بخشی از مقاله
چکیده :
سیستم برد بلند Loran-C طی سالهای 1945 تا 1970 میلادی توسط ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی سابق با ترسیم چشم انداز استفاده از این سیستم در کاربردهای نظامی توسعه یافت. این سیستم یکی از ابزارهای پیروزی متفقین بر متحدین بود و در طی جنگ جهانی دوم با نامهای لورن A و لورن C نامگذاری شد. تا پایان جنگ جهانی دوم در سال 1945 تعداد ایستگاههای زمینی این سیستم به 75 و تعداد گیرنده های مورد استفاده در هواپیما و کشتی متفقین به 75000 رسید.
از سال 1945 به بعد از سوی آمریکا و انگلیس بعنوان ابزارهای هدایت ابتدا در کشتی های جنگی و سپس در هواپیمای جنگی مورد استفاده قرار گرفتند. سامانه لورن از یک ایستگاه اصلی و دو ایستگاه فرعی سیگنالهای رادیویی با فرکانس پایین را به سمت گیرنده ارسال می نماید. بطوریکه اختلاف زمانی بین فرکانسهای رسیده در سرعت انتشار امواج ضرب و به اختلاف فاصله تبدبل و در نهایت مکان هندسی نقاط با فاصله مساوی از دو فرستنده بهعنوان خطوط موقعیت برای گیرنده تعیین میشود. در این مقاله نحوه تعیین موقعیت با سامانه LORAN در مقایسه با عملکرد GPS ارائه میگردد.
-1مقدمه
درسال1970میلادی ایالات متحده آمریکا و کانادا رسماً سیستم LORAN را ی ک سامانه تعیین موقعیت ملی اعلام کردند که این اقدام باعث استفاده از آن در بخش های غیر نظامی گردید. در سال 1990 بریتانیا موافقت به گسترش پوشش سامانه لورن در اروپای شمالی نمود و سپس ونزوئلا، هند و چین نیز پس از این سال به ناحیه پوشش سیستم لورن پیوستند. در حال حاضر بیش از 130 ایستگاه لورن در جهان فعال هستند و نزدیکترین زنجیره لورن که در همسایگی جمهوری اسلامی ایران قرار دارد شبکه زنجیره 4 ایستگا هی عربستان و روسیه میباشد. با توجه به توان بالای فرستنده های لورن توان دریافتی در گیرنده های این سامانه بطور متوسط 10 هزار برابر بیشتر از توان دریافت سیگنال GPS است و برای اختلال در سیگنال اصلی لورن به توان بسیار بالایی نیاز است.
از طرفی تجهیزات اختلالگر بسیار حجیم و بزرگ هستند که جابجایی، استتار و حفاظت آنها به راحتی امکان پذیر نمی باشد. بیشتر سیگنالهای لورن به صورت سطحی انتشار می یابند و به راحتی در مناطق شهری، تونلها، مناطق کوهستانی و نظایر آنها منتشر می شود. اختلالات ناشی از اتمسفر در آن موثر نیست و لذا احتمال از دست دادن سیگنال کمتر است. ازآنجا که ایستگاه های لورن عمدتاً در داخل کشور قرار خواهند گرفت امکان مراقبت هوایی از تخریب این سامانه توسط تهاجم دشمن بهتر انجام میشود و امکان سیار نمودن ایستگاه های لورن وجابجایی آنتن های این سامانه در شرایط بحران با اهمیت میباشد. [1 ]
-2معرفی سامانه لورن Loran
سامانه Loran مخفف کلمات Long Rang Navigation میباشد. همچنین سامانههای E - LORAN سامانههایی هستند که برای مکانیابی و ناوبری کاربرد دارند و شامل فرستنده، کنترل و مونیتورینگ ایستگاهها و تجهیزاتی برای همزمانسازی فرستندهها هستند. اساس کار این سامانهها براساس اختلاف زمانی پالسهای دریافتی از ایستگاه های فرستنده اصلی و فرعی میباشد. .باند فرکانسی این سامانه 100 - LF کیلو هرتز - است.گیرنده که در نقطه نامشخص قرار دارد، با دریافت سیگنال فرستنده های مختلف و با استفاده از الگوریتم های همزمان سازی، اختلاف زمانی بین سیگنال ها را محاسبه نموده و با استفاده از روش تقاطع هذلولی های مکان هندسی، موقعیت خود را محاسبه میکند.
[2] .بررسیهای انجام شده حاکی از آن است که سامانههای زمین پایه یکی از ارکان تامین خدمات موقعیتیابی در جهان بوده و حتی صاحبان سامانه های فضاپایه نیز از آن اجتناب نکردهاند و بدلیل تکمیل کننده سامانههای فضا پایه ، پشتیبانی از سایر سامانه ها در مواقع مسدود شدن خدمات و سوم سامانهی مستقل و در نهایت ایجاد پوشش منطقه ای حائز اهمیت می باشند . یکی از عوامل مهم در دقت موقعیت یابی این سامانه همزمانی فرستندههاست و میبایست بهتر از 100 نانوثانیه باشد. یک زنجیره Loran از سه تا پنج ایستگاه تشکیل میشودکه هر زنجیره دارای یک فرستنده مرکزی - اصلی - و دو تا چهار ایستگاه ثانویه - فرعی - خواهد بود. در شکل 1 زنجیره سه ایستگاهی لورن مستقر در مناطق مختلف جهان که تاکنون فعال و عملیاتی هستند ارائه و نشان داده شده است .
سامانه تعیین موقعیت زمین پایه
LORAN-C دارای دقت تعیین موقعیت در حدود 50 تا 60 متراست ولی با ارتقاء آن و دسترسی به سیستم لورن ارتقاء یافته یا E- LORANمی توان به دقت زیر20 متر رسید.ارتقاء سامانه LORAN-C به E-LORAN بهعنوان پشتیبان سامانه موقعیت یاب جهانی از چند بعد پیگیری و حا ئز اهمیت می باشد . [8 ]
-3ایجاد سامانه تعیین موقعیت ملی - زمین پایه -
سامانه تعیین موقعیت زمین پایه کشور براساس استقرار و نصب 5 ایستگاه لورن که شامل یک ایستگاه اصلی - مستر - در مرکز و 4 ایستگاه فرعی - ریموت - در گوشه های مرزهای کشور در محدوده فرکانسی پایین LF=100 KHZ و توان فرستنده 1 مگا واتی طراحی و در حال اجرا میباشد. فرستنده های پر قدرت این شبکه ملی می توانند پالس های اختلاف زمانی را تا فاصله 1000 کیلومتری داخل و خارج کشور ارسال و امکان تعین موقعیت و ناوبری را برای وسایل و کاربران نظامی و غیر نظامی فراهم سازند. با بکارگیری و استفاده از فناوری توسعه یافته E-Loran در این شبکه میتوان امکان تعیین موقعیت دقیق را فراهم ساخت بطوریکه دقت تعیین موقعیت و ناوبری در این سامانه ملی به دقت های 10 الی 20 متر قابل ارتقاء و بهبود میباشد.
در حال حاضر ایجاد سامانه های فضا پایه بسیار پرهزینه و برنامه ای دراز مدت حداقل 15 تا 20 ساله میباشد و مناسب ترین سامانه به لحاظ اقتصادی و زمان و اجراء ایجاد سامانه بومی و زمین پایه لورن در کشور و بهبود عملکرد آن توسط فناوری های E-Loran میباشد . [5 ] سامانه تعیین موقعیت لورن طی مدت 5 سال ایجاد و بعد از آن برای ارایه خدمات ناوبری و تعیین موقعیت عملیاتی خواهد بود و کلیه تجهیزات اصلی آن شامل فرستنده ها ،گیرنده ها و آنتن ها و ... در داخل کشور قابل ساخت و تهیه میباشد.
این سامانه بدلیل داشتند فرستنده های تولید پالس با توان بالا در مقابل اختلاات رادیویی مقاوم و در امان میباشد از طرفی از سامانه زمین پایه مذکور میتوان جهت سامانه پشتیبان و مکمل در کنار سامانه فضا پایه آتی کشور استفاده نمود همچنین ایستگاه های سامانه مذکور میتوانند در آینده جهت افزایش دقت تعیین موقعیت سامانه های فضا پایه کشور درآینده برای ارسال تصحیحات مربوط به خطاهای اتمسفریک و جوی و اتلاات رادیوی جهت کاربران و گیرنده های سامانه های فضایی ، امروزه GPSو ... مورد استفاده و ارتقاء داد . در شکل - - 2 طرح کلی شبکه ملی تعیین موقعیت ارائه شده است . [9 ]
-4بررسی سامانه موقعیتیابی منطقهای - هوا پایه -
کشتی های هوایی مستقر در استراتوسفر در ارتفاع 60 کیلومتری از سطح زمین می تواند بعنوان نفاط معلوم در آسمان در نظر گرفته شود تا پوشش مناسب جهت ارسال امواج زمانی حاوی اطلاعات مداری برای تعیین موقعیت گیرندههای زمینی را ارسال نمایند.
