远程无线电导航系统的出现是由于卫星导航技术出现前飞越海洋的需要,远海飞行航线往往长达数千千米以上,而在飞行过程中完全没有参考的导航标志,整个航路飞行需完全依靠两个终端的导航信息保证正确地沿既定航线飞行;此外在一些空中交通密度不大的广阔区域(如沙漠、山区),也需要有远程导航系统的配合。远程无线电导航系统主要包含奥米加和罗兰-C两个系统。奥米加系统是一种甚低频、连续波、相位双曲线无线电导航系统,是最早出现的可全球覆盖的全天候、连续使用的超远程无线电导航系统。由于该定位系统存在多值性、数据更新率低(10秒1次)、用户造价昂贵等诸多问题,随着GPS卫星导航系统的投入运行和推广使用,奥米加台站已于1997年9月30日宣布关闭。罗兰-C系统是根据时间差确定两导航台到目标的距离差与位置线的脉冲系统,由地面控制台和用户接收设备组成,工作区域可达2000千米,属于一种低频、脉冲相位的远程无线电导航系统。现阶段远程无线电导航系统指罗兰-C系统。
远程无线电导航系统
作用距离超过500千米甚至数千千米范围的陆基无线电导航系统。
- 英文名称
- long range radio navigation system
- 所属学科
- 航空宇航科学与技术
罗兰-C系统是由美国最先开发建设的一种远程无线电导航系统,是第二次世界大战末在罗兰-A的基础上研制的,具有作用距离远、定位精度高、稳定性好等优点。从1952年“西塔克”研制之日起,罗兰-C系统发展至今已有50多年历史。
美国在1957年建成了世界上第一个罗兰-C台链。该系统在覆盖范围、可靠性、应用范围等方面都可以满足军方要求。于是,此后的十几年里,美国在本国和北半球的其他地区陆续建设了10个罗兰-C台链。这些台链主要是为军事目的建设的,包括美国和加拿大的东西海岸、中太平洋、西北太平洋、挪威海和阿拉斯加湾。在20世纪60年代末和70年代初期,美国的罗兰-C技术对外还是保密的。70年代后期,罗兰-C不再列入军事保密范畴。
美国政府于1994年底退出了它设在境外的罗兰-C台站的管理,并将其在远东、西北欧和地中海地区的罗兰-C台站交给所在国管理。但是美国国内的罗兰-C台链仍然提供民用。
中国于20世纪60年代初开始罗兰-C技术的研究工作。1979年,中国正式确定在本国建立罗兰-C系统,即“长河”2号工程。
尚在工作的罗兰-C台链有北美链(36个发射台)、西北欧链(9个台)、独联体链(10个台)、远东链(16个台,含中国的3个台链)、地中海和沙特阿拉伯链(9个台)、印度链(6个台),以及3个在黑海、波罗的海、巴伦支海的台链,覆盖了北半球的大部分地区。
罗兰-C系统的导航原理(见图)是用户设备接收并测量主、副台发射信号到达的时差,得到用户对主、副台的距离差,对应一组双曲位置线。再测得另一个主、副台的距离差,对应另一组双曲线位置线,通过求解两个距离差方程或两组双曲位置线的交点,即可确定用户在地球的位置,包括地速和偏流角。罗兰-C采用100千赫载频调制的脉冲信号,脉冲信号以脉冲组形式发射,脉冲组的脉冲采用了相位编码,主台脉冲码和副台脉冲码组使用不同的编码。不同的台链用不同的脉冲周期来区分,同一台链各台则用相同的脉冲组重复周期。表中给出了罗兰-C系统的主要技术指标。
预测定位精度 | 460米 (0.25n mile) | 定位速率 | 10次/分~20次/分 |
相对定位精度 | 18~90米 | 定位维数 | 二维 |
重复定位精度 | 18~90米 | 用户容量 | 无限 |
可靠性(三台组) | 99.7% | 可用性 | 99%以上 |
覆盖范围 | 2000千米(海上) | 多值性 | 可解决 |
罗兰-C系统的应用范围非常广泛,既可以用于航空、航海的定位、授时和通信,也可以用于气象、电波传播、农业、交通等科学领域。拥有罗兰-C系统的国家主要有美国、俄罗斯、中国、加拿大、沙特阿拉伯、法国、日本、韩国和西北欧等地区的国家。
条目图册
扩展阅读
- 李跃,邱致和.导航与定位-信息化战争的北斗星.北京:国防工业出版社,2008.
- PIERCE J A.An introduction to Loran.IEEE AES Magazine,1990,5(10):16-33.