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罗兰C南海台链扩展问题研究
远东罗兰C国际合作台链
【摘要】本文在理论研究和计算的荃础上确定了罗兰。
台链海上工作区地波传播修正棋型的形式,并给出了参数初值选取及迭代计算的数学处理方法.通过与1988^-1991年获取的海上侧试数据的拟合计算确定了南海罗兰。
台链海上工作区修正模型的参数.由该模型计算
的时差修正值与实洲值伯差的均方根值为0.2}0.3N8.
关键词:
罗兰c,低孩地波,修正模型
一远东罗兰C国际合作台链
.我国首次建立的远程导航系统南海罗兰c台链设备水平先进,但要充分发挥出其精密导航的潜力,关健在于对罗兰c地波传播时差进行精确地修正.为此在系统建成后先后进行了四次远洋及三次近海实验,为罗兰。
地波传播修正模型的研究提供了实验基础.
从理论上研究台链工作区内地波传播时差修正值变化的规律性、选取理论上合理的模型形式、研究其参数取值的规律性及简化模型的途径、研究由实验数据拟合确定棋型参数的数据处理方法并最终确定出实用的南海罗兰c台链海上工作区地波传播修正模型是本文的主要内容.
目前,在远东地区运行着七个罗兰C台链,它们是:
太平洋西北台链,东亚台链,俄罗斯东部恰卡台链.白令海台链,中国北海台链(试运行),中国东海台链(试运行)和中国南海台链.自1996年1月起,将把其中部分台链的构成作一变动,以期使其成为有效覆盖范围大的罗兰C国际合作台链.本文首先介绍远东罗兰C国际合作台链构成的背景,然后阐述世
界范围内罗兰C的发展动向.
二,建立远东罗兰C国际合作台链的背景
1.罗兰C的由来
罗兰的英语名称为LORAN,它是由LongRamgeNavigation缩
略而成.顾名思义,这是一种远程导航系统.罗兰采用双曲线导航体
制,用户接收机通过测得的时差来确定双曲位置线(LOP),两根位置
线相交也就确定了用户的位置.在第二次世界大战期间的1942年前
后,美国开发了军用的罗兰A系统.二战结束后,美国仍出自于军事
目的,相继研制成功罗兰B,CYCLAN,以及采用100kHz长波的
CYTAC等系统,并对它们作了一系列的试验.
CYTAC是根据美国空军的要求商研制的,它后来被更名为罗兰
C,自1957年起正式在美国国内使用.然而,美国空军早在1956年
就断言:
罗兰C不能用作战略用途.于是,罗兰C就在美国海岸警卫
二、ASF随距离变化的规律性及函数拟合
有关低频地波传播的墓本理论已在【1」中介绍.对于全海水路径,地波传播时延随距离的变化是一个固定的函数关系.此函数已制成软件装入罗兰C接收机.当路径中包含有陆地段时,地波传播延时相对同样长度全海水路径时的增量称为附加二次延时(ASF).按米林顿公
式,对图1的路径ASF的计算公式为1997年第1期导航与雷达动态?
9?
队的管辖之下,其军用的特点被淡化,而逐步转向民间用户.此后,美国在其国内和国外不断建立罗兰c发射台,至1962年共建了18个台.1966年增加到26个台,而1974年则增至31个台.
另外,俄罗斯(前苏联)建立且运行着与罗兰c极其相似.叫做恰卡(Chayka)的导航系统.随着冷战时代的结束,1988年5月美俄两国在首脑会谈中就罗兰C与恰卡联合共同运行取得一致性的意见.也就是说,把俄罗斯的彼特洛巴甫洛夫斯克(主台).亚历克山大罗夫斯克台-9位于阿拉斯加州的亚诺台联合,用以实现白令海台链.该台链于1995年1月正式开始运行.
2.美国的动向
根据1990年版的美国联邦无线电导航计划(FRP),美国将实施利用卫星的全球定位系统(GPS).随着GPS卫星配置的完成,到1994年年底,美国将停止使用在国外运行的罗兰C,或者将其移交给有关的国家.而对其国内使用的罗兰C,在进行了效/费比的重新评估后,打算废止覆盖夏威夷诸岛的中太平洋台链;但是,其余各台链,使超过1994年还将继续使用,并获准可用作航空或陆上标准的导航系统.
根据FRP的统计,1994年罗兰C的航海用户在全世界达45万个,而航空用户仅美国就有8万个.估计今后陆上用户还会不断地增加.于是,为了全球陆上用户的使用,在美国内陆(美国北部的中央和南部的中央)增加了两个台链,且于1990年开始运行美国还把其台链与其它国家台链联合起来,以扩大罗兰C的覆盖范围.前述的与饿罗斯恰卡系统共同构成的白令海台链就是其中的一例.另外,美国与加拿大的罗兰C台也构成了美一加国际合作台链.‘1O’导航与雷达动态1997年第1期
截至1992年10月,美国国内运行的罗兰c台链总共有8个,它们是:
北太平洋台链,阿拉斯加湾台链,美国西海岸台链,美国东南台链,美国东北台链,五大潮台链,美I~;Ik部中央台链以及美国南部中央台链.这些台链覆盖了美国本土的绝大部分地区.但是,根据1994年版FRP中基于经济上的理由,美国提出了2000年将废止其在国内运行的罗兰C台链的计划,由此受到了世界各国的关注.
3.远东各国的动向
以往,日本沿海一直依靠美国海岸警卫队设置在太平洋西北台链发
射的信号来获取罗兰C导航信息.鉴于美国打算废止该台链,日本海
上防卫厅根据大多数用户欲继续使用罗兰C的强烈要求,自1991年
起组建其自己的发射台.1993年7月在十胜太和庆佐次,同年10月
于硫磺岛和南鸟岛.先后建成从美国引进的发射台.其中的硫磺岛为主
台,其余各台为副台,这四个台构成了一个台链.但是,硫磺岛台还没
有完全移交.美国目前仍暂时使用首;加之,由于关岛地处外域,它一
时还不是被移交的对象.
在此之后,于新岛建了一个主台,自1994年10月起它取代硫磺
岛台而构成了一个新的台链.
‘除此以外,日本还与韩国海运港厅签署了一项协议,内容是把El本
的十胜太和庆佐次两个罗兰C台与韩国的罗兰C台组成一个东亚台
‘链,且由两国共管运行.自1993年7月起,作为国际合作台链的日韩
台链开始投入运行.
于是,自1995年6月起直至今天’在日本周边海域有太平洋西北
台链和东亚台链在工作着,它们为为数众多的罗兰C用户提供服务.
但是,在北海道以及El本东北的El本海部分海域尚不在罗兰C的覆盖
1997年第1期导航与雷达动态?
ll’
范围之内,所以,为了能在远东海域(包括上述海域在内)利用此导航
资源,决定继续与韩国罗兰C台以及俄罗斯恰卡台(亚历克山大罗夫
斯克)相联合,以构成远东台链.
为了构成远东海域的国际合作台链,在该海域有罗兰C台覆盖的
日本,韩国,俄罗斯和中国之间在互相交换信息资料的同时,还设立一
个机构,用以进行技术和运行上的协调.1991~1994年间,在国际航
路信标协会(fALA)的主持下,举行了远东罗兰C/恰卡运作会议.
与会期间,上述四个国家职能部门之间进行了互相协调,就有关组建国
际合作的基本原则交换了意见.
自1992年起,召开了数次日,韩.中,俄四国运行部门的专家级
会议(FERNS),对从1996年1月行将开始运行的罗兰c国际合作台
链的有关事宜进行了协调.,
1994年10月召开了第三次FERNS会议,就国际合作台链的组
建日程以及各台的有效覆盖范围作了确认.
1995年10月23日到27日在东京召开第四次FERNS会议,有
关这次会议的主要讨论结果简述如下:
为了使FERNS远东罗兰C国际合作台链能够顺利地运行,制定
运行的指导原则是必不可少的.运行的指导原则由以下四章组成:
第一章序言
为确保合作台链保持良好的工作状态和可靠地运行,各成员国应严
格遵守指导原则的规定,为FERNS用户的安全作出贡献.
第二章主要术语
就在运行中遇到的主要术语及有关的定义作出具体的规定.
第三章运行的要领
为了保证海上交通的安全’合作的台链必须提供高精度,可靠的服
.l2?
导航与雷达动态1997年第1期
务.为此,对控制台和发射台的基本功能作出了规定.
在有关的各条款中,对各台的信号利用率,台链的管制,主台的时
间管制,管制定员,发射台定员以及覆盖范围作了具体的规定.
在运行要领的条款中,就控制台及发射台在运行,通信和维修中降
低发射功率如何向用户报告作了明确的规定.
第四章组织机构
本章对FERNS合作的主管机构.各台链的组织机构,以及通信系
统作出了具体的规定.
三.罗兰C的国际动向
1.欧洲各国的动向
欧洲有三个罗兰C台链,其中的两个是覆盖西北欧的挪威海台链
和冰岛台链,另一个是覆盖地中海的地中海台链.
西北欧两个台链的设备全都由美国提供,故美国对其拥有控制权.
实际上,此两台链在美国财政的支持下,由有关各国职能机构负责进行
维护和运行.然而,根据美国联邦无线电导航计划(FRP),美国打算
废止西北欧台链的运行,但如果欧洲有关各国要求的话,可将罗兰c
地面设备悉数全部移交.为此,西北欧各国成立了一个西北欧罗兰C
系统委员会(NELS),就这一问题进行了专门的研究,决定接受从美
国接管罗兰c地面设施而独立地进行运行.进而又与有关各国商定增
设两个发射台,且把法国两个发射台也并入,把总共9个发射台编成
四个台链,从而大大增加了其有效的覆盖范围.于是便诞生了由西北欧
各国共管的罗兰C国际合作台链.至于地中海台链,有关各国也正在
协商之中.有人提出把地中海台链与俄罗斯的恰卡连起来的方案,用以
覆盖黑海一带区域.,
1997年第1期导航与雷达动态’13
英国最近提出,要把罗兰C用作陆上远程无线电导航设备,这个
提议备受世人瞩目.
2其它国家的动向
沙特阿拉伯在其北部有一个罗兰C台链工作着,这个台链总共有
6个发射台.地处南美洲的委内端拉对罗兰C表示有浓厚的兴趣,正
在论证建立个由4个发射台组成的台链.印度已建成加尔各答和孟
买两个发射台,并已开始运行.在中欧,德国,捷克和保加利亚正在筹
建一个东欧台链.据传,澳大利亚的小型台链已投入运行,它用作民间
石油公司采油.埃及在苏伊士运河设立由三个发射台构成的小型台链也
已投入使用,但目前暂时停止工作.南非虽然尚无具体的计划,但对罗
兰C也表示出有浓厚的兴趣.’
(谢洪华编译自《日)《电渡航法8.1ee6)
卫星着陆系统认证工作延期进行
Honeywell/Pelorus公司原计划今年夏季进行的SLS一2000卫星
着陆系统认证工作延期到今年年底进行.
美国联邦航空局(FAA)的第一个卫星着陆系统将按特工类
(scATI)标准在新泽西州纽瓦克机场进行认证.
SLS-2000可用于半径达55kin(30nm)之肉的所有跑道上进行
精密进场.
Honeywell公司称,该系统除了在美国销售之外,还将出售给澳
大利亚,加拿大和俄罗斯.是否还有英国和菲律宾,现在尚不能肯定.
(常浩译自《FuGHT’RNoNAL》”~’7s印L’996)
四、模型参数的取值及相互关系
荃于地波传播理论所提出的罗兰。
地波传播修正模型(3)中包含了五个模型参数,对三个
发射台中的每一个都有各自的一套参数,而一套五个模型参数中的每一个又都是方位角的函
数.要确定实用的修正模型就要通过与实验数据的拟合确定出十五条参数曲线.面对这实际上
是无数个的待定参数,我们需要开展理论研究确定参数的取值规律以简化模型,并在此基础上
决定在与实验数据拟合的迭代计算中逐次修改模型参数的方法.
为获取模型参数的取值规律,我们选了几种典型的路径来计算ASF(近)随d.的变化规
律,同时计算出模型参数ASF(远),ASF(岸)-ASF(远)并通过计算的ASF(近)曲线找到满足
[ASF(近)一ASF(远)}/C.}sF(岸)一ASF(远)〕=e-'、0.37(8)
的点的d.值(即D),由于理论的ASF(近)随d,变化的规律并不精确地与式(3)一致,在计算中
由d.=10,20km的ASF(近)分别定出两个:
,,由‘s-100,150km的^SF(近)定出两个xz.计算结果发现理论参数的取值规律性如下:
ox值:
对不同d。
的ASF(近)拟合计算出的:
值实际是不同的,但通过上述大量计算发现
绝大多数二值落在0.5^-0.6之间,多数情况下xz稍大于:
,,相差一般在0.05量级.D值较小时
有时出现:
变大的情况.
②参数ASF(远),CASE(岸)-ASF远)],D之间的关系:
在上述大量计算的基础上,我们得
出了对不同的路径分段情况用式(3)拟合海上工作区内ASF(近)曲线当陆地段电参数改变时
模型参数变化的对应关系,结果绘在图3和图4中.
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