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[科普中国]-双曲线导航系统

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船舰(动点)在航行过程中利用无线电接收装置,接收陆地导航发射台(固定点)发射的无线电波,测定距两个固定点的距离差并画出双曲线,据双曲线的交点求得船舰位置。

按测定距离差所用的方法可分为:

①测定两个脉冲信号之间的时间差,称脉冲双曲线系统,如劳兰A;

②测定两个连续电波信号之间的相位差,称相位双曲线系统,如台卡、奥米伽;

③同时测定两个脉冲信号的时间差及其相位差,称脉冲相位双曲线,如劳兰C、劳兰D。

它不受气候影响,能在短时间内测定船位,具有较高的精度,但夜间受天波干扰,精度降低。此系统必须有地理位置精确的陆地发射岸台,但其工作范围受功率的限制。双曲线巷格既不均匀又不正交,且设备昂贵、复杂。

原理由两个地面台发射同步信号,飞机测出接收信号之间的时间差。在各点上这种时间 差有确定的值,这些点的 轨迹是一组双曲线,其焦点位于发射台。用 另一组发射重复同样的测 量,(其 中一 个台常常叫做主台,它是两 组发射台共有的),就会得出第二组双曲线,它与第一组双曲线相交便能得到要找的点,重现这些双曲线族走向的图便于连续导航。

分类由于所发信号的性质不同,可有下列四种双曲线导航系统1:

劳兰导航系统:它采用按照中波(即频率在2至3兆赫)的短期脉冲信号,通过发出的脉冲波的波长来区别各个不同的台,其中一个台称之为主台,它能启动其它台,并使它们同步发射;为此,这些台称为副台。最初的劳兰系统导航距离只有数百公里。但是采用劳兰C型导航设备,这个距离便增加了许多,因为它用的是90一100千赫波段。此外,劳兰C发射的是集合脉冲,而不是孤立的脉冲信号,这就增加了幅射的平均强度,因此导航距离能超过二千公里。精确度为几公里。劳兰导航设备可以包括一台座标换算计算机。在最近几年中,在机载导航设备的重量方面也取得了重大进展。现在这种设备的重量小于50公斤。

台卡导航系统:其发射机的工作频率在70和130千赫之间,采用等幅波,这就能用测量相位差来代替测量时间差。对于两个处在与飞机不同距离上的地面台,同一时刻收到的波的相位是不同的;于是测量相位差便得出所经过的时间差。由于同一接收机不能区别相同频率的两种波,所以,同一个导航网络中的各个地面台,按照同一个基本频率的倍数频率来发射。而在乘以适当的系数以后,由飞机上的导航设备测出相位差。台卡导航系统的精确度是极高的,在距离的千分之一左右。在1944年6月英、美在法国登陆战中,台卡导航使法舰精确地靠泊在盟军军舰附近五十米处。

台卡特拉导航系统:它是直接从台卡系统派生出来的。目前,它复盖北大西洋,并包括两对地面台:A、B台设在加拿大,而C、D台设在英国。这样便确定了东—西和西—东两个双曲线导航网络,这些双曲线称作航向线;此外,A、B台确定与前两个网络正交的第三个网络,它的双曲线叫做距离线。

奥米伽导航系统:它是由美国海军开发的另一个等幅波导航系统。它的导航距离大于一万公里。它采用10至14千赫极低频率的无线电波,所以它也可以很好地为飞机、船舶和下潜至中等深度的潜艇服务。即使在最大的导航距离上,其定位误差也小于1公里1。