กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

LORAN ( Long Range Navigation ) ''[https://books.google.com/books?

โลแรน

AN/APN-4 เป็นเครื่องรับสัญญาณ LORAN สำหรับใช้งานบนเครื่องบิน ซึ่งใช้กันจนถึงทศวรรษ 1960 มันถูกสร้างขึ้นเป็นสองส่วนเพื่อให้เข้ากับระบบ Gee ของสหราชอาณาจักร และสามารถเปลี่ยนแทนระบบ Gee ได้ภายในไม่กี่นาที

LORAN ( Long Range Navigation ) [ a ]เป็น ระบบ นำทางด้วยคลื่นวิทยุแบบไฮเปอร์โบลิก ที่พัฒนาขึ้นในสหรัฐอเมริกาใน ช่วง สงครามโลกครั้งที่สองมีลักษณะคล้ายกับ ระบบ Gee ของสหราชอาณาจักร แต่ทำงานที่ความถี่ต่ำกว่าเพื่อให้มีระยะการใช้งานที่ดีขึ้นถึง 1,500 ไมล์ (2,400 กิโลเมตร) ด้วยความแม่นยำหลายสิบไมล์ เริ่มแรกใช้กับขบวนเรือที่ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก จากนั้นจึงใช้กับเครื่องบินลาดตระเวนระยะไกล แต่การใช้งานหลักๆ คือใช้กับเรือและเครื่องบินที่ปฏิบัติการในเขตแปซิฟิกในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง 

ระบบ LORAN ในรูปแบบดั้งเดิมนั้นมีต้นทุนการติดตั้งสูง ต้องใช้ จอแสดงผล แบบหลอดรังสีแคโทด (CRT) และผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดี ทำให้การใช้งานจำกัดอยู่เฉพาะในกองทัพและผู้ใช้เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ เครื่องรับสัญญาณอัตโนมัติเริ่มมีวางจำหน่ายในช่วงทศวรรษ 1950 แต่การพัฒนาด้านอิเล็กทรอนิกส์เดียวกันนี้ก็เปิดโอกาสให้เกิดระบบใหม่ที่มีความแม่นยำสูงขึ้นกองทัพเรือสหรัฐฯเริ่มพัฒนาระบบLoran-Bซึ่งมีความแม่นยำในระดับไม่กี่สิบฟุต แต่ก็ประสบปัญหาทางเทคนิคอย่างมากกองทัพอากาศสหรัฐฯพัฒนาระบบ Cyclan ซึ่งมีระยะทำการไกลกว่า LORAN และมีความแม่นยำในระดับหลายร้อยฟุต เมื่อกองทัพอากาศหันไปสนใจระบบนำทางเฉื่อยกองทัพเรือจึงรับช่วงต่อ Cyclan และเปลี่ยนชื่อเป็นLoran-Cหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯรับช่วงการดำเนินงานของระบบ LORAN ทั้งสองระบบในปี 1958

แม้ว่าประสิทธิภาพของ Loran-C จะได้รับการปรับปรุงอย่างมาก แต่ LORAN ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อLoran-A (หรือ "Standard LORAN") กลับได้รับความนิยมมากกว่าในช่วงเวลานั้น ส่วนใหญ่เป็นเพราะจำนวนเครื่อง Loran-A ที่เหลือใช้จำนวนมากจากกองทัพเรือ เนื่องจากเรือและเครื่องบินต่างเปลี่ยนมาใช้ Loran-C แทน การนำไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ราคาถูกมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในช่วงทศวรรษ 1960 ทำให้ราคาเครื่องรับ Loran-C ลดลงอย่างมาก และการใช้งาน Loran-A ก็เริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว เครือข่ายส่งสัญญาณ Loran-A ถูกยุบเลิกไปทีละน้อยตั้งแต่ทศวรรษ 1970 แต่ยังคงใช้งานได้ในอเมริกาเหนือจนถึงปี 1980 และในส่วนอื่นๆ ของโลกจนถึงปี 1985 เครือข่ายของญี่ปุ่นยังคงออกอากาศจนถึง วันที่ 9 พฤษภาคม 1997 และเครือข่ายของจีนยังคงแสดงว่าใช้งานอยู่จนถึงปี 2000.

ระบบ Loran-A ใช้แถบความถี่สองแถบที่ 1.85 และ 1.95 MHzความถี่เดียวกันนี้ในแถบ 160 เมตรถูกใช้โดยนักวิทยุสมัครเล่น [ 2 ] และพวกเขาอยู่ภายใต้กฎที่เข้มงวดในการใช้งานที่ระดับกำลังส่งที่ลดลงเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและระยะห่างจากชายฝั่ง นักวิทยุสมัครเล่นในสหรัฐอเมริกาถูกจำกัดกำลัง ส่งสูงสุดไว้ที่ 200 ถึง 500 วัตต์ในเวลากลางวันและ 50 ถึง 200 วัตต์ในเวลากลางคืน[ 3 ]   

ประวัติศาสตร์

โครงการที่ 3

ในการประชุมคณะกรรมการเทคนิคของกองทัพบกสหรัฐฯ เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2483 อัลเฟรด ลูมิสประธานคณะกรรมการไมโครเวฟของคณะกรรมการวิจัยการป้องกันประเทศได้เสนอให้สร้างระบบนำทางแบบไฮเปอร์โบลิก เขาคาดการณ์ว่าระบบดังกล่าวจะให้ความแม่นยำ1,000 ฟุต (300 เมตร)หรือดีกว่านั้นในระยะ200 ไมล์ (320 กิโลเมตร)และระยะสูงสุด300–500 ไมล์ (480–800 กิโลเมตร)สำหรับเครื่องบินที่บินสูง สิ่งนี้นำไปสู่ข้อกำหนด "อุปกรณ์นำทางที่มีความแม่นยำสำหรับนำทางเครื่องบิน" ซึ่งถูกส่งกลับไปยังคณะกรรมการไมโครเวฟและจัดตั้งเป็น "โครงการ 3" [ 4 ] [ b ]คำสั่งซื้อระบบเริ่มต้นถูกส่งออกไปในการประชุมติดตามผลเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2483 เอ็ดเวิร์ด จอร์จ โบเวนผู้พัฒนาระบบเรดาร์บนเครื่องบินเครื่องแรกก็เข้าร่วมการประชุมเมื่อวันที่ 20 ธันวาคมด้วย เขากล่าวว่าเขาทราบดีว่ามีงานที่คล้ายกันในสหราชอาณาจักร แต่ไม่รู้ข้อมูลมากพอที่จะเสนอแนะอะไรได้[ 5 ]   

โครงการที่ 3 ย้ายไปที่กลุ่มการนำทางของห้องปฏิบัติการรังสี MIT ที่เพิ่งก่อตั้งขึ้นใหม่ในปี พ.ศ. 2484 [ 6 ]ระบบในช่วงแรกทำงานที่ความถี่ประมาณ 30  MHz แต่ต่อมาได้ตัดสินใจทดลองกับอุปกรณ์ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถปรับความถี่ได้ตั้งแต่ 3 ถึง 8  MHz [ 6 ]พบว่าระบบความถี่ต่ำเหล่านี้มีความเสถียรทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่ามาก หลังจากพิจารณาการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณบนยอดเขาแล้ว ทีมงานได้เลือกสถานียามฝั่งร้างสองแห่งที่Montauk Pointรัฐนิวยอร์ก และFenwick Island รัฐเดลาแวร์ แทน [ 7 ] ในส่วนของการรับ สัญญาณ รถสเตชั่นแวกอนได้รับการติดตั้งเครื่องรับสัญญาณแบบง่ายๆ และส่งไปทั่วประเทศเพื่อค้นหาสัญญาณที่เสถียร ซึ่งพบได้ไกลถึงSpringfield รัฐมิสซูรี[ 6 ]

สำหรับระบบการผลิต ทีมงานเริ่มทำงานกับระบบที่ใช้ จอแสดงผล J-scope แบบวงกลม เพื่อเพิ่มความแม่นยำ A-scope ทั่วไปจะแสดงระยะทางตามเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด ในขณะที่ J-scope จะแสดงเป็นมุมรอบหน้าหลอดรังสีแคโทด[ 8 ]ซึ่งจะเพิ่มพื้นที่บนมาตราส่วนเป็นปัจจัย π สำหรับขนาดจอแสดงผลที่กำหนด ทำให้ความแม่นยำดีขึ้น แม้จะใช้ J-scope และใช้การเปลี่ยนแปลงความถี่ต่ำเพื่อความเสถียรมากขึ้น ทีมงานก็พบว่าการวัดระยะทางที่แม่นยำทำได้ค่อนข้างยาก ในขณะนั้น ขั้นตอนการสร้างพัลส์สัญญาณที่คมชัดยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และสัญญาณเหล่านั้นกระจายออกไปตามเวลามาก ทำให้การวัดทำได้ยาก[ 4 ]

ในเวลานี้ ทีมงานได้ตระหนักถึงความพยายามของGee ในสหราชอาณาจักร และทราบว่า Gee ใช้ระบบสโตรบ ที่สร้างขึ้นด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสร้างจุดบนหน้าจอแสดงผลที่ตรงกับจังหวะเวลาของระบบอย่างแม่นยำ พวกเขาจึงส่งทีมงานไปยังสหราชอาณาจักรเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดสโตรบ และนำมาใช้ในงานของตนทันที ในระหว่างการแลกเปลี่ยนนี้ ทีมงาน Project 3 ยังพบว่า Gee เกือบจะเหมือนกับระบบของตนเองทั้งในด้านแนวคิดและประสิทธิภาพที่ต้องการ ต่างจากระบบของพวกเขา Gee ได้พัฒนาเสร็จสมบูรณ์แล้วและกำลังดำเนินการผลิต จึงตัดสินใจยกเลิกความพยายามในปัจจุบัน[ 9 ]ใช้ Gee กับเครื่องบินของตนเอง และพัฒนาระบบของตนเองใหม่สำหรับบทบาทระยะไกลแทน[ 10 ]

โลแรน

ระบบ AN/APN-4 LORAN ในเครื่องบิน Canso (PBY) ของกองทัพอากาศแคนาดา
R-65/APN-9 ในเครื่องบิน B-17G

การตัดสินใจเปลี่ยนไปใช้บทบาทระยะไกลหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้ความแม่นยำสูงของระบบ Gee ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการแก้ไขปัญหาเรื่องเวลาลงอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์นี้ยังต้องการการใช้ความถี่ที่ต่ำกว่า ซึ่งสามารถสะท้อนจาก ชั้น บรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ในเวลากลางคืนและทำให้สามารถใช้งานเหนือขอบฟ้าได้ ในตอนแรกได้เลือกแถบความถี่สองแถบ คือ 1.85 และ 1.95  MHz สำหรับการใช้งานในเวลากลางคืน (160 เมตร) และ 7.5  MHz (40 เมตร) ความถี่ 7.5  MHz ซึ่งมีป้ายกำกับว่า "HF" บนเครื่องรับรุ่นแรกๆ ไม่เคยถูกนำมาใช้งานจริง[ 10 ]

ในช่วงกลางปี ​​1942 โรเบิร์ต ดิปปี้หัวหน้าผู้พัฒนาระบบ Gee ที่Telecommunications Research Establishment (TRE) ในสหราชอาณาจักร ถูกส่งไปยังสหรัฐอเมริกาเป็นเวลาแปดเดือนเพื่อช่วยในการพัฒนาระบบ LORAN ในขณะนั้น โครงการนี้ได้รับการขับเคลื่อนโดยกัปตันฮาร์ดิงแห่งกองทัพเรือสหรัฐฯ เป็นหลัก และพวกเขามุ่งเน้นไปที่ระบบบนเรือเป็นหลัก ดิปปี้โน้มน้าวพวกเขาว่าระบบเวอร์ชันสำหรับเครื่องบินนั้นเป็นไปได้อย่างแน่นอน ซึ่งนำไปสู่ความสนใจจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ (USAAF) กองทัพเรือไม่พอใจกับเหตุการณ์นี้ ดิปปี้ยังได้ริเริ่มการเปลี่ยนแปลงง่ายๆ หลายอย่างที่จะพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์อย่างมากในทางปฏิบัติ หนึ่งในนั้นคือ เขาเรียกร้องอย่างชัดเจนว่าตัวรับสัญญาณ LORAN สำหรับเครื่องบินจะต้องสร้างขึ้นให้มีลักษณะคล้ายกับตัวรับสัญญาณ Gee เพื่อให้สามารถเปลี่ยนได้ในระหว่างการใช้งานโดยการเปลี่ยนเฉพาะหน่วยรับสัญญาณเท่านั้น ซึ่งจะพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์อย่างมาก เครื่องบิน ของกองบัญชาการขนส่ง RAFสามารถเปลี่ยนตัวรับสัญญาณได้เมื่อเคลื่อนย้ายไปยังหรือจาก สมรภูมิ ออสเตรเลียดิปปี้ยังออกแบบอุปกรณ์จับเวลาของสถานีภาคพื้นดินด้วย[ 10 ]

ในช่วงเวลานี้ โครงการดังกล่าวได้รับการเข้าร่วมจากทั้งหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ และกองทัพเรือแคนาดาโครงการนี้ยังคงเป็นความลับสุดยอดในเวลานั้น และมีการแบ่งปันข้อมูลจริงเพียงเล็กน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับหน่วยยามฝั่ง[ 11 ]จำเป็นต้องมีผู้ประสานงานชาวแคนาดา เนื่องจากการเลือกสถานที่ตั้งสถานีที่เหมาะสมจะต้องมีสถานีหลายแห่งในสถานที่ต่างๆ ในจังหวัดทางทะเล ของแคนาดา สถานที่แห่งหนึ่งในโนวาสโกเชียกลายเป็นปัญหา สถานที่นั้นเป็นของชาวประมงคนหนึ่ง ซึ่งภรรยาของเขาที่เคร่งครัดและไม่ดื่มแอลกอฮอล์คัดค้านอย่างหนักที่จะมีส่วนเกี่ยวข้องกับทหารเรือ เมื่อคณะกรรมการคัดเลือกสถานที่ซึ่งประกอบด้วย JA Waldschmitt และ Lt. Cdmr. Argyle กำลังหารือเรื่องนี้กับสามี ผู้มาเยือนคนที่สามก็มาถึงและเสนอให้บุหรี่แก่พวกเขา พวกเขาปฏิเสธ และเจ้าภาพก็ถามว่าพวกเขาดื่มหรือไม่ เมื่อพวกเขาบอกว่าไม่ดื่ม ที่ดินก็ถูกยึดครองอย่างรวดเร็ว[ 12 ]

LORAN พร้อมสำหรับการใช้งานในไม่ช้า และเครือข่ายแรกเริ่มใช้งานในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2485 ที่ Montauk Point และ Fenwick Island ไม่นานหลังจากนั้นก็มีสถานีเพิ่มอีกสองแห่งในนิวฟาวนด์แลนด์ที่Cape BonavistaและBattle Harbour, Labradorและต่อมาก็มีสถานีเพิ่มอีกสองแห่งในแคนาดา—โนวาสโกเชีย ที่Baccaroและ Deming Island [ 13 ]สถานีเพิ่มเติมตลอดแนวชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาได้รับการติดตั้งตลอดเดือนตุลาคม และระบบได้รับการประกาศว่าใช้งานได้ในต้นปี พ.ศ. 2486 ภายในสิ้นปีนั้น สถานีเพิ่มเติมได้รับการติดตั้งในกรีนแลนด์ไอซ์แลนด์หมู่เกาะแฟโร และหมู่เกาะเฮ ริดีส ทำให้ครอบคลุมพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติกเหนืออย่างต่อเนื่อง กองบัญชาการชายฝั่งของกองทัพอากาศอังกฤษได้ติดตั้งสถานีอีกแห่งหนึ่งในเชตแลนด์ ทำให้ครอบคลุมพื้นที่นอร์เวย์ ซึ่ง เป็นฐานปฏิบัติการสำคัญของเรือดำน้ำและเรือรบขนาดใหญ่ของเยอรมัน[ 10 ]

การขยายตัว

แผนที่ LORAN ของทะเลเหลืองปี 1944

ระยะทางอันกว้างใหญ่และการขาดจุดนำทางที่มีประโยชน์ในมหาสมุทรแปซิฟิกทำให้มีการใช้ LORAN อย่างแพร่หลายทั้งในเรือและเครื่องบินในช่วงสงครามแปซิฟิกโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแม่นยำที่ LORAN มอบให้ทำให้เครื่องบินสามารถลดปริมาณเชื้อเพลิงสำรองที่ต้องบรรทุกเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถหาฐานทัพเจอได้หลังจากภารกิจที่ยาวนาน การลดปริมาณเชื้อเพลิงนี้ทำให้สามารถเพิ่มปริมาณระเบิดได้ เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองมีสถานี LORAN จำนวน 72 แห่ง โดยมีเครื่องรับสัญญาณใช้งานมากกว่า 75,000 เครื่อง[ 10 ]

มีการเพิ่มเครือข่ายเพิ่มเติมในมหาสมุทรแปซิฟิกในช่วงหลังสงคราม การก่อสร้างเร่งตัวขึ้นหลังจากสงครามเกาหลี เริ่มต้นขึ้น รวมถึงเครือข่ายใหม่ในญี่ปุ่นและที่เมืองปูซาน ประเทศเกาหลี นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งเครือข่ายในประเทศจีน ก่อนที่ การปฏิวัติคอมมิวนิสต์จีนจะสิ้นสุดลงและสถานีเหล่านี้ยังคงออกอากาศต่อไปอย่างน้อยจนถึงทศวรรษ 1990 การขยายตัวครั้งใหญ่ครั้งสุดท้ายเกิดขึ้นในโปรตุเกสและหมู่เกาะอะโซเรสในปี 1965 ซึ่งให้ความครอบคลุมเพิ่มเติมในแถบมิดแอตแลนติก[ 3 ]

เอสเอส โลแรน

ระหว่างการทดลองในช่วงแรกกับคลื่นท้องฟ้าของ LORAN แจ็ค เพียร์ซ สังเกตเห็นว่าในเวลากลางคืนชั้นสะท้อนแสงในไอโอโนสเฟียร์ค่อนข้างเสถียร ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่สถานี LORAN สองสถานีจะสามารถซิงโครไนซ์กันได้โดยใช้สัญญาณคลื่นท้องฟ้า อย่างน้อยก็ในเวลากลางคืน ทำให้สามารถแยกสถานีออกจากกันได้ในระยะทางที่ไกลกว่ามาก ความแม่นยำของระบบไฮเปอร์โบลิกเป็นฟังก์ชันของระยะทางฐาน ดังนั้นหากสถานีสามารถกระจายออกไปได้ ระบบก็จะมีความแม่นยำมากขึ้น จึงจำเป็นต้องใช้สถานีน้อยลงสำหรับงานนำทางที่ต้องการ[ 14 ]

ระบบทดสอบถูกทดลองใช้ครั้งแรกเมื่อวันที่ 10 เมษายน พ.ศ. 2486 ระหว่างสถานี LORAN ที่เฟนวิคและโบนาวิสตา ซึ่ง อยู่ห่างกัน 1,100 ไมล์ (1,800 กม.)การทดสอบนี้แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำที่ ½ ไมล์ ซึ่งดีกว่า LORAN ปกติอย่างมาก ส่งผลให้มีการทดสอบรอบที่สองในช่วงปลายปี พ.ศ. 2486 คราวนี้ใช้สถานีสี่แห่ง ได้แก่ มอนทอกอีสต์บริวสเตอร์ แมสซา ชูเซต ส์กูสเบอร์รีฟอลส์ มินนิโซตา [ 15 ]และคีย์เวสต์ ฟลอริดาเที่ยวบินประเมินผลอย่างกว้างขวางเผยให้เห็นข้อผิดพลาดเฉลี่ย1–2 ไมล์ (1.6–3.2 กม. ) [ 16 ] [ 14 ]  

โหมดการทำงานในเวลากลางคืนนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับกองบัญชาการเครื่องบินทิ้งระเบิดของกองทัพอากาศอังกฤษสถานีทดสอบทั้งสี่แห่งถูกรื้อถอนและขนส่งข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก[ 16 ]และติดตั้งใหม่เพื่อสร้างเป็นสองสาย ได้แก่อเบอร์ดีนบิเซอร์เตและโอรานเบงกาซี ระบบนี้ รู้จักกันในชื่อSkywave-Synchronized LORANหรือSS LORANซึ่งให้การครอบคลุมพื้นที่ทางใต้ของสกอตแลนด์และไกลออกไปทางตะวันออกถึงโปแลนด์ด้วยความแม่นยำเฉลี่ยหนึ่งไมล์ ระบบนี้ถูกนำมาใช้ในการปฏิบัติงานในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2487 และภายในปี พ.ศ. 2488 ก็ได้ถูกติดตั้งอย่างแพร่หลายในกลุ่มที่ 5 ของกองทัพอากาศอังกฤษ[ 17 ]

แนวคิดพื้นฐานเดียวกันนี้ได้รับการทดสอบหลังสงครามโดยหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ ในระบบที่เรียกว่า "Skywave Long Baseline LORAN" ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการเลือกความถี่ที่แตกต่างกัน คือ 10.585  MHz ในเวลากลางวัน และ 2  MHz ในเวลากลางคืน การทดสอบเบื้องต้นดำเนินการในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2487 ระหว่างChatham รัฐแมสซาชูเซตส์และFernandina Beach รัฐฟลอริดาและชุดที่สองระหว่างHobe Sound รัฐฟลอริดาและPoint Chinato ประเทศเปอร์โตริโกในเดือนธันวาคม-มกราคม พ.ศ. 2488-2489 เนื่องจากขาดการจัดสรรความถี่ที่เหมาะสม ระบบจึงไม่ได้ถูกนำไปใช้งาน[ 16 ]

ลอแรน-บี และ ซี

LORAN เป็นระบบที่เรียบง่ายซึ่งเปรียบเทียบเวลาการมาถึงของพัลส์เพื่อทำการวัด ในอุดมคติแล้ว จะแสดงสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่สมบูรณ์แบบบนจอ CRT ซึ่งสามารถเปรียบเทียบขอบนำหน้าได้อย่างแม่นยำสูง ในทางปฏิบัติ เครื่องส่งสัญญาณไม่สามารถเปิดและปิดได้ทันที และเนื่องจากปัจจัยต่างๆ สัญญาณที่เกิดขึ้นจึงกระจายออกไปตามเวลา ทำให้เกิดเป็นซองสัญญาณความคมชัดของซองสัญญาณเป็นฟังก์ชันของความถี่ ซึ่งหมายความว่าระบบความถี่ต่ำเช่น LORAN จะมีซองสัญญาณที่ยาวกว่า มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่ไม่ชัดเจนนัก และโดยทั่วไปจึงมีความแม่นยำน้อยกว่าระบบความถี่สูงเช่น Gee [ 18 ]

มีวิธีการวัดเวลาแบบเดียวกันที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง ไม่ใช่โดยการเปรียบเทียบเวลาของซองพัลส์ แต่เป็นการจับเวลาเฟสของสัญญาณ ซึ่งทำได้ง่ายมากโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบง่ายๆ และสามารถแสดงผลได้โดยตรงโดยใช้เข็มชี้เชิงกลแบบง่ายๆ เคล็ดลับของระบบดังกล่าวคือการทำให้แน่ใจว่าสถานีหลักและสถานีรองมีเฟสที่สอดคล้องกัน ซึ่งเป็นเรื่องที่ซับซ้อนในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง โดยการแยกส่วนที่มีราคาแพงของระบบไว้ที่สถานีออกอากาศเพียงไม่กี่แห่งระบบ Decca Navigatorจึงเริ่มใช้งานในปี 1944 โดยใช้วิธีการนี้ ให้ความแม่นยำใกล้เคียงกับ Gee แต่ใช้จอแสดงผลเชิงกลราคาประหยัด ซึ่งใช้งานง่ายกว่ามาก[ 19 ]

ข้อเสียของระบบเปรียบเทียบเฟสคือไม่สามารถทราบได้จากสัญญาณคลื่นต่อเนื่อง เช่น สัญญาณของ Decca ว่ากำลังวัดส่วนใดของสัญญาณอยู่ อาจมีการเปรียบเทียบรูปคลื่นแรกจากสถานีหนึ่งกับรูปคลื่นแรกจากอีกสถานีหนึ่ง แต่รูปคลื่นที่สองดูเหมือนกัน และผู้ปฏิบัติงานอาจจัดเรียงคลื่นทั้งสองนั้นให้ตรงกันแทน ซึ่งนำไปสู่ปัญหาที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถสร้างการวัดที่แม่นยำได้ แต่ตำแหน่งที่แท้จริงอาจอยู่ที่ตำแหน่งที่หลากหลาย ตำแหน่งเหล่านี้แยกออกจากกันในแนวรัศมีรอบสถานี หมายความว่าตำแหน่งอาจอยู่ภายในทิศทางรัศมีที่กำหนดหรือระยะทางคงที่ไปทางด้านใดด้านหนึ่ง Decca เรียกพื้นที่รัศมีเหล่านี้ว่า "เลน" และใช้ระบบกลไกเพื่อติดตามว่าเครื่องรับอยู่ในเลนใด[ 19 ]

ด้วยการรวมแนวคิดทั้งสองเข้าด้วยกัน คือ การกำหนดเวลาของซองสัญญาณและการเปรียบเทียบเฟส ปัญหาทั้งสองนี้จึงสามารถแก้ไขได้ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วการเปรียบเทียบเฟสจะมีความแม่นยำมากกว่าที่ความถี่ต่ำเนื่องจากรายละเอียดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำจึงจะขึ้นอยู่กับเทคนิคนี้ แต่แทนที่จะส่งสัญญาณต่อเนื่องเช่นเดียวกับในกรณีของ Decca สัญญาณจะอยู่ในรูปแบบของพัลส์ ซึ่งจะใช้ในการกำหนดตำแหน่งคร่าวๆ โดยใช้เทคนิคเดียวกับ Gee หรือ LORAN เพื่อระบุเลนได้อย่างแม่นยำ ปัญหาเดียวจากมุมมองของการพัฒนาคือการเลือกความถี่ที่ทำให้ซองสัญญาณพัลส์มีความแม่นยำพอสมควร ในขณะที่ยังคงมีรูปคลื่นที่วัดได้ภายในพัลส์ รวมถึงการพัฒนาจอแสดงผลที่สามารถแสดงทั้งพัลส์โดยรวมและคลื่นภายในพัลส์ได้

แนวคิดเหล่านี้นำไปสู่การทดลองกับLORAN ความถี่ต่ำในปี 1945 โดยใช้ความถี่ที่ต่ำกว่ามากที่ 180  kHz ระบบที่มีเครื่องส่งสัญญาณสามเครื่องถูกติดตั้งบนชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกาโดยใช้เสาอากาศยาวที่รองรับด้วยบอลลูน การทดลองแสดงให้เห็นว่าความไม่แม่นยำที่เกิดขึ้นจากการออกแบบในขณะที่ทำงานที่ความถี่ต่ำเช่นนี้มีมากเกินไปจนไม่สามารถใช้งานได้ ปัจจัยในการปฏิบัติงานทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่เกินขีดความสามารถ อย่างไรก็ตาม เครื่องส่งสัญญาณทั้งสามเครื่องได้รับการติดตั้งใหม่ในแคนาดา ตอนเหนือ และอลาสก้าสำหรับการทดลองในการนำทางขั้วโลก และทำงานเป็นเวลาสามปีจนกระทั่งปิดตัวลงอีกครั้งในเดือนมีนาคม 1950 [ 20 ]การทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความแม่นยำในระดับ 0.15 ไมโครวินาที หรือประมาณ50 เมตร (0.031 ไมล์)ซึ่งเป็นความก้าวหน้าอย่างมากเมื่อเทียบกับ LORAN ระยะการใช้งานสูงสุดคือ1,000 ไมล์ (1,600 กม.)บนบกและ1,500 ไมล์ (2,400 กม.)ในทะเล เมื่อใช้การจับคู่รอบ ระบบแสดงให้เห็นความแม่นยำ160 ฟุต (49 เมตร)ที่ระยะ 750 ไมล์ (1,210 กิโลเมตร) [ 20 ] แต่ยังพบว่าระบบนี้ใช้งานยากมาก และการวัดยังคงสับสนเกี่ยวกับการจับคู่รอบ[ 21 ]    

ในช่วงเวลาเดียวกันนี้ กองทัพอากาศสหรัฐฯ (USAAF) เริ่มสนใจระบบที่มีความแม่นยำสูงมากสำหรับการทิ้งระเบิดเป้าหมายอย่างแม่นยำRaytheonได้รับสัญญาในการพัฒนาระบบที่เรียกว่า "Cytac" ซึ่งใช้เทคนิคพื้นฐานเดียวกันกับ LF LORAN แต่รวมถึงระบบอัตโนมัติจำนวนมากเพื่อจัดการเวลาภายในโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากผู้ปฏิบัติงาน ระบบนี้พิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จอย่างมาก โดยการทดสอบสามารถวางเครื่องบินไว้ในระยะ 10 หลาจากเป้าหมาย เมื่อภารกิจเปลี่ยนจากการทิ้งระเบิดทางยุทธวิธีระยะสั้นไปเป็นการส่งอาวุธนิวเคลียร์ข้ามขั้วโลก กองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่เพิ่งก่อตั้งขึ้นใหม่ก็หมดความสนใจในแนวคิดนี้ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังคงทำการทดลองกับอุปกรณ์ต่อไปหลังจากปรับให้ทำงานบนความถี่ LF LORAN และเปลี่ยนชื่อเป็น "Cyclan" ซึ่งลดความแม่นยำลงเมื่อเทียบกับรุ่นเดิม แต่ให้ความแม่นยำที่เหมาะสมในระดับหนึ่งไมล์ในระยะทางที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก[ 2 ]

กองทัพเรือยังได้ทดลองใช้แนวคิดที่คล้ายกันในช่วงเวลานี้ด้วย แต่ใช้วิธีที่แตกต่างกันในการดึงข้อมูลเวลา ระบบนี้ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อLoran-Bประสบปัญหาอย่างมาก (เช่นเดียวกับระบบอื่นของกองทัพอากาศWhynและระบบที่คล้ายกันของอังกฤษPOPI ) [ 22 ]ในปี 1953 กองทัพเรือได้เข้าควบคุมระบบ Cyclan และเริ่มทำการศึกษาอย่างกว้างขวางครอบคลุมไปไกลถึงบราซิล โดยแสดงให้เห็นถึงความแม่นยำประมาณ100 เมตร (330 ฟุต)ระบบนี้ได้รับการประกาศว่าใช้งานได้ในปี 1957 และการดำเนินงานของ LORAN และ Cyclan ได้ถูกส่งมอบให้กับหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ ในปี 1958 [ 19 ]ในเวลานั้น LORAN ดั้งเดิมกลายเป็นLoran-A [ 23 ]หรือLORAN มาตรฐาน[ 24 ]และระบบใหม่กลายเป็นLoran- C [ c ] 

การใช้งานเชิงพาณิชย์ การเลิกใช้งาน

แม้ว่า Loran-C จะมีความแม่นยำและใช้งานง่ายขึ้นมาก แต่ Loran-A ก็ยังคงมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย สาเหตุหลักมาจากสองปัจจัยสำคัญ ประการแรกคือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นในการอ่านสัญญาณ Loran-C นั้นซับซ้อน และในยุคของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบใช้หลอดสุญญากาศนั้น มีขนาดใหญ่ เปราะบาง และมีราคาแพง นอกจากนี้ เมื่อเรือรบและเครื่องบินรบเปลี่ยนจาก Loran-A เป็น Loran-C เครื่องรับสัญญาณรุ่นเก่าก็กลายเป็นส่วนเกิน หน่วยเก่าเหล่านี้ถูกซื้อไปโดยชาวประมงเชิงพาณิชย์และผู้ใช้งานอื่นๆ ทำให้ยังคงมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย[ 25 ]

ระบบ Loran-A ยังคงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยตัวรับสัญญาณใช้ทรานซิสเตอร์ และต่อมาใช้ ระบบอัตโนมัติที่ ใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ในการถอดรหัสตำแหน่งโดยอัตโนมัติ ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 อุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างแพร่หลาย แม้ว่าจะยังมีราคาค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆ เช่น เครื่องหาทิศทางวิทยุการพัฒนาด้านอิเล็กทรอนิกส์ในช่วงเวลานี้รวดเร็วมาก จนในเวลาเพียงไม่กี่ปี อุปกรณ์ Loran-C ที่มีขนาดและราคาใกล้เคียงกันก็พร้อมใช้งาน ซึ่งนำไปสู่การตัดสินใจเปิดให้พลเรือนใช้ Loran-C ในปี 1974 [ 26 ]

ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 หน่วยยามฝั่งกำลังทยอยยกเลิก Loran-A เพื่อเปลี่ยนไปใช้เครือข่าย Loran-C เพิ่มเติม เครือข่าย Aleutian และ Hawaii ปิดตัวลงในวันที่ 1 กรกฎาคม 1979 เครือข่าย Alaska และ West Coast ที่เหลือปิดตัวลงในวันที่ 31 ธันวาคม 1979 ตามด้วยเครื่องส่งสัญญาณ Atlantic และ Caribbean ในวันที่ 31 ธันวาคม 1980 [ 27 ]เครือข่ายต่างประเทศหลายแห่งทั้งในมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติกก็ดำเนินการเช่นเดียวกัน และภายในปี 1985 เครือข่ายดั้งเดิมส่วนใหญ่ก็ไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป ระบบของญี่ปุ่นยังคงใช้งานต่อไปได้นานกว่า จนถึงปี 1991 เพื่อให้บริการแก่กองเรือประมง ระบบของจีนยังคงใช้งานอยู่จนถึงทศวรรษ 1990 ก่อนที่จะถูกแทนที่ด้วยระบบที่ทันสมัยกว่า และเครือข่ายทั้งเก้าของพวกเขายังคงถูกระบุว่าใช้งานอยู่ในเล่มที่ 6 (ฉบับปี 2000) ของAdmiralty List of Radio Signals

การดำเนินการ

ขาเดียวของระบบ LORAN จะวางตัวตาม "เส้นฐาน" จากสถานี A ไปยังสถานี B ณ จุดใดๆ ระหว่างสถานีเหล่านี้ เครื่องรับจะวัดความแตกต่างของเวลาของพัลส์ทั้งสอง ความล่าช้าแบบเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นในตำแหน่งอื่นๆ อีกมากมายตามเส้นโค้งไฮเปอร์โบลา แผนที่เดินเรือที่แสดงตัวอย่างของเส้นโค้งเหล่านี้จะสร้างกราฟดังภาพนี้

แนวคิดพื้นฐาน

ระบบนำทางแบบไฮเปอร์โบลิกสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ ระบบที่คำนวณความแตกต่างของเวลาKระหว่างคลื่นวิทยุสองพัลส์ และระบบที่เปรียบเทียบความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณต่อเนื่องสองสัญญาณ เพื่อให้เห็นภาพแนวคิดพื้นฐาน ส่วนนี้จะพิจารณาเฉพาะวิธีการใช้พัลส์เท่านั้น

พิจารณาเครื่องส่งสัญญาณวิทยุสองเครื่องที่อยู่ห่างกัน300 กิโลเมตร (190 ไมล์)ซึ่งหมายความว่าสัญญาณวิทยุจากเครื่องหนึ่งจะใช้เวลา 1 มิลลิวินาทีในการไปถึงอีกเครื่องหนึ่ง สถานีหนึ่งมีนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งสัญญาณทริกเกอร์เป็นระยะ เมื่อส่งสัญญาณ สถานีนี้ซึ่งเป็น "สถานีหลัก" จะส่งสัญญาณออกไป 1 มิลลิวินาทีต่อมา สัญญาณนั้นจะมาถึงสถานีที่สองซึ่งเป็น "สถานีรอง" สถานีนี้มีเครื่องรับ และเมื่อเห็นสัญญาณจากสถานีหลักมาถึง มันจะกระตุ้นเครื่องส่งสัญญาณของตัวเอง วิธีนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าสถานีหลักและสถานีรองจะส่งสัญญาณห่างกัน 1 มิลลิวินาทีอย่างแม่นยำ โดยที่สถานีรองไม่จำเป็นต้องมีตัวจับเวลาที่แม่นยำของตัวเองหรือซิงโครไนซ์นาฬิกากับสถานีหลัก ในทางปฏิบัติ จะมีการเพิ่มเวลาคงที่เพื่อชดเชยความล่าช้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องรับ[ 28 ]    

เครื่องรับที่ฟังสัญญาณเหล่านี้และแสดงผลบนออสซิลโลสโคปจะเห็น "สัญญาณกระพริบ" หลายครั้งบนหน้าจอ โดยการวัดระยะห่างระหว่างสัญญาณเหล่านั้น จะสามารถคำนวณความล่าช้าระหว่างสัญญาณทั้งสองได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องรับอาจวัดระยะห่างระหว่างสัญญาณกระพริบสองครั้งเพื่อแสดงความล่าช้า 0.5  มิลลิวินาที ซึ่งหมายความว่าความแตกต่างของระยะทางไปยังสถานีทั้งสองคือ 150  กิโลเมตร มีสถานที่มากมายนับไม่ถ้วนที่สามารถวัดความล่าช้านั้นได้ เช่น 75  กิโลเมตรจากสถานีหนึ่งและ 225 กิโลเมตรจากอีกสถานีหนึ่ง 150  กิโลเมตรจากสถานีหนึ่งและ 300 กิโลเมตรจากอีกสถานีหนึ่ง เป็นต้น[ 28 ]

เมื่อพล็อตลงบนแผนภูมิ ชุดของตำแหน่งที่เป็นไปได้สำหรับความแตกต่างของเวลาที่กำหนดจะก่อให้เกิดเส้นโค้งไฮเปอร์โบลา ชุดของเส้นโค้งสำหรับความล่าช้าที่วัดได้ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะก่อให้เกิดชุดของเส้นโค้งที่แผ่กระจายออกไป โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่เส้นระหว่างสถานีทั้งสอง ซึ่งเรียกว่า "เส้นฐาน" [ 28 ]เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แน่นอน ตัวรับสัญญาณจะทำการวัดสองครั้งโดยอิงจากคู่หลัก/รองที่แตกต่างกันสองคู่ จุดตัดของเส้นโค้งทั้งสองชุดมักจะส่งผลให้ได้ตำแหน่งที่เป็นไปได้สองตำแหน่ง การใช้การนำทางรูปแบบอื่น เช่นการคำนวณตำแหน่งโดยประมาณ สามารถตัดตำแหน่งที่เป็นไปได้ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งออกไปได้ ทำให้ได้ตำแหน่งที่แน่นอน[ 29 ]

สถานี LORAN

สัญญาณจากเครื่องส่งสัญญาณ LORAN เครื่องเดียวจะถูกรับหลายครั้งจากหลายทิศทาง ภาพนี้แสดงให้เห็นคลื่นพื้นดินที่อ่อนมากที่มาถึงก่อน จากนั้นเป็นสัญญาณหลังจากผ่านชั้น E ของไอโอโนสเฟียร์หนึ่งและสองช่วง และสุดท้ายคือสัญญาณหลังจากผ่านชั้น F หนึ่งและสองช่วง จำเป็นต้องใช้ทักษะของผู้ปฏิบัติงานในการแยกแยะสัญญาณเหล่านี้

สถานี LORAN ถูกสร้างขึ้นเป็นโซ่ โดยมีสถานีหลักหนึ่งสถานีและสถานีรองสองสถานี (อย่างน้อยที่สุด บางโซ่ประกอบด้วยสถานีมากถึงห้าสถานี) โดยทั่วไปจะแยกจากกันประมาณ600 ไมล์ (970 กม.)แต่ละคู่จะออกอากาศบนความถี่หนึ่งในสี่ความถี่ ได้แก่ 1.75, 1.85, 1.9 หรือ 1.95 MHz รวมถึงความถี่ที่ไม่ได้ใช้งาน 7.5 MHz [ d ]ในสถานที่ใดสถานที่หนึ่ง มักจะสามารถรับสัญญาณได้มากกว่าสามสถานีในเวลาเดียวกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวิธีการอื่นในการระบุคู่สถานี LORAN ได้นำวิธีการเปลี่ยนความถี่การทำซ้ำพัลส์ (PRF) มาใช้สำหรับงานนี้ โดยแต่ละสถานีจะส่งพัลส์ 40 พัลส์ที่ความถี่ 33.3 หรือ 25 พัลส์ต่อวินาที[ 10 ]   

สถานีเสาส่งสัญญาณ LORAN บนเกาะแซนด์ ในอะทอลล์จอห์นสตันปี 1963

สถานีต่างๆ ถูกระบุด้วยรหัสอย่างง่าย — ตัวเลขที่แสดงแถบความถี่ ตัวอักษรสำหรับความถี่การทำซ้ำพัลส์ และตัวเลขสำหรับสถานีภายในเครือข่าย ตัวอย่างเช่น สถานีทั้งสามแห่งบนหมู่เกาะฮาวายถูกจัดเรียงเป็นสองคู่ 2L 0 และ 2L 1 ซึ่งแสดงว่าสถานีเหล่านั้นอยู่บนช่องสัญญาณที่ 2 (1.85  MHz) ใช้ความถี่การทำซ้ำ "ต่ำ" (25 Hz) และสถานีสองแห่งใช้ความถี่การทำซ้ำพื้นฐาน ในขณะที่อีกสองสถานี (สถานีหลักและสถานีที่สาม) ใช้ความถี่การทำซ้ำ 1 [ 30 ]สามารถปรับ PRF ได้ตั้งแต่ 25 ถึง 25 และ 7/16 สำหรับความถี่ต่ำ และ 33 1/3 ถึง 34 1/9 สำหรับความถี่สูง ระบบนี้ใช้เสากลางร่วมกัน ซึ่งออกอากาศบนทั้งสองความถี่[ 31 ]

ในกรณีของ Gee สัญญาณจะส่งตรงจากตัวส่งไปยังตัวรับ ทำให้ได้สัญญาณที่สะอาดและตีความได้ง่าย หากแสดงบนเส้นกราฟ CRT เส้นเดียว ผู้ปฏิบัติงานจะเห็น "สัญญาณกระพริบ" ที่คมชัดเป็นชุด โดยเริ่มจากสัญญาณหลัก จากนั้นเป็นสัญญาณรองตัวใดตัวหนึ่ง สัญญาณหลักอีกครั้ง และจากนั้นเป็นสัญญาณรองอีกตัวหนึ่ง จอ CRT ของ Gee ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สามารถแสดงเส้นกราฟได้สองเส้น และโดยการปรับวงจรหน่วงเวลาหลายวงจร ผู้ปฏิบัติงานสามารถทำให้สัญญาณหลัก-รองตัวแรกปรากฏบนจอแสดงผลด้านบนและสัญญาณที่สองบนจอแสดงผลด้านล่าง จากนั้นพวกเขาสามารถวัดค่าการหน่วงเวลาทั้งสองได้พร้อมกัน[ 10 ]

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว LORAN ถูกออกแบบมาโดยเจตนาเพื่อให้สามารถใช้คลื่นฟ้าได้ และสัญญาณที่ได้รับจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น คลื่นพื้นดินยังคงค่อนข้างคมชัด แต่สามารถรับได้ในระยะทางที่สั้นกว่าเท่านั้น และส่วนใหญ่ใช้ในเวลากลางวัน ในเวลากลางคืน อาจมีการรับคลื่นฟ้าที่แตกต่างกันมากถึงสามสิบคลื่นจากเครื่องส่งสัญญาณเครื่องเดียว ซึ่งมักจะซ้อนทับกันในเวลา ทำให้เกิดรูปแบบการสะท้อนกลับที่ซับซ้อน เนื่องจากรูปแบบขึ้นอยู่กับชั้นบรรยากาศระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ รูปแบบที่ได้รับจึงแตกต่างกันสำหรับสถานีทั้งสอง สถานีหนึ่งอาจได้รับคลื่นฟ้าสะท้อนสองครั้งจากสถานีหนึ่งในเวลาเดียวกันกับคลื่นสะท้อนสามครั้งจากอีกสถานีหนึ่ง ทำให้การตีความการแสดงผลค่อนข้างยาก[ 14 ]

แม้ว่า LORAN จะใช้จอแสดงผลแบบเดียวกับ Gee โดยเจตนาเพื่อแบ่งปันอุปกรณ์ แต่สัญญาณนั้นยาวและซับซ้อนกว่า Gee มากจนการวัดสัญญาณทั้งสองโดยตรงเป็นไปไม่ได้ แม้แต่สัญญาณเริ่มต้นจากสถานีหลักก็ยังกระจายออกไปตามเวลา โดยสัญญาณคลื่นพื้นดินเริ่มต้นจะคมชัด (หากได้รับ) ในขณะที่การรับสัญญาณคลื่นฟ้าอาจปรากฏขึ้นที่ใดก็ได้บนจอแสดงผล ดังนั้น ผู้ควบคุม LORAN จึงตั้งค่าการหน่วงเวลาเพื่อให้สัญญาณหลักปรากฏบนเส้นกราฟหนึ่งและสัญญาณรองบนเส้นกราฟที่สอง ทำให้สามารถเปรียบเทียบรูปแบบที่ซับซ้อนได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถทำการวัดสัญญาณหลัก/รองได้ครั้งละหนึ่งสัญญาณเท่านั้น เพื่อให้ได้ "การแก้ไข" ขั้นตอนการวัดทั้งหมดจะต้องทำซ้ำอีกครั้งโดยใช้ชุดสถานีที่แตกต่างกัน เวลาในการวัดโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณสามถึงห้านาที ซึ่งจำเป็นต้องให้ผู้ควบคุมการนำทางคำนึงถึงการเคลื่อนที่ของยานพาหนะในช่วงเวลานี้[ 10 ] [ 32 ]

การวัด

หน่วยรับสัญญาณทางอากาศดั้งเดิมคือหน่วย AN/APN-4 ของปี 1943 มีลักษณะทางกายภาพเหมือนกับชุด Gee สองชิ้นของสหราชอาณาจักร และสามารถเปลี่ยนแทนกันได้ง่าย หน่วยหลักที่มีจอแสดงผลยังรวมถึงส่วนควบคุมส่วนใหญ่ด้วย การทำงานทั่วไปเริ่มต้นด้วยการเลือกสถานีหนึ่งในเก้าสถานี ซึ่งมีหมายเลขกำกับตั้งแต่ 0 ถึง 8 และตั้งความเร็วในการกวาดเป็น 1 ซึ่งเป็นการตั้งค่าต่ำสุด จากนั้นผู้ปฏิบัติงานจะใช้ส่วนควบคุมความเข้มและโฟกัสเพื่อปรับสัญญาณให้ละเอียดและให้ภาพที่คมชัด[ 33 ]

ที่ความเร็วในการกวาดต่ำสุด ระบบยังสร้างสัญญาณท้องถิ่นที่ป้อนเข้าสู่จอแสดงผลและสร้าง "ฐาน" ที่ชัดเจน ซึ่งเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่แสดงตามแนวเส้นสองเส้น[ e ]สัญญาณที่ขยายจากสถานีต่างๆ จะปรากฏบนจอแสดงผลด้วย โดยถูกบีบอัดอย่างมากในเวลาเพื่อให้แสดงเป็นชุดของยอดแหลม (blips) ที่คมชัด เนื่องจากสัญญาณมีการทำซ้ำ ยอดแหลมเหล่านี้จึงปรากฏขึ้นหลายครั้งทั่วความกว้างของจอแสดงผล เนื่องจากจอแสดงผลถูกตั้งค่าให้กวาดที่อัตราการทำซ้ำของพัลส์ของคู่สถานีที่เลือก สถานีอื่นๆ ในพื้นที่ที่มีอัตราการทำซ้ำที่แตกต่างกันจะเคลื่อนที่ผ่านจอแสดงผลในขณะที่สถานีที่เลือกจะยังคงอยู่นิ่ง[ 34 ]

โดยใช้สวิตช์ "ซ้าย-ขวา" ผู้ปฏิบัติงานจะเลื่อนแท่นด้านบนจนกระทั่งสัญญาณหนึ่งอยู่ตรงกลาง จากนั้นจึงเลื่อนแท่นบนเส้นกราฟด้านล่างเพื่อจัดตำแหน่งสัญญาณที่สองให้อยู่ตรงกลางโดยใช้การควบคุมการหน่วงเวลาแบบหยาบและละเอียด เมื่อทำเช่นนี้แล้ว ระบบจะถูกตั้งค่าเป็นความเร็วในการกวาด 2 ซึ่งจะเร่งความเร็วของเส้นกราฟเพื่อให้ส่วนที่กำหนดโดยแท่นเติมเต็มเส้นกราฟทั้งหมด กระบวนการนี้จะทำซ้ำที่ความเร็วในการกวาด 3 ซึ่งในจุดนี้จะมีเพียงส่วนที่เลือกของสัญญาณเท่านั้นที่ปรากฏบนหน้าจอ การเปลี่ยนไปใช้ความเร็วในการกวาด 4 จะไม่เปลี่ยนแปลงจังหวะเวลา แต่จะซ้อนทับสัญญาณบนเส้นกราฟเดียวเพื่อให้สามารถปรับแต่งขั้นสุดท้ายได้โดยใช้การควบคุมอัตราขยายและสมดุลของแอมพลิฟายเออร์ เป้าหมายคือการจัดเรียงเส้นกราฟทั้งสองให้ตรงกันอย่างสมบูรณ์[ 35 ]

ณ จุดนั้น การวัดจะเริ่มต้นขึ้น ผู้ปฏิบัติงานจะเปลี่ยนไปใช้ความเร็วในการกวาด 5 ซึ่งจะกลับไปยังจอแสดงผลที่มีเส้นสัญญาณแยกกันสองเส้น โดยสัญญาณจะกลับด้านและทำงานที่ความเร็วในการกวาดที่ต่ำกว่า เพื่อให้สัญญาณปรากฏซ้ำหลายครั้งบนเส้นสัญญาณ มีการผสมสเกลอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างขึ้นในเครื่องกำเนิดฐานเวลา เข้าไปในสัญญาณ ทำให้เกิดจุดเล็กๆ ปรากฏขึ้นเหนือสัญญาณดั้งเดิมที่กลับด้านแล้ว ที่การตั้งค่า 5 จุดบนสเกลจะแสดงถึงความแตกต่าง 10 ไมโครวินาที และผู้ปฏิบัติงานจะวัดระยะห่างระหว่างตำแหน่ง ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับการตั้งค่า 6 ที่ 50 ไมโครวินาที และอีกครั้งสำหรับการตั้งค่า 7 ที่ 500 ไมโครวินาที จากนั้นนำความแตกต่างที่วัดได้ในแต่ละการตั้งค่าเหล่านี้มารวมกันเพื่อให้ได้ค่าหน่วงเวลาทั้งหมดระหว่างสัญญาณทั้งสอง[ 35 ]จากนั้นทำซ้ำขั้นตอนทั้งหมดนี้สำหรับชุดหลัก-รองชุดที่สอง ซึ่งมักจะเป็นชุดที่สองของโซ่เดียวกัน แต่ไม่เสมอไป

หน่วยรับสัญญาณได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป AN/APN-4 ถูกแทนที่อย่างรวดเร็วด้วย AN/APN-9 ในปี พ.ศ. 2488 ซึ่งเป็นหน่วยรวมที่รวมตัวรับสัญญาณและจอแสดงผลเข้าด้วยกันโดยมีน้ำหนักลดลงอย่างมาก[ 3 ]

ระยะและความแม่นยำ

แผนภูมิแสดงความครอบคลุมของระบบ LORAN ทั้งกลางวันและกลางคืนในปี 1946

ในระหว่างวัน ไอโอโนสเฟียร์จะสะท้อนสัญญาณคลื่นสั้นได้เพียงเล็กน้อย และ LORAN สามารถใช้งานได้ในระยะ500–700 ไมล์ทะเล (930–1,300 กม.)โดยใช้คลื่นพื้นดิน ในเวลากลางคืน สัญญาณเหล่านี้จะถูกระงับ และระยะการใช้งานลดลงเหลือ350–500 ไมล์ทะเล (650–930 กม. )ในเวลากลางคืน คลื่นท้องฟ้ากลายเป็นสิ่งที่มีประโยชน์สำหรับการวัด ซึ่งขยายระยะการใช้งานที่มีประสิทธิภาพเป็น1,200–1,400 ไมล์ทะเล (2,200–2,600 กม. ) [ 32 ]   

ในระยะไกล เส้นไฮเปอร์โบลิกจะประมาณเส้นตรงที่แผ่ออกมาจากจุดศูนย์กลางของเส้นฐาน เมื่อพิจารณาสัญญาณดังกล่าวสองสัญญาณจากโซ่เดียว รูปแบบของเส้นที่ได้จะขนานกันมากขึ้นเมื่อระยะฐานเล็กลงเมื่อเทียบกับระยะทาง ดังนั้นในระยะทางสั้นๆ เส้นจะตัดกันที่มุมใกล้เคียง 90  องศา และมุมนี้จะลดลงเรื่อยๆ ตามระยะทาง เนื่องจากความแม่นยำของการแก้ไขขึ้นอยู่กับมุมตัดกัน ระบบนำทางไฮเปอร์โบลิกทั้งหมดจึงมีความแม่นยำลดลงเรื่อยๆ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น[ 36 ]

ยิ่งไปกว่านั้น ชุดสัญญาณที่ได้รับที่ซับซ้อนทำให้การอ่านสัญญาณ LORAN สับสนอย่างมาก จำเป็นต้องมีการตีความ ความแม่นยำขึ้นอยู่กับคุณภาพของสัญญาณและประสบการณ์ของผู้ปฏิบัติงานมากกว่าข้อจำกัดพื้นฐานใดๆ ของอุปกรณ์หรือสัญญาณ วิธีเดียวที่จะแสดงความแม่นยำได้คือการวัดในทางปฏิบัติ ความแม่นยำเฉลี่ยบนเส้นทางจากญี่ปุ่นไปยังเกาะทิเนียน ซึ่งมีระยะทาง1,400 ไมล์ (2,300 กม.)คือ28 ไมล์ (45 กม.)คิดเป็น 2% ของระยะทาง[ 3 ]  

เอทีและโมบายล์โลแรน

AT LORAN ซึ่งย่อมาจาก "Air Transportable" (สามารถขนส่งทางอากาศได้) เป็นชุดส่งสัญญาณ LORAN น้ำหนักเบาที่สามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วเมื่อแนวหน้าเคลื่อนที่ การทำงานเหมือนกับ LORAN "ปกติ" แต่โดยทั่วไปจะสันนิษฐานว่าแผนที่จะไม่พร้อมใช้งานและจะต้องเตรียมในสนาม Mobile LORAN เป็นอีกระบบน้ำหนักเบาที่ติดตั้งบนรถบรรทุก[ 30 ]

หมายเหตุ

  1. ตามแหล่งข้อมูลบางแหล่ง เดิมทีคำนี้ย่อมาจาก "Loomis Navigation System" หรือ LRN ก่อนที่จะย่อเป็น LORAN [ 1 ]
  2. แหล่งข้อมูลหลายแห่งอ้างคำพูดของนักวิจัย LORAN คนหนึ่งที่ระบุว่า โครงการดังกล่าวเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "โครงการ C" ไม่ใช่โครงการ 3 อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลอื่นๆ แสดงให้เห็นว่า โครงการอื่นๆ ในห้องปฏิบัติการเรดาร์เป็นที่รู้จักกันในชื่อโครงการ เช่น โครงการพัฒนาเรดาร์อากาศสู่อากาศแบบไมโครเวฟคือโครงการ 1 และระบบต่อต้านอากาศยานภาคพื้นดินคือโครงการ 2 ดู "Radar Days" ของ Bowen หน้า 183
  3. แม้ว่าจะมีการกำหนดชื่ออย่างเป็นทางการไว้ตั้งแต่แรกแล้ว แต่ เอกสารอ้างอิง จำนวนมากยังคงใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ทั้งหมดสำหรับระบบเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงเอกสารทางการหลายฉบับจากหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ
  4. ในเอกสารของกองทัพเรือระบุความถี่ไว้สี่ความถี่ แต่แหล่งข้อมูลเกือบทั้งหมดอ้างถึงเพียงสามความถี่เท่านั้น ความถี่ที่หายไปดูเหมือนจะเป็น 1.75 เมกะเฮิร์ตซ์
  5. ในระบบการตั้งชื่อแบบอังกฤษ ใช้คำว่า "cursor" แทนคำว่า "pedestal"

อ่านเพิ่มเติม

  • คู่มือการใช้งานชุดเรดาร์ AN/APN-9"กองทัพเรือสหรัฐฯ ปี 1944
  • LORAN-History.info

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

LORAN ( Long Range Navigation ) ''[https://books.google.com/books?

โครงการที่ 3

ในการประชุมคณะกรรมการเทคนิคของกองทัพบกสหรัฐฯ เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ.

โลแรน

การตัดสินใจเปลี่ยนไปใช้บทบาทระยะไกลหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้ความแม่นยำสูงของระบบ Gee ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการแก้ไขปัญหาเรื่องเวลาลงอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์นี้ยังต้องการการใช้ความถี่ที่ต่ำกว่า ซึ่งสามารถสะท้อนจาก ชั้น บรรยากาศไอโอโนสเฟียร์...

การขยายตัว

ระยะทางอันกว้างใหญ่และการขาดจุดนำทางที่มีประโยชน์ใน มหาสมุทรแปซิฟิก ทำให้มีการใช้ LORAN อย่างแพร่หลายทั้งในเรือและเครื่องบินในช่วง สงครามแปซิฟิก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแม่นยำที่ LORAN...