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SS LORAN

在LORAN天空的早期實(shí)驗(yàn)中，杰克·皮爾斯（Jack Pierce）注意到，晚上電離層的反射層相當(dāng)穩(wěn)定。這導(dǎo)致兩個(gè)LORAN站可以使用天波信號(hào)進(jìn)行同步，至少在晚上，允許它們?cè)诟h(yuǎn)的距離上分離。雙曲線系統(tǒng)的準(zhǔn)確度是基線距離的函數(shù)，因此如果站點(diǎn)可以擴(kuò)展，系統(tǒng)將變得更加準(zhǔn)確，因此需要更少的站點(diǎn)。 [4] 

1943年4月10日，在距離1,100英里（1800公里）的Fenwick的LORAN車(chē)站和Bonavista之間首先嘗試了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試顯示了1/2英里的精度，明顯優(yōu)于正常LORAN。這導(dǎo)致了1943年末的第二輪測(cè)試，這次使用了四個(gè)站點(diǎn)，蒙托克，東布魯斯特，馬薩諸塞州的鵝莓瀑布，佛羅里達(dá)州基韋斯特。廣泛的評(píng)估航班顯示平均誤差為1-2英里（1.6-3.2公里）。

夜間操作模式非常適合RAF轟炸機(jī)司令部。四個(gè)測(cè)試站被拆除并運(yùn)往大西洋，并重新安裝形成兩條連鎖店，即阿伯丁比茲塔和奧蘭加班齊。被稱(chēng)為Skywave同步的LORAN或SS LORAN，該系統(tǒng)提供覆蓋蘇格蘭南部和波蘭東部的平均精度為1英里的覆蓋范圍。該系統(tǒng)于1944年10月開(kāi)始運(yùn)行，到1945年被普遍安裝在第五集團(tuán)RAF。

海岸警衛(wèi)隊(duì)在被稱(chēng)為“Skywave Long Baseline LORAN”的系統(tǒng)中也測(cè)試了同樣的基本概念。一的區(qū)別是選擇不同頻率，當(dāng)天為10.585 MHz，夜間為2 MHz。初步測(cè)試于1944年5月在佛羅里達(dá)州查塔姆市與佛羅里達(dá)州費(fèi)爾南迪納市進(jìn)行，第二批在佛羅里達(dá)州霍比灣和波多黎各Point Chinato于1945 - 1月19日至1946年間進(jìn)行。由于缺乏適當(dāng)?shù)念l率分配，該系統(tǒng)未投入運(yùn)行。

羅蘭B和C

LORAN是一個(gè)比較脈沖到達(dá)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的簡(jiǎn)單系統(tǒng)。理想情況下，CRT上將顯示出*形狀的矩形閃光，其前沿可與精度進(jìn)行比較。在實(shí)踐中，發(fā)射機(jī)不能立即打開(kāi)和關(guān)閉，并且由于各種因素，所得到的藍(lán)光在時(shí)間上擴(kuò)散。除此之外，所得到的blip的形狀，包絡(luò)取決于系統(tǒng)的頻率，這意味著像LORAN這樣的低頻系統(tǒng)通常具有比像Gee這樣的高頻率的精度更低的精度。[5] 

完成相同的時(shí)序測(cè)量有*不同的方法，而不是通過(guò)比較脈沖包絡(luò)的時(shí)序，而是對(duì)信號(hào)的相位進(jìn)行定時(shí)。這在電子學(xué)中實(shí)際上很容易做到，并且可以使用簡(jiǎn)單的機(jī)械指針直接顯示。這樣一個(gè)系統(tǒng)的訣竅是確保主站和從站是相位*的，這是第二次世界大戰(zhàn)期間昂貴而復(fù)雜的主張。但是，通過(guò)在幾個(gè)廣播電臺(tái)隔離系統(tǒng)的昂貴部分，使用這種技術(shù)的Decca導(dǎo)航系統(tǒng)在1944年開(kāi)始運(yùn)行，提供了與Gee類(lèi)似的精度，但是使用也更容易使用的低成本機(jī)械顯示器。

相位比較系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，不可能從連續(xù)的波信號(hào)（如Decca）中知道您正在測(cè)量的信號(hào)部分。您可以將一個(gè)站點(diǎn)的*個(gè)波形與另一個(gè)站點(diǎn)的*個(gè)波形進(jìn)行比較，但第二個(gè)波形看起來(lái)是相同的。這導(dǎo)致操作員可以產(chǎn)生精確測(cè)量的問(wèn)題，但實(shí)際的修復(fù)可能在各種各樣的位置。 Decca將這些稱(chēng)為“通道”，并使用機(jī)械系統(tǒng)來(lái)跟蹤它們。

通過(guò)結(jié)合這兩個(gè)概念，可以消除這兩個(gè)問(wèn)題。由于相位比較在低頻下通常更為準(zhǔn)確，因此采用這種技術(shù)可以獲得準(zhǔn)確的定位。但是，與Decca的情況一樣，不是廣播連續(xù)的信號(hào)，信號(hào)將是脈沖的形式。這些將用于使用與Gee或LORAN相同的技術(shù)進(jìn)行粗略的修正，積極地識(shí)別車(chē)道，然后使用相位比較進(jìn)行更準(zhǔn)確的測(cè)量。從開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看，一的問(wèn)題是選擇允許相當(dāng)精確的脈沖信封的頻率，同時(shí)在脈沖中仍然具有可測(cè)量的波形，以及顯影能夠顯示兩個(gè)脈沖作為整體，以及其中的波形。

這些概念在1945年導(dǎo)致了低頻LORAN的實(shí)驗(yàn)，使用了更低的頻率，180 kHz。在美國(guó)東海岸，使用氣球支持的長(zhǎng)天線，建立了一個(gè)具有三個(gè)發(fā)射器的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，在這樣低的頻率下工作時(shí)，設(shè)計(jì)固有的不精確性太大而無(wú)法有效;操作因素引入了壓倒能力的錯(cuò)誤。然而，這三臺(tái)發(fā)射機(jī)在加拿大北部和阿拉斯加北部重新安裝了極地導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)行了三年，直到1950年3月再次關(guān)閉。這些實(shí)驗(yàn)證明了精確度為0.15微秒，即約50米（0.031英里），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)LORAN。大可用范圍是在陸地上1000英里（1600公里），海上1500英里（2,400公里）。使用循環(huán)匹配，該系統(tǒng)在750英里（1,210公里）處顯示出160英尺（49米）的精度。但是也發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)使用非常困難，測(cè)量結(jié)果仍然會(huì)混淆在哪些周期上匹配。

在同一時(shí)期，美陸戰(zhàn)隊(duì)對(duì)一個(gè)非常高的精確度系統(tǒng)感興趣，彈瞄準(zhǔn)目標(biāo)。 Raytheon贏得了開(kāi)發(fā)一個(gè)名為Cytac的系統(tǒng)的合同，該系統(tǒng)使用與LF LORAN相同的基本技術(shù)，但包括相當(dāng)大的自動(dòng)化程度來(lái)處理內(nèi)部的時(shí)序，無(wú)需操作人員的干預(yù)。這被證明是非常成功的，試飛將飛機(jī)放在目標(biāo)的10碼范圍內(nèi)。隨著飛行任務(wù)從短距離的戰(zhàn)術(shù)轟炸轉(zhuǎn)變?yōu)楹私桓?，（新形成的）美?guó)對(duì)這一概念失去了興趣。然而，他們繼續(xù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在LF LORAN頻率上工作，并將其重新命名為Cyclan，與原始設(shè)備相比降低了精度，但在大幅度增加的距離上提供了一英里的精確度。

在此期間也一直在嘗試一個(gè)類(lèi)似的概念，但采用不同的方法來(lái)提取時(shí)間。這個(gè)系統(tǒng)后來(lái)被稱(chēng)為L(zhǎng)oran-B，遇到了很大的問(wèn)題（與另一個(gè)系統(tǒng)Whyn一樣） 1953年，接管了Cyclan系統(tǒng)，開(kāi)始了一系列廣泛的研究，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)巴西，證明了精度。

商業(yè)用途，退役

盡管Loran-C的準(zhǔn)確性和易用性大大增加，Loran-A仍然廣泛使用。這主要是由于兩個(gè)重要因素。一個(gè)是電子學(xué)需要閱讀Loran-C信號(hào)是復(fù)雜的，在管子電子學(xué)的時(shí)代，物理上非常大，通常是脆弱的，而且昂貴。此外，隨著軍艦和飛機(jī)從羅蘭A轉(zhuǎn)到羅蘭C，老年人的接收人已經(jīng)過(guò)剩了。這些老年單位被商業(yè)漁民和其他用戶(hù)搶走，保持廣泛的服務(wù)。 [6] 

引入晶體管無(wú)線電，然后直接解碼位置的基于微控制器的系統(tǒng)在價(jià)格下降的同時(shí)繼續(xù)改進(jìn)洛蘭A系統(tǒng)。到20世紀(jì)70年代初，這些單位相對(duì)比較普遍，雖然與無(wú)線電測(cè)向儀等設(shè)備相比，它們?nèi)匀槐容^昂貴。但是在這個(gè)時(shí)期，電子產(chǎn)品的進(jìn)步是如此迅速，只有幾年之前，Loran-C相同規(guī)模和成本的單位都可以使用。這導(dǎo)致1974年決定將羅蘭C開(kāi)放給民用。

到20世紀(jì)70年代后期，海岸警衛(wèi)隊(duì)正在逐步淘汰羅蘭A，贊成增加羅蘭C鏈。阿留申和夏威夷鏈條于1979年7月1日關(guān)閉，其余是阿拉斯加和西海岸，1979年12月31日，其次是大西洋和加勒比海發(fā)射機(jī)，于1980年12月31日關(guān)閉。太平洋和大西洋的幾條外國(guó)鏈都跟隨著，到1985年，大多數(shù)原始的鏈條已經(jīng)不再運(yùn)作。直到1991年，日本的系統(tǒng)仍然停留在空中，為他們的漁船隊(duì)服務(wù)。中國(guó)的系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代以前就被更新了現(xiàn)代系統(tǒng)，而其9個(gè)鏈仍然被列為“無(wú)線電信號(hào)海難金額冊(cè)”第6卷（2000版）。

運(yùn)作

編輯

基本概念

雙曲線導(dǎo)航系統(tǒng)可以分為兩個(gè)主要類(lèi)別，即計(jì)算兩個(gè)無(wú)線電脈沖之間的時(shí)間差的那些，以及兩個(gè)連續(xù)信號(hào)之間的相位差的比較。這里我們將僅考慮脈沖方法。

考慮距離彼此距離300公里（190 mi）的兩個(gè)無(wú)線電發(fā)射機(jī)，這意味著來(lái)自一個(gè)的無(wú)線電信號(hào)將需要1毫秒來(lái)到達(dá)另一個(gè)。這些站中的一個(gè)配備有周期性地發(fā)出觸發(fā)信號(hào)的電子時(shí)鐘。當(dāng)發(fā)送信號(hào)時(shí)，本臺(tái)“主”發(fā)出信號(hào)。 1 ms后，信號(hào)到達(dá)第二站，即“從站”。該站配有接收器，當(dāng)它看到來(lái)自主機(jī)的信號(hào)到達(dá)時(shí)，它觸發(fā)自己的發(fā)射器。這樣可以確保主機(jī)和從機(jī)之間精確地發(fā)送1 ms信號(hào)，而無(wú)需自己準(zhǔn)備一個(gè)精確的定時(shí)器。實(shí)際上，增加了固定的時(shí)間來(lái)解決電子設(shè)備的延誤。 [7] 

聆聽(tīng)這些信號(hào)并在示波器上顯示這些信號(hào)的接收器將在顯示屏上看到一系列的閃爍。通過(guò)測(cè)量它們之間的距離，可以計(jì)算兩個(gè)信號(hào)之間的延遲。例如，接收機(jī)可以測(cè)量?jī)纱味秳?dòng)之間的距離，以表示0.5ms的延遲。這意味著到兩站的距離差距是150公里。在這種情況下，可以測(cè)量這個(gè)延遲的無(wú)數(shù)個(gè)位置 - 距離一個(gè)站點(diǎn)75公里，另一個(gè)站點(diǎn)225公里，距離一個(gè)站點(diǎn)300個(gè)，距離另一個(gè)300公里的距離150公里。

當(dāng)在圖表上繪制時(shí)，任何給定時(shí)間差的可能位置的集合形成雙曲線。所有可能的測(cè)量延遲的曲線集合形成一組彎曲的輻射線，以?xún)蓚€(gè)站之間的線為中心，稱(chēng)為“基線”。為了進(jìn)行修復(fù)，接收機(jī)根據(jù)兩個(gè)不同的站進(jìn)行兩次測(cè)量。兩組曲線的交點(diǎn)通常產(chǎn)生兩個(gè)可能的位置。使用某種其他形式的導(dǎo)航，例如航位推算，可以消除這些可能位置中的一個(gè)，從而提供一個(gè)確切的解決方案。

羅蘭塔站

LORAN塔站成對(duì)建成，一個(gè)主人和一個(gè)奴隸，通常分開(kāi)約600英里（970公里）。每一對(duì)在四個(gè)頻率1.75,1.85,1.9或1.95 MHz（以及未使用的7.5 MHz）中的一個(gè)頻率上進(jìn)行廣播。在任何給定的位置，一次可以接收三個(gè)以上的電臺(tái)，因此需要一些識(shí)別對(duì)的方法。 LORAN采用了改變脈沖重復(fù)頻率（PRF）的任務(wù)，每個(gè)站發(fā)送一串40個(gè)脈沖，每秒33.3或25個(gè)脈沖。LORAN塔站于1963年建立在沙約翰斯頓島。

使用簡(jiǎn)單的代碼識(shí)別站，數(shù)字表示頻帶，脈沖重復(fù)頻率的字母和鏈中的站的號(hào)碼。例如，夏威夷群島的三個(gè)電臺(tái)被安排為兩對(duì)2L 0和2L 1.這表明它們?cè)谕ǖ?（1.85 MHz）上，使用“L”的重復(fù)頻率（25個(gè)循環(huán)），而兩個(gè)的站是基地重復(fù)率，而另外兩個(gè)（主站和第三站）使用重復(fù)率1. PRF可以從25到25和7/16位調(diào)整為低，33 1/3到34 1/9為高。這個(gè)系統(tǒng)共享了在兩個(gè)頻率上廣播的中間塔。 [7] 

在Gee的情況下，信號(hào)直接從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)，產(chǎn)生一個(gè)易于解釋的干凈信號(hào)。如果顯示在單個(gè)CRT軌跡上，操作員將看到一串尖銳的“blips”，首先是主機(jī)，然后是其中一個(gè)從機(jī)，主機(jī)，然后是另一個(gè)從機(jī)。 Gee CRT被構(gòu)建為能夠顯示兩個(gè)跡線，并且通過(guò)調(diào)整服務(wù)器延遲電路，操作者可以使*個(gè)主從信號(hào)出現(xiàn)在上顯示器上，第二個(gè)在下。他們可以同時(shí)對(duì)兩者進(jìn)行測(cè)量。

相比之下，LORAN是故意設(shè)計(jì)的，可以使用天空波，所得到的信號(hào)要復(fù)雜得多。地面波保持相當(dāng)銳利，但只能在較短的距離接收，主要在白天使用。在晚上，從單個(gè)發(fā)射機(jī)可能接收到多達(dá)三十個(gè)不同的天空，通常在時(shí)間上重疊，產(chǎn)生復(fù)雜的返回模式。由于該模式取決于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的大氣，兩個(gè)站的接收模式不同。同一時(shí)間可能會(huì)從一個(gè)電臺(tái)收到一個(gè)雙反彈的天波，而另一個(gè)則是三彈反彈，從而使顯示的解釋變得非常困難。[13]

雖然LORAN故意使用與Gee相同的顯示器，但信號(hào)比Gee長(zhǎng)得多，更復(fù)雜，直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)是不可能的。即使來(lái)自主站的初始信號(hào)在時(shí)間上分散，初始地面波信號(hào)如果被接收，則天空接收可能出現(xiàn)在顯示器的任何位置。因此，LORAN操作者改為設(shè)置延遲，使得主信號(hào)出現(xiàn)在一個(gè)跟蹤上，而從機(jī)在第二個(gè)信號(hào)上出現(xiàn)，從而允許比較復(fù)雜的圖形。這意味著只能一次進(jìn)行主/從測(cè)量;為了產(chǎn)生“修復(fù)”，必須使用不同的站組來(lái)重復(fù)整個(gè)測(cè)量過(guò)程。測(cè)量時(shí)間為3至5分鐘，是典型的，需要導(dǎo)航員在此期間考慮車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)。