无线电导航系统 罗兰-C
低信噪比罗兰-C接收机详解
摘要罗兰（远程导航的英文词组LOng RAnge Navigation的縮写字LORAN之音译）是全天候、全天时连续工作的远程无线电导航系统，我国也称为长河二号系统，主要由岸基发射设备、系统监测设备及用户设备组成。
该系统是我国独立自主建立并控制的远程无线电导航系统，目前是仅次于GPS导航系统的第二大导航系统，也是我国海军舰船采用的无线电导航系统。
几乎所有的舰船均配备了罗兰－C定位仪或罗兰－C接收机。
但从使用效果看，定位性不佳。
究其原因，由于在建设长河二号系统工程初期，考虑到力求用有限的财力资源构建能够覆盖在全中国沿海区域的远程导航系统，系统发射台的布设采用了远距离长基线的布台方式，虽然发射的功率很大，但在长基线情况下，接收点处的天地波时延差很小，降低了罗兰－C信号实际电平，而接收机几乎完全仿照国外的设备，可以讲没有一个接收机工作在信号的第三周期过零点。
对于长基线工作情况，总有一个离接收点远的副台受到天波的干扰，因此，定位效果自然不佳。
解决定位效果不佳直接的方法是能够自主化设计接收机，并且在接收机的信号处理方法上要有突破。
现阶段要想在很短的时间内使国内的设计能力及水平有很大的提高是不现实的。
因此，必须寻找其它有效途径。
课题依据海军装备部下达的《低信噪比罗兰－C接收机的研制》任务提出的。
重点从信号接收和处理两方面就改善接收机性能做理论探讨和部分实验性研究。
主要结果概括如下：课题首先着重研究磁性天线对接收机抗干扰、抑制噪声等性能的改善，由于磁性天线具有方向性，从抗干扰和抑制噪声两方面出发，课题设计出一种既能抗干扰，又能抑制噪声的磁性天线。
通过外场与电天线的比对实验，并对实验数据进行统计分析，表明磁性天线在信噪比以及时差稳定性两方面对接收机性能的改善优于电天线，磁性天线的信噪比高于电天线2－3db，且所测时差稳定性高于电天线。
其次，本文提出了一种用小波分析提取罗兰－C信号周期识别特征的新方法。
常用的周期识别的方法有包络识别法和射频采用法，但是包络识别法容易造成包络的失真和延迟，射频采样法要求信噪比较高。
基于罗兰-C自主授时系统的研究与设计
天津航海 ２ ０ １ ４年第 ２期
于 自动搜索 ， 提高抗干扰能力， 有利于抑制连续波干
重合时间 一 由于采用 Ｇ Ｒ Ｐ重复周期发播 ， 因此扰 和
位移字平衡调制 ， 调制量为 一 １ Ｕ Ｓ ， ０ ｕ ｓ ， ＋ １ Ｕ Ｓ 。 授时 电文包含 了系统 信息和发射台的时间信 息， 罗兰 一 ｃ发射台按照要求和格式形成授时电文 ， 通过对罗兰 一 ｃ导航信号的数据调制 ， 将授时电文 广播给罗兰 一 ｃ用户。用户只有依据授时电文的格 式， 才能正确的从罗兰信号中获得相关 的时间等信
术特点也存在诸多局限， 如授时信息单一、 不能自主
定时等。本文通过在罗兰 一 Ｃ系统建立附加调制信 道， 增加信息含量 ， 从 而做到 自主授时 ， 完善系统定
时功能 和性 能 。 １ 自主授 时技 术
识别脉冲。经过一定延迟后 ， 再发射副台一组八个 脉冲， 间隔 １ ｍ ｓ 。各脉 冲中只有主 台脉冲组 的第一
无线 电干扰 ， 脉冲调制包络采用指数形式。为了便
现从事导航 工程专业 研究 工作 。
定应在脱离水面情况下进行近观检验。
舶， 国内航行海船的船底外部检查 时限被明确在货
船适航证书或客船适航证书中注明， 对于检查官 ， 只
《 国内航行海船法定检 验技术 规则 ２ ０ ０ ４ ｝ 中对 船底外部检查 的要求与相关国际公约中的要求大同 小异 ， 但规定客船每 ２年进行 一次 （ 国 内航行客 船
天线干扰 ， 每台脉冲组均采用相位编码排列。 不可能每组 的脉冲都与标准秒信号重合 ， 显然
只有满足 Ｇ Ｒ Ｐ与 １ ｓ 的最小公倍 数 的时 间间隔 ， 才
可能组脉冲与标准秒重合 ， 此时间间隔称为重合 时 间（ Ｔ Ｏ Ｃ ） 。不 同的 Ｇ Ｒ Ｐ其 Ｔ Ｏ Ｃ不 同， Ｔ Ｏ Ｃ秒前沿 息 。 与主台的脉冲组第一个脉冲起点一致。 授时电文信息包括 ： 年、 月、 日、 时、 分、 秒、 毫秒、 罗兰 一 Ｃ发射机授时功能的实现 ， 是通过新 增 微秒和纳秒 ， 另外还有 闰秒、 发播偏差、 系统状态和
罗兰-C导航系统地面台站信号模拟器设计
罗兰-C导航系统地面台站信号模拟器设计论文导读：罗兰-C导航系统机载设备在机务内场进行定检测试时。
需要罗兰-C系统地面台站信号模拟器提供专用的测试信号。
还需要罗兰-C系统信号模拟器要具有程控操作功能。
笔者研制了一种既可通过GPIB接口进行程控操作。
（4）“FPGA”（选用EP20K300E）为现场可编程门阵列。
关键词：罗兰-C导航系统，地面台站，信号模拟器，GPIB 接口，FPGA，DSP1引言随着“长河二号”工程的全面投入运行，罗兰-C远程无线电导航系统地面台链已有效覆盖中国东、南部沿海及内陆领域[1]，航空型罗兰-C 导航系统接收设备已实现了国产化[2][3]。
目前在国内，罗兰-C导航系统除了已普遍应用于海上舰船导航定位外，还开始广泛应用于空中飞机航线导航、终端导航和非精密进近引导。
罗兰-C导航系统在航空领域的应用，丰富了飞机导航引导手段。
罗兰-C导航系统机载设备在机务内场进行定检测试时，需要罗兰-C 系统地面台站信号模拟器提供专用的测试信号。
特别是在自动测试系统（ATE）平台上对罗兰-C系统机载设备进行定检测试时，还需要罗兰-C系统信号模拟器要具有程控操作功能。
依据在ATE系统测试平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾传统手动测试环境的使用要求，笔者研制了一种既可通过GPIB接口进行程控操作，又可通过控制面板手动操作的罗兰-C系统地面台站信号模拟器。
2设计思路2.1功能和适应性考虑根据在ATE 系统平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾考虑传统手动测试环境下的使用要求，要求罗兰-C系统地面台站信号模拟器应能模拟产生罗兰-C地面台站信号，以与其它测量仪器配合使用，完成航空型和航海型罗兰-C接收机的时差精度、台站锁定时间、台站跟踪等性能指标的程控自动检测和手动人工检测。
具体功能如下：(1) 可模拟产生不同时差的任意一组罗兰-C台链的主、副台工作信号；(2) 具有同轴电缆信号和天线射频信号两种罗兰—C台链主、副台模拟信号输出形式；(3) 具有运用GPIB总线程控设置罗兰-C台链主、副台组重复间隔（又称为“组重复周期”，GRI）和主、副台时差1（TD1）、时差2（TD2）数值和模拟信号输出幅度等数值功能；(4) 具有通过GPIB总线与ATE系统主控计算机之间的通信功能；(5) 具有运用控制面板人工设置罗兰—C台链主、副台GRI、TD1、TD2数值和模拟信号输出幅度等数值功能；(6) 具有自检测功能。
罗兰-C系统多台链接收机定位解算算法
罗兰-C系统多台链接收机定位解算算法
唐金元;王春雷;王翠珍
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2013(043)002
【摘要】目前,罗兰-C远程导航系统的用户设备(罗兰-C接收机)开始采用可同时搜索、跟踪多个不同罗兰-C台链台站信号的多台链接收机结构.多台链罗兰-C接收机运用“多位置线定位解算技术”,利用双曲线定位原理优选多条双曲线位置线进行时差转换定位,基于多台链概位解算和迭代定位解算原理消除定位多值性,提高定位精度.简要介绍了某航空型多台链罗兰-C接收机工作原理,重点对其多台链概位解算和迭代定位解算的计算方法进行了理论研究分析.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】唐金元;王春雷;王翠珍
【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程应用所,北京100071;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041
【正文语种】中文
【中图分类】TN961
【相关文献】
1.罗兰C双台链交叉定位算法研究 [J], 曹可劲;朱银兵;张磊;刘睿
2.北斗/罗兰组合导航系统中伪距导航定位解算新算法研究 [J], 王明福;王仕成;罗大成;张安京
3.罗兰C多台链定位解算技术及其应用 [J], 袁小利;高锐
4.微弱信号下基于模糊度解算的辅助式GPS接收机定位算法研究 [J], 宋成;王飞雪;庄钊文
5.选星算法下GNSS兼容接收机自身定位解算仿真 [J], 车咏馨
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罗兰C导航系统抗干扰能力量化问题研究
罗兰C导航系统抗干扰能力量化问题研究作者：周早君来源：《数字技术与应用》2019年第07期摘要：罗兰C导航系统[1]是一种脉冲相位调制的陆基中远程低频无线电导航系统，它极易受系统的发射体制、接收系统以及外部环境因素影响。
为了系统本身可靠工作，研究罗兰C系统的抗干扰能力问题对罗兰C系统稳定性、信号利用率和提高军事应用能力具有很大价值。
本文就针对罗兰C系统抗干扰能力问题进行了详细的研究。
关键词：罗兰C导航系统;抗干扰能力;量化研究中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0048-02罗兰C系统（我国称：长河二号导航系统）是一种脉冲相位调制的陆基中远程低频无线电导航系统，是我国独立控制的唯一大型陆基无线电导航系统，也是北斗系统的重要备份。
本研究以罗兰C导航系统抗干扰能力量化研究为主要内容，采用理论研究与实测验证相结合的办法，从发射体制、接收系统、环境因素三个方面分析长河二号系统的抗干扰能力，提出量化研究成果。
1 研究目的随着导航在现代战争中的作用不断增强，围绕对导航资源的争夺和控制，导航对抗已经成为现代军事领域新的作战样式，现代战争对导航系统的依赖程度越来越高，导航对抗作为继“电子战”、“信息战”之后出现的又一信息作战样式，已经成功用于实战，并且随着高技术武器对PNT（定位、导航、授时）信息的依赖程度不断加大，导航对抗也将愈加激烈。
目前我海军使用的无线电导航系统主要是北斗系统和长河二号系统，北斗系统正在加紧进行全球建设，将逐渐摆脱星基导航受制于人的被动局面。
但是，从国家安全和战时使用考虑，我国星基系统必须存在战略备份系统。
长河二号具备独立的PNT（定位、导航、授时）信息提供能力，在星基系统服务中断时能提供PNT备份服务，军事上安全性优势明显。
长河二号系统是陆基长波系统，工作在低频（100KHz）波段，不属于传统意义上电磁对抗集中波段。
同时长河信号脉冲峰值辐射功率达到兆瓦级，采用信号编码和相关接收技术，理论上具有极强的抗干扰能力，在战争等特殊时期复杂电磁环境下的军事应用，具有特殊的优势。
基于CPU+FPGA的罗兰-C导航信号模拟平台的生产技术
本技术公开一种基于CPU+FPGA的罗兰C导航信号模拟平台，采用软硬件结合的架构，通过PCIE接口完成数据的传输及CPU部分与FPGA部分间的通信，其中CPU部分负责工作模式选择、环境参数设置、关键参数的计算以及数据装帧、下发至FPGA部分，FPGA部分对数据进行解析并完成信号的生成和合路，最后通过DAC进行数模转换，实现罗兰C导航模拟信号的实时产生。
同时，本技术通过设计中断响应机制实现FPGA与CPU之间的数据持续更新和信号实时产生。
本技术的优点在于：便携、便于升级和价格低廉；良好的升级和扩展空间，系统升级速度快；具备时差和定位工作模式，信号时序控制好，适用于罗兰C导航系统接收和监测设备的研制、调试、维修、校验、培训及功能拓展开发等。
权利要求书1.一种基于CPU+FPGA的罗兰-C导航信号模拟平台，其特征在于：包括初始配置部分，参数计算部分，数据通信部分与信号生成部分；所述初始配置部分用于四个方面的参数配置，包括工作台链和工作模式的选择；用户载体的运动模型以及初始状态参数；任意台链信号参数设置；信号包周差、功率、干扰和噪声的参数设置。
所述参数计算部分单元实现用来根据初始配置部分中获得的初始参数进行控制参数计算，包括主副台信号时差计算、相对速度的计算，用户位置更新计算，信号覆盖范围判断、载频控制参数计算、信号环境参数计算和中断信号控制下的各参数更新计算；所述数据通信部分用于将参数计算部分计算得到的控制参数下发与接收，以及中断信号的传输处理；所述信号生成部分接收来自数据通信部分传递的参数，根据参数生成数字信号，并生成模拟信号，包括中断信号和环境信号。
2.如权利要求1所述一种基于CPU+FPGA的罗兰-C导航信号模拟平台，其特征在于：主副台信号时差计算采用Andoyer-Lambert公式计算用户与信号台间距离，通过用户与一主两副三个信号台的距离及副台编码延时可获得两个主副台信号时差的控制参数；相对速度计算采用Bessel大地主题解算方法，引入辅助球，根据用户当前位置坐标及信号台位置坐标，结合用户运动速度的大小和方向，分别计算用户相对各信号台的运动速度大小，进而得到相应信号台的频率的控制参数；用户位置更新计算方法为：以初始时刻用户载体在地心地固直角坐标系中的位置为坐标原点建立东北天坐标系，根据初始方位角、初始速度、运动轨迹模型，计算每固定时间后用户在东北天坐标系新的位置，并将新位置通转换到地心地固坐标系中，从而实现用户位置状态的更新；信号覆盖范围判断方式为：试试判断用户是否在信号覆盖范围内，对不在或移除信号范围的状态做出提示；信号环境参数计算采用了包括单频干扰、天波干扰和噪声信号的干扰噪声生成模块，且干扰噪声信号与导航信号相互独立，通过功率控制实现任意信号组合。
罗兰_C信号快速捕获方法及其性能分析_李实锋
①②
①
(中国科学院国家授时中心
②
西安
(中国科学院大学
100039) 710600)
③
(中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室
摘
要：罗兰-C 系统与全球导航定位系统(GNSS)相结合已成为新的应用模式，为用户提供可靠的定位、导航和授
时服务。针对传统罗兰-C 接收机信号捕获时间长、抗噪性能差等缺点，该文提出一种基于延迟相关技术的罗兰-C 信号抗噪快速捕获方法，并从理论分析和仿真实验两个方面验证了该方法的有效性，解决了强噪声背景下罗兰-C 信号的快速捕获问题。结果表明：罗兰-C 延迟相关捕获方法的捕获时间优于 200 ms，抗噪性能优于-10 dB。 关键词：信号处理；罗兰-C；延迟相关；快速捕获；抗噪；性能分析 中图分类号： TN966.4 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2012.01660 文献标识码： A 文章编号： 1009-5896(2013)09-2175-05
[6-9]
注： “+”和“-”分别表示罗兰-C 信号载波的初相为“0”和“ p ” 。
，即每个 GRI 周期仅能实现基准
基于相位编码的罗兰-C 脉冲组数学表达式为 é 16 ù s(t ) = REP2GRI ê å s 0 (t )d(t - tm )pc (m )ú (2) ê ú ëm =1 û 2.3 传统捕获方法分析 罗兰-C 信号的捕获作为接收机设计的关键技术 之一，但文献中鲜见相关研究，在可查的文献资料
1
引言
我国的BPL长波授时系统和“长河二号”导航 系统均采用国际罗兰-C信号体制[1]，罗兰-C系统是 一种远程高精度大型陆基无线电导航授时系统，其 具有作用距离远、稳定性好、可靠性强、通信的抗 干扰能力强等优点[2]。 当前GNSS(Global Navigation Satellite System, GNSS)系统以其使用便捷、 覆盖范 围广、定位精度高等突出优点受到普遍重视，罗兰C系统在很多领域仍然是重要的高精度授时手段。 国际研究普遍认为，罗兰-C系统与GNSS系统相结 合，可以降低PNT(Position Navigation Timing)服
基于apFFT的罗兰-C信号相位编码识别
（． ｃｏ ｌ ｆ ｌｃ ｏ ｉｓ ｎ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉｇ １ Ｓｈ ｏ ｏ ｅｔ ｎｃ ｄＩ ｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ，Ｂｅ ａｇＵ ｉｅｓｙ ｅ ｉｇ１０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｅ ｒ ａ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｎｖ ｒ ｔ，Ｂ ｉｎ ００ ３ ｈｎ ； ｈ ｉ ｊ
ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｓ ｉ ｅ ｓ ｍｅ ｗａ ｓＦ Ｔ ｏ ｓ ｂ ｔａ ｓ ｅ ｔｆ ｈ ｎ ｔａ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ｖ ｒｏ ｓ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｓ Ｎｏ ｏ ｏ ｅ ｔ ｔ ａ ｙ ａ Ｆ ｄ ｅ ， ｕ ｌｏ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｉ ｉ ｌ ａ ｅｏ ａ ｉ ｕ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｎ ｈ ｄ ｙ ｉ ｐ ｈ ｏ ｅ ｔ． — ｔ ｅ ｂ Ｎ ｔ ｏ ｌ ｄ ｎ ｉ ｈ ｎ ｔａ ｈ ｓ ｆｔ ｅ Ｌｏ ａ － ｃ ｒ ｉ ｒｓｇ ａ ｃ ｕ ａ ｅ ｙ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｓｇ ａ ．ｏ－ ｔ ｒｅ ｅ ｃ ａ ｉ ｉ ａ ｌ ｉ ｃ ｕ ｄ ｉ ｅ ｔｆ ｔ ｅ ｉ ｉ ｌ ａ ｅｏ ｒ ｎ－ ａ ｒｅ ｉ ｎ ｌ ｃ ｒ ｔ ｌ ｅ ｉ ｎ １ｔ － ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｒ ｔ ｃ ｙ ｉ ｐ ｈ Ｃ ａ ｈ － ｉ ｎ ｏ
ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｒ ｎ Ｃ ｅ ｅ ｖ ｒ ． ｅ ｉ ｅ ｔｆｃ ｔ ｎ ｐｒ ｃ ｐ ｅ ｏ ｅ Ｌｏ ａ — ｃ ｒ ｉｒｓ ｇ ａ ｎ ｔａ ｈ ｓ ａ ｅ ｎ ａ Ｆ Ｔ ｈ ｒｓ ｎ Ｌｏ ａ — ｒ ｃ ｉ ｅ ｓ Ｔｈ ｄ ｎ ｉ ａ ｉ ｉ ｉ ｌ ｆｔ ｒ ｎ Ｃ ａ ｒｅ ｉ ｎ ｌ ｉ ｌ ａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｐ Ｆ ｉ ｏ ｎ ｈ ｉ ｉ ｐ
罗兰C
第三节 罗兰C定位精度
一、罗兰C定位精度 1. 测定时差的误差： 1）同步误差：主副台不同步，一般0.03 ~ 0.06 s，超过 0.2 s 报警 2）地波传播误差：小于 3 s
基本相位（PF）修正误差：实际速度略低于真空速度； 二次相位（SF）修正误差：海面速度低于空气速度 附加二次相位（ASF）修正误差：陆面速度与海面速度不同1 ~ 3 s
教学基本要求
1．掌握双曲线导航系统的基本概况、种类等。 2．熟练掌握罗兰C导航系统的设置、时差测定原理、 系统误差、接收机的基本组成及正确使用。
一.概述
双曲线无线电导航系统基本原理：在 双曲线的两个焦点上配置无线电发射台， 发射无线电信号，船上接收机接收后， 根据信号的时间差或相位差，测出船舶 与发射台之间的距离差，由两组发射台， 确定船位。
告警形式：
1. 符号脉冲闪烁发出莫尔斯码R（• — •），再发 射 1 ~ 5 个莫尔斯码E（•）表示哪个副台。 2. 符号脉冲闪烁或左右跳动
（2）脉冲的相位编码： 脉冲组中8个脉冲的顺序与其载波初始相位按预定顺序变化
变化的规律：
①八码元：8个脉冲逐一进行相位编码
②二 相：载波的初始相位有0或π 两种
接收机的输出为最大）
可以消除前序脉冲天波对后序脉冲地波的干扰
第二节 罗兰C导航仪和罗兰C定位
一、全自动罗兰C导航仪组成原理框图
数据输出
天线 耦合器
接收器
数据 处理器
自动舵
电 源
操作 键盘
显示 面板
JRC
JNA-760 LORAN C
7
N 38 51.81 SEL ASF ARV
8
9
MEM RCL
D ~ b主副+D
罗兰_C数据解调与解码技术研究
图 1 罗兰-C 数据链组成 Fig． 1 Composition of Loran-C datalink
罗兰-C 增强系统首先将需要传输的时码等数据信 息进行电文编排与编码，然后以三态脉冲位移字平衡调 制（ PPM 调 制 ） 的 方 式 调 制 到 罗 兰-C 脉 冲 组 信 号 之 上［9-11］，然后以广播方式发送给用户，罗兰-C 用户接收机 在接收到罗兰-C 信号之后，需要从携带有数据信息的罗 兰-C 脉冲调制信号中解调出相位调制信息，然后进行 RS 检错纠错，最后进行 CRC 循环冗余校验后最终恢复出调 制数据信息。如果罗兰-C 台站发播的是时码数据信息， 例如 BPL 长波授时系统，罗兰-C 接收机根据 BPL 信号跟 踪信息即可计算出本机的时间输出，即实现授时功能。
3 Key Laboratory of Precision Navigation and Timing Technology，Chinese Academy of Sciences，Xi'an 710600，China）
罗兰-C信号的抗干扰快速检测方法
罗兰-C信号的抗干扰快速检测方法李实锋;王玉林;华宇;高媛媛【摘要】针对罗兰-C导航定时接收机传统信号检测时间长、抗干扰性能差的缺点,提出了一种罗兰-C信号抗干扰快速检测方法.该方法首先将经过AD采样的罗兰-C 信号与本地产生的载波信号进行混频得到同向/正交两个支路信号,通过低通滤波器滤除高频成分后进行平方相加消除本地载波与罗兰-C信号载波之间的相位差,然后将得到的罗兰-C信号包络进行延迟相乘累积得到相关累积峰,基于相关峰的分析判决即可实现罗兰-C信号的检测.理论分析与实验结果表明:该方法的信号检测时间少于200 ms,比传统方法提高了数千倍;抗窄带干扰性能优于-20 dB,比传统方法提高了10 dB,解决了强窄带干扰环境下罗兰-C信号的快速检测问题.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2013(047)010【总页数】6页(P91-96)【关键词】罗兰-C;信号检测;窄带干扰;抗干扰【作者】李实锋;王玉林;华宇;高媛媛【作者单位】中国科学院国家授时中心,710600,西安;中国科学院大学,100039,北京;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,710600,西安;中国科学院国家授时中心,710600,西安;中国科学院国家授时中心,710600,西安;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,710600,西安;中国科学院国家授时中心,710600,西安;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,710600,西安【正文语种】中文【中图分类】TN966.4罗兰－C系统（包括BPL长波授时系统和“长河二号”导航系统）是一种远程高精度大型陆基无线电导航授时系统，具有作用距离远、稳定性好、可靠性强、通信抗干扰能力强等优点［1］。
罗兰－C系统作为星基导航授时系统最好的备份，可以与北斗二代卫星导航系统——中国定位、导航与授时系统（Position Navigation Timing，PNT）的核心［2］相结合形成我国比较完善的高精度组合导航授时系统，构成我国相对较为完善的PNT体系。
无线电导航系统 罗兰
无线电导航系统罗兰-C 【概述】罗兰的全称是远程导航，是一种远程双曲线无线电导航系统，作用距离可达2000公里，工作频率为100千赫。
罗兰-C是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统，它是在40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。
罗兰-C是一种远距离(1850km)、低频(100kHz)的含标准时间频率信息的双曲线无线电导航系统、定位系统，它的作用距离大，覆盖面广，导航、定位精度高，在全球范围内得到广泛应用。
它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。
较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离，多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。
根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件，罗兰-C可以提供100～200m的精度。
【原理】罗兰C定位原理到两定点距离差为一常数：双曲线（具有双值性）副台延时：ts＝β主副＋Δβ主副：主台→副台电波传播时间Δ：副台编码延时船台测时间差：Δt＝β主副＋Δ＋t副－t主β主副：消除双值性；Δ：识别各副台罗兰C系统由设在地面的1个主台与2～3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。
测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差，即可获得飞机到主、副台的距离差。
距离差保持不变的航迹是一条双曲线。
再测定飞机对主台和另一副台的距离差，可得另一条双曲线。
根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。
这一位置由显示装置以数据形式显示出来。
由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高，只能起粗测的作用。
副台发射的载频信号的相位和主台的相同，因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。
测量相位差就可得到距离差。
由于100千赫载频的巷道宽度（见奥米加导航系统）只有1.5公里，测量距离差的精度很高，能起精测的作用。
测量相位差的多值性问题，可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。
罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差，所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。
补充-罗兰C
补充：罗兰C 补充：罗兰C双曲线导航系统
• 脉冲双曲线无线电导航系统（罗兰A） 脉冲双曲线无线电导航系统（罗兰A • 相位双曲线无线电导航系统（台卡 Decca, 相位双曲线无线电导航系统（ Omega） 奥米伽 Omega） • 脉冲 相位双曲线无线电导航系统（罗兰 脉冲—相位双曲线无线电导航系统（ 相位双曲线无线电导航系统 C） Loran C）
补充：罗兰C 补充：罗兰C双曲线导航系统
LoranLoran-C工作原理
LoranLoran-C 位置线是 如何表示 的？
A(M)、B(S)两发射台同时发射，经不同路径到达接收点C A(M)、B(S)两发射台同时发射，经不同路径到达接收点C 两发射台同时发射 A→C B→C t A ，ϕA o tB, ϕBo
补充：罗兰C 补充：罗兰C双曲线导航系统
概 述
• 双曲线？ 双曲线？ • 双曲线无线电导航系统? 双曲线无线电导航系统?
参考书：杨在金主编， 参考书：杨在金主编， 航海仪器， 航海仪器，大连海事大 学出版社， 学出版社，1998.10
在双曲线的两个焦点上配置无线电发射台， 在双曲线的两个焦点上配置无线电发射台，发射无 线电信号，船上接收机接收后，根据信号的时间差 时间差或 线电信号，船上接收机接收后，根据信号的时间差或 相位差，测出船舶与发射台之间的距离差 距离差， 相位差，测出船舶与发射台之间的距离差，可得一位 置线． 置线． 测出两条位置线，其交点就是本船船位。 测出两条位置线，其交点就是本船船位。
补充：罗兰C 补充：罗兰C双曲线导航系统
Loran-C定位系统是针对 定位系统是针对Loran-A系统存在的局限性而出 定位系统是针对 系统存在的局限性而出 现的， 系统相比， 现的，和Loran-A系统相比，具有如下表所示的优点： 系统相比 具有如下表所示的优点：
罗兰C导航系统
（Ⅱ）
罗兰C导航系统 卫星导航系统
自动识别系统 航行数据记录仪
组合导航系统
第三篇
无线电导航系统
双曲线导航系统
1.脉冲测距差双曲线导航系统 （LORAN-A） P 2.相位测距差双曲线导航系统 （Ω、DECCA）
发射台1
F1
发射台2
F2
3.脉冲-相位测距差双曲线导航系统
（LORAN-C）
第八章 罗兰C导航系统
（4）台链识别： 台链的识别是依据不同的脉冲组重复周期（GRI） GRI = 40 000 s – 99 990 s 命名用GRI的前四位数字表示，如9610-X
劳兰C台链资料：《无线电信号表》第二卷 Admiralty List of Radio Signals—NO.2 或
海上：38us 陆地：31us
在30us处采样（3rd周载波零点）测到的必是无干扰的地波
可以消除同一脉冲天波对地波的干扰 2. 接收机产生与主副台编码相同的多脉冲相位编码（本机信号，只有当
本机主副台信号与接收到的主副台信号完全对应时，接收机的输出为 最大）
可以消除前序脉冲天波对后序脉冲地波的干扰
第二节 罗兰C导航仪和罗兰C定位
β
主副：消除双值性；
Δ ：识别各副台
Dt =b主副+D
中垂线
P1
b主副+D ~ 2b主副+D t主 P2 t副
D ~ b主副+D
副台S P3
Dt =2b主副+D
主台M b主副
Dt = D
主台侧基线延长线
副台侧基线延长线
时差的测量： （1）脉冲法： 测量主台与副台脉冲包络的时间差，粗测距离差
主台 M
无线电导航的发展历程
1．无线电导航的发展历程无线电导航是20世纪一项重大的发明电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航.早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率0。
1一1。
75兆赫兹。
1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为0.2一0。
4兆赫兹，已停止发展。
1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS）,1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异（Gee),工作频率为28一85兆赫兹。
1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A（Loran-A)投入研制,1944年又进行近程高精度台卡（Dessa)无线电导航系统的研制.1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR）、测向器( D ME）、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯（Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰（LF-Loran）、康索尔（Consol）等;远程的那伐格罗布（（Navaglohe)、法康(Facan）、台克垂亚（Dectra）、那伐霍（Navarho),罗兰C（Loran-C）和无线电网（Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加（Omega)与。
奥米加；空中交通管制的雷康（Rapcon)、伏尔斯康（VOLSCAN)、塔康数据传递系统（Tacandata—link)和萨特柯（(Satco)等，另外还有多卜勒导航雷达（Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1表1主要地基无线电导航系统运行年代表1．1 无线电导航发展的重大突破1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。
如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS）、阿戈(ARGO)、马西兰（MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER）以及MRB—201,NA V-CON，RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran—D）和脉冲八（Pulse8）等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 ）；突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统.同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。
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无线电导航系统罗兰-C【概述】罗兰的全称是远程导航，是一种远程双曲线无线电导航系统，作用距离可达2000公里，工作频率为100千赫。
罗兰-C是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统，它是在40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。
罗兰-C是一种远距离(1850km)、低频(100kHz)的含标准时间频率信息的双曲线无线电导航系统、定位系统，它的作用距离大，覆盖面广，导航、定位精度高，在全球范围内得到广泛应用。
它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。
较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离，多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。
根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件，罗兰-C可以提供100～200m的精度。
【原理】罗兰C定位原理到两定点距离差为一常数：双曲线（具有双值性）副台延时：ts＝β主副＋Δβ主副：主台→副台电波传播时间Δ：副台编码延时船台测时间差：Δt＝β主副＋Δ＋t副－t主β主副：消除双值性；Δ：识别各副台罗兰C系统由设在地面的1个主台与2～3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。
测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差，即可获得飞机到主、副台的距离差。
距离差保持不变的航迹是一条双曲线。
再测定飞机对主台和另一副台的距离差，可得另一条双曲线。
根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。
这一位置由显示装置以数据形式显示出来。
由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高，只能起粗测的作用。
副台发射的载频信号的相位和主台的相同，因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。
测量相位差就可得到距离差。
由于100千赫载频的巷道宽度（见奥米加导航系统）只有1.5公里，测量距离差的精度很高，能起精测的作用。
测量相位差的多值性问题，可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。
罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差，所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。
1968年研制成功的罗兰D导航系统提高了地面发射台的机动性，是一种军用战术导航系统。
【应用领域】罗兰C 系统是一种陆基远程无线电导航系统,用于舰船、飞机及陆地车辆的导航定位。
该系统的主要特点是覆盖范围大, 岸台采用固态大功率发射机, 峰值发射功率可达2MW, 因此其抗干扰能力强,可靠性高。
我国建有3 个罗兰C 导航台链, 是一种为我国完全掌握的无线电导航资源, 可覆盖我国沿海的大部分地区, 在战时具有重要意义。
卫星导航是通过在地球上空布设若干个导航卫星, 发播导航电文, 接收机通过接收到卫星导航电文数据来解算出位置数据。
由于卫星导航覆盖范围广( 可全球覆盖) 、全天候、高精度等优点, 得到了广泛应用。
目前可用的卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS 以及我国的双星导航卫星, 欧洲的GALILEO 导航卫星系统将在2008 年建成使用, 日本也计划发展区域卫星导航系统。
但卫星导航系统也有其弱点, 卫星导航系统是星基导航, 由于卫星距地面较高, 卫星发射信号功率受到限制等因素, 使得卫星导航信号微弱, 易被干扰。
由于星基无线电导航和陆基无线电导航各有其优缺点, 并且各自独立, 因此, 研究罗兰C 和卫星导航的优势互补以及它们的组合应用具有一定的现实意义。
【背景】Loran（罗兰）是远程导航的缩写，罗兰C（Loran C）是于五十年代末在第二次世界大战中期成功研制罗兰A的基础上改进并投入使用的远程双曲线导航系统，1974年向民用开放。
罗兰C的地面发射系统是由至少3个发射台组成的台链，彼此精确同步。
用户接收来自2个台的信号时，只要测出它们到达的时间差，便知道自己处于一条以这两个台为焦点的双曲线上；同时又测出另外两个台信号的时间差，便又得知处于另一条双曲线上；显而易见，用户必然处于这两条双曲线的交点上，从而可确定出用户的位置。
从1945年到1974年，罗兰仅由美、苏两个大国掌握，苏联建立了类似于罗兰C的恰卡（Chayka）导航系统，后加拿大加入美国的罗兰C应用体系，八十年代中期国际航空界正式启用罗兰C，随后欧盟建立了多个罗兰C台链，日本、韩国、我国、印度也都相继建了台链。
到目前为止，全世界共建成了30多个罗兰C台链。
在陆基无线电导航系统中，罗兰C的用户是最多的，大多数是用于航海，也用作航空和陆上导航。
虽然GPS的问世对罗兰C的应用有较大影响，但罗兰C具有它的独到之处，不可能完全被GPS所取代；若把罗兰C与GPS组合使用，则将在覆盖范围、实用性、完善性等方面得到改善。
由此可知，罗兰C的优点：罗兰C采用100 kHz单一的低频，该频率传播距离远、稳定性好，使罗兰C具有作用距离远的优点。
但罗兰C无法覆盖全球。
在六十年代中期，美国海军提出了“Timation”计划，美国空军提出了621B计划，并付之实施。
但在发射了数颗实验卫星和进行了大量实验后发现各自都还存在一些大的缺陷。
所以在此背景下，1973年美国国防部决定发展各军种都能使用的全球定位系统(GPS Global Positioning System),并指定由空军牵头研制.在项目的实施中,参加的单位有美国空军、陆军、海军、海军陆战队、海岸警卫队、运输队、国防地图测绘局、国防预研计划局,以及一些北大西洋公约组织和澳大利亚。
历时20多年，耗资数百亿美元，于1994年3月10日，24颗工作卫星全部进入预定轨道，GPS系统全面投入正常运行，技术性能达到了预期目的，其中粗码（C/A码）的定位精度到达20m，远远超过设计指标。
GPS是现代科学的结晶，它的推广应用有力地促进了人类社会进步。
【美国、北欧Loran-C链的技术改造】美国Loran-C 系统正在建设的项目有两大类: 一类是系统设备的结构性调整和更新改造, 由美国海岸警卫队( U SCG) 实施和执行；另一类是由美国联邦航空管理委员会FAA- (Federal Aviat ion Administration) 牵头实施的Loran-C 系统性能评估的项目, 有许多单位参加, 分解为一些具体的研究课题和测试项目。
北美Loran-C系统设备的结构性调整和更新改造1996 年, 在FRP 宣布关闭Loran-C 的同时, 美国国会指示交通部与商业部合作, 制订和提交一份计划, 以确定Loran-C 系统未来使用、运行、维护和改造的投资。
交通部与Booz- Allen & Hamilton ( BAH) 签订合同, 由他们独立评估Loran-C 系统。
BAH 所作的研究表明, 用户强烈支持在2000 年12 月31 日之后持续运行Loran-C。
这对美国的Loran-C 政策带来了巨大影响。
所以在1999 年度的FRP 中, Loran-C 系统被允许短期运行, 同时美国政府也将评估它的长期需求。
从1997 年财政年度开始, 国会通过FAA 向USCG 提供资金以现代化和升级北美Loran 系统。
1997 年至1999 年财政年度, 投资1020 万美元, 执行了21个项目;2000 年财政年度, 投资1220 万美元, 执行北美Loran-C 系统结构调整项目LRP( Loran Recapitalization Project ) 。
升级改造北美Loran-C 系统主要基于以下的几个原因:( 1) 通过提高Loran-C 系统的自动化程度, 减少或完全取消发射站的值守人员, 同时大大减少维修量。
( 2) 目前仍然在运行的11 个电子管发射机( 站) 已经成为高风险因素, 影响全系统的运行质量和人员安全。
电子管发射机的信号质量如何, 影响到美国大陆上80% 的Loran 覆盖区和Alaska 的全部Loran 覆盖区。
一些发射机存在很多问题, 要花许多额外时间维护。
( 3) 许多有丰富经验的Loran 职员接近退休年龄, 或离开了Loran 领域。
1999 财政年度完成的改造项目有:( 1) 在北美Loran-C 系统安装LCCS 系统( Loran Consolidated Control System ) 。
2000 财政年度完成的改造项目有:( 1) 更换所有主链监控装备PCMS ( Primary Chain Monitor Set )( 2) 安装自动闪烁报警系统ABS( Automatic Blink System)( 3) 安装无线的命令与控制备用通信系统。
正在实施的项目有:( 1) 更换14 个台站的电子管型发射机( 2) 建筑新的或粉刷已有机房, 为安装新的发射机作准备( 3) 在某些台站更新或现代化发射塔( 4) 更换所有的Loran 时间与频率设备TFE( Loran Timing and FrequencyEquipment ) ，包括新的铯钟、集成的自动报警系统ABS、以及UTC 同步装置。
( 5) 安装新的远动集成Loran 命令与控制设备。
( 6) 为运行控制室装置和发射机系统分别安装新的不间断电源UPS.( 7) 更换所有的Loran 监控接收机.( 8) 增强Loran 系统的能力, 提高其可用性、准确度、完善性和连续性Loran-C 系统性能测试与评估项目美国对Loran-C 系统的长期需求评估是通过FAA 来进行的。
FAA 向国会提出了2000万美元的2001 年度的财政预算要求, 参众两院实际拨款2500 万美元。
这种需求评估应该是基于两点: 一是Loran-C 能否在技术性能和系统功能上成为GPS 的真正备用系统, 二是在GPS 由于人为干扰不能满足民用用户的某些需求的情况下, 能否提供技术支持。
根据1999 年FRP 所提供的信息, 至1999 年北美Loran-C 系统的海上用户为50 多万,陆上用户3 万多, 航空用户为10 万多[ 4] 。
从技术可用性方面而言, Loran-C 系统在授时方面能提供至少1 微秒的定时精度和较高的校频精度, 可以满足需要高精度时间和频率信息的用户要求; 在导航方面, 它能满足海上用户的导航要求, 而陆上用户可采用的导航参考系较多, 所以Loran-C 能否在航空领域被更多用户接受和认可, 就成为长期需求评估的主要方面。
在2001 年, FAA 将同USCG 测定在满足可用性、准确度、完善性和连续性的技术要求的情况下, 经过改造后的Loran-C 提供飞行着陆服务的能力。
这个测试和相关的研究工作是以工程项目的形式来组织的。
共有10 个单位参与了该项目。
他们分别来自政府部门( FAA Navigation and Landing Product Team, AND- 740; FAA Technical Center; FAAAVN/AIR( Aviat ion System Standards/ Cert if icat ion) ; DOT Volpe T SC; US CoastGuard) 、工业界( Illgen Simulation T echnolog ies, Inc. ; Locus, Inc. ) 和大学( USCG Academy; Ohio University;Stanford U niversity) 。