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Este documento técnico aborda o sistema loran-c de navegação, explorando sua origem, funcionamento e perspectivas futuras. O sistema loran-c, abreviação para 'long range navigation', é um sistema hiperbólico de navegação de rádio terrestre que permite a determinação da posição e velocidade de navios e aeronaves. O princípio de funcionamento do sistema, suas limitações e aplicações, além de discutir sua importância histórica e sua relevância no contexto atual.
Tipologia: Esquemas
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SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO
No presente trabalho, abordaremos o sistema LORAN-C, explorando sua origem, funcionamento e perspectivas futuras. Este sistema opera com base na medição das diferenças temporais entre os impulsos de energia de radiofrequência emitidos por transmissores localizados a distâncias consideráveis um do outro, muitas vezes espalhados por centenas de milhas. Essas diferenças temporais são usadas para determinar a posição do receptor em relação às estações, permitindo uma navegação precisa.
Obter conhecimentos básicos e essenciais do Sistema LORAN-C e o futuro do sistema.
SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO
O LORAN-C, abreviação para "Long Range Navigation" ou “Navegação de Longo Alcance” (em português), é um sistema hiperbólico de navegação de rádio terrestre, que permite com que navios e aeronaves determinem a sua posição e velocidade. Ele opera através da recepção de sinais de rádio de baixa frequência (emitidos a 100 kHz), transmitidos por estações transmissoras, e interpretados por uma unidade receptora.
O Sistema LORAN-C teve origem nos Estados Unidos em 1940 como uma das primeiras tentativas de estabelecer um sistema de navegação hiperbólica de longo alcance. Ele foi desenvolvido para fornecer informações contínuas de posicionamento para navios e aeronaves, independentemente das condições climáticas. Inicialmente conhecido como LORAN-A, o sistema evoluiu para o LORAN-C, que é utilizado atualmente. O desenvolvimento do sistema foi acelerado durante a Segunda Guerra Mundial e a Guerra da Coreia, e suas estações principais foram estabelecidas em 1957. O LORAN-C se destacou como uma ferramenta vital de navegação, fornecendo posicionamento preciso mesmo em condições adversas.
Os sinais das estações LORAN-C são formados por grupos de pulsos, sendo que a frequência da onda portadora é de 100 kHz. Isso significa que a energia irradiada está concentrada principalmente entre as frequências de 90 kHz e 110 kHz, com 99% da energia contida nessa faixa. A frequência de transmissão do sinal LORAN-C exige uma potência significativa para garantir que a onda terrestre seja capaz de atingir distâncias consideráveis, a alta potência é necessária para superar a atenuação e garantir uma cobertura confiável em grandes áreas. Além disso, nessa frequência as ondas celestes se irradiam de uma forma tal que alcançam o receptor num período muito curto após a chegada da onda terrestre, praticamente em qualquer ponto da área de cobertura de uma determinada cadeia.
No final da década de 1970, a cobertura do Loran-C por ondas terrestres estendia-se sobre a maioria das regiões costeiras do Atlântico Norte, com ondas celestes alcançando a maior parte do Hemisfério Norte, com excepção do Oceano Índico e do Pacífico.
SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO Pois a uma dada diferença de tempo de chegada dos sinais no receptor de bordo corresponderá uma determinada diferença de distâncias das estações transmissoras. Onde c, é a velocidade do som no ar.
O sinal de navegação LORAN é uma sequência cuidadosamente estruturada em curtos pulsos de frequência rádio, centrados nos 100 kHz. Para reduzir os requisitos de grandes potências, o LORAN-C utiliza um sinal com- posto por pulsos múltiplos (“multipulsed signal”), para cada cadeia é selecionado um GRI (group repetition interval) mínimo com dimensão suficiente para conter o tempo da transmissão do grupo de impulsos. Cada transmissão de uma estação Mestra consiste, na realidade, de 9 pulsos; O grupo de pulsos da estação mestra consiste em 8 pulsos espaçados em 1000 microssegundos entre si e um nono impulso que ocorre 2000 microssegundos após o oitavo, o pulso extra do sinal da Mestra é usado para identificação dessa estação e indicação de problemas na cadeia LORAN-C, enquanto cada estação secundária consiste em 8 impulsos espaçados em 1000 microssegundos. No receptor LORAN-C, os oito pulsos básicos de cada sinal são integrados eletronicamente, de modo a formar pulsos de alta intensidade, da Mestra e das estações Secundárias (Escravas), de 300 ms de duração aproximada. Tais pulsos, então, são eletronicamente comparados, para obter as diferenças de tempo.
SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO O intervalo de tempo entre dois inícios consecutivos de transmissão da Mestra é denominado Intervalo de Repetição do Grupo de Pulsos, cada cadeia LORAN-C tem um IRG (“group repetition interval”) diferente, expresso em microssegundos. Estes sinais são recebidos nas aeronaves, amplificados e registrados num osciloscópio como pequenas ondas ou anomalias. Os circuitos do receptor estão dispostos de modo que a distância entre ondas corresponde à diferença em tempo entre a chegada dos sinais das duas estações. O receptor está equipado com um sistema electrónico de medição de tempo, para medir intervalos em microssegundos (milionésima parte do segundo). Como as ondas rádio se propagam com uma velocidade uniforme de 300,000 km (cerca de 186,000 mi) por segundo, a localização de todos os pontos onde os sinais provenientes das duas estações estão separados por um intervalo de tempo igual, podem ser representados por uma hipérbole. Cada valor de "time difference" (TD) é medido com a precisão de 0.1 ms e, de modo geral 0.1 ms equivale a 100 pés. As estações de transmissão LORAN são constituídas por um equipamento de controlo de tempo, um transmissor, um equipamento auxiliar de alimentação, um edifício com cerca de 30 metros e uma antena com 700 pés de altura. Cada estação LORAN emite com uma potência de 400 a 1,600 kilowatts.
Em cada cadeia pode existir uma ou mais estações monitoras, com equipamento receptor de alta precisão, onde se efectua continuamente a verificação das diferenças de tempo de cada par Mestra–Secundária. Estas estações podem originar a correção do instante de transmissão das estações Secundárias, se for constatada uma diferença igual ou superior à metade do valor da tolerância estabelecida, que é da ordem de 200 nanossegundos.
O LORAN-C representa um marco importante na história da navegação, mas também apresenta algumas limitações:
SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO
Após a conclusão do trabalho, o grupo constatou que o sistema de navegação LORAN-C representou uma verdadeira revolução na história da navegação, proporcionando uma precisão refinada e um meio confiável de determinar a posição em ambientes desafiadores. Em tempos remotos, a localização precisa de embarcações era apresentado como um desafio, mas com o advento do LORAN-C, fomos capazes de identificar qualquer objeto ou ponto na superfície terrestre e até mesmo no espaço, com uma precisão extraordinária. O grupo também verificou que embora o LORAN-C tenha sido um marco significativo na história da navegação, é importante reconhecer suas limitações, especialmente em relação ao alcance, pois infelizmente o sistema não abrange todas as áreas navegáveis, o que pode representar um obstáculo em certas situações.
SISTEMA LORAN DE NAVEGAÇÃO
