LORAN ( eng. LO ng RA nge N avigation ) er et jordbaseret radionavigationssystem . LORAN-systemet blev udviklet af Alfred Loomis og blev meget brugt af amerikanske og britiske flåder under Anden Verdenskrig . I en modificeret form blev det brugt af luftvåbnet , luftfartøjsbaserede fly fra flåden og luftfart fra den amerikanske kystvagt indtil 1980. Indtil for nylig blev det brugt til civil luftfarts behov .
LORAN var et hyperbolsk radionavigationssystem, der gjorde det muligt for en modtager at bestemme sin position ved at tage retningsfinding af lavfrekvente radiosignaler transmitteret af faste jordbeacons. LORAN kombinerede to forskellige metoder for at give et signal, der var både langtrækkende og meget nøjagtigt, egenskaber, der plejede at være i konflikt. Ulempen var behovet for at bruge dyrt og tungt modtageudstyr, der var nødvendigt for at tolke signalerne, så Loran-C, efter introduktionen i 1957, blev primært brugt af militæret.
I 1970'erne var omkostningerne, vægten og størrelsen af den elektronik, der var nødvendig for at implementere Loran-C, faldet dramatisk på grund af introduktionen af solid state-elektronik og især brugen af tidlige mikrocontrollere til signalfortolkning. Billige og nemme at bruge Loran-C-enheder blev almindelige fra slutningen af 1970'erne, især i begyndelsen af 1980'erne, hvilket førte til, at det tidligere LORAN-system blev udfaset til fordel for at installere flere Loran-C-stationer rundt om i verden. . Loran-C er blevet et af de mest almindelige og mest brugte navigationssystemer til store områder i Nordamerika, Europa, Japan og i hele Atlanterhavet og Stillehavet. I Sovjetunionen fungerede et næsten identisk system - "Mågen" .
Indførelsen af civil satellitnavigation i 1990'erne førte til et meget hurtigt fald i brugen af Loran-C. Diskussioner om Loran-C's fremtid begyndte i 1990'erne og havde flere nedlukningsdatoer, som efterfølgende blev aflyst. I 2010 blev de amerikanske og canadiske systemer lukket, såvel som de delte Loran-C/Chaika-stationer med Rusland. Flere andre kredsløb forblev aktive, og nogle blev opgraderet til fortsat brug. I slutningen af 2015 var navigationsnetværket slukket i de fleste europæiske lande. I december 2015 blev finansieringsdiskussioner for eLoran-systemet også genåbnet i USA, hvor NIST tilbød at finansiere udviklingen af en eLoran-modtager i mikrochipstørrelse til timingsignaldistribution.
For nylig er der blevet indført amerikansk lovgivning, såsom National Resilience and Security Act af 2017 og andre lovforslag, der kan genoplive Loran.
Den originale Laurent blev foreslået af Alfred Lee Loomis på mikrobølgeudvalgets møde. United States Army Air Corps blev interesseret i begrebet luftnavigation, og efter nogen diskussion returnerede de et krav om et system, der tilbyder en nøjagtighed på omkring 1 mile (1,6 km) ved en rækkevidde på 200 miles (320 km) og et maksimum rækkevidde på op til 500 miles (800 km) for fly i høj højde. Mikrobølgekomitéen, som på dette tidspunkt var organiseret i, hvad der skulle blive MIT Radiation Laboratory, overtog udviklingen af projekt 3. Under de indledende møder nævnte medlem af det britiske forbindelsesteam, Taffy Bowen, at han vidste, at briterne også arbejdede på et lignende koncept, men havde ingen oplysninger om dets effektivitet.
Designteamet, ledet af Loomis, gjorde hurtige fremskridt med senderudvikling og testede adskillige systemer i løbet af 1940, før de slog sig ned på en 3 MHz-kilde. Omfattende signalstyrkeundersøgelser blev udført ved at montere en konventionel radio i en bil og køre rundt i området omkring de østlige stater. Det brugerdefinerede modtagerdesign og tilhørende katodestrålerør viste sig dog at være mere et problem. På trods af flere forsøg på at løse dette problem forhindrede displayets ustabilitet nøjagtige målinger.
På dette tidspunkt var holdet blevet meget mere fortrolige med det britiske Gee-system og var opmærksomme på deres tilknyttede arbejde med "strobes", en tidsbasegenerator, der producerede velplacerede "pips" på skærmen, der kunne bruges til nøjagtig måling . De mødtes med Gee-holdet i 1941 og tog beslutningen med det samme. Dette møde viste også, at Project 3 og Gee krævede næsten identiske systemer med lignende ydeevne, rækkevidde og nøjagtighed, men Gee var allerede ved at færdiggøre den grundlæggende udvikling og gik ind i den indledende produktion, hvilket gjorde Project 3 overflødig.
Som svar bad Project 3-holdet Army Air Forces om at tage imod Gee og omstillede deres egen langdistance-havnavigationsindsats. Dette førte til interesse fra den amerikanske flåde, og en række eksperimenter viste hurtigt, at systemer, der anvender det grundlæggende Gee-koncept, men som opererer ved en lavere frekvens på omkring 2 MHz, ville tilbyde en rimelig nøjagtighed i størrelsesordenen nogle få miles over afstande i størrelsesordenen 1250 miles (2010 km). ), i det mindste om natten, når signaler i dette frekvensområde er i stand til at passere ionosfæren. Hurtig udvikling fulgte, og et system, der dækkede det vestlige Atlanterhav, blev sat i drift i 1943. Yderligere stationer fulgte, først dækkende den europæiske side af Atlanten og derefter en stor udvidelse i Stillehavet. Ved krigens afslutning var der 72 aktive Laurent-stationer og hele 75.000 modtagere.
I 1958 blev driften af LORAN-systemet overført til den amerikanske kystvagt, som omdøbte systemet til "Loran-A".
Der er to måder at implementere den timing, der kræves for et hyperbolsk navigationssystem, pulstimingsystemer såsom Gee og LORAN, og fasetimingsystemer såsom Decca Navigator-systemet.
Førstnævnte kræver skarpe signalimpulser, og deres nøjagtighed er normalt begrænset af, hvor hurtigt impulserne kan tændes og slukkes, hvilket er en funktion af bærefrekvensen. Der er usikkerhed i signalet; de samme målinger kan være gældende to steder i forhold til tv-stationerne, men i normal drift er de hundreder af kilometer fra hinanden, så denne mulighed kan udelukkes.
Det andet system bruger konstante signaler ("kontinuerlig bølge") og udfører målinger ved at sammenligne fasen af de to signaler. Dette system er nemt at bruge selv ved meget lave frekvenser. Dets signal er dog tvetydigt over en bølgelængde, hvilket betyder, at der er hundredvis af steder, der vil returnere det samme signal. Decca omtalte disse tvetydige steder som celler. Dette kræver en anden navigationsmetode, der skal bruges i forbindelse med at vælge, hvilken celle modtageren er i, og derefter bruge fasemålinger til nøjagtigt at placere modtageren i cellen.
Der er gjort adskillige bestræbelser på at skabe en slags sekundært system med lav præcision, der kunne bruges med et fasesammenligningssystem som Decca til disambiguation. Blandt de mange metoder var retningsbestemte udsendelsessystemer kendt som POPI og forskellige systemer, der kombinerede pulstiming til navigation med lav nøjagtighed og derefter brug af fasesammenligning til finjustering. Decca tildelte selv én frekvens, "9f", for at teste dette koncept, men havde ikke mulighed for det før langt senere. Lignende begreber blev også brugt i Navarhos eksperimentelle system i USA.
Fra starten af Laurent-projektet var det kendt, at de samme CRT-skærme, der viste Laurent-impulser, ved passende forstørrelse også kunne vise individuelle mellemfrekvensbølger. Dette betød, at pulstilpasning kunne bruges til at få en grov korrektion, og så kunne operatøren opnå yderligere timing-nøjagtighed ved at opstille de individuelle bølger i pulsen, som Decca. Dette kan enten bruges til at forbedre nøjagtigheden af LORAN i høj grad eller alternativt tilbyde lignende nøjagtighed ved at bruge meget lavere bærefrekvenser og dermed udvide rækkevidden betydeligt. Dette ville kræve, at sendestationerne skulle synkroniseres i både tid og fase, men meget af dette problem blev løst af Decca-ingeniører.
Den langtrækkende variant var af betydelig interesse for kystvagten, som i 1945 skabte et eksperimentelt system kendt som LF LORAN. Denne fungerede ved meget lavere frekvenser end den originale LORAN, ved 180 kHz, og krævede meget lange ballonantenner. Test blev udført i løbet af året, herunder flere langdistanceflyvninger til Brasilien. Det eksperimentelle system blev derefter sendt til Canada, hvor det blev brugt under Operation Muskox i Arktis. Nøjagtigheden viste sig at være 150 fod (46 m) ved 750 miles (1.210 km), et betydeligt fremskridt i forhold til Laurent. Med afslutningen på Muskox blev det besluttet at holde systemet kørende under det, der blev kendt som "Operation Musk Calf", drevet af en gruppe bestående af US Air Force, Royal Canadian Air Force, Royal Canadian Navy og Royal Corps of Signals. Systemet fungerede indtil september 1947.
Dette førte til endnu en større serie af test, denne gang af den nyoprettede USAF, kendt som Operation Beetle. Beetle var placeret i det fjerne nord, på grænsen mellem Canada og Alaska, og brugte nye 625 fod (191 m) ståltårne, der erstattede ballonens tidligere kabelantenner. Systemet blev operationelt i 1948 og kørte i to år indtil februar 1950. Desværre var stationerne dårligt placeret, da radiotransmission over permafrosten var meget kortere end forventet, og synkronisering af signaler mellem stationer ved hjælp af jordbølger var ikke mulig. Tests viste også, at systemet var ekstremt svært at bruge i praksis; det var nemt for operatøren at vælge de forkerte dele af signalerne på deres display, hvilket førte til en væsentlig fejl i virkeligheden.
LORAN-C puls-fase-forskel-område-systemet fungerer ved en frekvens på 100 kHz. Ved disse frekvenser kan absorptionen af radiobølger i ionosfæren være betydelig, især ved store indfaldsvinkler. LORAN-C-systemet tilhører klassen af hyperbolske systemer, selvom det er baseret på måling ikke af fasen, men forsinkelsen af impulser modtaget fra en kæde af sendestationer. I hver kæde er en af stationerne master, og resten er slaver. De er alle perfekt synkroniserede. Modtageren måler pulsankomstnøjagtigheden til 0,1 µs, og hvis der anvendes jordbølge, kan positionen bestemmes med en nøjagtighed på 150 m ved afstande op til 1500 km (til søs). I det generelle tilfælde er signalet summen af jordbølgen og signaler reflekteret en eller flere gange fra ionosfæren. Ved afstande større end 2000 km dominerer himmelbølgen, og nøjagtigheden vil afhænge af ionosfærens tilstand. Test har vist, at der i nogle tilfælde kan opstå fejl på flere kilometer. Selv under ideelle forhold vil et LORAN-C-system således ikke have den nøjagtighed, som GPS- og GLONASS -satellitsystemer giver .
Følgende private entreprenører var ansvarlige for den tekniske implementering af det seneste taktiske navigationssystem ( Taktisk LORAN ) til militæret:
Systemet er beregnet til brug af jager-bombefly, angreb og militære transportfly. Den overordnede ledelse af det amerikanske luftvåbens arbejdsprogram blev leveret af Electronic Systems Division i Systems and Weapons Development Administration , Hanscom Field , Massachusetts 1] .
Til dato har LORAN-C navigationssystemet 34 kredsløb i verden, der dækker territoriet i USA, Nordeuropa og tilstødende havområder på den nordlige halvkugle. LORAN-C-modtagere er udstyret med individuelle prøver af terminalerne i det amerikanske Omnitracs-system. Rusland driver et system til lignende formål som LORAN-C, kaldet " Måge ".
I november 2009 meddelte den amerikanske kystvagt, at LORAN-C-systemet ikke var påkrævet til maritim navigation. Denne beslutning efterlod den fortsatte eksistens af LORAN og eLORAN i USA efter skøn fra sekretæren for det amerikanske ministerium for indenrigssikkerhed. [2] I henhold til US Department of Homeland Security Appropriation Act afsluttede US Coast Guard al LORAN-C-signalering den 8. februar 2010. Denne opsigelse påvirkede ikke USA's deltagelse i det russisk-amerikanske eller canadiske canadiske LORAN-C-netværk. USA's deltagelse i disse netværk er fortsat midlertidigt i overensstemmelse med internationale aftaler. [3]
Brugere af LORAN-C-systemet blev rådet til at bruge GPS-systemet til navigation. Den 1. august 2010 blev driften af de amerikanske LORAN-C-stationer som en del af det russisk-amerikanske kredsløb afsluttet, og fra den 3. august 2010 som en del af det amerikansk-canadiske kredsløb. Dermed er arbejdet med LORAN-C-systemet i USA nu fuldt afsluttet. [fire]
Det er forudset, at nogle objekter fra det gamle LORAN-system vil blive brugt i det opdaterede eLORAN-system, som er kendetegnet ved brugen af en ny type udstyr med digital signalbehandling, der giver positioneringsnøjagtighed sammenlignelig med SNA . eLORAN vil også blive inkluderet i det fælles tidssignaleringssystem. eLORAN systemet er planlagt til at blive udviklet og brugt i fremtiden som et hjælpesystem i forbindelse med globale satellitnavigationssystemer. En af de vigtige kvaliteter ved dette system, ifølge eksperter, er immunitet over for interferens forbundet med brugen af en række lange radiobølger til signaltransmission. Mens for GPS-satellitsystemet er muligheden for bevidst interferens og afbrydelse af systemets normale drift blevet bekræftet.
I 2014 meddelte Norge og Frankrig, at alle deres resterende sendere, som udgør en stor del af Eurofix-systemet, vil blive lukket ned den 31. december 2015.[34] de to resterende sendere i Europa (Anthorn, Storbritannien og Sylt, Tyskland) vil ikke længere være i stand til at understøtte Loran-positionerings- og navigationstjenesten, hvilket får Storbritannien til at annoncere, at deres eLoran-prøvetjeneste vil blive afsluttet fra samme dato.
| Navigationssystemer _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satellit |
| ||||||
| Jord | |||||||
| Differentielle korrektionssystemer | |||||||