无线电导航

远在1897年，无线电发明者波波夫就提出了用电磁波作为大雾或暴风雨气候中“可见的”灯塔。由于苏联科学家们的努力，无线电导航技术到今天已经有了很大的发展，可以保证船舶的或飞机在恶劣气候下航行的安全。

最初的无线电导航用“测角法”，陆上有两个已知的据点电台A及B（图1），船舶电台用定向天线收听A和B电台的信号，同时也决定了a\(_{1}\)和a2两个方位角度，由二据点电台接a\(_{1}\)和a2角引出两条直线，它们的交点就是船舶的位置，这个方法的精确度决定于a\(_{1}\)和a2角测定的精确度。可能的测角误差至少也有±1°至±2°，因此只能决定船舶所在的区域。这个区域的面积随船舶离据点电台间的距离而增加，实际运用起来，所决定位置的误差未免太大。

为了提高测定位置的精确度，苏联科学家们又创造了“无线测距法”，在船台装一无线发射机和一水底音频信号接收机，而在岸上电台则装一无线接收机和一音频信号发生器。船舶上无线发射机发出的短信号被岸上无线接收机收到，控制水底音频信号发出器，产生一个短的音频信号，经水底翻出被船上的音频接收机收到，知道了由船舶电台发出无线电信号到收到岸上回答的音频信号之间的时间，就可决定船舶和岸上电台间的距离。假如岸上电台装置于两点—A及B（图2），决定了船舶至两点间的距离R\(_{1}\)和R2之后，用R\(_{1}\)和R2为半径作两圆弧，其交点就是船舶的位置。

根据上述的原理，但不靠水底传声，而利用空间传播的脉冲信号，是测距无线电导航术的又一进步，船台发射机有周期的发出短促的无线电“询问”脉冲，海岸台收到每个船舶电台发来的脉冲，就发出同周期的“回答”脉冲。船台发出和收到这种脉冲信号时，各将一电压输至一阴极射线管，在其萤光屏上各呈现一脉冲波形，两个脉冲波在萤光屏上的距离，可以表示这两个波出现在船台的时间上的先后（图3），在这段相差的时间t里 ，“询问”波以一定的速度C到了岸台，“回答”波又以同样速度到了船台，所以t×c应当等于船台至岸合间距离的两倍，即

假如岸上电台装在A及B两点，那么用上述方法测得了距离R\(_{1}\)和R2后，自然就可以求出船舶的位置。无线电波在空中传播的速度C，苏联科学家们已经确凿的证明了并不受土壤性质的影响，而是等于每秒299500公里。

不直接利用测得的距离R，而利用两距离的差r就是苏联的无线导航系统所用的“相位探测”法，其工作原理可藉（图4）说明。船台在M点接收岸上两已知位置的电台A和B发出的信号。如果两岸台的信号是同时发出的，因距离AM和BM不等，所以电磁波所走的时间t\(_{AM}\)和tBM相同。二者的时间差为t\(_{AM}\)-tBM，而t\(_{AM}\)=\(\frac{AM}{C}\)，tBM=BM;C，所以\(\frac{AM}{C}\)-BM;C=\(\frac{r}{C}\)，因此利用无线电求得了时间差就可决定距离差r。

除了M点外，还有无数点离开A及B两台的距离差都是r，连接这些点所得的曲线，是一条双曲钱，（几何学上一个运动点，离开两个定点的距离差保持为一常数，这个运动点的轨迹，叫做双曲线）求得了r不能决定船舶的一定位置，只能决定船舶是位于相当于r的双曲线上，如图上的M′点，相当于另外的距离差r′，就有另一条双曲线，由许多不同的距离差就得出一组双曲线。利用岸上两个电台，只能决定在这一组双曲线里的那一条曲线上，要决定船舶的位置，必须再增加据点电台B和Γ，得到另外一组双曲线，两组曲线里两条双曲线相交的交点就是船舶的位置。

在这一导航系统里，岸上电台可用连续的或脉冲的发射。

岸台若用连续的发射，船台的测试设备实际上是把“时间差”变为相位差用相位周期表直接读出, 因为电波每一周所占的时间相当于360°，所以任何“时间差”都可以折合为“相位差”，由一条双曲线到同组的另一条双曲线上，相位差随着变动，可能由0°经180°至360°，完成一周的相位差变动，再继续变动就进入到下一周的相位差的变动。相位周期表自动的记上周数和不及一周的度数。由0°经＋180°至+360°是一正周，经-180°至360°是一负周，能够分别记出。

知道了据点电台A和B所在的位置，就可在一般地图上绘出成组的双曲线图。我们叫做“曲线组甲”。

另外的两个岸上据点电台，工作波长不同，由它们所决定的另一组双曲线我们叫做“曲线组乙”。

如果知道船舶的最初位置是在甲乙两组里某某俩条双曲线的相交点дH，在船舶的移动过程中，经常记录在甲组里和乙组里的相位差的变动，就随时知道船舶是在另外那两条双曲线的交点上。由于相位周期表可以记录正负周的变化，故船舶任意移动仍可随时决定位置。

上面我们把任何一点的距离差折合成为相位差，是假定A和B电台（或B和Γ电台)的工作频率相同，一周的时间相当于360°而得来的，否则根本无法折合。为了求相位差，被记录的两频率应当相同，但为了容易被接收机鉴别，A和B电台（或B和Γ电台）的频率应当不同。因此选择了A和B两据点电台的频率，使它们成整数比的关系，即

此处m和n都是整数。例如f\(_{A}\)=60千周，fB=80千周，那么f\(_{A}\)/fB=3/4。

事实上A台是主导电台，B台为被导电台，好比B台系利用A台发来的60千周的信号控制自己的80千周的信号发射。为了要保持控制作用，B台收到60千周信号后要经过一系列的倍频和分频程序，把它转为80千周的电压，方能控制80千周的振荡器。

这60千周和80千周的电波先后到达船台被接收后，用滤波器分开并分别用倍周器均增高为240千周，再送到相位周期表求相位差。

A台、 B台和船台间的相互工作关系，如图（5）所示：

船台对B台和Γ台要用另一套设备记录相位差，它们之间的工作关系也和图5所示完全相同。

如果岸台系用脉冲发射，工作原埋就如图（6）所示。A台和B台的工作频率和脉冲周期都相同，因此B台自然的受到了A台的控制，船台靠收到的时间不同来鉴别A台和B台的信号，收讯和输出的脉冲电压，系接到一阴极射线管的指示器上，表现出相当于时间差的距离来。阴极射线管的扫掠周期必须与脉冲重复周期绝对相同，否则所呈现的脉冲波形不会稳定，因此扫掠电压系用一晶体控制。第二对据点电台的工作频率可以相同，但脉冲周期不同，因此当接收第一对电台时，第二对的脉冲很快的在萤光幕上掠过，不妨碍测量，用不同的晶体即可利用第二对据点电台进行同样的测试。

测距及测差无线电导航决定位置的精确度远超过测角系统的精确度。如果在适当的地位布置了成对的据点电台，每两对配合决定一个服务面积，船舶随时可以利用适当的据点电台决定自己的地位，所以无论气候如何恶劣都起作用，保证了航行的安全。（本文是根据苏联Paдиo1953年第4期ю.依凡诺夫原著“无线电导航系统”一文由周建畏翻译后本刊编写。）