अतिशयोक्तिपूर्ण नेविगेशन
हाइपरबॉलिक नेविगेशन रेडियो नेविगेशन सिस्टम का एक वर्ग है जिसमें रेडियो नेविगेशन बीकन ट्रांसमीटरों से प्राप्त रेडियो तरंगों के समय (चरण (तरंगों)) में अंतर के आधार पर स्थान निर्धारित करने के लिए एक नेविगेशन रिसीवर उपकरण का उपयोग किया जाता है।
ऐसी प्रणालियाँ दो व्यापक रूप से अलग-अलग स्टेशनों की क्षमता पर निर्भर करती हैं जो एक संकेत को प्रसारित करती हैं जो समय में अत्यधिक सहसंबद्ध है। विशिष्ट प्रणालियाँ या तो एक ही समय में छोटी दालों को प्रसारित करती हैं, या निरंतर संकेत जो चरण (तरंगों) में समान होते हैं। दो स्टेशनों के बीच मध्य बिंदु पर स्थित एक रिसीवर एक ही समय में सिग्नल प्राप्त करेगा या समान चरण होगा, लेकिन किसी अन्य स्थान पर निकटतम स्टेशन से सिग्नल पहले प्राप्त होगा या एक अलग चरण होगा।
एक रिसीवर के स्थान का निर्धारण करने के लिए आवश्यक है कि दो सिंक्रनाइज़ स्टेशनों को एक ही समय में ट्यून किया जाए ताकि संकेतों की तुलना की जा सके। यह समय में एक 'अंतर' को प्रकट करता है, जो एक स्टेशन या दूसरे के करीब एक सापेक्ष दूरी के अनुरूप होता है। उन सभी स्थानों को प्लॉट करना जहां इस समय का अंतर हो सकता है एक चार्ट पर बिंदुओं के स्थान के रूप में एक हाइपरबोला # हाइपरबोला की परिभाषा उत्पन्न करता है। ठीक करने के लिए, इस तरह के दूसरे वक्र का निर्माण करने के लिए एक दूसरी स्टेशन जोड़ी को भी चालू किया जाता है। दो वक्र सामान्य रूप से दो स्थानों पर प्रतिच्छेद करते हैं, इसलिए सटीक स्थान निर्धारित करने के लिए कुछ अन्य नेविगेशन सिस्टम या तीसरे माप की आवश्यकता होती है।
शत्रु तोपखाने का पता लगाने के लिए ध्वनिक स्थान प्रणालियों में प्रथम विश्व युद्ध के दौरान अतिशयोक्तिपूर्ण स्थान प्रणालियों का उपयोग किया गया था। एक गोले के दागे जाने की आवाज कई माइक्रोफोनों द्वारा प्राप्त की गई थी, और अभिग्रहण के समय स्थान की साजिश करने के लिए एक कंप्यूटिंग केंद्र को भेजा गया था। इन प्रणालियों का उपयोग द्वितीय विश्व युद्ध में किया गया था। आरएएफ बॉम्बर कमांड द्वारा उपयोग के लिए शाही वायु सेना द्वारा शुरू की गई पहली हाइपरबॉलिक रेडियो नेविगेशन प्रणाली द्वितीय विश्व युद्ध के युग जी (नेविगेशन) थी। इसके बाद 1944 में शाही नौसेना द्वारा डेका नेविगेटर सिस्टम, अमेरिकी नौसेना द्वारा समुद्र में लंबी दूरी की नेविगेशन के लिए लोरान के साथ किया गया था। प्रसिद्ध यूएस कोस्ट गार्ड LORAN-सी , अंतर्राष्ट्रीय ओमेगा (नेविगेशन सिस्टम) सिस्टम, और सोवियत अल्फा (रेडियो नेविगेशन) और इतना ही सहित युद्ध के बाद के उदाहरण। 1990 के दशक में ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) जैसे उपग्रह नेविगेशन प्रणाली द्वारा उनके थोक प्रतिस्थापन तक इन सभी प्रणालियों का उपयोग देखा गया।
बुनियादी अवधारणाएँ
समय आधारित नेविगेशन
जमीन पर आधारित दो रेडियो स्टेशनों पर विचार करें जो एक दूसरे से एक निर्धारित दूरी पर स्थित हैं, मान लीजिए 300 किमी ताकि वे प्रकाश की गति पर लगभग 1 मिसे दूर हों। दोनों स्टेशन एक विशिष्ट आवृत्ति पर एक छोटी नाड़ी प्रसारित करने के लिए सेट समान ट्रांसमीटरों से लैस हैं। इनमें से एक स्टेशन, जिसे सेकेंडरी कहा जाता है, एक रेडियो रिसीवर से भी लैस है। जब यह रिसीवर दूसरे स्टेशन से संकेत सुनता है, जिसे प्राथमिक कहा जाता है, तो यह अपने स्वयं के प्रसारण को ट्रिगर करता है। प्राथमिक स्टेशन तब दालों की किसी भी श्रृंखला को प्रसारित कर सकता है, द्वितीयक श्रवण के साथ और 1 एमएस देरी के बाद उसी श्रृंखला को उत्पन्न कर सकता है।
दो स्टेशनों के बीच खींची गई रेखा के मध्य बिंदु पर स्थित एक पोर्टेबल रिसीवर पर विचार करें, जिसे आधार रेखा के रूप में जाना जाता है। इस मामले में, सिग्नल, रिसीवर तक पहुंचने के लिए आवश्यक रूप से 0.5 एमएस लेंगे। इस समय को मापकर, वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि वे दोनों स्टेशनों से ठीक 150 किमी दूर हैं, और इस प्रकार सटीक रूप से उनका स्थान निर्धारित कर सकते हैं। यदि रिसीवर लाइन के साथ किसी अन्य स्थान पर जाता है, तो सिग्नल का समय बदल जाएगा। उदाहरण के लिए, अगर वे सिग्नल को 0.25 और 0.75 मिलीसेकंड पर समय देते हैं, तो वे नज़दीकी स्टेशन से 75 किमी और आगे से 225 किमी दूर हैं।
यदि रिसीवर बेसलाइन की तरफ जाता है, तो दोनों स्टेशनों से देरी बढ़ेगी। उदाहरण के लिए, किसी बिंदु पर, वे 1 और 1.5 एमएस की देरी को मापेंगे, जिसका अर्थ है कि रिसीवर एक स्टेशन से 300 किमी और दूसरे से 450 किमी दूर है। यदि कोई चार्ट पर दो स्टेशनों के चारों ओर 300 और 450 किमी त्रिज्या के वृत्त बनाता है, तो वृत्त दो बिंदुओं पर प्रतिच्छेद करेंगे। नेविगेशन जानकारी के किसी भी अतिरिक्त स्रोत के साथ, इन दो चौराहों में से एक को एक संभावना के रूप में समाप्त किया जा सकता है, और इस प्रकार उनका सटीक स्थान प्रकट किया जा सकता है, या ठीक किया जा सकता है।
निरपेक्ष बनाम अंतर समय
इस दृष्टिकोण के साथ एक गंभीर व्यावहारिक समस्या है - सिग्नल को रिसीवर तक पहुंचने में लगने वाले समय को मापने के लिए, रिसीवर को सटीक समय पता होना चाहिए कि सिग्नल मूल रूप से भेजा गया था। यह असहयोगी सिग्नल स्रोतों (जैसे दुश्मन तोपखाने) के मामले में संभव नहीं है और 2000 के दशक तक, सस्ती जीपीएस रिसीवरों के व्यापक परिचय तक व्यापक घड़ी वितरण एक अनसुलझी समस्या थी।
1930 के दशक में, ऐसे सटीक समय मापन संभव नहीं थे; आवश्यक सटीकता की एक घड़ी निश्चित रूप में बनाने के लिए काफी कठिन थी, अकेले पोर्टेबल रहने दें। एक उच्च-गुणवत्ता वाला क्रिस्टल थरथरानवाला, उदाहरण के लिए, एक महीने में लगभग 1 से 2 सेकंड ड्रिफ्ट करता है, या 1.4×10−3 seconds per hour.[1] यह छोटा लग सकता है, लेकिन प्रकाश यात्रा के रूप में 300 million metres per second (190,000 miles per second), यह प्रति घंटे 420 किमी के बहाव को दर्शाता है। केवल कुछ घंटों की उड़ान का समय ऐसी प्रणाली को अनुपयोगी बना देगा, ऐसी स्थिति जो 1960 के दशक में वाणिज्यिक परमाणु घड़ियों की शुरुआत तक लागू रही।
हालांकि, दो संकेतों के बीच के अंतर को सटीक रूप से मापना संभव है। उपयुक्त उपकरणों का अधिकांश विकास 1935 और 1938 के बीच राडार प्रणालियों को परिनियोजित करने के प्रयासों के एक भाग के रूप में किया गया था। यूके ने, विशेष रूप से, अपने चेन होम सिस्टम के विकास में काफी प्रयास किया था। चैन होम के लिए रडार प्रदर्शन सिस्टम आस्टसीलस्कप (या ऑसिलोग्राफ, जैसा कि वे उस समय ज्ञात थे) पर आधारित थे, जो प्रसारण सिग्नल भेजे जाने पर अपना स्वीप शुरू करने के लिए ट्रिगर किया गया था। वापसी संकेतों को प्रवर्धित किया गया और एक ब्लिप का निर्माण करते हुए डिस्प्ले में भेजा गया। किसी भी ब्लिप के ऑसिलोस्कोप के चेहरे के साथ दूरी को मापकर, प्रसारण और रिसेप्शन के बीच का समय मापा जा सकता है, इस प्रकार लक्ष्य को सीमा का खुलासा किया जा सकता है।
बहुत मामूली संशोधन के साथ, एक ही प्रदर्शन का उपयोग दो स्वैच्छिक संकेतों के बीच के अंतर के समय के लिए किया जा सकता है। नेविगेशनल उपयोग के लिए, प्राथमिक संकेतों को द्वितीयक संकेतों से अलग करने के लिए किसी भी पहचान की विशेषताओं का उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, प्राथमिक सिग्नल प्राप्त होने पर पोर्टेबल रिसीवर ने अपने ट्रेस को चालू कर दिया। जैसे ही सेकेंडरी से सिग्नल आए, वे रडार पर एक लक्ष्य के रूप में उसी तरह से डिस्प्ले पर ब्लिप का कारण बनेंगे, और प्राइमरी और सेकेंडरी के बीच सटीक देरी आसानी से निर्धारित हो जाएगी।
स्थिति फिक्स
हमारे मूल निरपेक्ष-समय वाले मामलों के समान उदाहरणों पर विचार करें। यदि रिसीवर बेसलाइन के मध्य बिंदु पर स्थित है तो दो सिग्नल बिल्कुल एक ही समय पर प्राप्त होंगे, इसलिए उनके बीच विलंब शून्य होगा। हालांकि, विलंब न केवल तब शून्य होगा जब वे दोनों स्टेशनों से 150 किमी की दूरी पर और इस तरह बेसलाइन के बीच में स्थित हों, बल्कि तब भी होगा जब वे दोनों स्टेशनों से 200 किमी, और 300 किमी, आदि की दूरी पर स्थित हों। तो इस मामले में रिसीवर अपने सटीक स्थान का निर्धारण नहीं कर सकता है, केवल यह कि उनका स्थान आधार रेखा के लंबवत रेखा के साथ कहीं स्थित है।
दूसरे उदाहरण में, रिसीवर्स ने समय को 0.25 और 0.75 ms निर्धारित किया है, इसलिए यह 0.5 ms की मापित देरी उत्पन्न करेगा। ऐसे कई स्थान हैं जो इस अंतर को उत्पन्न कर सकते हैं - 0.25 और 0.75 मिसे, लेकिन 0.3 और 0.8 मिसे, 0.5 और 1 मिसे इत्यादि। यदि इन सभी संभावित स्थानों को प्लॉट किया जाता है, तो वे आधार रेखा पर केंद्रित एक अतिशयोक्तिपूर्ण वक्र बनाते हैं। चयनित विलंबों, मान लीजिए प्रत्येक 0.1 ms के लिए वक्रों के साथ नेविगेशनल चार्ट बनाए जा सकते हैं। ऑपरेटर तब यह निर्धारित कर सकता है कि वे देरी को मापकर और चार्ट को देखकर इनमें से किस रेखा पर स्थित हैं।
एक ही माप से संभावित स्थानों की एक श्रृंखला का पता चलता है, एक भी फिक्स नहीं। इस समस्या का समाधान बस किसी अन्य स्थान पर एक और द्वितीयक स्टेशन जोड़ना है। इस मामले में दो विलंबों को मापा जाएगा, एक प्राथमिक और द्वितीयक A के बीच का अंतर, और दूसरा प्राथमिक और द्वितीयक B के बीच का अंतर। चार्ट पर दोनों विलंब वक्रों को देखने पर, दो चौराहे मिलेंगे, और इनमें से एक को रिसीवर के संभावित स्थान के रूप में चुना जा सकता है। यह एक समान निर्धारण है जैसा कि प्रत्यक्ष समय/दूरी मापन के मामले में होता है, लेकिन अतिशयोक्तिपूर्ण प्रणाली में एक ऑसिलोस्कोप से जुड़े पारंपरिक रेडियो रिसीवर से ज्यादा कुछ नहीं होता है।
चूंकि द्वितीयक प्राथमिक संकेत प्राप्त होने पर तुरंत अपने संकेत स्पंद को प्रसारित नहीं कर सकता था, इसलिए संकेत में एक निश्चित विलंब बनाया गया था। कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस देरी का चयन किया गया है, ऐसे कुछ स्थान होंगे जहां एक ही समय में दो माध्यमिक सिग्नल प्राप्त होंगे, और इस प्रकार उन्हें प्रदर्शन पर देखना मुश्किल हो जाएगा। एक द्वितीयक को दूसरे से पहचानने की किसी विधि की आवश्यकता थी। सामान्य तरीकों में केवल निश्चित समय पर माध्यमिक से संचार करना, विभिन्न आवृत्तियों का उपयोग करना, सिग्नल के फटने के लिफाफे को समायोजित करना, या एक विशेष पैटर्न में कई फटने को प्रसारित करना शामिल था। स्टेशनों का एक सेट, प्राथमिक और द्वितीयक, एक श्रृंखला के रूप में जाना जाता था। इसी तरह के तरीकों का उपयोग उन मामलों में चेन की पहचान करने के लिए किया जाता है जहां किसी दिए गए स्थान पर एक से अधिक चेन प्राप्त हो सकती हैं।
ऑपरेशनल सिस्टम
1931 में सीफहर्ट्सचुले लुबेक (नेविगेशन कॉलेज) में अपने मास्टर की परीक्षा के भाग के रूप में इस विषय पर चिंतन के साथ शुरुआत करते हुए, मींट हार्म्स ने हाइपरबोलिक नेविगेशन सिस्टम के निर्माण का प्रयास किया था। ल्यूबेक में कैसरटोर में गणित, भौतिकी और नेविगेशन के लिए प्रोफेसर का पद लेने के बाद, हार्म्स ने सरल ट्रांसमीटर और रिसीवर का उपयोग करते हुए अतिशयोक्तिपूर्ण नेविगेशन का प्रदर्शन करने की कोशिश की। 18 फरवरी 1932 को उन्होंने रीचस्पेटेंट-एनआर प्राप्त किया। उनके आविष्कार के लिए 546000।[2][3]
दे
पहला ऑपरेशनल हाइपरबोलिक नेविगेशन यूके का जी था, जिसे पहली बार 1941 में आरएएफ बॉम्बर कमांड द्वारा प्रायोगिक तौर पर इस्तेमाल किया गया था। जी का इस्तेमाल जर्मनी पर बमबारी के साथ-साथ यूके के क्षेत्र में नेविगेशन के लिए किया गया था, खासकर रात में लैंडिंग के लिए। यूके में कई जी चेन बनाए गए थे, और युद्ध के बाद यह यूके में चार चेन, फ्रांस में दो और उत्तरी जर्मनी में एक के लिए विस्तारित हुआ। 1946 में अंतर्राष्ट्रीय नागरिक उड्डयन संगठन के गठन के बाद की अवधि के लिए, जी को नेविगेशन के लिए विश्वव्यापी मानक के आधार के रूप में माना जाता था, लेकिन वीएचएफ सर्वदिशात्मक रेंज (वीओआर) प्रणाली को इसके बजाय चुना गया था, और अंतिम जी श्रृंखला को अंततः बंद कर दिया गया था। 1970 में।[4] दी गई श्रृंखला से जी संकेत सभी एक ही आवृत्ति पर भेजे गए थे। प्राथमिक स्टेशन ने दो सिग्नल भेजे, ए सिग्नल जो एक समय अवधि की शुरुआत को चिह्नित करता है, और डी सिग्नल जो अनिवार्य रूप से अंत को चिह्नित करने के लिए दो ए है। हर अवधि में, दो सेकेंडरी में से एक अपने बी और सी संकेतों को बदलते हुए प्रतिक्रिया देगा। परिणामी पैटर्न ABD… ACD… ABD… एक वाइड-बैंड रिसीवर का उपयोग चेन में ट्यून करने के लिए किया गया था और आउटपुट ऑपरेटर के ऑसिलोस्कोप को भेजा गया था। चूंकि श्रृंखलाओं को एक ही ट्यूनर द्वारा प्राप्त करने की अनुमति देने के लिए आवृत्ति में बारीकी से स्थान दिया गया था, इसके परिणामस्वरूप कभी-कभी डिस्प्ले पर दिखाई देने वाली कई श्रृंखलाओं के संकेत मिलते थे। इन मामलों में जंजीरों को अलग करने के लिए, एक दूसरा ए सिग्नल, ए 1 या घोस्ट ए, समय-समय पर कुंजीबद्ध किया गया था, और प्रदर्शन पर चमकने के पैटर्न को श्रृंखला की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता था।[4]
ऑपरेटर ने शुरू में प्रदर्शन पर दालों की एक धारा देखने के लिए अपने रिसीवर में ट्यून किया, कभी-कभी उन अन्य श्रृंखलाओं को भी शामिल किया जो आवृत्ति में पास थीं। वे फिर एक स्थानीय ऑसिलेटर को ट्यून करेंगे जो ऑसिलोस्कोप के निशान को ट्रिगर करता है ताकि यह प्राथमिक स्टेशन पर घड़ी से मेल खाए (जो समय के साथ बदल सकता है और किया जा सकता है)। इसके बाद, वे एक चर विलंब का उपयोग करेंगे जो पूरे प्रदर्शन को आगे या पीछे स्थानांतरित करने के लिए स्थानीय ऑसिलेटर्स सिग्नल में जोड़ा गया था, इसलिए ए दालों में से एक 'दायरे' के बहुत बाईं ओर था (कार्रवाई क्षैतिज होल्ड डायल के समान है) एक एनालॉग टेलीविजन पर)। अंत में, पूरे डिस्प्ले में ट्रेस की गति को ट्यून किया जाएगा ताकि डी पल्स सिर्फ दाईं ओर दिखाई दे। ए पल्स से बी या सी पल्स की दूरी अब एक संलग्न पैमाने से मापी जा सकती है। इसके परिणामस्वरूप होने वाली देरी को नेविगेशनल चार्ट पर देखा जा सकता है।[4]
प्रदर्शन अपेक्षाकृत छोटा था, जो सीमित संकल्प था, और इस प्रकार देरी का निर्धारण। 1 माइक्रोसेकंड की माप सटीकता उद्धृत की गई थी, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 150 मीटर तक सही हाइपरबोलिक के निर्धारण की सटीकता हुई, और जब ऐसे दो मापों को जोड़ा गया तो परिणामी फिक्स सटीकता लगभग 210 मीटर थी। लंबी दूरी पर, उदाहरण के लिए 350 मील, त्रुटि दीर्घवृत्त लगभग 6 मील गुणा 1 मील था। अधिकतम सीमा लगभग 450 मील थी,[4]हालांकि कई लंबी दूरी के सुधार असामान्य परिस्थितियों में किए गए थे।
लोरान
अमेरिका ने भी 1940 की शुरुआत में अतिशयोक्तिपूर्ण नेविगेशन पर विचार किया था, और एक विकास प्रयास शुरू किया था जिसे प्रोजेक्ट 3 के रूप में जाना जाता था जो जी के समान था। जब तक उन्हें जी से मिलवाया गया, तब तक केवल प्रगति रुकी हुई थी, जो पहले से ही उत्पादन में प्रवेश कर रहा था। जी को तुरंत 8वीं वायु सेना के लिए चुना गया और प्रोजेक्ट 3 टीम ने अन्य उपयोगों पर अपना ध्यान केंद्रित किया, अंततः विशेष रूप से काफिले के नेविगेशन पर विचार किया।
बहुत लंबी दूरी पर स्पंदों को प्राप्त करने की अनुमति देने के लिए नई अवधारणा skywave ्स के उपयोग पर निर्भर थी। इसने जी के लाइन-ऑफ़-विज़न सिस्टम की तुलना में काफी अधिक जटिल प्राप्त संकेतों का उत्पादन किया, और व्याख्या करना अधिक कठिन था। उस अपवाद के साथ, हालांकि, दो प्रणालियां अवधारणा में बहुत समान थीं, और आवृत्ति चयनों और नाड़ी समय के विवरण में काफी हद तक भिन्न थीं। जी के आविष्कारक रॉबर्ट जे. डिप्पी, ग्राउंड स्टेशनों के विवरण के साथ मदद करने के लिए 1942 के मध्य में अमेरिका चले गए। इस दौरान उन्होंने मांग की कि रिसीवर्स का एक हवाई संस्करण बनाया जाए, और जी के साथ विनिमेय होना चाहिए। परिणामी प्रणाली लॉन्ग रेंज नेविगेशन के लिए लोरान के रूप में उभरी, और दो स्टेशनों की पहली श्रृंखला जून 1942 में शुरू हुई।[5] LORAN तब LORAN-A बन गया जब इसके प्रतिस्थापन का डिज़ाइन शुरू हुआ, यह शुरुआत में LORAN-B अवधारणा थी, लेकिन अंततः 1957 में शुरू होने वाली बहुत लंबी दूरी की LORAN-C द्वारा प्रतिस्थापित की गई।
लोरान ने अंततः 1.950 मेगाहर्ट्ज को अपनी प्राथमिक परिचालन आवृत्ति के रूप में चुना। 7.5 मेगाहर्ट्ज को एक अतिरिक्त चैनल के रूप में दिन के समय उपयोग के लिए चुना गया था, लेकिन कभी भी परिचालन रूप से उपयोग नहीं किया गया। जी की तुलना में 450 miles (720 km) हवा के माध्यम से सीमा, LORAN के बारे में एक सीमा थी 1,500 miles (2,400 km) पानी के ऊपर, और 600 miles (970 km) भूमि के ऊपर। ऑपरेशन आम तौर पर जी के समान था, लेकिन एक समय में केवल एक माध्यमिक सिग्नल प्रदर्शित किया गया था। एक फिक्स के लिए ऑपरेटर को एक देरी को मापने की आवश्यकता होती है, फिर दूसरी, और फिर चार्ट पर परिणामी देरी को देखें। यह एक समय लेने वाली प्रक्रिया थी जिसमें कई मिनट लग सकते थे, इस दौरान वाहन चल रहा था। सटीकता को 1% सीमा के रूप में उद्धृत किया गया था।[5]
श्रृंखला की पहचान करने के लिए लोरान ने दो विधियों का उपयोग किया। एक परिचालन आवृत्ति थी, जिसमें चार चैनल थे, जैसा कि जी में है। दूसरी वह दर थी जिस पर दालों को उच्च, निम्न और धीमी दरों के साथ दोहराया गया था। इसने किसी दिए गए क्षेत्र में 12 श्रृंखलाओं तक की अनुमति दी। इसके अतिरिक्त, दालों की मूल रूप से स्थिर पुनरावृत्ति को बाद में एक और आठ अद्वितीय पैटर्न बनाने के लिए संशोधित किया गया, जिससे कुल 96 स्टेशन जोड़े की अनुमति मिली। व्यापक कवरेज के लिए बड़ी संख्या में अद्वितीय संकेतों की मांग करते हुए, कोई भी श्रृंखला स्टेशनों के एक या अधिक जोड़े का उपयोग कर सकती है।[5]
डेका नेविगेटर
डेका नेविगेशन सिस्टम मूल रूप से अमेरिका में विकसित किया गया था, लेकिन अंततः यूके में डेका रेडियो कंपनी द्वारा तैनात किया गया और आमतौर पर इसे ब्रिटिश सिस्टम के रूप में जाना जाता है। शुरू में रॉयल नेवी के लिए जी के नौसैनिक संस्करणों के लिए एक सटीक सहायक के रूप में विकसित किया गया था, डेका का पहली बार 5 जून 1944 को डी-डे आक्रमण की तैयारी में माइनस्वीपर (जहाज) का मार्गदर्शन करने के लिए उपयोग किया गया था। प्रणाली को युद्ध के बाद विकसित किया गया था और नागरिक उपयोग के लिए जीईई और अन्य प्रणालियों के साथ प्रतिस्पर्धा की गई थी। कई कारणों से, विशेष रूप से इसके उपयोग में आसानी ने, इसे 1990 के दशक में व्यापक उपयोग में रखा, जिसकी दुनिया भर में कुल 42 श्रृंखलाएँ थीं। 1990 के दशक में कई स्टेशनों को अपडेट किया गया था, लेकिन जीपीएस के व्यापक उपयोग के कारण डेका को 31 मार्च 2000 की आधी रात को बंद कर दिया गया।[6] डेका उनके दालों के समय के बजाय निरंतर संकेतों के चरणों की तुलना करने पर आधारित था। यह अधिक सटीक था, क्योंकि डेका के मामले में संकेतों की एक जोड़ी के चरण को कुछ डिग्री, चार डिग्री के भीतर मापा जा सकता था। इस बहुत बेहतर अंतर्निहित सटीकता ने डेका को जी या लोरान की तुलना में अधिक लंबी तरंग दैर्ध्य का उपयोग करने की अनुमति दी, जबकि अभी भी सटीकता के समान स्तर की पेशकश की। लंबी तरंग दैर्ध्य के उपयोग ने जी या लोरान की तुलना में बेहतर प्रचार किया, हालांकि मूल प्रणाली के लिए रेंज आम तौर पर लगभग 500 मील तक सीमित थी।
एक अन्य लाभ यह है कि सरल विद्युत गेज का उपयोग करके दो संकेतों के सापेक्ष चरण को प्रदर्शित करना आसान है। जी और लोरान के विपरीत, जिसमें सिग्नल समय को मापने के लिए ऑसिलोस्कोप के उपयोग की आवश्यकता होती है, डेका ने तीन मैकेनिकल पॉइंटर्स की एक श्रृंखला का उपयोग किया जो लागत का एक अंश था, कम जगह लेता था, और तीन संकेतों की एक साथ जांच की अनुमति देता था। इसने डेका को बहुत कम खर्चीला और उपयोग में आसान बना दिया।
डेका में अंतर्निहित नुकसान था कि सिग्नल केवल 360 डिग्री तक भिन्न हो सकता था, और यह पैटर्न स्टेशनों के चारों ओर एक सर्कल में दोहराया गया था। इसका मतलब था कि बड़ी संख्या में ऐसे स्थान थे जो किसी विशेष चरण माप को पूरा करते थे, एक समस्या जिसे चरण अस्पष्टता के रूप में जाना जाता है। जबकि जी और लोरान ने आपको दो स्थानों में से एक में तय किया, डेका ने आपको सैकड़ों में से एक में तय किया। चूंकि अस्पष्ट क्षेत्र स्टेशनों से दूर विकीर्ण होते हैं और उनकी एक सीमित चौड़ाई होती है, इसलिए इन्हें गलियों के रूप में जाना जाता है।
डेका ने इस समस्या को एक ओडोमीटर-जैसे डिस्प्ले के उपयोग के माध्यम से हल किया, जिसे डीकोमीटर के रूप में जाना जाता है। किसी यात्रा पर निकलने से पहले, नेविगेटर डिकोमीटर के लेन काउंटर को उनकी ज्ञात स्थिति पर सेट करेगा। जैसे ही शिल्प आगे बढ़ा, डायल का हाथ घूमेगा, और शून्य पार होने पर काउंटर को बढ़ा या घटा देगा। इस संख्या और वर्तमान डायल रीडिंग के संयोजन ने नेविगेटर को वर्तमान विलंब को सीधे पढ़ने और इसे चार्ट पर देखने की अनुमति दी, जी या लोरान की तुलना में कहीं अधिक आसान प्रक्रिया। इसका उपयोग करना इतना आसान था कि डेका ने बाद में एक स्वचालित चार्टिंग फीचर जोड़ा, जिसने एक चलती मानचित्र प्रदर्शन का निर्माण किया। बाद में सिग्नल श्रृंखला में परिवर्धन ने ज़ोन और लेन को सीधे गणना करने की अनुमति दी, लेन काउंटरों को मैन्युअल रूप से सेट करने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया और सिस्टम को उपयोग करना और भी आसान बना दिया।[6]
चूंकि प्रत्येक प्राथमिक और द्वितीयक संकेत एक अलग आवृत्ति पर भेजा गया था, एक ही समय में कितनी भी देरी को मापा जा सकता है; व्यवहार में, तीन आउटपुट उत्पन्न करने के लिए एक एकल प्राथमिक और तीन द्वितीयक का उपयोग किया गया था। जैसा कि प्रत्येक संकेत एक अलग आवृत्ति पर भेजा गया था, तीनों, जिन्हें हरे, लाल और बैंगनी के रूप में जाना जाता है, को एक साथ डिकोड किया गया और तीन डीकोमीटर पर प्रदर्शित किया गया। सेकेंडरी भौतिक रूप से एक दूसरे से 120 डिग्री के कोण पर वितरित किए गए थे, जिससे ऑपरेटर को डिस्प्ले पर संकेतों की जोड़ी चुनने की अनुमति मिलती है जो स्टेशनों से रिसीवर के लिए जितना संभव हो सके समकोण के करीब भेजा गया था, जिससे सटीकता में और सुधार हुआ। अधिकतम सटीकता को सामान्य रूप से 200 गज के रूप में उद्धृत किया गया था, हालांकि यह परिचालन त्रुटियों के अधीन था।[6]
अधिक सटीकता और उपयोग में आसानी के अलावा, डेक्का भी भूमि पर उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त था। अपवर्तन के कारण होने वाली देरी का पल्स टाइमिंग पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है, लेकिन चरण परिवर्तनों के लिए बहुत कम। इस प्रकार डेका ने हेलीकॉप्टर के उपयोग के लिए खुद को बड़ी मांग में पाया, जहां रनवे एप्रोच एड्स जैसे इंस्ट्रूमेंट लैंडिंग सिस्टम और वीएचएफ ऑम्निडायरेक्शनल रेंज छोटे हवाई क्षेत्रों के लिए उपयुक्त नहीं थे और अनिवार्य रूप से यादृच्छिक स्थानों पर विमान का उपयोग किया जाता था। डेक्का के लिए एक गंभीर नुकसान यह था कि यह विशेष रूप से बिजली से शोर के लिए अतिसंवेदनशील था। जहाजों के लिए यह गंभीर चिंता का विषय नहीं था, जो तूफानों का इंतजार कर सकते थे, लेकिन लंबी दूरी की हवाई नेविगेशन के लिए इसे अनुपयुक्त बना दिया जहां समय का सार था। इस भूमिका के लिए डेका के कई संस्करण पेश किए गए, विशेष रूप से DECTRA और DELRAC, लेकिन इनका व्यापक उपयोग नहीं देखा गया।[7][8]
लोरान-सी
LORAN-A को जी के आधार पर शीघ्रता से निर्मित करने के लिए डिजाइन किया गया था, और इसकी ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी को लंबे समय तक ओवर-वाटर रेंज की आवश्यकता और एक चयनित न्यूनतम सटीकता के संयोजन के आधार पर चुना गया था। मेगाहर्ट्ज के बजाय kHz में बहुत कम आवृत्तियों का उपयोग करने से सिस्टम की सीमा बहुत बढ़ जाएगी। हालांकि, फिक्स की सटीकता सिग्नल की तरंग दैर्ध्य का एक कार्य है, जो कम आवृत्तियों पर बढ़ जाती है - दूसरे शब्दों में, कम आवृत्ति का उपयोग करने से सिस्टम की सटीकता कम हो जाएगी। एलएफ लोरान के साथ सर्वोत्तम, शुरुआती प्रयोगों की आशा के बजाय यह साबित हुआ कि भविष्यवाणी की तुलना में सटीकता बहुत खराब थी, और इन पंक्तियों के प्रयासों को छोड़ दिया गया था।[9] डेका-जैसी साइक्लान और नवार्हो अवधारणाओं सहित कई कम आवृत्ति प्रयासों को रोका गया। उनमें से कोई भी डेका पर कोई वास्तविक अग्रिम पेश करने वाला साबित नहीं हुआ; उन्होंने या तो मामूली बेहतर सीमा, या बेहतर सीमा की पेशकश की, लेकिन उपयोगी होने के लिए बहुत कम सटीकता।
जी और लोरान-ए ऑसिलोस्कोप के विकास के कारण संभव हुआ- इससे पहले समय का सटीक मापन संभव नहीं था। 1950 के दशक में लो-कॉस्ट चरण बंद लूप (PLL) के विकास के कारण LORAN-C संभव हुआ। एक पीएलएल एक इनपुट सिग्नल के समान आवृत्ति और चरण के साथ एक स्थिर आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करता है, भले ही वह इनपुट आवधिक या खराब प्राप्त हो। इस मामले में महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि पीएलएल ने कई छोटी दालों से निरंतर सिग्नल के पुनर्निर्माण की अनुमति दी थी। पीएलएल का उपयोग करने वाली एक प्रणाली जीई की तरह एक स्पंदित संकेत प्राप्त कर सकती है, और फिर डेका की तरह चरण माप के लिए एक सतत स्वर का निर्माण कर सकती है।
साइक्लेन ट्रांसमीटरों का पुन: उपयोग करते हुए, यूएस नेवी ने 1950 के दशक के मध्य में इस तरह की प्रणाली के साथ प्रयोग शुरू किया, और 1957 में सिस्टम को स्थायी रूप से चालू कर दिया। कई श्रृंखलाओं का पालन किया गया, अंततः यूएस सहयोगियों और संपत्तियों के आसपास दुनिया भर में कवरेज प्रदान किया।[9]हालांकि डेका की तुलना में कम सटीक, इसने उचित सटीकता और लंबी दूरी के संयोजन की पेशकश की, एक ऐसा संयोजन जो उस समय उपयोग में आने वाली लगभग सभी अन्य प्रणालियों को अप्रचलित कर दिया और उनकी क्रमिक वापसी का नेतृत्व किया। LORAN-C उपग्रह नेविगेशन युग में अच्छी तरह से सेवा में बना रहा, जब तक कि 8 फरवरी 2010 को अंततः GPS बंद नहीं हो गया।[10] बुनियादी संचालन में, माप दो-चरणीय प्रक्रिया थी। संकेतों को पहले जी के समान फैशन में स्क्रीन पर ट्यून किया जाएगा और स्थान के मोटे अनुमान का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ब्लिप्स की स्थिति के साथ पंक्तिबद्ध किया जाएगा। यह माप वाहन को एक विशिष्ट लेन में रखने के लिए पर्याप्त सटीक था। ऑपरेटर तब तक डिस्प्ले को बहुत बड़ा कर देगा जब तक कि वे ब्लिप्स के भीतर अलग-अलग संकेत नहीं देख सकते, और फिर समय की सही ढंग से लाइन करने के लिए चरण तुलना का उपयोग करें।
कम आवृत्तियों और लंबी दूरी पर, यह जानना मुश्किल होगा कि क्या आप सीधे स्टेशनों से संकेतों के वर्तमान चरण को देख रहे हैं, या एक चक्र पहले से एक प्रत्यक्ष संकेत की तुलना कर रहे हैं, या शायद एक आयनमंडल से परिलक्षित होता है। इस अस्पष्टता को कम करने के लिए किसी प्रकार की द्वितीयक जानकारी की आवश्यकता होती है। LORAN-C ने दालों में विशिष्ट विवरण भेजकर इसे हासिल किया ताकि प्रत्येक स्टेशन को विशिष्ट रूप से पहचाना जा सके।[11]
सिग्नल तब बंद हो गया जब प्राथमिक ने स्टेशन की पहचान करने के लिए उपयोग किए जा रहे प्रत्येक पल्स के बीच सटीक समय के साथ नौ दालों के अनुक्रम को प्रसारित किया। प्रत्येक द्वितीयक स्टेशनों ने तब अपने स्वयं के सिग्नल भेजे, जिसमें समान पहचान वाले पैटर्न में आठ दालें शामिल थीं। रिसीवर सिग्नल टाइमिंग का उपयोग चेन का चयन करने, सेकेंडरी की पहचान करने और आयनोस्फीयर से बाउंस सिग्नल को अस्वीकार करने के लिए कर सकते हैं।[11] LORAN-C श्रृंखलाओं को मास्टर स्टेशन, M, और पाँच माध्यमिक स्टेशनों तक, V, W, X, Y, Z में व्यवस्थित किया गया था। सभी को 100 kHz पर प्रसारित किया गया था, जो पहले के सिस्टम की तुलना में बहुत कम आवृत्ति थी। परिणाम एक संकेत था जिसने दिन के समय 2,250 मील की ग्राउंड वेव रेंज, 1,650 मील की रात के समय की ग्राउंड वेव और 3,000 मील की स्काईवेव्स की पेशकश की। समय सटीकता का अनुमान 0.15 माइक्रोसेकंड था, जो 50 से 100 मीटर के क्रम पर सटीकता प्रदान करता है। वास्तविक दुनिया के उपयोग में, तटरक्षक ने 0.25 समुद्री मील, या बेहतर की पूर्ण सटीकता का हवाला दिया।[12]
ओमेगा
परिचालन उपयोग में प्रवेश करने वाली अंतिम हाइपरबोलिक नेविगेशन प्रणालियों में से एक जल्द से जल्द विकसित की जाने वाली प्रणालियों में से एक थी; ओमेगा 1940 के दशक में जॉन एल्विन पियर्स द्वारा काम करने के लिए अपने इतिहास का पता लगाता है, डेका चरण-तुलना प्रणाली के समान मूल विचार पर काम कर रहा है। उन्होंने विशेष रूप से मध्यम-सटीकता वैश्विक नेविगेशन के लिए एक प्रणाली की कल्पना की, और इस प्रकार सिग्नल के आधार के रूप में 10 kHz की बेहद कम आवृत्ति का चयन किया। हालांकि, चरण अस्पष्टता के साथ समस्या, जैसा कि डेका के मामले में था, का मतलब था कि उस समय प्रणाली व्यावहारिक नहीं थी।
प्राथमिक समस्या स्टेशनों को सिंक्रनाइज़ कर रही थी। जी और लोरान स्टेशन इतने करीब थे कि प्राथमिक से संकेत सुनने पर सेकेंडरी ट्रिगर हो सकते थे, लेकिन एक वैश्विक प्रणाली के लिए, स्टेशन एक-दूसरे को दिखाई नहीं दे सकते थे, खासकर जब माहौल सहयोगात्मक नहीं था। इसका समाधान 1955 में सीज़ियम परमाणु घड़ी के रूप में पेश किया गया था। ये पर्याप्त सटीकता की पेशकश करते हैं कि उन्हें अपने कारखाने में सिंक्रनाइज़ किया जा सकता है, ट्रांसमीटर स्थानों पर भेज दिया जाता है, और फिर से सिंक्रनाइज़ करने की आवश्यकता के बिना वर्षों तक चलता रहता है। इन्हें व्यावहारिक बनने से पहले काफी विकास की आवश्यकता थी, लेकिन इन मुद्दों को ज्यादातर 1960 के दशक तक हल कर लिया गया था।
इसने एक और समस्या छोड़ दी; इस प्रकार की चरण तुलना प्रणालियाँ अस्पष्ट हैं और यह निर्धारित करने के लिए कि वे किस लेन में हैं, किसी अन्य प्रणाली की आवश्यकता है। यह जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली (आईएनएस) के विकास के माध्यम से हल करने की प्रक्रिया में भी था। 1950 के दशक के उत्तरार्ध के शुरुआती मॉडल ने भी कुछ मील के भीतर सटीकता की पेशकश की, जो लेन को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त थी।
अवधारणा पर प्रयोग पूरे 1950 और 60 के दशक में जारी रहे, डेका के विकास के समानांतर उनकी लगभग समान DELRAC प्रणाली के साथ। यह 1960 के दशक तक नहीं था, जब बर्फ तोड़ने वाली बैलिस्टिक पनडुब्बियां एक मुख्य निवारक बल बन गईं, कि ऐसी प्रणाली की तत्काल आवश्यकता थी। अमेरिकी नौसेना ने 1968 में पूर्ण तैनाती को अधिकृत किया, 1983 में 8 स्टेशनों के एक पूर्ण सेट तक पहुंच गया। ओमेगा भी सबसे कम समय तक चलने वाली प्रणालियों में से एक साबित हुई, जो 20 सितंबर 1997 को बंद हो गई।[13] ओमेगा स्टेशन एक विशिष्ट समय-स्लॉट में एक सतत तरंग संकेत प्रसारित करते हैं। परमाणु घड़ियों ने यह भी सुनिश्चित किया कि उनके संकेत सही आवृत्ति और चरण के साथ भेजे जाएं; पिछली प्रणालियों के विपरीत, ओमेगा को प्राथमिक/द्वितीयक व्यवस्था की आवश्यकता नहीं थी क्योंकि घड़ियाँ बाहरी संदर्भ के बिना संकेतों को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त सटीक थीं। अनुक्रम शुरू करने के लिए, नॉर्वे में स्टेशन शुरू में 0.9 सेकंड के लिए 10.2 kHz पर प्रसारित होगा, फिर 0.2 सेकंड के लिए बंद कर दिया जाएगा, फिर इस पैटर्न को दोहराते हुए 1.0 सेकंड के लिए 13.6 kHz पर प्रसारित किया जाएगा। प्रत्येक स्टेशन ने चार ऐसे संकेतों की एक श्रृंखला प्रसारित की जो लगभग एक सेकंड तक चले, और फिर चुप हो गए जबकि अन्य स्टेशनों ने अपनी बारी ली। किसी भी समय, तीन स्टेशन एक ही समय में विभिन्न आवृत्तियों पर प्रसारित होंगे। रिसीवर उन स्टेशनों के सेट का चयन करेंगे जो उनके दिए गए स्थान के लिए सबसे उपयुक्त थे, और फिर 10 सेकंड की श्रृंखला के दौरान उन स्टेशनों के संकेतों की प्रतीक्षा करें। फिक्स की गणना तब डेका के समान ही ठीक उसी तरह से आगे बढ़ी, हालांकि बहुत कम ऑपरेटिंग आवृत्ति ने बहुत कम सटीकता का नेतृत्व किया। ओमेगा के चार्ट 2 से 4 नॉटिकल मील की सटीकता उद्धृत करते हैं।[13]
वह
CHAYKA LORAN-C का सोवियत संघ का समकक्ष है, और समान सिद्धांतों और समान आवृत्ति पर काम करता है। यह मुख्य रूप से पल्स लिफाफों के विवरण में भिन्न होता है। पूर्व सोवियत संघ के चारों ओर पाँच CHAYKA श्रृंखलाएँ वितरित की गई हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक प्राथमिक और दो और चार द्वितीयक के बीच है।
अल्फा
अल्फा, अपने सोवियत नाम से अधिक सही ढंग से जाना जाता है, RSDN-20, अनिवार्य रूप से 1962 में शुरू होने वाले पूर्व सोवियत संघ में तैनात ओमेगा का एक संस्करण है। प्रारंभिक प्रणाली में क्रास्नोडार, रेवडा और नोवोसिबिर्स्क में एक लाइन में मोटे तौर पर चलने वाले केवल तीन ट्रांसमीटरों का उपयोग किया गया था। बाद में प्राथमिक स्टेशन रहा। 1991 में खाबरोवस्क और सेदा में दो अतिरिक्त स्टेशन ऑनलाइन आए। स्टेशन 11 और 14 kHz के बीच आवृत्तियों का उपयोग करते हैं।[14]
सैटेलाइट नेविगेशन सिस्टम
सतनाव प्रणालियों के लिए दो जटिल कारक हैं: (1) ट्रांसमीटर स्टेशन (उपग्रह) चल रहे हैं; और (2) जीपीएस उपग्रह प्रसारण यूटीसी (एक प्रकाशित ऑफसेट के साथ) के साथ सिंक्रनाइज़ हैं, इस प्रकार सटीक समय प्रदान करते हैं। आइटम (1) के लिए आवश्यक है कि उपग्रह निर्देशांक को समय के कार्य के रूप में जाना जाए (प्रसारण संदेशों में शामिल)। आइटम (2) satnav सिस्टम को समय के साथ-साथ स्थिति की जानकारी प्रदान करने में सक्षम बनाता है, लेकिन इसके लिए अधिक जटिल समाधान एल्गोरिथम की आवश्यकता होती है। हालाँकि, ये पृथ्वी-स्थिर अतिपरवलयिक प्रणालियों से तकनीकी अंतर हैं, लेकिन मूलभूत अंतर नहीं हैं।[15][16]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ "Clock accuracy in ppm"
- ↑ Festschrift 175 Jahre Seefahrtschule Lübeck
- ↑ Meldau-Steppes, Lehrbuch der Navigation, B.2, page 7.142, Bremen 1958
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 Jerry Proc, "The GEE system", 14 January 2001
- ↑ 5.0 5.1 5.2 Jerry Proc, "LORAN-A", 26 November 2007
- ↑ 6.0 6.1 6.2 Jerry Proc, "Decca Navigator - History", 14 January 2008
- ↑ Jerry Proc, "DECTRA", 20 February 2001
- ↑ Jerry Proc, "DELRAC", 26 January 2008
- ↑ 9.0 9.1 Jerry Proc, "LORAN-C History", 21 March 2004
- ↑ Jerry Proc, "LORAN-C Closure", 1 September 2010
- ↑ 11.0 11.1 Jerry Proc, "LORAN-C Signal Characteristics", 24 September 2006
- ↑ "Special Notice Regarding LORAN Closure", US Coast Guard, 8, June 2012
- ↑ 13.0 13.1 Jerry Proc, "OMEGA", 21 October 2010
- ↑ Trond Jacobsen, "THE RUSSIAN VLF NAVAID SYSTEM, ALPHA, RSDN-20"
- ↑ Abel, J.S. and Chaffee, J.W., "Existence and uniqueness of GPS solutions", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 26, no. 6, pp. 748–53, Sept. 1991.
- ↑ Fang, B.T., "Comments on "Existence and uniqueness of GPS solutions" by J.S. Abel and J.W. Chaffee", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 28, no. 4, Oct. 1992.
