雙曲線定位

雙曲線定位系統，是由設置在岸上的主發射台（簡稱主台）和副發射台（簡稱副台）以及船上的接收機等組成的主台、副台先後發射脈衝式無線電電波信號。所以船上的定位儀實際上是一台接收機，它是以測定兩發射台發射的電磁波傳播到船上的時差來定位的。船上的定位儀接收主、副台的脈衝信號到達船上的時差，可以在專門的雙曲線海圖（又叫勞蘭海圖）上畫出船位線。 ^[1] 

圖1 雙曲線定位原理(2張)

岸上兩發射台同時發射時間很短促的脈衝波，而船處於離兩發射台距離相等的位置上時，則兩台的脈衝波就同時到達，如船與兩台的距離不相等時，則電磁波到達船上所需要的時間就不一樣，就會出現一個時差。而定位儀就是依靠測定這一時差，來找相應的船位線的。

如圖1所示，A、B 為兩個導航台，點C、D、E及F到兩個導航台的距離差為一常數，所以它們都位於同一條雙曲線上。以兩個發射台為圓心畫出兩組等距離的同心圓。連接兩組具有相同距離差的同心圓的交點，就可以得到一簇雙曲線。

如圖1所示，到兩個定點（M，X）的距離差為常數的動點P 的軌跡是以定點（M，X）為焦點的雙曲線；同理，動點到定點（M，Y）的距離差為常數，動點P 的軌跡形成另一條雙曲線，兩條雙曲線的焦點就是用户P 的位置。

在使用定位儀測定船位時，就是直接用測定的主、副台信號的時差，求得一條船位線。如果同時測到岸上兩組發射台的時差，可同時得到兩條船位線，這兩條船位線的交點，就是觀測時間的船位。電磁波在空氣中傳播的速度每秒鐘為三十萬公里。一秒的百萬分之一叫做一微秒。以1μS來表示。電磁波每一微秒走的路程為三百米。有了電磁波的速度，就可以計算出一定時間內電波所走的距離。其公式：距離差= 時間差（微秒）×300米。

雙曲線定位的主要應用是羅蘭系統。羅蘭系統是1940年由美國研製的一種低頻、脈衝式的中遠程無線電導航與定位系統，在20世紀70年代獲得廣泛應用。它可以全天候導引飛機，能遠距離工作，並且可以在萬米高空工作。羅蘭—C作用距離達到了1850km，距離精度可以達到100m，導航信號是100kHz 載頻調製的脈衝信號。

用羅蘭系統的雙曲線定位的優點有：

1、用户裝置只需要接收機。

2、作用距離不受視距限制，可以用於大範圍的飛機和艦船導航。

3、 在山區和海上無法設置導航台的地方可以應用。

4、沒有盲區。

1902年斯通發現了無線電測向技術，但一直沒有得到實際應用。到1907年發明了測角器，無線電測向技術才廣泛應用。之後又發明了船用雷達系統，可以測定船舶在海上相對位置。第二次世界大戰期間，研製成功了一系列雙曲線定位系統。常用的“勞蘭”系列和“歐米伽”導航定位系統都是基於雙曲線定位的原理。 ^[2]