[科普中国]-双曲线定位

双曲线定位（hyperbolic positioning）是通过测定待定点到至少三个已知点的两个距离差所进行的一种无线电定位。定位参数是距离差，位置线是双曲线。定位时需由至少三个岸台（已知点）组成的岸台组。三个岸台至船（待定点）的三个距离有两个距离差，即形成两条位置双曲线，两者相交便可确定船位。

简介双曲线定位系统，是由设置在岸上的主发射台（简称主台）和副发射台（简称副台）以及船上的接收机等组成的主台、副台先后发射脉冲式无线电电波信号。所以船上的定位仪实际上是一台接收机，它是以测定两发射台发射的电磁波传播到船上的时差来定位的。船上的定位仪接收主、副台的脉冲信号到达船上的时差，可以在专门的双曲线海图（又叫劳兰海图）上画出船位线。1

双曲线定位原理岸上两发射台同时发射时间很短促的脉冲波，而船处于离两发射台距离相等的位置上时，则两台的脉冲波就同时到达，如船与两台的距离不相等时，则电磁波到达船上所需要的时间就不一样，就会出现一个时差。而定位仪就是依靠测定这一时差，来找相应的船位线的。

如图1图所示，A、B 为两个导航台，点C、D、E及F到两个导航台的距离差为一常数，所以它们都位于同一条双曲线上。以两个发射台为圆心画出两组等距离的同心圆。连接两组具有相同距离差的同心圆的交点，就可以得到一簇双曲线。

如图2所示，到两个定点（M，X）的距离差为常数的动点P 的轨迹是以定点（M，X）为焦点的双曲线；同理，动点到定点（M，Y）的距离差为常数，动点P 的轨迹形成另一条双曲线，两条双曲线的焦点就是用户P 的位置。

双曲线定位计算在使用定位仪测定船位时，就是直接用测定的主、副台信号的时差，求得一条船位线。如果同时测到岸上两组发射台的时差，可同时得到两条船位线，这两条船位线的交点，就是观测时间的船位。电磁波在空气中传播的速度每秒钟为三十万公里。一秒的百万分之一叫做一微秒。以1μS来表示。电磁波每一微秒走的路程为三百米。有了电磁波的速度，就可以计算出一定时间内电波所走的距离。其公式：距离差= 时间差（微秒）×300米。

双曲线定位特点双曲线定位的主要应用是罗兰系统。罗兰系统是1940年由美国研制的一种低频、脉冲式的中远程无线电导航与定位系统，在20世纪70年代获得广泛应用。它可以全天候导引飞机，能远距离工作，并且可以在万米高空工作。罗兰—C作用距离达到了1850km，距离精度可以达到100m，导航信号是100kHz 载频调制的脉冲信号。

用罗兰系统的双曲线定位的优点有：

1、用户装置只需要接收机。

2、作用距离不受视距限制，可以用于大范围的飞机和舰船导航。

3、 在山区和海上无法设置导航台的地方可以应用。

4、没有盲区。

双曲线定位的发展1902年斯通发现了无线电测向技术，但一直没有得到实际应用。到1907年发明了测角器，无线电测向技术才广泛应用。之后又发明了船用雷达系统，可以测定船舶在海上相对位置。第二次世界大战期间，研制成功了一系列双曲线定位系统。常用的“劳兰”系列和“欧米伽”导航定位系统都是基于双曲线定位的原理。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学