奥米伽定位

时间:2017-05-26 23:12:04

分类:海军知识

Omega fixing

Aomiga dingwei

奥米伽定位

利用“奥米伽”接收设备,同时测定两个或三个“奥米伽”台对的巷值,获得两条或三条“奥米伽”舰位线以实现定位的方法。属超远程、甚低频、相位差双曲线导航系统。1957年美国开始研制“奥米伽”导航系统,整个系统建立8个导航台,第一个台于1972年建成,最后一个台于1982年8月投入使用。“奥米伽”系统的主要特点有:用甚低频电波、工作距离远、全球95%的地区能收到4~5个“奥米伽”台的信号,“奥米伽”的甚低频电波能入水约15米,可供水下潜艇定位;任何两个台的基线长约5000~6000海里,双曲线的散度很小,导航台与舰艇相对位置变化对定位精度影响小;“奥米伽”定位误差约2~4海里。

导航台工作方式 “奥米伽”系统的8个导航台,分别用A、B、C、D、E、F、G、H命名。A台在挪威,B台在利比利亚,C、D台分别在美国的夏威夷和北达科他,E台在非洲东部的留尼汪岛,F台在阿根廷,G台在澳大利亚,H台在日本。各台都发射10.2、13.6、11.33和11.05千赫的四种无线电频率信号(见信号格式图)。其中10.2千赫信号用于导航定位,其他三种频率的信号用于巷识别。为区分各台信号,采用时间分割制,按A、B、C、D、E、F、G、H台的顺序,在各自分配的时间内发射信号。信号的重复周期为10秒。

定位原理 “奥米伽”接收设备可以用测量相位差(距离差),或相位(距离)方式定位。①相位差定位。测量一个台对10.2千赫信号的相位差,得到一条相位差舰位线。如同时测得两个台对的相位差就能确定舰位。“奥米伽”台对的基线长度远大于“奥米伽”信号的波长,在台对之间有许多条零相位差位置线。相邻两条零相位差位置线之间的宽度,称为一巷,巷的1%称为分巷。基线上的巷宽为波长的一半。“奥米伽”接收设备只能测量小于一周的相位差(分巷)值,不能测量整数巷,存在舰位线的多值性。为了消除多值性,“奥米伽”系统用10.2千赫、3.4千赫(=13.6千赫-10.2千赫)、和1.13千赫(=11.33千赫-10.2千赫),建立精、中、粗三级舰位线格网,基线上巷宽分别为8海里、24海里和72海里。可分别在24海里和72海里范围内,进行巷识别,确定精巷读数。“奥米伽”台发射的11.05千赫信号,供航空巷识别用。②相位定位。测量“奥米伽”信号的相位变化,得到相位圆舰位线,也用巷与分巷表示,巷宽为一个波长。相位测量同样有多值性,须进行巷识别。一般的“奥米伽”接收设备用温控石英振荡器作为测量基准,测量精度低一些,须测量三个台的信号相位定位。

电波传播方式 “奥米伽”台发射的甚低频信号,在地表面和低层电离层形成的波导中传播,能量损失较小,传播距离很远。甚低频电波在传播过程中的衰减,受到电离层高度、传播模式、大地电导率和传播方向等因素的影响。距台500海里以内的近场区,存在各种模波,相互干扰,定位精度低。高次和二次模波衰减快,离台500海里以外,只有一次模波传播,相位稳定,定位精度高。在地磁场的作用下电波在电离层传播时,相位和衰减率随电波传播方向而变化。向东传播的信号,衰减率小;向西传播的信号,衰减率大。离台过远时,向东传播的信号绕地球传播,可能与向西传播的信号相遇,互相干扰,称为长短路径干扰。一般以离台500海里以外,向东到9500海里,向西到4500海里,向南和向北到8000海里为该台的工作区。构成波导的电离层高度,随着昼夜而变化,从而使电波传播的相速变化,在同一地点昼夜的“奥米伽”信号相位或相位差值是不同的,具有日变化的规律。“奥米伽”电波有时还会因发生电离层突然扰动、极冠吸收等异常传播现象,使接收到的信号相位或相位差值,在一定时间内发生很大误差。

“奥米伽”海图 在墨卡托海图上描绘数对“奥米伽”台对的双曲线图。不同台对的双曲线用不同颜色表示。双曲线上标注有台对的名称、相位差巷值。图中双曲线是按10.2千赫电波以300574千米/秒的相速传播计算的。在离导航台450海里以内的双曲线,用破折线绘制,表示该区域内电波相位传播不稳定。

“奥米伽”表 把“奥米伽”舰位线,用一系列地理坐标表示的一套专门表册。它将全球分为26个区,编号从00到25。在每一区中,凡能收到信号的“奥米伽”台对,各编制一本。表中以巷值为引数,列出了舰位线的经纬度值。此外还有“奥米伽”传播改正表,把观测的相位差(相位)值,换算为相应的“奥米伽”图表的相位差(相位)值的改正量表。表中的改正量是用数学模型计算的预测值。“奥米伽”海图和“奥米伽”表,都是以选定的标准相速计算与绘制的。实际上,不同地点不同时间,相速是不同的,实测的相位差(相位),须进行传播改正后,才能用“奥米伽”图表定位。“奥米伽”传播改正表与“奥米伽”表统一分区。每个区能收到信号的台和每一种频率(10.2、3.4、1.13千赫),各编一本传播改正表。

水下定位 电波沿海面传播过程中,有很少一部分能量能转入水中。电波入水后,波长变短,相速变小,只有电场的水平分量才能透入较深的水中。电波入水和在水中传播,会受到强烈损耗,这种损耗随电波频率减低而变小,“奥米伽”甚低频电波,约能入水15米深,可供潜艇水下定位。水下定位须用水平天线、磁性天线、环形天线或拖浮天线。

差分“奥米伽” 用实测值取代预测值进行传播改正,以提高“奥米伽”定位精度的方式。亦称测差“奥米伽”。差分“奥米伽”的方法是:在已知精确地理坐标的位置上,设置监测站,对各个“奥米伽”导航台信号进行监测,将当时实测值与其理论值相比较,所得到的差值,就是当时实际的传播改正值。用广播或无线电传等方式向该站附近范围内的“奥米伽”接收设备提供实测的差值。根据甚低频传播在不太大的范围内,其空间相关性比较好的特点,这些实测值在300海里范围内是有效的,差分“奥米伽”白天定位精度小于0.5海里,夜间为1海里;离监测台越近,精度越高。

“奥米伽”系统信号格式图

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