Forklaringer på det nye udstyr:
'Loran, [gLo·SaN], (fork.f. eng. long-range navigation 'navigation på lang
afstand'), radionavigationssystemer med typebetegnelserne A, B, C og D.
Loran-A blev udviklet under 2. Verdenskrig til brug for allierede fly og
konvojer i Nordatlanten; det arbejdede ved 2 MHz. Loran-B var et forsøg på
at skabe et system med større nøjagtighed; det fungerede imidlertid ikke
pålideligt og blev aldrig implementeret. Loran-C er en videreudvikling af
Loran-A; det arbejder ved 100 kHz, har en længere rækkevidde og er mere
nøjagtigt end Loran-A. Loran-D blev udviklet som en taktisk, transportabel
version af Loran-C, men bruges ikke længere.
Loranstationer arbejder sammen i kæder, der består af en masterstation og
mindst to sekundære stationer. Masterstationen udsender signaler, der
synkroniserer de sekundære stationer. Når en sekundær station modtager et
signal fra masterstationen, udsender den et signal med en fastlagt
tidsforsinkelse. En bruger af navigationssystemet har en modtager, der
måler tidsdifferencen mellem signalerne fra de synkroniserede sendere.
Herved bestemmes hyperbolske positionslinjer, hvor tidsforskellen mellem
signalerne fra to sendere er konstant. Vha. tre sendere kan man derved
danne to sæt hyperbolske positionslinjer, og modtagerens position
bestemmes som skæringspunktet mellem to hyperbler.
Loran-C benytter kun de radiobølger, der følger Jordens overflade.
Forstyrrelser fra radiobølger, der reflekteres i ionosfæren, elimineres
vha. pulsteknik, og høj nøjagtighed opnås ved måling af bærebølgernes
faseforskelle. Med modtagere af høj kvalitet og inden for
dækningsområderne giver Loran-C en absolut nøjagtighed på 0,25 sømil (463
m). Det er dog muligt at vende tilbage til tidligere bestemte positioner
med en nøjagtighed på 50 m.
Loran-C har i mange år været et af de mest udbredte navigationssystemer.
Det benyttes til navigation til lands, til vands og i luften og desuden
til udsendelse af nøjagtige tidssignaler og som frekvensreference. I 1998
fandtes 29 Loran-C-kæder, der tilsammen dækkede det meste af Jorden.
Antallet af brugere ansloges samme år at være 1,4 mio.
Fremtiden for Loran-C er usikker, efter at det Globale Positionerings
System (GPS) blev fuldt operationelt i 1995. Da det imidlertid er
risikabelt at forlade sig på ét navigationssystem, er det muligt, at
Loran-C vil forblive aktivt. Der findes modtagere på markedet, der
integrerer GPS- og Loran-C-systemerne.
'decca, radionavigationssystem til positionsbestemmelse, opfundet i USA i
1937 og videreudviklet af det britiske Decca Co. i 1944. Systemet er
bygget op af radiokæder, der hver består af fire radiosendere: en
masterstation og tre slavestationer (rød, grøn og violet slavestation).
Stationerne udsender umodulerede radiobølger i frekvensområdet mellem 70
kHz og 130 kHz. Signalerne modtages af specielle deccamodtagere i skibe,
fly og andre mobile enheder.
En
deccamodtager måler faseforskellene mellem radiobølgerne fra
masterstationen og fra hver af de tre slavestationer. Herved bestemmes tre
hyperbler, hvis skæringspunkt er modtagerens position. Den danske
deccakæde har masterstationen placeret på Samsø og slavestationer på Møn,
ved Tønder og ved Hjørring.
En
kædes rækkevidde er om dagen typisk 600 km og om natten 300 km. Den
nøjagtighed, hvormed systemet kan genfinde en given position, spænder fra
20-30 m om dagen i områder med favorabel geometri til nogle få km om
natten i udkanten af dækningsområdet. Forskellen på nøjagtighed dag og nat
skyldes ændrede udbredelsesforhold for radiobølgerne.
Deccasystemet blev tidligere næsten udelukkende brugt kommercielt, men med
fremkomsten af billigere, mikroprocessorbaserede modtagere i 1980'erne har
systemet også fået stor udbredelse i lystfartøjer. De moderne modtagere
beregner automatisk positionen og udlæser den som længde- og breddegrad.
Modtagerne kan endvidere beregne en lang række andre forhold af interesse
for navigatøren, fx fartøjets hastighed samt afstande, kurser og
ankomsttidspunkter til positioner, der indtastes i modtageren.
Deccasystemet har fra begyndelsen af 1990'erne fået stadig stigende
konkurrence fra et nøjagtigere, satellitbaseret system, GPS (Globalt
Positionerings System).
BenKn
De
europæiske deccakæder til positionsbestemmelse ved radionavigation blev
nedlagt ved udgangen af 1999. Meget af det modtageudstyr, der har været
anvendt især på lystbåde, har kunnet ombygges til positionsbestemmelse med
det mere nøjagtige GPS-system.
ekkolod, dybdemåler til skibe; loddet fungerer, ved at det måler den tid,
der forløber fra udsendelsen af en lydimpuls, indtil ekkoet fra havbunden
når skibet.
dybdemåler, instrument til bestemmelse af den lodrette afstand fra
havoverflade til havbund og evt. også havbundens beskaffenhed. Den ældste
kendte dybdemåler er den stage, hvormed et fartøj blev drevet frem. Fra
ca. 2500 f.Kr. kendes håndloddet, et aflangt, konisk blylod på ca. 5 kg
med en udboring i bunden til talg eller voks, som kunne optage bundprøver.
Monteret på en lodline kastes det fremover, og dybden aflæses, når
lodlinen står lodret. Ved større dybder end ca. 30 m benyttes et tungere
lod på ca. 20 kg, dybdeloddet. Håndlod og dybdelod var uundværlige
hjælpemidler under sejlads i nedsat sigtbarhed, men begge krævede, at
skibets fart skulle nedsættes. I løbet af 1800-t. udvikledes instrumenter,
der kunne benyttes, selvom skibet gjorde nogen fart. For at forøge loddets
fart mod havbunden benyttedes tynde metalwirer, kontrolleret fra spil om
bord. Over dybdeloddet blev anbragt instrumenter, hvorpå man kunne aflæse
den distance, som dybdeloddet havde gennemløbet til havbunden. En
vandsnegl med omdrejningstæller, der blev omsat til vanddybde, var en
løsning. En anden var et beskyttet glasrør, lukket i øverste ende og åbent
i nederste. Ved farten mod havbunden trængte vand ind i røret, og en
kontraventil fastholdt vandstanden, så dybden kunne aflæses om bord.
I
1912 fik den tyske fysiker Alexander Behm (1880-1952) patent på et
instrument, ekkoloddet, der var baseret på måling af tidsforløbet, fra et
lydsignal afsendes gennem vand, til det som ekko vender tilbage. Lydens
hastighed i vand er ca. 1500 m/s, og tidsforløbet kan herefter omsættes
til afstand. Med et ekkolod kan dybdemåling foretages løbende, også på
skibe i meget høj fart. I de tidligste instrumenter kunne bl.a. skruelyd
virke forstyrrende, og derfor anvendes lydfrekvenser på mellem 25 og 50
khz. Lydhastigheden i vand varierer med saltindhold og temperatur, men i
moderne instrumenter kan der kompenseres for disse forhold. Ekkolod
benyttes ved kortlægning, inden for navigation, ved fiskeri og ved
geologiske undersøgelser, hvor instrumenternes følsomhed afstemmes til de
specielle formål. I fiskefartøjer anvendes farveekkolod, dvs. en
farvegengivelse på en skærm af bundstruktur, evt. fiskestimer samt en
digital dybdeangivelse.
'radar, (fork. af eng. radio detection and ranging), teknik til
kortlægning af omgivelserne ved udsendelse af et radio- eller
mikrobølgesignal og efterfølgende detektion af ekkoer.
Der
findes to hovedtyper af radarsystemer. Pulsradar bestemmer afstanden til
et givet radarmål ud fra tidsforsinkelsen af ekkoet af et pulseret signal,
mens Dopplerradar normalt udsender et kontinuert signal og måler
frekvensforskydningen af det modtagne ekko. Pga. Dopplereffekten vil
ekkoet fra et mål, der bevæger sig mod radaren, have en højere frekvens,
og ekkoet fra et mål, der bevæger sig bort fra radaren, have en lavere
frekvens end det udsendte signal. Med moderne computer- og
signalbehandlingsteknik er det muligt at kombinere de to principper i
puls-Dopplerradar, hvor man samtidig kan bestemme afstanden til og
hastigheden af målet. Radarsystemer, der kan bestemme Dopplerforskydninger,
betegnes kohærente.
Teknik. Radarsignalet udsendes af en antenne, som begrænser udstrålingen
til en bestemt retning. Til luft- eller havovervågning anvendes oftest en
roterende antenne, således at alle retninger bliver afsøgt, og de modtagne
ekkoer præsenteres på en skærm, der viser det område, radaren dækker.
Alternativt kan man ved anvendelsen af elektronisk styrede antennegrupper
scanne antennestrålen over fx ±60° uden mekanisk bevægelse.
Til
kortlægningsopgaver fra fly og satellitter er der normalt kun behov for én
scanning pr. overflyvning, og der benyttes da en antenne, hvis
udstrålingsretning er vinkelret på flyets eller satellittens
bevægelsesretning. Antennestrålen vil således blive trukket hen over
landskabet.
Radarantenners størrelse varierer fra få centimeter i diameter på fx radar
til højdebestemmelse på fly (altimetre) til størrelser sammenlignelige med
en fodboldbane, fx i radarsystemer til detektion af ballistiske missiler
og til bestemmelse af rumobjekter.
Der
anvendes forskellige teknikker til generering af radarsignalet. Den mest
almindelige senderkomponent er magnetronen, som anvendes i forholdsvis
simple skibsradarer og også kendes fra mikrobølgeovne. Mere avancerede
(kohærente) radarer benytter klystroner eller vandrebølgerør, der begge
virker som højeffektforstærkere. Klystroner kan konstrueres til at
generere sendeeffekter på over en megawatt, mens vandrebølgerør typisk
genererer effekter på nogle kilowatt. De avancerede systemer anvender også
nøjagtige referenceoscillatorer, som sikrer en velbestemt og ren
grundfrekvens af signalet, hvorved selv meget små Dopplerforskydninger kan
bestemmes.
Behandlingen af de modtagne ekkoer og den visuelle præsentation af
radarbilledet sker med brug af moderne computerteknologi. I avancerede
radarsystemer er signalerne ofte kodede; derved kan der sendes et langt
signal og derfor megen energi mod eventuelle mål, hvorved radaren får stor
følsomhed. Det modtagne ekko dekodes og komprimeres til en kort puls vha.
digital signalbehandling, som også kan kombinere modtagne ekkoer fra mange
udsendte pulser. Med denne teknik opnår radaren ud over stor følsomhed en
høj opløsningsevne, samtidig med at det bliver muligt at separere ønskede
mål fra forstyrrende ekkoer (eng. radar clutter).
Rækkevidden af et radarsystem afhænger af mange faktorer, specielt
bølgelængden af det udsendte signal, antennestørrelsen og dens højde over
jordoverfladen, sendeeffekten, pulslængden, modtagerstøjen, den anvendte
signalbehandling samt målets radartværsnit (styrken af ekkoet fra
radarmålet).
Anvendelser. Radar anvender normalt bølgelængder fra ca. 1 cm til 3 m.
Denne langbølgede elektromagnetiske stråling dæmpes kun svagt af skyer og
nedbør, og radarens uafhængighed af sollys og vejrforhold har betydning
for dens mange både civile og militære anvendelser.
Radar
er siden 2. Verdenskrig blevet anvendt på skibe og fly til detektion af
andre fartøjer for at undgå sammenstød. Samtidig anvendes disse systemer
til navigation, idet radarbilledet ofte vil vise landkendinger, kystlinjer
samt radarfyr og -bøjer (se radarnavigation).
Civile anvendelser inkluderer ud over luft- og havovervågning
vejrradarsystemer til bestemmelse af nedbør, turbulens eller andre
atmosfæriske parametre, politiets fartkontroller, kortlægning af havis
eller olie på havets overflade og kortlægning af Jordens og andre
planeters overflade fra satellitter.
En
teknik, der kaldes syntetisk apertur radar (SAR), gør det muligt at optage
billeder af Jordens overflade med høj opløsning på trods af den lange
bølgelængde sammenlignet med optiske systemer. En SAR benytter en antenne,
der er rettet vinkelret ud fra radarplatformen, typisk et fly eller en
satellit. For at opnå den gode opløsningsevne er det nødvendigt med en
meget lang antenne, flere hundrede meter for et fly og flere kilometer for
en satellit. Så lange antenner lader sig vanskeligt realisere, men ved at
computerbehandle modtagne signaler fra mange tusinde radarpulser udsendt
efter hinanden, mens radaren flytter sig, kan man imitere en udstrakt
antenne (såkaldt syntetisk apertur). SAR-optagelser benyttes fx ved
kortlægning af havis, olieforurening og skovrydning i tropiske områder.
Ved at sammenholde data optaget på forskellige tidspunkter kan man
endvidere studere forskydninger i jordoverfladen i forbindelse med
jordskælv, vulkanudbrud og minedrift eller hastighedsbestemme bevægelsen
af fx gletschere.
Afstanden fra en satellit til havets overflade kan måles med et
radaraltimeter med centimeters nøjagtighed. Da satellitters position kan
bestemmes lige så nøjagtigt, kan man efter korrektion for bl.a. tidevand
bestemme middelvandstanden med centimeters nøjagtighed. Det bruges til
kortlægning af geoiden (middelvandstanden), statisk såvel som dynamisk.
Dynamiske ændringer af geoiden kan relateres til bl.a. strøm- og
klimatiske forhold (fx El Niño).
Radar
har mange militære anvendelser. Farvands- og luftovervågning fra
jordbaserede radaranlæg spiller en afgørende rolle i strategisk forsvar og
taktisk krigsførelse. Flybaserede radarsystemer kan på stor afstand
detektere lavtgående fly, som ikke kan ses af jordbaseret radar pga.
Jordens krumning. AWACS-flyene kan således observere al lufttrafik på
adskillige hundrede kilometers afstand. JSTARS (eng. Joint Surveillance
Target Attack Radar System) er et andet militært system, der anvender SAR
til at kortlægge Jordens overflade og detektere bevægelige mål på Jorden.
Radarteknikken er endvidere afgørende for den præcision, som findes i
moderne våbensystemer.
Et
princip kaldet sekundær radar (eng. Air Traffic Control Beacon System) er
af stor betydning for kontrol og overvågning af flytrafik. En sender (interrogator)
til et sekundært radarsystem er normalt monteret over antennen på en
konventionel radar til luftovervågning. Interrogatoren udsender et kodet
signal, som modtages af en speciel transponder, som i dag er monteret på
alle større fly. Transponderen sender information om fx flyets
identifikationskode og højde tilbage til interrogatoren. Da det
returnerede signal er elektronisk genereret, kan man opnå et godt
signal-støj-forhold selv for små fly og på stor afstand. Modtageantennen
til interrogatorsystemet er af en særlig type (monopuls-antenne), der
tillader, at retningen til transponderen bestemmes meget præcist.
Flyveledere har således adgang til præcise informationer om position,
højde og flyidentitet for fly, der er udstyret med en transponder til
sekundær radar.
Historie. Opfindelsen af radar tilskrives den tyske ingeniør Christian
Hülsmeyer (1881-1957), som i 1904 tog patent på et "apparat til detektion
af forhindringer og til skibsnavigation", som han kaldte et telemobiloskop.
Tidligere, i 1888, havde H. Hertz demonstreret, at radiobølger reflekteres
af metalliske objekter.
Tilliden til radarsystemer var imidlertid begrænset i begyndelsen. Først i
1930'erne fortsatte udviklingen, specielt i Storbritannien og USA. En
amerikansk radar observerede et stort antal fly på vej mod Pearl Harbor
den 7. december 1941, men radarobservationerne blev først taget alvorligt,
da bomberne begyndte at falde. Under 2. Verdenskrig blev der investeret
enorme resurser i at forbedre radarsystemer. Tidligere havde man brugt
lange bølgelængder, mellem 1 og 10 m, men i løbet af krigen udviklede man
komponenter med bølgelængder i centimeterområdet, som gjorde systemerne
mere kompakte og gav højere opløsningsevne. Slaget om England under 2.
Verdenskrig blev vundet, bl.a. fordi briterne på basis af radar var i
stand til at udnytte numerisk underlegne luftstyrker optimalt. Også under
Slaget om Atlanterhavet spillede radaren en afgørende rolle, idet det var
muligt at lokalisere uddykkede tyske ubåde uden for synsvidde og om
natten.
Siden
1950'erne har især udviklingen af transistorteknologien, højeffektive
sendere og anvendelsen af computere i radarsystemer ført til den
avancerede radarteknologi, vi kender i dag.
|