Система дальней воздушной навигации/LORAN
LORAN — гиперболическая радионавигационная система, разработанная в Соединенных Штатах во время Второй мировой войны. Она похожа на британскую Gee, но работала на более низких частотах, чтобы обеспечить улучшенную дальность до 1500 миль (2400 км) с точностью до десятков миль. Сначала ее использовали для судов, пересекающих Атлантический океан, а затем для дальней патрульной авиации. В основном применялась на кораблях и самолетах, курсирующих на Тихоокеанском театре военных действий.
Изначально LORAN была дорогостоящей системой, требующей использования электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Цена ограничивала сферу использования, её могли себе позволить только военные и крупные частные компании. Автоматизированные приемники стали доступны в 1950-х годах, но новая электроника дала возможность создать новые системы с более высокой точностью. Военно-Морской Флот США начал разработку Loran-B, которая предлагала точность порядка нескольких десятков футов, но столкнулся со значительными техническими проблемами. ВВС США работали над другой системой, Cyclan, которую ВМС назвали Loran-C. Loran-C давала большую дальность полета чем LORAN и точность в сотни футов. В 1958 году береговая охрана США взяла на себя управление обеими системами.
Благодаря резкому росту производительности Loran-C, LORAN, теперь известная как Loran-A (или" стандартная LORAN"), стала очень популярна. Это было связано с большим количеством избыточных единиц Loran-A, выпущенных Военно-Морским Флотом, поскольку корабли и самолеты переходили на Loran-C. Широкое внедрение недорогой микроэлектроники в 1980-х годах привело к резкому падению цен на приемники Loran-C, и использование Loran-A начало быстро снижаться. Loran-A прекратила использование начиная с 1970-х годов; она оставалась активной в Северной Америке до 1980 года и в остальном мире до 1985 года. Японская сеть оставалась в эфире до 9 мая 1997 года, а китайская сеть все еще числилась активной до 2000 года.
Loran-A использовала две полосы частот: 1,85 и 1,95 МГц. Эти же частоты использовались радиолюбителями в 160-метровом диапазоне любительского радиовещания. Операторы-любители подчинялись строгим правилам, которые обязывали их, в зависимости от местоположения и расстояния до американской береговой линии, передавать сигнал на максимальной мощности 200 - 500 Вт днем и 50 - 200 Вт ночью.
Проект 3
На заседании Технического комитета Корпуса связи армии США 1 октября 1940 года Альфред Лумис, председатель Микроволнового Комитета, предложил создать гиперболическую навигационную систему. Он предсказал, что такая система обеспечит точность не менее 1000 футов (300 м) на дальности 200 миль (320 км) и максимальную дальность 300-500 миль (480-800 км) для самолетов высокого полета. Это привело к формированию указа о «Точном навигационном оборудовании для управления самолетами», который направили обратно в Микроволновой Комитет и преобразовался в «Проект 3». Заказы на разрабатываемую систему были озвучены на последующем совещании 20 декабря 1940 года. Эдвард Джордж Боуэн, разработчик первых бортовых радиолокационных систем, также присутствовал на совещании 20 декабря. Он заявил, что ему известно о подобной работе в Великобритании, но он не знает о ней достаточно, чтобы предложить какие-либо решения.
«Проект 3» перешел в навигационную группу вновь созданной радиационной лаборатории в 1941 году. Первые системы работали на частоте около 30 МГц, но позже решили экспериментировать с различным оборудованием, которое можно было настроить от 3 до 8 МГц. Эти низкочастотные системы проявили себя как более стабильные электронно. Сначала предполагалось установить передатчики на горных вершинах, но команда разработчиков выбрала 2 заброшенные станции береговой охраны в Монтаук-Пойнте, штат Нью-Йорк, и на острове Фенвик, штат Делавэр. В качестве приемника использовали автомобиль универсал с приемником, который отправили по стране на поиски стабильного сигнала, который обнаружили очень далеко, в Спрингфилде, штат Миссури.
Для производства системы команда начала использовать круговой дисплей радара J-scope для повышения точности. Более распространенный A-scope представляет собой расстояния по поверхности трубки, в то время как J-scope представляет собой угол вокруг поверхности электронно-лучевой трубки. Это увеличивает количество места на шкале в π раз для любого заданного размера дисплея, повышая точность. Несмотря на использование J-scope и принятие изменения частоты для большей стабильности, команда обнаружила, что точные измерения диапазона довольно сложны. В то время процедура генерации резких импульсов сигналов находилась в зачаточном состоянии, и их сигналы были значительно растянуты во времени, что затрудняло измерения.
К этому времени команда знала о британской Gee и знала, что Gee использовала систему электронных «стробов», которые производили «пипсы» на дисплее, которые были точно выровнены с системным временем. Команда отправилась в Великобританию, чтобы узнать о концепции «строба» и сразу же приняла ее в свою работу. В рамках этого обмена команда «Проект 3» обнаружила, что Gee почти идентична их собственной системе по концепции и желаемой производительности. В отличие от их системы, Gee в значительной степени завершила стадию разработки и перешла в производство. Было принято решение отказаться от продолжения работы, использовать на своих самолетах Gee и заново разработать свою более дальнобойную систему.
LORAN
Решение о переходе на дальнобойную роль означало, что высокая точность системы Gee не требовалась, что значительно уменьшало необходимость решения проблем синхронизации. Это изменение цели также потребовало использования более низких частот, которые могли бы отражать ионосферу в ночное время и обеспечивать работу за горизонтом. Первоначально были выбраны две полосы частот: 1,85 и 1,95 МГц для ночного использования (160 метров) и 7,5 МГц (40 метров). 7,5 МГц, обозначенная как «HF» на первых преемниках, никогда не использовался в рабочем режиме.[9]
В середине 1942 года Роберт Диппи, ведущего разработчика системы Gee из Научно-исследовательского института телекоммуникаций (TRE) в Великобритании, отправили в США на восемь месяцев, чтобы помочь с разработкой LORAN. В то время проект вел в основном капитан Хардинг из ВМС США, и они полностью сосредоточились на Корабельной системе. Диппи убедил их, что воздушно-десантная версия определенно возможна, что привело к некоторому интересу со стороны ВВС Армии США. Флот был недоволен таким поворотом событий. Диппи также ввел ряд простых изменений, которые оказались чрезвычайно полезными на практике. Он потребовал, чтобы бортовые приемники LORAN были физически аналогичны приемникам Gee, чтобы их можно было заменить, просто заменив блок приемника. Это оказалось бы чрезвычайно полезным; самолеты транспортного командования Королевских военно-воздушных сил Великобритании могли бы менять свои приемники при перемещении на австралийский театр военных действий или из него. Диппи также разработал оборудование синхронизации наземной станции.
Примерно в это же время к проекту присоединились береговая охрана США и Королевский канадский флот. В то время проект все еще оставался совершенно секретным, и мало кто делился информацией, особенно с береговой охраной. Канадская сторона была необходима, поскольку идеальные точки расположение станций находилось на её территории.
Одно точка установки в Новой Шотландии вызвала скандал; земля принадлежало рыбаку, чья властная жена, приверженца трезвого образа жизни, титоталитаризма, была решительно настроена против того, чтобы иметь что-либо общее с моряками. Когда члены комиссии по выбору участка Ж. А. Валдсмит и лейтенант-командер Аргайл обсуждал этот вопрос с мужем, пришел третий посетитель, который предложил мужчинам сигареты. Они отказались, и хозяйка спросила, пьют ли они. Мужчины ответили — нет, после чего они сразу получили разрешение на использование земли.
Вскоре LORAN была готова к запуску, и первая станция начала работу в июне 1942 года в Монтауке и Фенвике. Вскоре к ней присоединились две станции в Ньюфаундленде, в Бонависте и баттл-Харбор, а затем две станции в Новой Шотландии, в Баккаро и на острове Деминг. Дополнительные станции по всему восточному побережью США и Канады были установлены до октября, систему объявили действующей в начале 1943 года. К концу этого года были установлены дополнительные станции в Гренландии, Исландии, на Фарерских островах и Гебридских островах, которые обеспечивали непрерывный охват всей Северной Атлантики. Береговое командование ВВС располагало еще одной станцией на Шетландских островах, обеспечивающей покрытие над Норвегией, главным плацдармом для немецких подводных лодок и больших кораблей.
Расширение охвата
Огромные расстояния и отсутствие навигационных пунктов в Тихом океане привели к широкому использованию LORAN как для кораблей, так и для самолетов во время Тихоокеанской войны. В частности, точность, предложенная LORAN, позволила самолетам уменьшить количество топлива. Уменьшенная топливная нагрузка позволила увеличить бомбовую нагрузку. К концу Второй мировой войны было 72 станции LORAN, с более чем 75 000 приемников.
Дополнительные станции в Тихом океане добавили в послевоенную эпоху. Всплеск строительства последовал за началом Корейской войны, включая новые цепи в Японии и одну в Пусане, Корея. Станции были также установлены в Китае. Эти станции оставались в эфире по крайней мере в 1990-х гг. Последнее крупное расширение произошло в Португалии и на Азорских островах в 1965 году, обеспечив дополнительный охват в середине Атлантики.
SS LORAN
Во время ранних экспериментов с небесными волнами LORAN Джек Пирс заметил, что ночью отражающий слой в ионосфере был довольно устойчив. Это привело к тому, что две станции могли быть синхронизированы с помощью небесных волн, по крайней мере ночью, что позволяло им распространять сигнал на гораздо большие расстояния. Точность гиперболической системы зависит от расстояния до базовой линии, поэтому, если бы станции могли быть распределены, система стала бы более точной, поэтому потребовалось бы меньше станций.
Система была впервые испытана 10 апреля 1943 года между станциями LORAN в Фенвике и Бонависте, на расстоянии 1100 миль (1800 км). Этот тест продемонстрировал точность ½ мили, значительно лучше, чем обычный LORAN. Это привело ко второму этапу испытаний в конце 1943 года, на этот раз с использованием четырех станций, Монтаук, Восточный Бревер, Массачусетс, Гусбэри Фолс, Миссури и Кей Вест, Флорида. В ходе оценочных полетов выявили среднюю погрешность в 1-2 мили (1,6–3,2 км).
Ночной режим работы идеально подходил для Бомбардировочного командования ВВС. Четыре испытательные станции были демонтированы и отправлены через Атлантику, повторно установлены, чтобы сформировать две группы станций, Абердин-Бизерта и Оран-Бенгази. Известные как синхронизированные по небесным волнам LORAN, или SS LORAN, система обеспечивала охват в любом месте к югу от Шотландии и на Дальнем Востоке до Польши со средней точностью в одну милю. Система использовали в октябре 1944 года, а к 1945 году она была повсеместно установлена в боевом звене № 5 самолетов Королевских военно-воздушных сил Великобритании.
Ту же концепцию Береговая охрана тестировала после войны, система называлась "Skywave Long Baseline LORAN". Единственным отличием был выбор различных частот, 10,585 МГц в дневное время и 2 МГц в ночное. Первые испытания провели в мае 1944 года между Чатемом, штат Массачусетс, и Фернандиной, штат Флорида, а вторые – между Хоуб-саундом, штат Флорида, и Пойнт-Чинато, Пуэрто-Рико, в декабре-январе 1945-46 годов. Система не была введена в эксплуатацию из-за отсутствия подходящих частотных распределений.
Loran-B и C
Loran был простой системой, которая сравнивала время прихода импульсов, чтобы сделать измерение. В идеале, прямоугольные значки показывались бы на электронно-лучевом приборе, их расположение показывалось бы в высокой точностью. На практике передатчики не могут включаться и выключаться мгновенно, и из-за различных факторов результирующие сигналы распределяются во времени. К этому добавляется тот факт, что форма результирующих сигналов, зависит от частоты системы, а это означает, что низкочастотные системы, такие как LORAN, обычно менее точны, чем высокочастотные, такие как Gee.
Существует совершенно другой способ выполнить одно и то же измерение синхронизации, не сравнивая синхронизацию огибающих импульсов, а синхронизируя фазу сигналов. В электронике это легко осуществимо: с помощью простого механического указателя. Хитрость такой системы заключается в том, чтобы обеспечить фазовую когерентность главной и подчиненной станций, что было сложно во время Второй мировой войны. Но в 1944 году, изолировав дорогостоящие части системы на нескольких вещательных станциях, появилась навигационная система Decca, предлагая точность, подобную Gee, но используя недорогие механические дисплеи, которые были намного проще в использовании.
Недостатком системы сравнения фаз является то, что невозможно узнать по непрерывному волновому сигналу, такому как Decca, какую часть сигнала вы измеряете. Вы можете сравнивать первый сигнал с одной станции и первый с другой, но второй сигнал выглядит идентично. Это приводит к проблеме, когда оператор может произвести точное измерение, но фактическое положение может быть иным. Декка называл эти положения "дорожками" и использовал механическую систему для их отслеживания.
Объединив эти две концепции, можно было бы устранить обе эти проблемы. Поскольку сравнение фаз обычно более точно на низких частотах, принятие точных исправлений будет основано на этой технике. Но вместо передачи непрерывного сигнала, как в случае с Decca, сигнал будет иметь форму импульсов. Они будут использоваться для грубого исправления, используя ту же технику, что и Gee или LORAN, положительно идентифицируя полосу, а затем сравнение фаз будет использоваться для более точного измерения. Единственная проблема с точки зрения разработки состояла бы в выборе частот, которые позволяли бы достаточно точно огибать импульсы, сохраняя при этом измеримые формы волн внутри импульсов, а также в разработке дисплеев, способных отображать как импульсы в целом, так и волны внутри них.
Эти концепции привели к экспериментам с низкочастотной Loran (LF Loran) в 1945 году, используя гораздо более низкую частоту, 180 кГц. Система с тремя передатчиками и длинными антеннами и поддерживаемая воздушными шарами была установлена на восточном побережье США. Эксперименты показали, что неточность, присущая конструкции при работе на таких низких частотах, была просто слишком велика, чтобы быть полезной. Тем не менее, три передатчика были вновь установлены в северной Канаде и на Аляске для экспериментов в области полярной навигации и работали в течение трех лет, пока не закрылись в марте 1950 года. Эти эксперименты показали точность порядка 0,15 микросекунды, или около 50 метров (0,031 мили), большое продвижение по сравнению с Loran. Максимальная полезная дальность полета составляла 1000 миль (1600 км) по суше и 1500 миль (2400 км) по морю. Используя сопоставление циклов, система продемонстрировала точность 160 футов (49 м) на 750 милях (1210 км). Но было также обнаружено, что система была очень сложна в использовании, и измерения оставались подвержены путанице в отношении того, какие циклы должны совпадать.
В этот же период ВВС Армии США заинтересовались системой очень высокой точности для бомбардировки точечных целей.
Компания «Raytheon» выиграла контракт на разработку системы под названием Cytac, которая использовала те же основные методы, что и LF Loran, но включала значительную автоматизацию для внутренней обработки времени без вмешательства оператора. Проект оказался успешным. На испытаниях система приводила самолёт на расстояние 10 ярдов от цели. По мере того, как миссия менялась от тактической бомбардировки ближнего радиуса действия до доставки ядерного оружия за полюс, ВВС США потеряли интерес к этой концепции. Тем не менее, они продолжили эксперименты с оборудованием, адаптировав его для работы на частотах LF LORAN и переименовав его в Cyclan, снизив точность по сравнению с оригиналом, но обеспечив разумную точность порядка мили на значительно увеличенных расстояниях.
Флот также экспериментировал с подобной концепцией в это же вреимя,но используя другой метод для извлечения времени. Эта система, позже известная как Loran-B, столкнулась со значительными проблемами. В 1953 году Военно-морской флот забрал систему Cyclan и начал широкую серию исследований, начиная с Бразилии, демонстрируя точность до 100 метров (330 футов). Система была введена в эксплуатацию в 1957 году, обе Loran и Cyclan были переданы США. В то время, оригинальный Loran стал Loran-A или стандартный Loran, а новая система стала называться Loran-C.
Коммерческое использование, вывод из эксплуатации
Несмотря на значительно возросшую точность и простоту использования Loran-C, Loran-A продолжал широко использоваться. Во многом это было обусловлено двумя важными факторами. Один из них заключалась в том, что электроника, необходимая для считывания сигнала Loran-C, была сложной, а в эпоху электроники на основе трубок, она физически была очень крупной, хрупкой и дорогой. Кроме того, по мере того как военные корабли и самолеты переходили с Loran-A на Loran-C, старые приемники становились ненужными. Эти более старые единицы забирали коммерческими организации и другими пользователями.
Внедрение транзисторных радиоприемников, а затем микроконтроллерных систем, которые непосредственно декодировали местоположение, улучшило систему Loran-A, в то время как цены упали. К началу 1970-х годов такие устройства были относительно распространены, хотя они оставались относительно дорогими по сравнению с такими устройствами, как радиопеленгатор. Но улучшение электроники в этот период было настолько быстрым, что прошло всего несколько лет, прежде чем появились устройства Loran-C аналогичного размера и стоимости. Это привело к решению открыть Loran-C для гражданского использования в 1974 году.
К концу 1970-х годов береговая охрана постепенно отказывалась от Loran-A в пользу дополнительных станций Loran-С. Алеутская и гавайская группы станций были закрыты 1 июля 1979 года, оставшиеся группы на Аляске и западном побережье — 31 декабря 1979 года, а затем атлантические и карибские передатчики — 31 декабря 1980 года. Несколько иностранных групп в Тихом и Атлантическом океанах последовали этому примеру, и к 1985 году большинство первоначальных групп больше не функционировали.
Основная концепция
Гиперболические навигационные системы можно разделить на два основных класса: те, которые вычисляют разность во времени между двумя радиоимпульсами, и те, которые сравнивают разность фаз между двумя непрерывными сигналами. Здесь мы рассмотрим только импульсный метод.
Рассмотрим два радиопередатчика, расположенных на расстоянии 300 километров (190 миль) друг от друга, что означает, что радиосигнал от одного займет 1 миллисекунду. Одна из таких станций оснащена электронными часами, которые периодически посылают сигнал запуска. Когда сигнал посылается, эта станция, «мастер», посылает свою передачу. Через 1 мс этот сигнал поступает на вторую станцию, «ведомую». Эта станция оснащена приемником, и когда она видит, что сигнал от «мастера» поступает, она запускает свой собственный передатчик. Это гарантирует, что «мастер» и «ведомый» отправляют сигналы точно на расстоянии 1 мс друг от друга, без необходимости иметь собственный точный таймер. На практике для учета задержек в электронике добавляется фиксированное время.
Приемник, прослушивающий эти сигналы и отображающий их на осциллографе, увидит серию вспышек на дисплее. Измеряя расстояние между ними, можно рассчитать задержку между двумя сигналами. Например, приемник может измерить расстояние между двумя точками, появившимися с задержкой 0,5 мс. Это означает, что разница в расстоянии до двух станций составляет 150 км. В этом случае существует бесконечное число мест, где можно измерить эту задержку-75 км от одной станции и 225 от другой, или 150 км от одной и 300 от другой, и так далее.
При построении графика совокупность возможных местоположений для любой заданной разности во времени образует гиперболическую кривую. Совокупность кривых для всех возможных измеренных задержек образует набор криволинейных излучающих линий, центрированных на линии между двумя станциями, известной как «базовая линия». Для того, чтобы сделать исправление, приемник выполняет два измерения на основе двух разных станций. Пересечение двух наборов кривых обычно приводят к двум возможным местоположениям. Используя какую-либо другую форму навигации, например, счисление координат, можно устранить одну из этих возможных позиций, обеспечив тем самым точную фиксацию.
Станции Лорана были построены в цепях, один «мастер» и два «ведомых» (минимально; некоторые цепи состояли из целых пяти станций), как правило, разделенных приблизительно 600 милями (970 км). Каждая пара вещает на одной из четырех частот, 1.75, 1.85, 1.9 или 1.95 МГц (а также неиспользуемые 7.5 МГц). В любом месте можно принимать более трех станций одновременно, поэтому требовались некоторые другие средства идентификации пар. Loran использовала изменения частоты следования импульсов (PRF) для этой задачи, причем каждая станция посылала строку из 40 импульсов со скоростью 33,3 или 25 импульсов в секунду.
Станции идентифицировали с помощью простого кода, с номером, указывающим полосу частот, буквой для частоты следования импульсов и номером для станции в цепи. Например, три станции на Гавайских островах были расположены как две пары 2L 0 и 2L 1. Это указывало на то, что они были на канале 2 (1,85 МГц), использовали частоту повторения потока «L» (25 Гц) и что две из станций были на базовой частоте повторения, в то время как две другие («мастер» и третья станция) использовали частоту повторения 1. PRF может быть скорректирован от 25 до 25 и 7/16 для низкого уровня и от 33 1/3 до 34 1/9 для высокого.
В случае Gee сигналы шли непосредственно от передатчика к приемнику, создавая чистый сигнал, который было легко интерпретировать. Если бы он отображался на одной трассировке электронно-лучевого прибора, оператор увидел бы строку резких «всплесков», сначала «мастер», затем один из «ведомых», снова «мастер»,а затем другой «ведомый». Электронно-лучевой прибор Gee был построен так, чтобы иметь возможность отображать две трассы, и, настроив несколько схем задержки, оператор мог заставить первый «мастер-ведомый» сигнал появиться на верхнем дисплее, а второй — на нижнем. Затем он могли бы измерять и то и другое одновременно.
По сравнению с этим, Loran был специально разработан, чтобы позволить использовать небесные сигналы, и полученный в результате сигнал был намного сложнее. Наземная волна оставалась довольно резкой, но могла быть получена только на более коротких расстояниях и в основном использовалась в течение дня. Ночью от одного передатчика может быть получено до тридцати различных небесных сигналов, часто пересекающихся во времени, что создает сложную схему возврата. Поскольку картина зависела от атмосферных условий между передатчиком и приемником, полученная картина была различной для двух станций. Можно было бы получить двухскачковую небесную волну от одной станции в то же время и трехскачковую волну от другой, что делает интерпретацию сигнала довольно сложной.
Хотя Loran намеренно использовала тот же дисплей, что и Gee, сигналы были настолько длинные и сложные, что прямое измерение этих двух сигналов было просто невозможно. Даже первоначальный сигнал от главной станции был распределен во вовремя, первоначальный сигнал волны был резким, а прием небесного сигнала мог появиться в любом месте дисплея.Соответственно, оператор Loran устанавливал задержки, чтобы главный сигнал появился на одной кривой, а ведомый — на втором, что позволяет сравнивать сложные схемы. Это означает, что одновременно можно выполнить только одно измерение главного/ведомого устройства; для получения исправления вся процедура измерения должна была повторяться сначала с использованием другого набора станций. Время измерения в порядке от трех до пяти минут было обычным, что потребовало от диспетчера учета движения в это время.
Измерения
Оригинальным воздушно-десантным приемным устройством был AN/APN-4 образца 1943 года. Он идентичен британскому двухсекционному набору Gee и легко заменялся им. В главном блоке с дисплеем также размещалось большинство элементов управления. Управление начинается с выбора одной из девяти станций от 0 до 8 и установки скорости развертки на 1, самая низкая настройка. Затем оператор использует элементы управления интенсивностью и фокусом для точной настройки сигнала и обеспечения четкого отображения.
На самой низкой скорости развертки система также производила локальный сигнал, который подавался на дисплей и создавал резко очерченный «пьедестал», прямоугольник, отображаемый вдоль двух кривых. Усиленный сигнал от станций также появлялся на дисплее, сильно сжатый во времени, так что он отображался как серия острых пиков (всплесков). По мере того как сигнал повторялся, эти пики многократно появлялись по всей ширине дисплея. Поскольку дисплей был настроен на развертку с частотой следования импульсов выбранной пары станций, другие станции в этом районе с разной частотой следования будут перемещаться по дисплею, в то время как выбранная останется неподвижной.
Используя переключатель «влево-вправо», оператор перемещал верхний прямоугольники до тех пор, пока один из сигнальных пиков не был центрирован внутри него, а затем перемещал прямоугольник на нижний след, чтобы центрировать второй сигнал с помощью грубых и тонких регуляторов задержки. Как только это было сделано, система настраивалась на скорость развертки 2, которая ускорила кривые так, чтобы секция, очерченная прямоугольниками, заполнила всю траекторию. Этот процесс повторялся со скоростью развертки 3, в этот момент на экране видна только выбранная часть сигнала. Увеличение скорости развертки до 4 не меняет синхронизацию, вместо этого сигналы накладываются на одну траекторию, чтобы можно было выполнить окончательную настройку, используя регуляторы усиления и баланса усилителя. Цель в том, чтобы идеально выровнять два сигнала.
В этот момент начинается измерение. Оператор переключается на скорость развертки 5, которая отражается на дисплее двумя отдельными сигналами, при этом сигналы инвертируются и работают с меньшей скоростью развертки, так что на траекториях появляются многократные повторения сигнала. В сигнал добавляется электронная шкала, производимая в генераторе временной шкалы, что приводит к появлению серии небольших импульсов поверх инвертированных исходных сигналов. При скорости 5 пипсы на шкале представляют собой разности в 10 микросекунд, и оператор измеряет расстояние между позициями. Такая же последовательность повторяется для установки 6 на 50 микросекундах, и снова при установке 7 на 500 микросекунд. Разница, измеренная в каждой из этих настроек, затем суммируется для получения полной задержки между двумя сигналами.Вся эта процедура затем повторялась для второго набора «ведущий-ведомый», часто второго набора той же самой цепи, но не всегда.
Приемные устройства значительно улучшились со временем. AN/APN-4 вытеснил AN/APN-9 1945 года, «все-в-одном» устройством, объединяющем приемник и дисплей значительно меньшего веса.
Диапазон и точность
В течение дня ионосфера лишь слабо отражает коротковолновые сигналы, и Loran можно было использовать на 500-700 морских милях (930-1300 км), используя наземные волны. Ночью эти сигналы отражались, и дальность полета снижалась до 350-500 морских миль (650-930 км). Ночью небесные волны стали полезными для измерений, которые расширили эффективную дальность до 1200-1400 морских миль (2200-2600 км).[30]
На больших расстояниях гиперболические линии приближаются к прямым линиям, расходящимся от центра базовой линии. Когда рассматриваются два таких сигнала из одной цепи, результирующая картина линий становится все более параллельной, поскольку базовое расстояние становится меньше по сравнению с диапазоном. При этом на коротких расстояниях линии пересекаются под углами, близкими к 90 градусам, и этот угол неуклонно уменьшается с дальностью. Поскольку точность фиксации зависит от угла пересечения, все гиперболические навигационные системы становятся все более неточными с увеличением дальности.
Кроме того, сложная серия принятых сигналов значительно запутывала считывание сигнала Loran, требуя некоторой интерпретации. Точность была больше вопросом качества сигнала и опыта оператора, чем от точности оборудования или сигналов. Единственным способом выразить точность было измерить ее на практике; средняя точность на маршруте из Японии в Тиниан, расстояние 1400 миль (2300 км), составляла 28 миль (45 км), 2% дальности.
Портативная и мобильная Loran
AT Loran или портативный Loran — это система транспортируемая по воздуху (air transportable, AT). Она была легкой, ее можно было быстро настроить по мере перемещения линии фронта. Операции были идентичны обычной Loran, но часто предполагалось, что карты не будут доступны и будут подготовлены в полевых условиях.
Мобильный Лоран — легкая система, устанавливаемая на грузовиках.
