Омега (система навигации) - Omega (navigation system)

на основе данных NASA Worldwind-Gloss [1] - местонахождение передатчика Омега А в Норвегии (расстояния)
Омега могла определять местоположение с точностью до ± 2,2 км (1,4 мили). Позднее радионавигационные системы были более точными.

ОМЕГА была первой глобальной радионавигация система, управляемая Соединенными Штатами в сотрудничестве с шестью странами-партнерами. Это было гиперболическая навигация система, позволяющая кораблям и самолетам определять свое местоположение, получая очень низкая частота (VLF) радиосигналы в диапазоне от 10 до 14 кГц, передаваемые глобальной сетью из восьми фиксированных наземных радиомаяки, используя блок навигационного приемника. Он начал работать примерно в 1971 году и был закрыт в 1997 году в пользу спутниковая система навигации.

История

Предыдущие системы

Принимая "исправить "в любой навигационной системе требуется определение двух измерений. Обычно они проводятся по отношению к неподвижным объектам, таким как известные ориентиры или известное местоположение вышек радиопередачи. Измеряя угол до двух таких местоположений, можно определить положение навигатора Как вариант, можно измерить угол и расстояние до одного объекта или расстояние до двух объектов.

Внедрение систем радиосвязи в 20 веке резко увеличило расстояния, на которых можно было проводить измерения. Такая система также требовала гораздо большей точности измерений - ошибка в один градус по углу могла быть допустимой при фиксации на маяк на расстоянии нескольких миль, но будет иметь ограниченное использование при использовании на радиостанции на расстоянии 300 миль (480 км). Было разработано множество методов для исправления ошибок с относительно небольшими угловыми погрешностями, но даже они обычно были полезны только для систем ближнего действия.

Та же электроника, которая заставляла работать базовые радиосистемы, дала возможность проводить очень точные измерения временной задержки и, следовательно, очень точные измерения расстояния. Проблема заключалась в том, чтобы знать, когда была инициирована передача. С радар, это было просто, поскольку передатчик и приемник обычно находились в одном месте. Измерение задержки между отправкой сигнала и получением эха позволило точно измерить дальность.

Для других целей аэронавигация например, приемник должен знать точное время передачи сигнала. Обычно это было невозможно с использованием современной электроники. Вместо этого две станции были синхронизированы с использованием одного из двух переданных сигналов в качестве триггера для второго сигнала после фиксированной задержки. Путем сравнения измеренной задержки между двумя сигналами и сравнения с известной задержкой было обнаружено, что положение самолета лежит вдоль изогнутой линии в пространстве. Если провести два таких измерения относительно удаленных друг от друга станций, полученные линии будут перекрываться в двух местах. Эти места обычно находились достаточно далеко друг от друга, чтобы можно было использовать обычные навигационные системы, такие как счисление, чтобы исключить неправильное позиционное решение.

Первый из них гиперболическая навигация системы были Великобритании Ну и дела и Декка, а затем США ЛОРАН и ЛОРАН-С системы. LORAN-C предлагал точную навигацию на расстояниях более 1000 километров (620 миль), и, обнаруживая «цепочки» станций по всему миру, они обеспечивали умеренно широкое покрытие.

Атомные часы

Ключом к работе гиперболической системы было использование одного передатчика для передачи «главного» сигнала, который использовался «вторичными» в качестве триггера. Это ограничивало максимальный диапазон, в котором могла работать система. На очень короткие дистанции, десятки километров, сигнал запуска мог передаваться по проводам. На больших расстояниях более практична радиосвязь, но все такие системы имеют те или иные ограничения дальности.

Возможна передача радиосигналов на очень большие расстояния с использованием длинноволновых методов (низких частот), что позволяет создать глобальную гиперболическую систему. Однако на этих диапазонах радиосигналы не распространяются по прямым линиям, а отражаются от различных областей над Землей, известных под общим названием ионосфера. На средних частотах кажется, что это «искривляет» или преломляет сигнал за горизонтом. На более низких частотах, VLF и ELF, сигнал будет отражаться от ионосферы и земли, позволяя сигналу преодолевать большие расстояния за несколько «скачков». Однако очень сложно синхронизировать несколько станций с использованием этих сигналов, поскольку они могут приниматься несколько раз с разных направлений в конце разных переходов.

Проблема синхронизации очень удаленных станций была решена с введением атомные часы в 1950-х, который стал коммерчески доступным в портативной форме к 1960-м. В зависимости от типа, например рубидий, цезий, водород, часы имели точность порядка 1 части из 1010 лучше, чем 1 часть из 1012 или дрейф примерно на 1 секунду за 30 миллионов лет. Это более точная система синхронизации, используемая главной / вспомогательной станциями.

К этому времени Лоран-С и Decca Navigator системы доминировали в ролях средней дальности, а ближняя хорошо обслуживалась VOR и DME. Стоимость часов, отсутствие необходимости и ограниченная точность длинноволновой системы исключают необходимость в такой системе для многих ролей.

Тем не менее ВМС США имели явную потребность именно в такой системе, так как они находились в процессе внедрения ТРАНЗИТ спутниковая навигация система. TRANSIT был разработан для измерения местоположения в любой точке планеты с достаточной точностью, чтобы служить ориентиром для инерциальная навигационная система (ИНС). Периодические исправления переустанавливают ИНС, которая затем может использоваться для навигации в течение более длительных периодов времени и расстояний.

Часто считалось, что TRANSIT генерирует два возможных местоположения для любых данных измерений - по обе стороны от вычитания орбиты. Поскольку измерение представляет собой доплеровский сдвиг несущей частоты вращения Земли, достаточно, чтобы устранить разницу. Поверхность Земли на экваторе движется со скоростью 460 метров в секунду, или примерно 1000 миль в час.

ОМЕГА

Здание управления связью Военно-морской радиостанции на Хайку, часть Kaneohe Передатчик Омега, 1987

Omega была одобрена для разработки в 1968 году с восемью передатчиками и способностью достигать точности 4 мили (6,4 км) при определении местоположения. Каждая станция Омега передавала последовательность из трех сигналов очень низкой частоты (ОНЧ) (10,2 кГц, 13,6 кГц, 11,333 ... кГц в указанном порядке) плюс четвертую частоту, которая была уникальной для каждой из восьми станций. Длительность каждого импульса (в диапазоне от 0,9 до 1,2 секунды с интервалом паузы 0,2 секунды между каждым импульсом) различалась по фиксированной схеме и повторялась каждые десять секунд; 10-секундный шаблон был общим для всех 8 станций и синхронизировался с фазовым углом несущей, который сам был синхронизирован с локальными главными атомными часами. Импульсы в каждой 10-секундной группе определялись первыми 8 буквами алфавита в публикациях Омега того времени.

Огибающая отдельных импульсов может использоваться для определения внутренней синхронизации приемника в пределах 10-секундного шаблона. Однако именно фаза принимаемых сигналов в каждом импульсе использовалась для определения времени прохождения от передатчика к приемнику. Используя гиперболическую геометрию и принципы радионавигации, определение местоположения с точностью порядка 5–10 километров (3,1–6,2 мили) можно было осуществить по всему земному шару в любое время суток. Омега работает гиперболический радионавигационные методы и цепочка, работающая в ОНЧ части спектра между 10 и 14 кГц. Ближе к концу своего 26-летнего срока службы Omega превратилась в систему, используемую в основном гражданским сообществом. Принимая сигналы от трех станций, приемник Omega мог определять местоположение с точностью до 4 морских миль (7,4 км), используя принцип сравнения фаз сигналов.[1]

Станции Омега использовали очень большие антенны для передачи на своих очень низких частотах (VLF). Это связано с тем, что длина волны обратно пропорциональна частоте (длина волны в метрах = 299 792 458 / частота в Гц), а эффективность передатчика сильно снижается, если длина антенны меньше 1/4 длины волны. Они использовали заземленные или изолированные мачты с оттяжками с зонтичными антеннами или проволочные пролеты через долины и фьорды. Некоторые антенны Омега были самыми высокими сооружениями на континенте, где они стояли или все еще стоят.

Башня Омега в Пейнсвилле, Либерия

Когда в 1971 году заработали шесть из восьми станций сети, повседневная работа находилась в ведении Береговая охрана США в сотрудничестве с Аргентина, Норвегия, Либерия, и Франция. Японская и австралийская станции заработали несколько лет спустя. Персонал береговой охраны эксплуатировал две станции в США: одну в Ламур, Северная Дакота а другой в Kaneohe, Гавайи на острове Оаху.

Благодаря успеху спутниковая система навигации, использование Omega снизилось в течение 1990-х годов до такой степени, что стоимость эксплуатации Omega больше не могла быть оправдана. «Омега» была окончательно закрыта 30 сентября 1997 года. Несколько башен вскоре были снесены.

Некоторые станции, например, станция ЛаМур, сейчас используются для подводные коммуникации.

Судебное дело

В 1976 г. Decca Navigator Компания Лондона подал в суд правительство Соединенных Штатов патент нарушения, утверждая, что система Omega была основана на предложенной ранее системе Decca, известной как ДЕЛРАК, Покрытие Decca Long Range Area,[2] который был раскрыт США в 1954 году. Decca процитировала оригинальные американские документы, показывающие, что система Omega изначально называлась ДЕЛРАК / Омега. Decca выиграла дело и получила компенсацию в размере 44 000 000 долларов США. Decca ранее подала в суд на правительство США за предполагаемые нарушения патентных прав ЛОРАН С в 1967 году. Decca выиграла дело, но, поскольку навигационная система была признана военной, США не возместили ущерб.[1]

ОМЕГА станции

Человек спуск вниз по бывшему VLF-передатчик Woodside Станция G Передатчик OMEGA в Вудсайд, Виктория.
Место, где сейчас была разрушена антенна Омега на острове Реюньон, все еще можно увидеть сегодня как диск.

Всего было девять станций Омега; только восемь работали одновременно. Тринидад действовал до 1976 года и был заменен Либерией:

Передатчик Bratland Omega

Передатчик Bratland Omega (станция A - 66 ° 25′15 ″ с.ш. 13 ° 09′02 ″ в.д. / 66.420833 ° с. Ш. 13.150555 ° в. / 66.420833; 13.150555 (Здание передатчика Bratland Omega)) расположен рядом Альдра был единственным европейским передатчиком Omega. Он использовал очень необычную антенну, которая состояла из нескольких проводов, натянутых над фьордом между двумя бетонными якорями на расстоянии 3500 метров (11500 футов) друг от друга, один на 66 ° 25′27 ″ с.ш. 013 ° 10′01 ″ в.д. / 66,42417 ° с. Ш. 13,16694 ° в. / 66.42417; 13.16694 (Передатчик Bratland Omega, точка привязки Восток) а другой в 66 ° 24′53 ″ с.ш. 013 ° 05′19 ″ в.д. / 66,41472 ° с. Ш. 13,08861 ° в. / 66.41472; 13.08861 (Передатчик Bratland Omega, Anchor Point West). Один из блоков находился на материковой части Норвегии, другой - на Альдра остров. Антенна была разобрана в 2002 году.

Передатчик Trinidad Omega

Передатчик Trinidad Omega (станция B до 1976 г., замененная станцией в Пейнсвилле, Либерия), расположенный в Тринидад (в 10 ° 41′58 ″ с.ш. 61 ° 38′19 ″ з.д. / 10,69938 ° с.ш. 61,638708 ° з.д. / 10.69938; -61.638708) использовал в качестве антенны проволочный пролет над долиной. Строения на участке сохранились. 26 апреля 1988 г. здание, в котором размещались передатчики Омега, было разрушено взрывом, вызванным лесным пожаром, в результате которого возникла взрывчатка. В результате взрыва погибли шесть человек.

26 апреля 1988 г. кустарный пожар в окрестностях лагеря Омега, Чагуарамас, быстро перекинулся на находящийся поблизости бункер оружия и боеприпасов лагеря Омега, что привело к взрыву. Четыре пожарных и двое солдат погибли при попытке взять ситуацию под контроль. В результате взрыва несколько сотрудников национальной безопасности получили ранения. Этот взрыв был зафиксирован на Шкала Рихтера и части бункера были обнаружены в сотнях метров от эпицентра. Правительство Республики Тринидад и Тобаго ежегодно отмечает 26 апреля Днем памяти сотрудников службы национальной безопасности.

Передатчик Paynesville Omega

Мачта Paynesville Omega
Общая информация
Положение делСнесен
ТипЗаземленная мачта с оттяжками с зонтичной антенной
Место расположенияPaynesville, Либерия
Координаты06 ° 18′20 ″ с.ш. 010 ° 39′44 ″ з.д. / 6,30556 ° с.ш.10,66222 ° з. / 6.30556; -10.66222
Завершенный1976
Разрушен10 мая 2011 г.
Высота417 м (1368,11 футов)
Дизайн и конструкция
Генеральный подрядчикБереговая охрана США

Передатчик Paynesville Omega (станция B - 06 ° 18′20 ″ с.ш. 010 ° 39′44 ″ з.д. / 6,30556 ° с.ш.10,66222 ° з. / 6.30556; -10.66222) была открыта в 1976 году и использовала зонтичную антенну, установленную на 417-метровой стальной решетке, заземленной мачта с оттяжками. Это было самое высокое сооружение, когда-либо построенное в Африке. Станция была передана правительству Либерии после отключения навигационной системы Omega 30 сентября 1997 года. Доступ к вышке был неограниченным, и на заброшенную мачту можно было подняться до тех пор, пока она не была снесена 10 мая 2011 года. Передатчик будет использоваться для строительства современного рыночного комплекса, который предоставит дополнительные места для местных торговцев и уменьшит скопление на Рынке красных фонарей в Пейнсвилле, крупнейшем продовольственном рынке Либерии.[3]

Передатчик Kaneohe Omega

Передатчик Kaneohe Omega (станция C - 21 ° 24′17 ″ с.ш. 157 ° 49′51 ″ з.д. / 21,404700 ° с. Ш. 157,830822 ° з. / 21.404700; -157.830822) была одной из двух станций, эксплуатируемых USCG. Он был открыт в 1943 году как VLF-передатчик для подводной связи. Антенна была протянута через Хайку Долина. В конце шестидесятых его переоборудовали в передатчик OMEGA.

Передатчик La Moure Omega

La Moure Omega Mast
Общая информация
Положение делПолный
ТипРадиатор мачты изолирован от земли
Место расположенияЛа-Мур, Северная Дакота, Соединенные Штаты
Координаты46 ° 21′57 ″ с.ш. 098 ° 20′08 ″ з.д. / 46.36583 ° с.ш.98.33556 ° з.д. / 46.36583; -98.33556
Высота365,25 м (1198,33 футов)
Дизайн и конструкция
Генеральный подрядчикБереговая охрана США

Передатчик La Moure Omega (станция D) расположен рядом с Ла-Мур, Северная Дакота, США в 46 ° 21′57 ″ с.ш. 98 ° 20′08 ″ з.д. / 46.365944 ° с.ш.98.335617 ° з.д. / 46.365944; -98.335617) была другой станцией, управляемой USCG. Он использовал высоту 365,25 метра. мачта с оттяжками изолирован от земли, как его антенна. После закрытия OMEGA станция стала NRTF LaMoure. а VLF подводная лодка коммуникационный сайт.

Передатчик Chabrier Omega

Мачта Chabrier Omega
Общая информация
Положение делРазрушен
ТипЗаземленная мачта с оттяжками с зонтичной антенной
Место расположенияChabrier, Реюньон
Координаты20 ° 58′27 ″ ю.ш. 55 ° 17′24 ″ в.д. / 20,97417 ° ю.ш.55,29000 ° в. / -20.97417; 55.29000
Завершенный1976
Разрушен14 апреля 1999 г.
Высота428 м (1404,20 футов)
Дизайн и конструкция
Генеральный подрядчикБереговая охрана США

Передатчик Chabrier Omega (станция E) рядом с Chabrier на Реюньон остров в Индийском океане в 20 ° 58′27 ″ ю.ш. 55 ° 17′24 ″ в.д. / 20,97417 ° ю.ш.55,29000 ° в. / -20.97417; 55.29000 использовалась зонтичная антенна, установленная на 428-метровом заземленном мачта с оттяжками. Мачта была взорвана 14 апреля 1999 г.

Передатчик Trelew Omega

Основная статья: Омега Башня Трелью

Станция F, Трелью, Аргентина. Снесен в 1998 году.

Передатчик Woodside Omega

Основная статья: VLF-передатчик Woodside

Станция G, недалеко от Вудсайда, Виктория, Австралия. Прекращение передачи Omega в 1997 году, она стала башней подводной связи и была снесена в 2015 году.

Башня Омега, Цусима

Омега-мачта, Цусима
Башня Цусима Омега 1977 2.jpg
Сделано на основе Информация об изображениях национальных ландшафтов (цветные аэрофотоснимки), Министерство земли, инфраструктуры, транспорта и туризма.
Общая информация
Положение делРазрушен
ТипРадиатор мачты изолирован от земли
Место расположенияЦусима, Япония
Координаты34 ° 36′53 ″ с.ш. 129 ° 27′13 ″ в.д. / 34,61472 ° с.ш.129,45361 ° в. / 34.61472; 129.45361
Завершенный1973
Разрушен1998
Высота455 м (1492,78 футов)
Дизайн и конструкция
Генеральный подрядчикБереговая охрана США

Передатчик Омега Шуши-Ван (станция H) расположен недалеко от Шуши-Ван на Остров Цусима в 34 ° 36′53 ″ с.ш. 129 ° 27′13 ″ в.д. / 34,61472 ° с.ш.129,45361 ° в. / 34.61472; 129.45361 использовала в качестве антенны трубчатую стальную мачту высотой 389 метров, изолированную от земли. Эта мачта, построенная в 1973 году и являвшаяся самым высоким сооружением в Японии (и, возможно, самой высокой трубчатой ​​стальной мачтой из когда-либо построенных), была демонтирована в 1998 году с помощью крана. На его бывшем месте был построен мемориал высотой около 8 метров, состоящий из основания мачты (без изолятора) и сегмента. На месте бывшего здания спирали теперь есть детская площадка.

Тестовые площадки OMEGA

Помимо девяти действующих башен Омега, башня на Форестпорт, Нью-Йорк использовался для раннего тестирования системы.

Башня Форестпорта

Основная статья: Башня Форестпорта

Культурное значение

Башни некоторых OMEGA-станций были самыми высокими сооружениями в стране, а иногда и на континенте, где они стояли. В немецком научно-фантастическом романе «Дер Комет» ( http://www.averdo.de/produkt/72105959/lutz-harald-der-komet/ ) большая комета, которая угрожает столкнуться с Землей, защищена технологией, разработанной в Зоне 51 на территории заброшенного узла передачи OMEGA Пейнсвилль в Либерии, для которого она создает необходимое низкочастотное электромагнитное поле.

Финал второго сезона Настоящий детектив называется «Станция Омега».

Смотрите также

Библиография

  • Скотт Р. Э. 1969. Исследование и оценка навигационной системы Omega для трансокеанской навигации гражданской авиацией. FAARD-69-39.
  • Аше, Джордж П. USCG 1972. Омега-система глобальной навигации. Международный гидрографический обзор 50 (1):87–99.
  • Тернер, Николас. 1973. Омега: документальный анализ. Австралийский журнал международных отношений:291–305.
  • Пирс, Дж. 1974 г. Омега: факты, надежды и мечты. Кембридж Массачусетс: Отдел инженерии и прикладной физики Гарвардского университета.
  • Уилкс, Оуэн, Нильс Петтер Гледич и Ингвар Ботнен. 1987 г. Loran-C и Omega: исследование военного значения радионавигационных средств. Осло; Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Норвежского университета / Издательство Оксфордского университета. ISBN  82-00-07703-9
  • Гиббс, Грэм. 1997 г. Объединение продукта и глобального рынка: история успеха канадской компании Marconi. Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN  1-56347-225-2; ISBN  978-1-56347-225-1 [Пример коммерческого развития навигационной системы Omega]

Рекомендации

  1. ^ а б c http://www.jproc.ca/hyperbolic/omega.html
  2. ^ http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1956/1956%20-%200541.html
  3. ^ «Самое высокое сооружение в Африке снесено, чтобы освободить место для современного рыночного комплекса». Правительство Республики Либерия. 10 мая 2011 г. Архивировано с оригинал 5 мая 2012 г.. Получено 2011-05-15.

внешняя ссылка

Сопоставьте все координаты, используя: OpenStreetMap  
Скачать координаты как: KML  · GPX