LORAN.

Hiperboliczny system nawigacyjny LORAN (LOng RAnge Navigation) wywodzi się ze słynnego z czasów II wojny światowej systemu Gee. Jest stosowany w dwóch odmianach: LORAN A i LORAN C.
Radiolatarnie LORAN są zorganizowane w łańcuchy: stacja główna (master) i stacje podległe (slave). Stacja głowna inicjowała nadawanie grup impulsów pomiarowych, wyzwalając tym samym nadawanie stacji podległej.

LORAN A, wcześniejszy, pracował na trzech kanałach: A1=1950 kHz, A2=1850 kHz i A3=1900 kHz. Łańcuch LORAN A ma jedną stację główną i jedną podległą. Nadaje on swoje grupy impulsów (8 sztuk) z trzema róźnymi częstotliwościami powtarzania dla poprawienia dokładności pomiaru w różnych zakresach odległości od stacji. Zasięg sygnałów wynosił do 800 NM przy odbiorze fali przyziemnej i do 1400 NM dla fal odbitych od jonosfery. Chociaż możliwe było osiągnięcie dokładności 130 stóp (około 40 m) w praktyce osiągano dokładność wyznaczania pozycji 1 NM dla fali przyziemnej i 6 NM dla odbitej.
A z tymi 130 stopami to było tak. John Alvin Pierce, jeden z twórców systemu, uzyskiwał dokładność rzędu 130 stóp w czasie prób w MIT Radiation Laboratory. W czasie testów terenowych na Bermudach w roku 1944 osiągnięto wyniki różniące się o 1200 stóp od lokalizacji odbiornika na mapie. Konsternacja trwała niedługo, bo system trzeba było szybko przekazać do produkcji. Tyle, że po zakończeniu wojny amerykańskie Biuro Hydrograficzne dokonało poprawek i wydało nowe mapy, na których Bermudy zostały przesunięte o 1200 stóp. Ciekawe w którą stronę.

Prace nad ulepszeniem LORAN A prowadziły do serii "loranopodobnych" eksperymentalnych systemów hiperbolicznych (Loran-B, Cyclan, Cytac) i w końcu LORAN C, oddany do użytku w roku 1957. Decyzja o zastąpieniu systemu LORAN A LORANem C została ogłoszona w roku 1974.
Każdy łańcuch LORAN C ma jedną stację główną (V) i cztery (choć może być więcej) stacji podległych, oznaczanych W, X, Y, Z. Nadajniki mogą być różnej mocy (od 200 kW do 2 MW) i pełnić różne funkcje: stacja może być stacją główną w jednym łańcuchu i jednocześnie podległą w innym. W łańcuchu NEUS 9960 (NEUS - North - East United States) każda z pięciu stacji jest takim "podwójnym agentem". I, co ciekawe, nikt nie domaga się lustracji (:-).
Stacja główna nadaje paczki po 9 impulsów. Pierwsze osiem co 1000 mikrosekund, dziewiąty 2000 mikrosekund później - taka sekwencja odróżnia sygnał stacji głównej. Kiedy pierwsza stacja podległa odbierze sygnał stacji głównej, nadaje swój, i tak do końca łańcuszka. Potem stacja główna zaczyna kolejną sekwencję.
Stacje emitują dwa typy sygnałów, różniące się wartościami częstotliwości powtarzania (GRI - Group Repetition Interval). Sygnał typu C ma 33.3 Hz, 25 Hz i 20 Hz (jak LORAN A), natomiast sygnał Cs 16.66 Hz, 12.5 Hz i 10 Hz. LORAN C pracuje na jednym kanale 100 kHz. Dokładność wyznaczania położenia wynosi 0.25 NM (około 450 m).

Odbiorniki pokładowe pierwszej generacji umożliwiały tylko wyznaczenie linii równej różnicy odległości (izochrony) po kolei dla poszczeglnych par: stacji głównej i kolejnych podległych. Późniejsze rozwiązania umożliwiały już pomiar jednoczesny dla stacji głównej i dwóch podległych z jednego łańcucha. Samoloty IŁ-62 latające w PLL LOT miały zamontowany taki właśnie odbiornik LORAN A i C typu EDO 600T lub EDO 1200. W odbiornikach tych pomiar przeprowadzano przez ręczne zgranie impulsów stacji głównej i podległej na ekranie lampy oscyloskopowej z dwoma podstawami czasu. Pomimo pracochłonności obsługi nawigatorzy lubili te urządzenia ze względu na precyzję i niezawodność.
Wyznaczane za pomocą takich prostych odbiorników hiperbole należało znaleźć na specjalnych mapach z nadrukowanymi rodzinami hiperbol ze stacji zapewniających pokrycie danego rejonu. Oczywiście niemożliwe byłoby zobrazowanie wszystkich hiperbol, więc zaznaczano je ze skokiem o określoną liczbę mikrosekund, zależną od skali mapy. Do wyznaczania hiprebol pośrednich między wydrukowanymi służyła nakładka na mapę z ruchomymi skalami (tzw intrepolator), albo po prostu oko nawigatora.
Nowsze odbiorniki zostały wyposażone w automatykę pomiaru i przeliczniki podające pozycję w postaci szerokości i długosci geograficznej. Na pokładach samolotów komunikacyjnych powszechne stały się analogowe systemy nawigacyjne, oparte na nawigacji hiperbolicznej.

Często stosowano tzw. dynamiczne wskaźniki fazy pokazujące odchylenie od kierunku na następny punkt trasy. Rozwój techniki cyfrowej, a szczególnie rozpowszechnienie mikroprocesorów umożliwiło zasadnicze zmiany w sposobie posługiwania się systemami nawigacyjnymi, w tym i Loranem. Na zdjęciu obok niby zwykły wskaźnik fazy, ale tak naprawdę to cyfrowy wskaźnik w stylu "retro" dla komputerowego zestawu nawigacyjnego LORAN i GPS.

Oficjalnie LORAN ma być wyłączony z eksploatacji w 2000 roku, ale coraz częściej mówi się o utrzymaniu go co najmniej do roku 2008. Przyczyną jest niespodziewany "potencjał modernizacyjny" systemu. Zastosowanie nowych technologii pozwoliło na uodpornienie zestawów pokładowych wpływ burz i ładunków statycznych oraz na zmniejszenie anten do rozmiaru anteny GPS. Przy użyciu nowoczesnych odbiorników LORAN wykazał się pokryciem wystarczającym na trasy transatlantyckie.
Zupełnie nowe możliwości otwiera projekt Eurofix, opracowany przez holenderski uniwersytet w Delft przy współpracy prywatnych firm. Koncepcja Eurofix polega na przesyłaniu wraz z sygnałami Lorana poprawek różnicowych GPS.
Spodziewane jest rozszerzenie systemu o radiolatarnie rosyjskiego systemu Czajka, pracującego w zakresie 86 - 114 kHz. Jak dotąd istnieje porozumienie co do włączenia stacji koło Słonimia (Białoruś) do niemieckiego łańcucha Loran-C na wyspie Sylt, co daje pełne pokrycie Bałtyku, Skandynawii, zachodniej Rosji, a także Polski. Chociaż, jak zwykle, bez krzyny zainteresowania ze strony naszych instytucji lotniczych.

Stacja Master łańcucha 7499 (jednocześnie Z łańcucha 6731) na wyspie Sylt. Foto: (c) Markus Cyron

Początek formularza

Dół formularza

Jacek Tomczak - Janowski

19-Jan-1999
Akt. 14-08-2002

---