定義
差奧米加系統是為了提高精度,在已知的地理位置上,比較接收奧米加台的實際信號和理論計算信號之間的相位差,提供經過船舶誤差校正的奧米加信號的系統。
奧米加系統
奧米加系統是超遠程連續波雙曲線相位差無線電導航系統。該系統是在信號傳輸過程中衰減較小,作用距離可達929~1296.4千米之間,定位準確度為1852~3704米。奧米加系統在全世界設定了8個發射台,能實現全天候,全球性無線電導航定位。其作用距離可達1萬多公里。只要設定8個地面台,其工作區域就可覆蓋全球。
奧米加的發射天線的輻射功率為10kw,由此推算,每個發射台的電波的傳播距離可達7000nmile以上,全球定位只需要設定互成90度的六個地面發射台即可。
但考慮到下列四種因素:其一,在極地附近電波衰減嚴重,影響傳播距離;其二,因受地磁場的影響,電波的有效傳播距離將隨其傳播方向而有所變化;其三,受地理條件的限制,在大洋、沙漠、極區等地實際無法建台;其四,可能由一兩個發射台發生故障或停機檢修。因此,在全球實際設定8個地面發射台。
奧米加信號的接收方式
由於奧米加發射台是按一定的時間順序發射信號的,因此在測定一對發射台的相位差時它們的信號不可能同時到達接收點,為了測定相位差,需分別接收各台的信號,然後將其相位數據記憶在存儲器中。例如,分別設基準台和兩個副台的相位值為:φ、φA、φB。就可以得到A台和基準台的相位差為(φA-φ)。以及B台和基準台的相位差為(φB-φ),將這兩個相位差相減,得到A台和B台的相位差(φA-φB)。這樣求得的相位差是分巷值。初始巷值要根據其它方法判定注入接收機,使接收機顯示完整的位置線數據。其後,接收機的邏輯電路將使巷值自動地跟蹤船位的變化。
奧米加位置線誤差的原因
1)發射台的同步誤差。 8個奧米加發射台是按時間分段順序,分別在規定的時間發射一定時間間隔的信號,而且發射時相位必須同步。若發射失常,則接收的相位差必然含有誤差。
2)段同步不準引起的誤差。在選台時,需使接收機產生的門脈衝與信號同步。因此,段同步不準將會產生測量誤差。
3)傳播改正量的誤差。奧米加位置線是根據波導傳播理論,假設頻率為10. 2KHz的電波傳播相速為300.574KKm /s計算的。而實際的傳播相速取決於電波傳播路徑,測定的時間、季節及電波的傳播方向等因素,即主要隨觀測點和奧米加電波的傳播路徑上的太陽高度而變化。然而,在一定的地點這種變化具有再現性。因此,可以通過大量的實測數據進行統計,預計這種變化。奧米加傳播改正量與傳播改正表中的預測不可能完全一致。
(4)奧米加海圖和奧米加表的誤差及位置線的作圖誤差。
差分奧米加
為了改善和提高奧米加定位的精度,可以採用差分奧米加導航的方式。這一概念最初大概是在1966年被提出來的。
差分奧米加是建立在這樣的一個假設的基礎上的:在差分奧米加區域內(半徑為250到300nmile的一個圓)由多路徑延遲和本地噪聲環境所造成的奧米加信號的相位差分誤差對所有的用戶接收機的影響相同。選擇一個參考點(監測站),它的位置與真奧米加相位讀數是已知的。在任何時刻,把在監測站所觀測到的相位值與己知的真值比較,由此產生了一個改正值。因為在同一差分奧米加區域的用戶和監測站所受的影響是相同的,所以用戶可以把監測站的改正值套用到自身的奧米加觀測值上,從而得到改正之後的奧米加讀數。
對上圖的兩點說明:
(1)在無線電信標監測站,把接收到的奧米加信號與已知的真值相比較。同時,用此比較所得的改正值去調製無線電信標信號。
(2)用戶接收調製後的無線電信標信號,由此信號決定改進值,然後把它套用到用戶觀測的位置線上而得到改進後的位置線。
基本概念
差分區域
甚低頻信號的傳播速度受到異常因素的影響而波動,這樣的波動影響了甚低頻信號到達時間的測量,從而產生了導航誤差。對甚低頻傳播的研究表明,這些異常因素在一個大約500nmile的區域內接近一致,這個區域就稱為差分區域。
監測站
奧米加信號的異常對所有的用戶接收機的影響在一定的範圍內保持一致。通過在一個已經精確已知的地點建立一個監測站,通過比較監測站的已知的精確位置信號被擾亂後測得的位置進行比較,就可以知道在這個區域內的傳播異常所引起的誤差的程度。監測站把這個誤差傳送給在這個區域內的用戶,用戶利用這個改正數而得出改正後的更精確的位置線。