с увеличением дальности. Поскольку точность определения местоположения зависит от угла пересечения, все гиперболические навигационные системы становятся все более неточными с увеличением дальности. ^[34]

Более того, сложная последовательность принятых сигналов значительно затрудняла считывание сигнала LORAN, требуя некоторой интерпретации. Точность больше зависела от качества сигнала и опыта оператора, чем от каких-либо фундаментальных ограничений оборудования или сигналов. Единственный способ выразить точность - это измерить ее на практике; Средняя точность на маршруте из Японии в Тиниан, на расстоянии 1400 миль (2300 км), составила 28 миль (45 км), что составляет 2% от дальности. ^[2]

AT и Mobile LORAN [ править ]

AT LORAN, что означает «Air Transportable», представлял собой легкий передатчик LORAN, который можно было быстро установить при движении передней части. Операции были идентичны "нормальному" LORAN, но часто предполагалось, что карты не будут доступны и должны быть подготовлены в полевых условиях. Мобильный ЛОРАН был еще одной легкой системой, устанавливаемой на грузовиках. ^[28]

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

Библиография [ править ]

дальнейшее чтение