Система навигации Decca
Система Decca навигации ( Decca для короткого ; английского также Decca Navigator System ) была радиоприемник навигационно наземная навигационная системой , которая была разработана британской компанией Decca во время Второй мировой войны . В морском и особенно прибрежном судоходстве, а также в глубоководном и прибрежном рыболовстве это было очень распространено. 31 марта 2000 года он был окончательно закрыт. Работал в длинноволновом диапазоне по принципу навигации по гиперболе.и позволял непрерывное, автоматическое и относительно точное определение двумерного местоположения путем определения наложения радиоволн, излучаемых несколькими передатчиками. Разность фаз между сигналами , полученным была измерена в месте , где была определена позиция.
Во время своей свадьбы навигационная система Decca была самой распространенной и популярной системой для морской навигации на короткие и средние расстояния, особенно в Европе. В пределах диапазона передатчика навигационная система Decca обеспечивала непрерывную и точную информацию о местоположении.
сказка
Во время Второй мировой войны союзники нуждались в навигационной системе, которую их самолеты могли найти даже в условиях плохой видимости на обратном пути к своему аэродрому. Для этого изначально была разработана навигационная система Decca. Однако после войны, как и навигационная система LORAN , она использовалась в основном для судоходства в прибрежных водах , особенно для рыбалки недалеко от берега.
Система Decca в основном использовалась рыбацкими лодками после войны, но она также использовалась в самолетах, которые, начиная с 1949 года, использовали очень раннюю версию отображения движущейся карты .
Система навигации Decca была значительно расширена , особенно в Северном море , и также использовалась там вертолетами, которые подходили к буровым платформам в Северном море для целей снабжения.
После того, как обслуживание было прекращено весной 2000 года, навигационная система Decca была заменена американской системой GPS , к которой вскоре будет добавлена запланированная европейская навигационная система GALILEO .
Происхождение
Майнт Хармс (1897–1974) уже размышляла о будущем мореплавании в Любекской морской школе в 1931 году . Изначально они были задуманы как вклад в пивную газету по окончании курса капитанской подготовки, но тогда также казались возможными. В качестве учителя математики, физики и навигации в морской школе он пытался доказать в физическом зале и в непосредственной близости от здания школы над Кайзертор в ганзейском городе Любек, что можно определить местоположение с помощью относительно простых передатчиков и приемников. Он подал заявку на патентную защиту своего изобретения, которое он получил по патенту No. 546000 получено из Патентного ведомства Рейха 18 февраля 1932 г. В Германии рассматриваемые круги и компании не проявили интереса к изобретению.
Американский инженер Уильям Дж. О'Брайен заболел туберкулезом в 1936 году, что привело к обязательному двухлетнему перерыву в его профессиональной карьере. В это время у него возникла идея системы определения местоположения, основанной на сравнении фаз непрерывно ( непрерывная волна - немодулированная волна) излучаемых электромагнитных волн.
Первоначально авиастроительная промышленность рассматривала его как заказчика такой системы определения местоположения, и он хотел использовать свой метод, в частности, для измерения абсолютной скорости самолета, поскольку указатели воздушной скорости показывают только относительную скорость относительно окружающей воздушной массы.
В 1938 году в Калифорнии были проведены эксперименты. Однако армия и флот США сочли такой подход слишком сложным.
Друг О'Брайена, Харви Ф. Шварц, был главным инженером компании Decca Record в Англии. В сентябре 1939 года О'Брайен отправил ему подробные сведения о своей системе для предложения британской армии.
Роберт Уотсон-Ватт изначально занимался этой системой, но не стал ее развивать. Однако в октябре 1941 года британское Адмиралтейское управление связи (ASE) проявило интерес к системе, и они были засекречены.
О'Брайен прибыл в Великобританию и 16 сентября 1942 года осуществил первые практические попытки определения местоположения в морской зоне между островами Англси и островом Мэн , используя частоты 305 и 610 кГц. Испытания прошли успешно, и в апреле 1943 года последовали дальнейшие испытания в северной части Ирландского моря на частотах 70 и 130 кГц. В связи с крупномасштабными учениями по атаке и высадке в феврале и марте 1944 года (в рамках подготовки ко дню « Д» несколько месяцев спустя, 6 июня 1944 года) в шотландском Морей-Ферт , было проведено испытание с тремя передающими станциями.
Успех испытаний и относительно простое управление системой привели к тому, что Decca получила заказ на 27 получателей. Приемники поставлялись под маркой Admirality Outfit "QM1". Более поздние модели приемников Decca носили обозначение «Decca Navigator» (отсюда английское обозначение «Decca Navigator System» для навигационной системы Decca) и, среди прочего, несли типовые обозначения «QM2», «QM3», «Mark III», » Mark IV »,« Mark IV A »(для самолетов),« Mk V »,« Mk XII »или« Mk 12 »,« Mk 19 »,« Mk 21 »,« Mk 22 »,« Mk 23 »,» Mk 24 »,« Mk 30 »,« Mk 51 »,« Mk 52 »,« Mk 53 »,« Recall Decca MN2000 »,« RX Recall RACAL-Decca MNS 2000 ». Приемники представляли собой электронный блок с двумя «циферблатами», которые из-за своей круглой формы были названы «счетчиками газа». Работа оператора на приемнике Decca поэтому получила прозвище «Работа с счетчиком голубого газа». Новые приемники Decca были оснащены микропроцессорами и имели буквенно-цифровой дисплей. Они отображали «Координаты гиперболы Decca Navigator», а также долготу и широту, курс, скорость, курс, направление, расстояние, оставшееся время в пути (время, чтобы идти) и необходимый курс для предварительно выбранных путевых точек.
Созданная сеть Decca состояла из главной станции в Чичестере и второстепенных станций в Суонедж и Бичи-Хед . Четвертый передатчик был установлен в качестве «приманки» в устье Темзы для отвлечения внимания, как часть плана диверсии, который должен был имитировать высадку союзников в день « Д» в Кале ( операция «Стойкость» ). Приемником Admirality Outfit QM была оснащена 21 противоминная машина и другие корабли. 5 июня 1944 года (за день до дня «Д» 6 июня 1944 года) эти корабли пересекли Ла-Манш, используя приемник Decca для точной навигации, чтобы очистить минные заграждения в запланированных районах от морских мин . Расчищенные районы были отмечены буями для подготовки к высадке в Нормандии на следующий день.
После первоначальных испытаний на кораблях испытания проводились на автомобилях. Компания Decca также возлагала большие надежды на то, что их система найдет применение на самолетах для обеспечения точной навигации в критически важном, переполненном воздушном пространстве вокруг более крупных аэродромов.
финансирование
Навигационная система под торговой маркой Decca была разработана компанией Decca Navigator Company Ltd. разработан и эксплуатируется и получил свое название от него. Позже компания объединилась с Racal и образовала Racal-Decca Navigator Ltd. Компания возникла из звукозаписывающей компании Decca Records , которая сейчас является частью Universal Music Group . Эта компания также эксплуатировала передающие станции за свой счет, для чего приемные системы приходилось арендовать у компании.
Введение и распространение
После окончания Второй мировой войны в 1945 году была основана компания Decca Navigator Co. и использование навигационной системы Decca расширилось по всему миру - особенно в регионах, где имела влияние Британская империя . Этот метод применялся в торговом судоходстве и глубоководном рыболовстве с 1947 по 1950 годы. В 1964 году приемниками Decca было оснащено более 9000 судов. После войны он использовался, в частности, в Великобритании , Ирландии , Норвегии , Канаде и Японии .
На пике популярности навигационная система Decca использовалась на основных морских маршрутах по всему миру. В 1970 году на борту судов использовалось более 15000 приемников Decca. В Англии было четыре сети Decca, одна в Ирландии, две в Шотландии, 12 в Скандинавии (по пять в Норвегии и Швеции и по одной в Дании и Финляндии) и четыре других сети в других регионах Северной Европы. и две сети в Испании.
В конце 1950-х годов экспериментальная сеть Decca была создана в США, в районе Нью-Йорка. Вам предстоит управлять вертолетом авиакомпании New York Airways типа Boeing Vertol 107 .
Эти вертолеты летали из аэропортов Нью-Йорка имени Джона Ф. Кеннеди , Ньюарка , Ла-Гуардия и из того, что тогда было зданием ПанАм (ныне здание МетЛайф ) на Парк-авеню.
Использование навигационной системы Decca было необходимо для вертолетов, поскольку сигнал Decca все еще мог приниматься даже на малой высоте (до уровня моря). На сигнал не распространялись ограничения прямой видимости, как это требовалось для сигнала VOR / DME . Кроме того, сигнал Decca в непосредственной близости от передатчика не был искажен ошибкой наклона дальности , как сигнал VOR / DME.
Приемники Decca на вертолетах New York Airways также включали уникальную « роликовую карту » ( позже также: движущуюся карту DANAC ), которая с первого взгляда показывала пилоту его местоположение , что также было доступно в то время. не мог быть реализован с навигацией VOR / DME. Рулонная карта представляла собой полосу карты, которая наматывалась вперед и назад между двумя барабанами.
В то время создание сети Decca в Нью-Йорке вызывало большие споры по протекционистским причинам. Дошло до того, что Береговая охрана США , которая также подчинялась инструкциям Министерства финансов США , запретила всем судам, заходящим в гавань Нью-Йорка, использовать приемники Decca, поскольку опасались, что система Decca станет де-факто. -Standard ( отраслевой стандарт ), как это уже было в Европе и других регионах мира. Этот запрет также был направлен на защиту рыночных интересов американской компании Hoffman Electronics , дочерней компании ITT Corporation и ведущего производителя и поставщика навигационной системы VOR / DME.
Ситуация усугублялась большой загруженностью авиадиспетчеров , которая была вызвана тем, что они были вынуждены под руководством исполнительного директора Ассоциации управления воздушным движением (ATCA) Фрэнсиса Макдермотта передавать радиолокационные данные о местоположении самолета на самолет по радио.
В результате такой перегрузки, например, Boeing 70f и Lockheed Constellation столкнулись над Статен-Айлендом. По мнению экспертов, этого столкновения можно было бы избежать, если бы эти самолеты были оснащены приемниками Decca. Так они могли более точно определить свое местонахождение.
Другие цепи Decca были изготовлены в Японии (6 цепей), Намибии и Южной Африке (5 цепей), Индии и Бангладеш (4 цепи), Канаде (4 цепи вокруг Ньюфаундленда, Лабрадора и Новой Шотландии), Северо-Западной Австралии (2 цепи), Персидском регионе. Golf (1 сеть со станциями в Катаре и Объединенных Арабских Эмиратах) и вторая сеть к северу от Персидского залива (со станциями в Иране) и на Багамах (1 сеть).
Четыре сети были запланированы для Нигерии, но в конечном итоге были созданы только две цепи, но они не были введены в эксплуатацию. Две цепи были созданы для вертолетной навигации во Вьетнаме во время войны во Вьетнаме.
Во время холодной войны Королевские военно-воздушные силы создали секретную сеть Decca в Германии. Главный вокзал находился в Бад-Ибурге недалеко от Оснабрюка, имелось две второстепенных станции. Это должно обеспечить точную навигацию по коридору полета между Западной Германией и Берлином в случае, если массовая эвакуация персонала союзников из Берлина станет необходимой. В целях секретности частота передачи менялась нерегулярно.
Декка, Ракал и закрытие
Штаб-квартира Decca Navigator Company Ltd. был расположен в Нью-Молдене в Королевском районе Кингстон-апон-Темза на юго-западе Большого Лондона . Была школа Decca в Бриксхемах , где сотрудники были отправлены время от времени на курсы.
Британская компания по производству оружия и коммуникаций Racal Electronics приобрела Decca Radar (Decca Marine Group) в 1980 году и превратила ее в Racal-Decca со штаб-квартирой в США. Racal-Decca была куплена Litton Industries в 1997 году и теперь является частью Sperry Marine , дочерней компании Northrop Grumman .
В 1988 году Комиссия Европейского Союза обнаружила, что антиконкурентное поведение Decca-Racal по отношению к конкурентам нарушает статьи 85 и 86 Римского договора .
Поскольку приобретение Racal компании Decca было в первую очередь стремлением к приобретению компании Decca по производству радаров (Decca Radar), а не приобретением подразделения авионики Decca, Racal продал другие доли Decca , включая Decca Navigator , оператора навигационных систем Decca.
Монополия на аренду , а не на покупку ресиверов Decca принесла компании большие прибыли. Позднее эта монополия была нарушена, и в начале 1980-х годов пользователи могли покупать приемники Decca. С истечением срока действия патента на системную технологию последующие расходы для заказчика были сокращены.
Датская компания начала производить приемники Decca для рыболовных судов. Они использовались вместе с картами Decca, и заказчик больше не нес расходы на аренду системы.
После судебного решения компания Decca потеряла монополию на навигационные приемники своих передатчиков Decca, что ознаменовало конец компании. Доходы сократились, и, наконец, британское министерство транспорта приняло меры к тому, чтобы в начале 1990-х годов Британское управление маяков (General Lighthouse Authority в Тринити-Хаус ) взяло на себя ответственность за эксплуатацию передающей системы Decca.
Решение Европейского союза вынудило британское правительство приостановить финансовые субсидии на использование системы, особенно для рыбаков. В конечном итоге работу системы передатчика Decca пришлось остановить, а оборудование списать.
Система Decca, управляемая Beacon Authority, прекратила работу в полночь 31 марта 2000 г. Ирландская сеть Decca, управляемая Управлением морского рыболовства Ирландии ( Bord Iascaigh Mhara ), продолжала вещать до 19 мая 2000 года.
Япония была последней страной, которая все еще использовала навигационную цепочку Decca с цепочкой 9C Хоккайдо- Декка, которая окончательно прекратила свою деятельность в марте 2001 года. Эта сеть Decca также была первой японской сетью Decca, когда она открылась в 1967 году.
функциональность
Система работала с непрерывно транслируемыми радиоволнами в диапазоне частот от 68 до 150 кГц. Это было использовано для определения положения на базовой линии - гиперболе. Положение определялось по пересечению двух линий гиперболы. Бортовой приемник Decca проводил сравнение фаз, сравнение относительных фаз взаимодействующих передатчиков, принимаемых радиоволн и отображал результат непосредственно для считывания с помощью стрелок на шкале. Для пары передачи (главный передатчик и соответствующий вторичный передатчик) местоположения одной и той же разности фаз находятся на гиперболе. Позднее приемники Decca частично оснащались трекплоттерами.
На момент разработки система была наиболее удобным средством навигации для морского судоходства, поскольку положение не нужно было строить с помощью треугольников курса и / или компаса на карте, но можно было считывать данные с устройства отображения (см. Ниже: декометр ) и вводить непосредственно. Для этого существовали так называемые карты Декка , это были морские карты, на которых между двумя передатчиками были напечатаны интерференционные гиперболы (линии равного фазового сдвига ). Цепь Decca, отвечающая за Северное море и западную часть Балтийского моря, состояла из трех передатчиков в Бушмиллсе , Хук-ван-Холланде и Ставангере .
Недостатком было то, что вы могли определить свое положение только по известной точке с помощью непрерывного измерения. Чтобы смягчить этот негативный момент, Decca разработала специальные счетные устройства и даже устройства записи карточек, последние записывали движение транспорта на бумаге.
Обзор
Навигация Decca основана на определении расстояния до разных передатчиков ( навигация по дальности ). Различное расстояние до различных передатчиков определяется путем интерпретации разности фаз. Линии с одинаковой разностью фаз образуют группы гипербол, фокус которых находится в местоположении передатчика. Как и во всей навигации по гиперболам, гиперболы системы Decca - это места постоянной разницы во времени между входящими сигналами от двух передатчиков (основного передатчика и вторичного передатчика). Разница во времени прохождения определяется путем сравнения фаз двух принятых сигналов.
Навигационная система Decca состоит из ряда наземных станций, каждая из которых организована в цепочки. Каждая цепочка Decca состоит из главного передатчика (иногда с буквой L - ведущий передатчик - обозначается; ведущая станция на английском языке ; отмечена черным цветом ) и трех (иногда только двух) вторичных передатчиков ( ведомая станция на английском языке ), которые подключены к относятся к цветовым кодам: красный (R; англ. красный ), зеленый (G; англ. зеленый ) и фиолетовый (P ;. англ. фиолетовый ); иногда также с A, B и C. Иногда вторичный передатчик также использовался совместно несколькими сетями Decca - например, в Северо-Западной Австралии.
Три вторичных передатчика идеально расположены в форме звезды вокруг главного передатчика с угловой разницей приблизительно 120 °; Другими словами: вторичные передатчики расположены в углах воображаемого равностороннего треугольника, а главный передатчик находится в середине этого треугольника.
Расстояние между основным и вспомогательным передатчиками, то есть длина базы, обычно составляет от 60 до 120 морских миль (от 110 до 220 км). Навигация обычно была возможна на расстоянии до 240 морских миль от главного передатчика. Каждый из четырех передатчиков в цепи Decca излучает всенаправленный непрерывный сигнал на разной частоте ( частоте передачи ), эти сигналы синхронизируются друг с другом. Приемник Decca сравнивает разность фаз сигналов, полученных от пар передатчиков - сигнал вторичного передатчика в каждом случае с сигналом главного передатчика - и таким образом определяет свое положение относительно этой пары передатчиков.
В результате измерения фазового угла между принятыми сигналами от двух передатчиков для получения набора линий гиперболического положения (англ. Line of position ) (англ. Patterned pattern, далее здесь) являются. В соответствии с цветами из трех вторичных станций на навигационной карте (Hyperbelkarte - с гипербола паствы - Decca гиперболы) напечатанной красный, зеленый и фиолетовый Hyperbelstandlinien.
Приемник Decca идентифицирует соответствующую линию гиперболы для каждого из трех цветов (вторичные передатчики). Затем положение определяется из пересечения трех идентифицированных линий гипербол. Предпочтительна точка пересечения этих двух гиперболических базовых линий, которые в идеале пересекаются под прямым углом - это обеспечивает высочайшую точность - или, насколько это возможно, под прямым углом.
Эта система Decca получила название MainChain.
Детали
Если две станции на одной частоте с постоянным фазовым сдвигом (фазовая синхронизация), англ. отправить с синхронизацией по фазе, тогда сдвиг фазы между двумя сигналами вдоль гиперболы будет постоянным. Однако, если бы оба передатчика передавали на одной и той же частоте, для приемника было бы практически невозможно разделить сигнал. Разность фаз между двумя перекрывающимися электромагнитными волнами одной и той же частоты нельзя измерить напрямую. Вот почему четыре станции в цепочке Decca не передают на одной и той же частоте. Вместо этого каждой цепочке Decca была присвоена основная частота (1f) (англ. Fundamental frequency ). Передатчики цепи Decca работают вместе на различных кратных этой основной частоте, которые находятся в гармоничном соотношении друг с другом. Каждая станция в цепочке Decca передает на частоте, умноженной на целое число, на основе этой базовой частоты. Используемые частоты имеют фиксированное отношение друг к другу и синхронизированы друг с другом. Каждый передатчик в цепочке Decca непрерывно передает различные кратные одной и той же базовой частоты.
В качестве примера частоты цепи Decca 5B, известной как «английская цепь», приведены в следующей таблице, все остальные цепи аналогичным образом используют частоты между 70 и 129 кГц. Базовая частота около 15 кГц. В данном примере базовая частота составляет 14,16667 кГц.
| станция | частота гармоник (коэффициент умножения для основной частоты) |
передаваемые частоты (частота передачи) |
|---|---|---|
| Главная станция | 6f | 85000 кГц |
| Фиолетовый суб-передатчик | 5f | 70,833 кГц |
| Красный вторичный передатчик | 8f | 113,333 кГц |
| Зеленый вторичный передатчик | 9f | 127,500 кГц |
В этом примере частота сравнения (основной передатчик - красный вторичный передатчик) составляет 340 кГц (основной передатчик: 85 кГц × 4 = 340 кГц [см. Таблицу ниже - поля выделены желтым цветом]; 113,333 кГц × 3 = 340 кГц). Эта частота сравнения соответствует базовой частоте 14,16667 кГц × 24 = 340 кГц.
Приемники Decca умножают сигнал, полученный от основного передатчика, а также сигналы от вторичных передатчиков, на определенное целое число, которое различается для каждого передатчика. В результате получается общая частота для главного и вторичного передатчиков в соответствии с правилом наименьшего общего кратного (LCM):
| Пурпурный | красный | зеленый | |
|---|---|---|---|
| гармоническая частота вторичного передатчика | 5f | 8f | 9f |
| Множитель вторичного передатчика | × 6 | × 3 | × 2 |
| гармоническая частота основного передатчика | 6f | 6f | 6f |
| Множитель основного канала | × 5 | × 4 | × 3 |
| общая частота | 30f | 24f | 18f |
Теперь сравнение фаз можно выполнять на общей частоте ( частота сравнения). Этот технический прием позволяет сравнивать фазы двух сигналов одной и той же частоты (частота сравнения), которые ранее были приняты на разных частотах ( частота передачи ). В противном случае технически невозможно разделить два сигнала, отправляемых на одной и той же частоте.
Линия линии гиперболы является результатом сравнения фаз этой общей частоты. Интервал между двумя соседними линиями гиперболы, в котором сигналы находятся в фазе, называется полосой ; Другими словами: канал - это расстояние между двумя последовательными гиперболами.
Поскольку длина волны общей частоты относительно мала по сравнению с расстоянием между основным и вспомогательным передатчиками, существует много возможных линий положения для данной разности фаз, и, таким образом, с помощью этого метода нельзя определить четкое положение.
Приемник Decca принимает четыре сигнала из цепи Decca по четырем различным каналам и усиливает их в четырех усилителях. Четыре сигнала принимаются общей антенной, настроенной на четыре передатчика.
Путем частотного деления и умножения сигнала основного передатчика и сигнала вторичного передатчика он генерирует три частоты сравнения ( общая частота ). Разности фаз трех сравниваемых частот измеряются на фазоизмерительных мостах и отображаются на трех приборах (декаметрах).
Другие приемники Decca, которые используются, в частности, в самолетах, делят передаваемую частоту (деление частоты на делитель частоты ) до базовой частоты (f1) для сравнения фаз вместо умножения частоты в соответствии с принципом LCA.
Декометр
Ранние приемники Decca были оснащены тремя вращающимися декометрами, которые отображали определенную разность фаз для каждой из трех опорных частот.
Три декометра различаются по цвету: LA красный, LB зеленый, LC фиолетовый. Буквы и цифры гипербол, связанных с измеренными разностями фаз, можно прочитать прямо на циферблатах декометров. Затем оценка выполняется на морских картах с надпечаткой гипербол Decca того же цвета.
У каждого декометра был второй дисплей, на котором подсчитывалось количество пройденных каналов. Каждая пройденная разность фаз в 360 ° учитывалась как один проходящий канал. Предполагая, что начальная точка известна, таким образом определялось более или менее точное местоположение.
Каналы и зоны
Сравнение фаз в приемнике дает только положение в канале. Следовательно, точное местоположение должно быть известно в начале пути, и с этого момента сигнал должен приниматься непрерывно, чтобы можно было точно подсчитать количество пройденных границ канала.
Линия гиперболы в начальной точке - это нулевая гипербола. Предварительным условием и определенным недостатком для определения положения является точная регистрация фактической нулевой гиперболы. Проблемы возникают при длительном пропадании сигнала, что может привести к ненадежному подсчету нулевой гиперболы. Также возникают проблемы с «слепым стартом» из неизвестного места. Тогда местоположение не может быть определено, несмотря на прием действительных сигналов Decca. Проблема, аналогичная проблеме «слепого старта», возникает, когда судно находится за пределами зоны приема Decca и не может определить свое точное положение при входе в зону приема (например, со стороны моря).
Каналы были сгруппированы в зоны по 18 зеленых, 24 красных и 30 фиолетовых каналов в каждой зоне. Это означало, что ширина зон для всех трех цветов цепи Decca была одинаковой на базовой линии (прямая линия связи между основным и вторичным передатчиками). Из-за умножения разное количество каналов имеет место в зоне в зависимости от цвета.
Типичная ширина канала и зоны на базовой линии показана в следующей таблице на примере цепочки Decca 5B:
| Каналы или зона | Ширина по базовой линии |
|---|---|
| фиолетовый канал | 352,1 кв.м. |
| красный канал | 440,1 кв.м. |
| зеленый коридор | 586,8 м |
| Зоны (все цвета) | 10 563 м |
Каналы были пронумерованы от 0 до 23 для красных каналов, от 30 до 47 для зеленых и от 50 до 79 для фиолетовых каналов. Зоны были обозначены от A до J и снова повторены после J. Координаты позиции Decca могут выглядеть так, например: Red I 16.30; Зеленый D 35.80.
Длина волны для частоты сравнения 340 кГц (см. Таблицу выше ) составляет 880,2 м. В антенном основании ( базовая линия ), ширину канал соответствует половине длины волны опорной частоты, в этом примере 440,1 м.
Более поздние приемники имели встроенный микропроцессор, который позволял мгновенно определять положение по широте и долготе.
Мультиимпульсный
Multipulse позволил использовать автоматический метод идентификации каналов и зон без необходимости полагаться на подсчет фазовых переходов от известного начального положения ( идентификация полосы MP ). С этой целью для низкочастотных сигналов использовалась та же методика сравнения фаз, описанная выше. Нулевая гипербола идентифицируется вторым методом. Компания Decca называет сигнал о грубом местонахождении «V-Type Transmission».
Передача на основной частоте больше не является непрерывной, а была разделена на 20-секундные циклы: каждая станция попеременно транслирует одновременно на четырех частотах цепочки Декка (5f, 6f, 8f и 9f) в фазово-когерентном соотношении (фазы когерентность = постоянная разность фаз) на короткий момент 0,45 с в каждом 20-секундном цикле. Эта передача, известная как многоимпульсная , позволяла приемникам извлекать основную частоту f1 и, таким образом, идентифицировать канал, на котором в настоящее время находился приемник (для определения зоны). Поэтому «нормальная» передача сигнала кратковременно и периодически прерывается, чтобы передать многоимпульсный сигнал от основного и вспомогательного передатчиков в назначенное время. Помимо сигналов на частотах Декка 5f, 6f, 8f и 9f, сигнал, помеченный оранжевым, был отправлен на частоте 8.2. Биения между сигналами с частотой 8.0f (красный) и 8.2f (оранжевый) позволяет сигнал 0.2f , которые будут получены. Результатом была модель гиперболы, в которой один фазовый цикл (360 °) соответствовал пяти зонам.
При условии, что его собственное положение было известно хотя бы с такой грубой точностью, у человека была возможность определить свое положение с помощью многоимпульсного метода Decca.
Дальность и точность
В дневное время передатчик Decca может иметь дальность действия примерно 740 км (400 морских миль ). Ночью эта дальность уменьшается до 370–460 км (от 200 до 250 морских миль), в зависимости от условий распространения немодулированного длинноволнового сигнала.
Точность определения местоположения зависит от:
- ширина каналов
- угол, под которым пересекаются базовые гиперболические линии
- неисправность прибора
- ошибка распространения, зависящая от дневного света - из-за фазового сдвига на границе день-ночь ( суточный эффект , суточный фазовый сдвиг ) или из-за космической волны
- Погода и изменения в ионосфере
- локальные ошибки по сравнению с геометрически ожидаемым положением; Эти исправленные ошибки (например, вблизи отражений) были указаны в технических данных компанией Decca .
В течение дня при благоприятных условиях приема эти ошибки составляют порядка нескольких метров (от 20 до 50 метров; рядом с передатчиками, расположенными на суше; на базовой линии) и увеличиваются с увеличением расстояния от цепей передатчиков до одной морской мили на краях зоны покрытия. .
Ночью системная ошибка может быть значительно больше, особенно из-за ошибки космической волны и изменений в ионосфере (влияние дня / ночи). Ошибка вызвана интерференцией между небесной и земной волнами . Ночью небесная волна сильнее, ее амплитуда будет такой же или даже больше, чем амплитуда земной волны - фактического сигнала измерения для метода Декка. Помехи между земными и небесными волнами приводят к нежелательным фазовым флуктуациям. Поскольку приемник не может различать наземные и небесные волны, он также не может разделить эти две волны, а только обрабатывает полученную фазу. О полученной ошибке можно сделать только статистические прогнозы.
Нередко, особенно для приемников без возможности многоимпульсного режима, отображаемое положение ночью отклоняется от реального положения на весь канал.
Хотя дальность и точность определения местоположения с помощью навигации Decca сегодня можно было бы рассматривать как низкую во времена GPS , в то время это была одна из немногих систем определения местоположения, которая использовалась моряками в радионавигации вместе с Consol , радиопеленгатором , Loran и радар был доступен.
В частности, если корабль находится дальше от суши, требования к точности определения местоположения ниже, поэтому более низкая точность системы Decca на больших расстояниях от передатчика не является большой проблемой.
Цепи Decca
Первая сеть Decca была запущена в 1946 году. За прошедшие годы их количество выросло до более чем 50 сетей Decca. Кодирование цепочек Decca может повторяться для разных цепей, которые расположены в разных, далеко друг от друга регионах, как только обе цепи не могут быть приняты одновременно. Цепи Decca, использующие одну и ту же частоту, должны были находиться на расстоянии не менее 2000 км (примеры: Северо-Западная Испанская Цепь и Японская Цепь Сикоку работали с идентификатором 4C; Южно-Испанская Цепь и Южно-Африканская Капская Цепь работали с идентификатором 6A; сети North Scottish и Bangladesh Chain работали с идентификатором 6C). Это стало возможным, потому что для навигации Decca использовалась только земная волна, а не гораздо более далеко идущая небесная волна. Приемник переключается с одной цепи на следующую соседнюю цепь только на линии, нанесенной на навигационную карту.
В некоторых цепях Decca было только два вторичных передатчика, тогда всегда использовались красный и зеленый вторичный передатчик, так как они обеспечивали наиболее точное позиционирование.
Отдельные частоты основного и вспомогательного передатчиков 63 цепей Decca, а также связанные с ними базовые частоты перечислены в списке частот Decca .
Дальнейшие разработки и другие приложения
Использование нескольких сетей Decca
Дальнейшее развитие системы навигатора Decca позволило использовать две разные цепочки Decca для определения местоположения. Это почти удвоило дальность и повысило точность определения местоположения.
HiFix
Под названием HiFix (или Decca Hi-Fix) была разработана еще более точная навигационная система, которая использовала сигналы в диапазоне 1,6 МГц. Он использовался для специальных приложений, таких как прецизионные измерения при бурении нефтяных скважин или для более точного картирования побережий и портов.
Оборудование HiFix было арендовано на определенный период времени, и были установлены временные цепи передачи для покрытия необходимой площади. HiFix был коммерчески распространен Racal Survey в 1980-х годах.
Отслеживание транспортных средств на суше
Была установлена экспериментальная сеть для покрытия центра Лондона. Соответствующие приемники были размещены в автобусах и других транспортных средствах. Это была ранняя система определения местоположения и отслеживания транспортных средств. Затем каждое транспортное средство автоматически передавало свое местоположение по стандартному УКВ-радио, передавая данные по голосовому радиоканалу. В принципе, это был предшественник различных приложений для определения местоположения, таких как система GPS для определения местоположения транспортных средств, которая использовалась, например, лондонскими такси в 1990-х годах .
Модулированные сигналы
Интересное свойство этого ОНЧ сигнала Decca ( длинноволновое ) было обнаружено во время испытательного полета BOAC в Москву:
Обычно постоянный сигнал Decca был ненадолго прерван, хотя сигнал Decca был принят во время полета с достаточной силой для обеспечения навигации. Это показало, что сигнал Decca можно использовать в качестве несущей для передачи сообщений. Длиной волны сигнал системы Decca также может быть получен с помощью подводных лодок. «Улучшение» системы Decca состояло в том, чтобы обеспечить возможность передачи тактильных сигналов с использованием кода Морзе, чтобы сигнализировать подводным лодкам о начале ядерной войны .
В первые дни существования британских сетей Decca ключи Морзе и радиоприемники были установлены во всех передатчиках в британских сетях Decca. Например, во время холодной войны, если разразилась война, сообщение, введенное по сигналу Decca, могло быть отправлено на британские атомные подводные лодки . Однако на станции Декка не было офицеров. Однако в конечном итоге это заявление не было рассмотрено британским правительством.
Однако сообщения тайно передавались между станциями Decca и совершались международные телефонные звонки, особенно в небританских сетях Decca.
DECTRA
С середины 1950-х годов действовала система дальней навигации для Северной Атлантики под названием DECTRA, которая использовалась для навигации в полете. Он состоял из двух каналов в Ньюфаундленде и двух каналов в Шотландии. Использовались обычные передатчики Decca, но с гораздо большей мощностью передачи.
Система навигации DECTRA была разработана для поддержки навигации по определенному маршруту. С этой целью пара передатчиков (основной передатчик и вторичный передатчик) была размещена на обоих концах маршрута. Фактический маршрут перпендикулярно пересекает линию на полпути вдоль основного и вторичного передатчиков в конце маршрута.
В DECTRA основной и дополнительный передатчики передают не одновременно, как в Decca, а поочередно.
После того, как основной передатчик ведет вещание в течение определенного периода времени, он на короткое время изменяет частоту передачи и тем самым сигнализирует вторичному передатчику о начале передачи своих сигналов. Затем вторичный передатчик передает с синхронизацией по фазе предыдущий сигнал от главного передатчика. По прошествии определенного времени цикл начинается снова, и основная станция снова начинает вещание. Чтобы обеспечить синхронизацию по фазе переменного сигнала от основного и вспомогательного передатчиков, вспомогательный передатчик использует стабильный генератор для управления своим передатчиком.
Приемник DECTRA на самолете работает аналогично, с помощью генератора. Сигнал, полученный от основного передатчика, используется для синхронизации генератора в приемнике, который очень стабилен в течение короткого времени. Затем принимается сигнал от вторичного передатчика, и фаза этого сигнала сравнивается с фазой генератора.
На каждом конце маршрута пара первичного и вторичного передатчиков использует разные частоты.
Как передатчики для маршрута Dectra в Северной Атлантике, регулярные передатчики Decca в Шотландии (Hill Earl возле Стирлинга - Пурпурная станция на Цепных Северном Британских 3В, а также Престуик , как часть цепи Scottish Decca) и Ньюфаундленд (East Ньюфаундленд цепь; 2C; используется Гандером ). Однако эти передатчики были оснащены более высокой антенной (600 футов вместо 300 футов; 183 м вместо 91 м), а мощность передачи была увеличена (10 кВт вместо 1 кВт).
С появлением в конце 1950-х годов реактивных авиалайнеров, таких как De Havilland Comet и Boeing 707, и связанного с этим увеличения трансатлантического воздушного движения возросла потребность в улучшенной навигационной системе. Мертвая система счисления, используемая винтовыми самолетами до этого момента, уже была недостаточна для гораздо более быстрых реактивных самолетов. Поэтому была разработана навигационная система Dectra, но в конечном итоге она никогда не использовалась авиационной промышленностью, которая выбрала инерциальную навигационную систему . В конце 1960-х годов передатчики Dectra перестали работать.
У названия Dectra есть три разных объяснения:
- Декабрь ча Тра CKS
- Декабрь ч Т стеллажей и Ра nging
- Декабрь ча Ча nsatlantic
Радиовещательные компании DECCA в Германии
Немецкая сеть Decca была произведена компанией Telefunken по лицензии Decca Navigator Company Ltd., Лондон. Следующие вещатели DECCA находились в Германии:
- Станция DECCA Zeven (часть немецко-фризской сети)
- Передатчик DECCA Madfeld (мастер-станция немецкой сети)
- Станция DECCA Stadtkyll
- Передатчик DECCA Lautertal
Сравните Decca и LORAN
Частоты передачи Decca не сильно отличались от частот навигационной системы LORAN C, но мощность передачи Decca была меньше, а дальность меньше. И Decca, и LORAN работали по принципу гиперболической навигации. В то время как система Decca была основана исключительно на принципе измерения разности фаз, система LORAN, как и навигационная система OMEGA , также использовала измерение пульса.
Смотри тоже
литература
- Журнал Decca Navigator Co. Ltd (1950-1980); Нет. 1 апреля - май 1950 г .; № 2 июль-август 1950 г .; ... Нет. 77 April 1980; Нет. 78 сентября 1980 г.
- Геррит Якобус Зонненберг: Радар и электронная навигация. 5-е изд .; Издательский дом Ньюнес-Баттерворта; ISBN 9780408000031
- Стивен Ф. Апплярд, Р.С. Линфорд и Питер Ярвуд: морская электронная навигация. Routledge & Kagan Paul Ltd.; Лондон 1988; ISBN 0710212712 - в google-books
- Лео Брандт (ред.): Системы радиолокации для авиации и мореплавания. Сравнительное сравнение. Издательство: Комитет радиолокации, Специальная библиотека радиолокации; 1959 г.
- Лео Брандт (ред.): Системы радиолокации для авиации и мореплавания. Сравнительное сравнение. (Из серии: German Society for Positioning and Navigation eV, Main Library, Volume 9; 1961) Verkehrs- und Wirtschafts-Verlag Borgmann; Дортмунд 1962
веб ссылки
- DECCA NAVIGATOR (английский; подробное описание всех сетей Decca)
- полное содержание журнала Decca Navigator Co. Ltd (PDF; 199 kB)
- Радионавигация: DECCA (информация о системе Decca на Seefunknetz.de)
Индивидуальные доказательства
- ↑ Festschrift 175 лет Любекской школе мореплавания
- ↑ Мелдау-Степи, Учебник навигации, Том 2, страница 7.142, Бремен 1958
- ↑ Комиссия Европейских сообществ решила, что Racal Decca ... (английский)
- ↑ Джерри Прок: Гиперболические радионавигационные системы, DECCA - Северная Британия