Омега (навигационная система)

по данным NASA Worldwind-globe [1] - расположение Омега-передатчика А в Норвегии (расстояния)

Омега могла определять положение с точностью ± 2,2 км (1,4 мили). Более поздние радионавигационные системы были более точными.

OMEGA была первой радионавигационной системой глобального радиуса действия, эксплуатируемой Соединенными Штатами в сотрудничестве с шестью странами-партнерами. Это была гиперболическая навигационная система, позволяющая кораблям и самолетам определять свое положение путем приема радиосигналов очень низкой частоты (ОНЧ) в диапазоне от 10 до 14 кГц, передаваемых глобальной сетью из восьми фиксированных наземных радиомаяков с использованием навигационного приемника. . Он начал функционировать примерно в 1971 году и был закрыт в 1997 году в пользу системы глобального позиционирования .

История

Предыдущие системы

Для определения « точки » в любой навигационной системе необходимо выполнить два измерения. Обычно они принимаются в отношении неподвижных объектов, таких как известные ориентиры или известное расположение вышек радиопередачи. Измерив угол до двух таких мест, можно определить положение навигатора. Альтернативно можно измерить угол и расстояние до одного объекта или расстояние до двух объектов.

Внедрение радиосистем в 20 веке резко увеличило расстояния, на которых можно было проводить измерения. Такая система также требовала гораздо большей точности измерений: погрешность в один градус по углу могла быть приемлемой при определении местоположения маяка, находящегося на расстоянии нескольких миль, но имела ограниченное применение при использовании на радиостанции, находящейся на расстоянии 300 миль (480 миль). км) далеко. Было разработано множество методов для определения координат с относительно небольшими угловыми неточностями, но даже они, как правило, были полезны только для систем ближнего действия.

Та же самая электроника, которая обеспечивала работу базовых радиосистем, дала возможность очень точных измерений временной задержки и, следовательно, очень точных измерений расстояния. Проблема заключалась в том, чтобы узнать, когда была начата передача. С радаром 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, например, для аэронавигации , приемник должен знать точное время передачи сигнала. Обычно это было невозможно с использованием электроники того времени. Вместо этого две станции были синхронизированы с использованием одного из двух переданных сигналов в качестве триггера для второго сигнала после фиксированной задержки. Сравнивая измеренную задержку между двумя сигналами и сравнивая ее с известной задержкой, выяснилось, что положение самолета лежит вдоль изогнутой линии в пространстве. Если провести два таких измерения на удаленных друг от друга станциях, то полученные линии будут перекрываться в двух местах. Эти местоположения обычно находились достаточно далеко друг от друга, чтобы обычные навигационные системы, такие как счисление пути , могли исключить неправильное определение местоположения.

Первой из этих гиперболических навигационных систем были британские Gee и Decca , за ними последовали американские системы LORAN и LORAN-C . LORAN-C обеспечивал точную навигацию на расстояниях более 1000 километров (620 миль), а за счет обнаружения «цепочек» 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 расстояния, десятки километров, сигнал запуска мог передаваться по проводам. На больших расстояниях радиосигнализация была более практичной, но все такие системы имели те или иные ограничения по дальности действия.

Возможна передача радиосигналов на очень большие расстояния с использованием длинноволновых методов (низких частот), что позволяет создать гиперболическую систему по всей планете. Однако на этих диапазонах радиосигналы распространяются не по прямым линиям, а отражаются от различных областей над Землей, известных под общим названием ионосфера . На средних частотах создается впечатление, что сигнал «изгибается» или преломляется за горизонт. На более низких частотах, VLF и ELF, сигнал будет отражаться от ионосферы и земли, позволяя сигналу преодолевать большие расстояния за несколько «прыжков». Однако очень сложно синхронизировать несколько станций, используя эти сигналы, поскольку они могут быть получены несколько раз с разных направлений в конце разных переходов.

Проблема синхронизации очень удаленных станций была решена с появлением в 1950-х годах атомных часов , которые к 1960-м годам стали коммерчески доступны в портативном виде. В зависимости от типа, например, рубидия , цезия , водорода , часы имели точность порядка 1 части из 10. ¹⁰ лучше, чем 1 часть из 10 ¹² или дрейф примерно на 1 секунду за 30 миллионов лет. Это более точная система синхронизации, используемая главной/вторичной станциями.

К этому времени системы Loran-C и Decca Navigator доминировали в функциях средней дальности, а ближнюю дальность хорошо обслуживали VOR и DME . Стоимость часов, отсутствие необходимости и ограниченная точность длинноволновой системы устранили необходимость в такой системе для многих целей.

Однако у ВМС США была явная потребность именно в такой системе, поскольку они находились в процессе внедрения системы TRANSIT спутниковой навигационной . TRANSIT был разработан, чтобы обеспечить возможность измерения местоположения в любой точке планеты с достаточной точностью, чтобы служить эталоном для инерциальной навигационной системы (INS). Периодические исправления перенастраивают ИНС, которую затем можно использовать для навигации на более длительные периоды времени и расстояния.

Часто считалось, что ТРАНЗИТ генерирует два возможных местоположения для любых данных измерений, по одному по обе стороны от орбитального подканала. 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 канала управления связью военно-морской радиостанции в Хайку , часть передатчика Kaneohe Omega, 1987 год.

Omega была одобрена к разработке в 1968 году с восемью передатчиками и способностью достигать точности 4 миль (6,4 км) при определении местоположения. Каждая станция «Омега» передала последовательность из трех сигналов очень низкой частоты (ОНЧ) (10,2 кГц, 13,6 кГц, 11,333… кГц именно в этом порядке) плюс четвертую частоту, которая была уникальной для каждой из восьми станций. Длительность каждого импульса (от 0,9 до 1,2 секунды, с паузами в 0,2 секунды между каждым импульсом) отличалась фиксированным шаблоном 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 местными главными атомными часами. Импульсы в каждой 10-секундной группе обозначались по первым 8 буквам алфавита в публикациях Omega того времени.

Огибающую отдельных импульсов можно использовать для установления внутренней синхронизации приемника в пределах 10-секундного шаблона. Однако именно фаза принимаемых сигналов внутри каждого импульса использовалась для определения времени прохождения от передатчика к приемнику. Используя гиперболическую геометрию и принципы радионавигации, можно было определить положение с точностью порядка 5–10 километров (3,1–6,2 мили) на всей территории земного шара в любое время суток. Омега использовала методы гиперболической радионавигации, и цепь работала в ОНЧ-части спектра от 10 до 14 кГц . К концу своего 26-летнего срока службы Omega превратилась в систему, используемую в основном гражданским сообществом. Принимая сигналы от трех станций, приемник «Омега» мог определять местоположение с точностью до 4 морских миль (7,4 км), используя принцип сравнения фаз сигналов.

Станции «Омега» использовали очень обширные антенны для передачи на очень низких частотах (ОНЧ). Это связано с тем, что длина волны обратно пропорциональна частоте (длина волны в метрах = 299 792 458 / частота в Гц), и эффективность передатчика сильно снижается, если длина антенны короче 1/4 длины волны. Они использовали заземленные или изолированные мачты с зонтичными антеннами или пролеты проводов через долины и фьорды. Некоторые антенны Омеги были самыми высокими сооружениями на континенте, где они стояли или стоят до сих пор.

Башня Омега Пейнсвилл, Либерия

Когда в 1971 году шесть из восьми станций начали функционировать, повседневными операциями управляла Береговая охрана США в партнерстве с Аргентиной , Норвегией, Либерией и Францией. Японская и австралийская станции начали работу несколько лет спустя. Персонал береговой охраны обслуживал две станции США: одну в Ламуре, Северная Дакота , и другую в Канеохе , Гавайи, на острове Оаху .

Благодаря успеху системы глобального позиционирования использование Omega сократилось в 1990-е годы до такой степени, что стоимость эксплуатации Omega больше не могла быть оправдана. Омега была окончательно закрыта 30 сентября 1997 года. Вскоре несколько башен были снесены.

Некоторые из станций, например станция Ламур , сейчас используются для подводной связи .

Судебное дело

В 1976 году Decca Navigator лондонская компания подала в суд на правительство США по поводу нарушения патентных прав , утверждая, что система Omega была основана на предложенной ранее системе Decca, известной как DELRAC , Decca Long Range Area Coverage . это было раскрыто США в 1954 году. Decca процитировала оригинальные документы США, показывающие, что система Omega первоначально называлась DELRAC/Omega . Decca выиграла дело и получила компенсацию в размере 44 миллионов долларов. Ранее Decca подала в суд на правительство США за предполагаемое нарушение патентных прав на систему LORAN C в 1967 году. Decca также выиграла это дело, но, поскольку навигационная система LORAN C была признана военной и не использовалась в коммерческих целях, США не выплатили никаких убытков. .

станции ОМЕГА

Человек спускается на веревке по бывшему передатчику VLF Transmitter Woodside Station G OMEGA в Вудсайде, штат Виктория .

Место ныне снесенной антенны «Омега» на острове Реюньон до сих пор можно увидеть в виде диска.

Всего было девять станций «Омега»; одновременно работало только восемь. Тринидад действовал до 1976 года, и его заменила Либерия:

Братланд Омега передатчик

Передатчик Братланд Омега (станция А – 66.420833°N 13.150555°E / 66.420833; 13.150555 (Bratland Omega Transmitter Building)) situated near Aldra was the only European Omega transmitter. It used a very unusual antenna, which consisted of several wires strung over a fjord between two concrete anchors 3,500 metres (11,500 ft) apart, one at 66 ° 25'27 "N 013 ° 10'01" E и другой в 66 ° 24'53 "N 013 ° 05'19" E . Один из блоков находился на материковой части Норвегии, другой — на Альдра острове . Антенна была демонтирована в 2002 году.

Тринидад Омега-передатчик

Передатчик Тринидад Омега (станция B до 1976 года, заменена станцией в Пейнсвилле, Либерия), расположенный в Тринидаде (в  10,69938 ° N 61,638708 ° W  / 10,69938; -61.638708 ) использовал в качестве антенны пролет над долиной. Здания участка все еще там. 26 апреля 1988 года здание, в котором размещались передатчики «Омега», было разрушено в результате взрыва, вызванного лесным пожаром, который привел к возгоранию взрывчатки. Пострадали серьёзные люди, в результате взрыва погибли шесть человек.

26 апреля 1988 года лесной пожар в окрестностях лагеря Омега в Чагуарамасе быстро распространился на близлежащий бункер с оружием и боеприпасами в лагере Омега, что привело к взрыву. Четверо пожарных и двое солдат погибли при попытке взять ситуацию под контроль. В результате взрыва ранения получили несколько сотрудников национальной безопасности. Этот взрыв был зафиксирован по шкале Рихтера , а части бункера были обнаружены в сотнях метров от эпицентра. Правительство Республики Тринидад и Тобаго ежегодно посвящает 26 апреля Дню памяти погибших сотрудников национальной безопасности.

Пейнсвилл Омега-передатчик

Мачта Пейнсвилл Омега
Викимедиа | © OpenStreetMap
Общая информация
Статус	Снесен
Тип	Заземленная мачта с оттяжками и зонтичной антенной
Расположение	Пейнсвилл , Либерия
Координаты	06 ° 18'20 "N 010 ° 39'44" W
Завершенный	1976
Разрушен	10 мая 2011 г.
Высота	417 м (1368,11 футов)
Проектирование и строительство
Генеральный подрядчик	Береговая охрана США

Передатчик Пейнсвилл Омега (станция B – 06 ° 18'20 "N 010 ° 39'44" W ) был открыт в 1976 году и использовал зонтическую антенну, установленную на 417-метровой стальной решетчатой ​​мачте с заземленными оттяжками . Это было самое высокое сооружение, когда-либо построенное в Африке. Станция была передана правительству Либерии после отключения навигационной системы «Омега» 30 сентября 1997 года. Доступ к башне был неограниченным, и на заброшенную мачту можно было подняться, пока она не была снесена 10 мая 2011 года. Передатчик будет использован для строительства современного рыночного комплекса, который предоставит дополнительные места местным торговцам и уменьшит заторы на рынке красных фонарей Пейнсвилля, крупнейшем продовольственном рынке Либерии.

Нет передатчика Омега

Передатчик Kaneohe Omega (станция C –  21,404700 ° N 157,830822 ° W  / 21,404700; -157.830822 ) была одной из двух станций, находящихся в ведении Береговой охраны США. Он был открыт в 1943 году как ОНЧ-передатчик для подводной связи. Антенна представляла собой пролет над долиной Хайку . В конце 1960-х годов его переоборудовали в передатчик OMEGA.

Передатчик La Moure Omega

Мачта La Moure Omega
Викимедиа | © OpenStreetMap
Общая информация
Статус	Завершенный
Тип	Мачтовый радиатор изолирован от земли
Расположение	Ла Мур, Северная Дакота , США
Координаты	46 ° 21'57 "N 098 ° 20'08" W
Высота	365,25 м (1198,33 футов)
Проектирование и строительство
Генеральный подрядчик	Береговая охрана США

Передатчик La Moure Omega (станция D), расположенный недалеко от Ла Мура, Северная Дакота , США, по адресу  46,365944 ° N 98,335617 ° W  / 46,365944; -98.335617 ) была еще одной станцией, которой управляла Береговая охрана США. использовалась мачта с оттяжками В качестве антенны высотой 365,25 метра, изолированная от земли. После закрытия OMEGA станция стала NRTF LaMoure , связи VLF центром подводной .

Передатчик Chabrier Omega

Мачта Chabrier Omega
Викимедиа | © OpenStreetMap
Общая информация
Статус	Разрушен
Тип	Заземленная мачта с оттяжками и зонтичной антенной
Расположение	Шабрие , Реюньон
Координаты	20 ° 58'27 "ю.ш. 55 ° 17'24" в.д.
Завершенный	1976
Разрушен	14 апреля 1999 г.
Высота	428 м (1404,20 футов)
Проектирование и строительство
Генеральный подрядчик	Береговая охрана США

Передатчик Chabrier Omega (станция E) возле Шабрие на острове Реюньон в Индийском океане. 20 ° 58'27 "ю.ш. 55 ° 17'24" в.д. использовал зонтическую антенну, установленную на 428-метровой заземленной мачте с оттяжками . Мачта была взорвана взрывчаткой 14 апреля 1999 года.

Передатчик Трелью Омега

Основная статья: Башня Омега Трелью

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

Передатчик Woodside Omega

Основная статья: ОНЧ-передатчик Woodside

Станция G, недалеко от Вудсайда, Виктория. Омега прекратила передачу в 1997 году, стала вышкой подводной связи и была снесена в 2015 году.

Башня Омега, Цусима

Омега-мачта, Цусима
Сделано на основе национальной информации о изображениях земли (цветные аэрофотоснимки) Министерства земли, инфраструктуры, транспорта и туризма.
Викимедиа | © OpenStreetMap
Общая информация
Статус	Разрушен
Тип	Мачтовый радиатор изолирован от земли
Расположение	Цусима , Япония
Координаты	34 ° 36'53 "N 129 ° 27'13" E
Завершенный	1973
Разрушен	1998
Высота	455 м (1492,78 футов)
Проектирование и строительство
Генеральный подрядчик	Береговая охрана США

Передатчик Шуши-Ван Омега (станция H), расположенный недалеко от Шуши-Вана на острове Цусима в 34 ° 36'53 "N 129 ° 27'13" E использовал в качестве антенны трубчатую стальную мачту высотой 389 метров, изолированную от земли. Эта мачта, построенная в 1973 году и являвшаяся самой высокой конструкцией в Японии (и, возможно, самой высокой трубчатой ​​стальной мачтой, когда-либо построенной), была демонтирована в 1998 году краном. На прежнем месте построен мемориал высотой около 8 метров, состоящий из основания мачты (без изолятора) и ее сегмента. На месте бывшего здания «Хеликс» теперь расположена детская площадка.

Тестовые площадки OMEGA

Помимо девяти действующих вышек Omega, башня в Форестпорте, штат Нью-Йорк для первых испытаний системы использовалась .

Форестпорт Тауэр

Основная статья: Башня Форестпорт

Культурное значение

Башни некоторых ОМЕГА-станций были самыми высокими сооружениями в стране, а иногда даже на континенте, где они стояли. В немецком научно-фантастическом романе «Комета» ( http://www.averdo.de/produkt/72105959/lutz-harald-der-komet/ ) большую комету, грозящую столкнуться с Землей, защищают технология , разработанная в Зоне 51 на территории заброшенного объекта передачи ОМЕГА Пейнсвилл в Либерии, для которой она обеспечивает необходимое низкочастотное электромагнитное поле.

Финал второго сезона « Настоящего детектива» называется « Станция Омега ».

Действие третьего эпизода Netflix сериала Gamera Rebirth частично происходит на ОМЕГА-станции Цусима.

См. также

• «Альфа» , российский аналог навигационной системы «Омега», по состоянию на ноябрь 2017 года все еще частично используется. .
• Decca Navigator Ранее компания Decca предложила систему, известную как Delrac , на которой впоследствии была основана Omega.
• ЛОРАН , низкочастотная наземная радионавигационная система, все еще используется (операции в США и Канаде прекращены в 2010 году).
• ЧАЙКА , российский аналог ЛОРАНА.
• ШОРАН
• Гобой (навигация)
• ГХ (навигация)
• ГЭ (навигация)

Библиография

• Скотт, Р.Э. 1969. Исследование и оценка навигационной системы Omega для трансокеанской навигации гражданской авиации . ФААРД-69-39.
• Аш, Джордж П. USCG 1972. Система глобальной навигации Omega. Международное гидрографическое обозрение 50 (1):87–99.
• Тернер, Николас. 1973. Омега: документированный анализ. Австралийский журнал международных отношений : 291–305.
• Пирс, Дж. А. 1974. Омега: факты, надежды и мечты . Кембридж Массачусетс: Отделение инженерии и прикладной физики Гарвардского университета.
• Уилкс, Оуэн, Нильс Петтер Гледич и Ингвар Ботнен. 1987. Лоран-С и Омега: исследование военного значения радионавигационных средств . Осло; Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Норвежского университета/Издательство Оксфордского университета. ISBN   82-00-07703-9
• Гиббс, Грэм. 1997. 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]

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с навигационной системой Omega, на Викискладе?
• Навигационная система Omega (1969) - учебный фильм USN
• «Запись о строительстве башни Омега в Цусиме», японский, 1974 г.
• OMEGA от Джерри Прока VE3FAB
• НЧ коммунальные станции 10-100 кГц (составлено ZL4ALI)
• Фотографии бывшей станции OMEGA La Moure
• Виды на все восемь станций «Омега»