羅蘭導航系統

羅蘭導航系統

採用脈衝體制的雙曲線無線電導航系統,英文簡稱Loran。使用中頻的羅蘭稱為標準羅蘭,1965年起改稱羅蘭A。為進一步擴大作用距離和提高定位準確度,經過天波同步羅蘭、低頻羅蘭、西克蘭(CYCLAN)和西塔克(CYTAC)等發展階段,最終形成了羅蘭C。羅蘭C在作用距離與定位準確度方面都優於羅蘭A。羅蘭 A逐步為蘭羅C所取代。

正文

羅蘭 A使用1850千赫、1900千赫、1950千赫和1750千赫4個載頻,3組共24種脈衝重複周期。羅蘭A由一個主台和兩個副台組成,主台和副台間基線長約300海里。主台和副台各輻射峰值功率為 100千瓦並嚴格同步的脈衝信號。主台對兩個副台各以一種脈衝重複周期工作。羅蘭A白天海上地波作用距離可達400~700海里,夜間約縮短三分之一,但E層折射天波可達1200~1400海里。陸上中頻信號衰減快,作用距離比海上小得多。羅蘭A的脈衝近似餘弦平方,前沿21微秒,半幅度脈寬40微秒。用戶接收機接收信號後,在示波器上經過手調測出主台與一個副台的到達時差,以數字表示。再測另一時差後可在印有羅蘭格網的海圖上找到交叉點,即用戶位置。羅蘭A定位準確度一般為300~800米。
羅蘭 C使用100千赫載頻,地波作用距離可達600~1500海里。採用脈衝體制可消除天波對地波的混淆,但99%輻射能量必須限制在90~110千赫頻段內。羅蘭C使用特殊脈衝波形(圖1),前沿陡,65微秒達到頂峰,後沿允許慢衰減,約160微秒。羅蘭C的一個重要特點是在前沿第 3個周期(30微秒)過零點上比相,可以提高定位準確度。在比相點,輻射脈衝的幅度為峰值的一半。反射天波會在地波後幾千微秒出現,故長延遲天波可能會與後續脈衝的地波重疊。羅蘭C使用8個脈衝,每個脈衝的載頻可用二相二周期互補編碼改變,或同相或180°反相。採用8脈衝相位編碼可以提高平均輻射功率,實現主副台信號區分,防止天地波混淆。羅蘭C有32種重複周期可供選用,主台增發第9脈衝是為了視覺識別主副台和台間告警通信(圖2)。
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羅蘭C台組用1個主台和2~4個副台組成,主台和副台間基線長度可為 600~1000海里。發射機峰值功率從幾百千瓦至4兆瓦,天線高度為180~410米,天線輻射功率為 165~1800千瓦。地波海上作用距離一般可達1200海里,夜間一次跳躍天波可達2300海里,陸上地波作用距離比海上小。羅蘭C一般定位準確度為±0.12~±0.16海里(2σ),重複準確度可達18~90米。
羅蘭C系統一般作雙曲線模式使用至少需要用3個台。這種模式存在幾何發散現象,用戶離基線遠,定位準確度隨之下降。羅蘭C系統也可作圓-圓模式使用,只需要用2個發射台,但用戶需要配備精度很高的頻率基準
35千瓦以下的羅蘭C小台組,已用於海上測量與石油開發。以差轉方式使用的羅蘭C小台組,可取得10米上下的定位準確度,適合窄水道引導。80年代的羅蘭C系統正開始利用固態器件和微處理機,可大大提高使用性能和可靠性。

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