LORAN

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Loran.

Le LORAN (LOng RAnge Navigation) est un système de radionavigation utilisant les ondes d'émetteurs terrestres fixes pour établir une position.

Il s'agit du seul système hauturier à base terrestre restant en service car utilisé en secours des systèmes de positionnement par satellite et notamment du GPS, quoique moins précis. La version actuelle, le LORAN-C couvre une large partie de l'hémisphère Nord. Une version plus performante est en projet dans le même but (E-LORAN).

Récepteur LORAN-C

Principe du LORAN[modifier | modifier le code]

hyberboles de position
l'impulsion du LORAN-C

Le LORAN est un système de type "hyperbolique". Les systèmes hyperboliques déterminent la position en mesurant la différence de temps de propagation entre deux émetteurs (au minimum), le lieu des points à différence égale est une hyperbole sur la carte. Trois émetteurs sont nécessaires pour un point (intersection d'hyperboles). Pour éviter des géométries imprécises ou ambigües, quatre émetteurs ou plus sont nécessaires, synchronisés dans une "chaîne". Le premier système hyperbolique le LORAN-A fonctionnait à 1 800 kHz, le LORAN-C fonctionne à 100 kHz.

Les stations LORAN d'une groupe ("chaîne") émettent des impulsions de quelques millisecondes à phase et début précisément synchronisés. La mesure de différence de leur temps d'arrivée au récepteur depuis deux stations d'une chaîne définit une hyperbole de position, une autre mesure avec une autre paire d'émetteurs donne un point d'intersection. La mesure s'effectuait initialement avec un oscilloscope à bord des aéronefs, puis les progrès de l'électronique ont permis l'affichage direct des différences de temps ("TD"), puis aujourd'hui du point géographique.

Détails techniques du LORAN-C[modifier | modifier le code]

Signal émis[modifier | modifier le code]

Horloges atomique d'une station LORAN

Chaque station Loran-C émet un train de huit ou neuf impulsions d'une dizaine de périodes chacune, précisément calibrées, occupant la bande 90 à 110 kHz. L'enveloppe des impulsions permet de repérer un instant précis de mesure de temps d'arrivée (milieu de la transition montante).

L'émission est périodique avec une période, appelée GRI (Group Repetition Interval), spécifique à chaque chaîne (groupe d'émetteurs). La période de répétition est comprise entre 40 000 et 99 990 μs et est un multiple de 10 μs[1].

Une période sert à identifier de façon unique chaque chaîne. Le code GRI publié correspond à la période multipliée par 10. Par exemple, le code GRI 6731 correspond à une période de 67 310 μs.

Les chaînes[modifier | modifier le code]

Une chaîne comporte au moins une station maître et deux stations secondaires. La station maître émet le signal de référence, qui est réémis par les secondaires après un délai de retard précis. Ces temps (période de répétition et délai de retard) sont choisis pour éviter tout brouillage mutuel des impulsions dans la zone de couverture d'une chaîne.

La réception[modifier | modifier le code]

La détermination du point dans un récepteur s'effectue en plusieurs étapes qui sont schématiquement:

  • synchronisation sur la période de répétition et la fréquence: Les différentes périodes de répétition permettent de synchroniser le récepteur sur une chaîne choisie.
  • verrouillage de phase sur les impulsions des stations: une boucle "phase-fréquence" est ouverte pendant l'enveloppe issue de la synchronisation
  • Détermination de la période de référence dans l'impulsion: étape parfois commune au verrouillage, en utilisant des corrélateurs.
  • Calcul des différences brutes (TD): retranchant les délais fixes de la chaîne.
  • Corrections prédictibles de propagation
  • Conversion en coordonnées géographiques
  • éventuellement calculs de navigation

Les trois dernières étapes sont possibles grâce aux microprocesseurs incorporés dans les récepteurs modernes, les premiers récepteurs ne fournissaient que des différences brutes. Les récepteurs récents peuvent également faire des mesures sur plusieurs chaînes simultanées pour améliorer le point.

Avant l'abandon du système DECCA, la bande 70 à 130 kHz était partagée avec les émetteurs DECCA en Europe. Des réjecteurs fixes ou automatiques étaient incorporés sur les récepteurs LORAN-C pour éliminer cette interférence des canaux DECCA (70 kHz, 85 kHz, 112 kHz, 127 kHz).

Le canal de données[modifier | modifier le code]

Depuis 2001, une modulation de phase complémentaire de la dernière impulsion a été ajoutées, permettant de transmettre des informations à bas débit. Ce système est appelé LDC (Low Data Channel) sur les chaînes américaines et EUROFIX sur les chaînes européennes (Système installé à Sylt et Anthorn). Il est utilisé pour transmettre des données relatives aux stations (intégrité, temps) et des corrections de type WAAS, DGPS ou Navtex.

Les émetteurs de LORAN-C[modifier | modifier le code]

Station Loran de Cambridge Bay
Station de Malone, Floride

Les émetteurs LORAN-C sont des ensembles volumineux couvrant plusieurs hectares, en raison de l'antenne nécessaire. C'est un pylône de 200 à 400 m muni d'une nappe terminale (le quart de longueur d'onde à 100 kHz valant 750 m). La puissance émise est de plusieurs centaines de kilowatts, voire 1 MW. Les stations qui ont utilisé ou utilisent une tour d'une hauteur de plus de 300 mètres sont indiquées.

Site Pays Chain Remarques
Afif Arabie saoudite Saudi Arabia South (GRI 7030)/Saudi Arabia North (GRI 8830)
Al Khamasin Arabie Saoudite Saudi Arabia South (GRI 7030)/Saudi Arabia North (GRI 8830)
Al Muwassam Arabie Saoudite Saudi Arabia South (GRI 7030)/Saudi Arabia North (GRI 8830)
Angissq Groenland démonté le 31 décembre 1994 utilisé jusqu'en juillet 1964, 411,48 mètres
Ash Shayk Arabie Saoudite Saudi Arabia South (GRI 7030)/Saudi Arabia North (GRI 8830)
Attu, Alaska États-Unis North Pacific (GRI 9990)/Russian-American (GRI 5980)
Balasore Inde Calcutta (GRI 5543)
Barrigada Guam démonté
Baudette, Minnesota États-Unis North Central U.S. (GRI 8290)/Great Lakes (GRI 8970)
Berlevåg Norvège Bø (GRI 7001)
Billamora Inde Bombay (GRI 6042)
Norvège Bø (GRI 7001) /Ejde (GRI 9007)
Boise City, Oklahoma États-Unis Great Lakes (GRI 8970)/ South Central U.S. (GRI 9610)
Cambridge Bay Canada démonté utilisé en radiophare
Cape Race Canada Canadian East Coast (GRI 5930)/Newfoundland East Coast (GRI 7270) 260.3 mètres
Carolina Beach, North Carolina États-Unis Northeast US (GRI 9960)/ Southeast U.S. (GRI 7980)
Chongzuo Chine China South Sea (GRI 6780)/ Southeast U.S. (GRI 7980)
Comfort Cove Canada Newfoundland East Coast (GRI 7270)
Dhrangadhra Inde Bombay (GRI 6042)
Diamond Harbor Inde Calcutta (GRI 5543)
Ejde Iles Faroes Ejde (GRI 9007)
Estartit Espagne Mediterranean Sea (GRI 7990) démonté en 2000, inactif
Fallon, Montana États-Unis U.S. West Coast (GRI 9940)
Fox Harbour Canada Newfoundland East Coast (GRI 7270)/ Canadian East Coast (GRI 5930)
George Canada Canadian West Coast (GRI 5990)/ U.S. West Coast (GRI 9940)
Gesashi Japon East Asia (GRI 9930)/ North West Pacific (GRI 8930)
Gillette, Wyoming États-Unis South Central U.S. (GRI 9610)/ North Central U.S. (GRI 8290)
Grangeville, Idaho États-Unis South Central U.S. (GRI 9610)/ Southeast U.S. (GRI 7980)
Havre Canada North Central U.S. (GRI 8290)
Hellissandur Islande démonté en décembre 1994 411.48 mètres, utilisé pour la radiodiffusion à 189 kHz
Helong Chine China North Sea (GRI 7430)
Hexian Chine China South Sea (GRI 6780)
Jan Mayen Norvège Bø (GRI 7001) / Ejde(GRI 9007)
Johnston Island États-Unis shut-down
Iwo Jima Japon démonté en septembre 1993 411.48 mètres
Jupiter, Florida États-Unis Southeast U.S. (GRI 7980)
Kargaburan Turquie Mediterranean Sea (GRI 7990)
Kwang Ju Corée du Sud East Asia (GRI 9930)
Lampedusa Italie Mediterranean Sea (GRI 7990) arrêtée
Las Cruces, New Mexico États-Unis South Central U.S. (GRI 9610)
Lessay France Lessay (GRI 6731) / Sylt (GRI 7499)
Loop Head Irlande Lessay (GRI 6731) / Ejde (GRI 9007) Projet annulé, émetteur installée à Rugby (UK)
Malone, Florida États-Unis Great Lakes (GRI 8970) / Southeast U.S. (GRI 7980)
Minamitorishima Japon North West Pacific (GRI 8930) utilisé jusqu'en 1985, 411.48 mètres
Nantucket Canada Canadian East Coast (GRI 5930) / Northeast U.S. (GRI 9960)
Narrow Cape], Alaska États-Unis North Pacific (GRI 9990) / Gulf of Alaska (GRI 7960)
Niijima Japon North West Pacific (GRI 8930) / East Asia (GRI 9930)
Patpur Inde Calcutta (GRI 5543)
Pohang Corée du Sud North West Pacific (GRI 8930) / East Asia (GRI 9930)
Port Clarence], Alaska États-Unis Gulf of Alaska (GRI 7960)/North Pacific (GRI 9990) 411.48 mètres
Port Hardy Canada Canadian West Coast (GRI 5990)
Rantum Allemagne Sylt (GRI 7499)/ Lessay (GRI 6731)
Raymondville, Texas États-Unis South Central U.S. (GRI 9610)/ Southeast U.S. (GRI 7980)
Raoping Chine China South Sea (GRI 6780)/ China East Sea (GRI 8930)
Rongcheng Chine China North Sea (GRI 7430)/ China East Sea (GRI 8930)
Rugby Royaume-Uni Lessay (GRI 6731) déplacée à Anthorn (UK)
Saint Paul], Alaska États-Unis North Pacific (GRI 9990)
Salwa Arabie Saoudite Saudi Arabia North (GRI 8830)/Saudi Arabia South (GRI 7030)
Searchlight, Nevada États-Unis U.S. West Coast (GRI 9940)/South Central U.S. (GRI 9610)
Sellia Marina Italie Mediterranean Sea (GRI 7990)
Seneca, New York États-Unis Great Lakes (GRI 8970)/Northeast U.S. (GRI 9960)
Shoal Cove], Alaska États-Unis Canadian West Coast (GRI 5990)/Gulf of Alaska (GRI 7960)
Soustons France Lessay (GRI 6731)
Tok], Alaska États-Unis Gulf of Alaska (GRI 7960)
Tokachibuto Japon Eastern Russia Chayka (GRI 7950)/ North West Pacific (GRI 8930)
Upolo Point, Hawaii États-Unis démonté
Værlandet Norvège Sylt (GRI 7499)/ Ejde (GRI 9007)
Veraval Inde Bombay (GRI 6042)
Williams Lake Canada Canadian West Coast (GRI 5990)
Xuancheng Chine China North Sea (GRI 7430)/ China East Sea (GRI 8930)
Yap Micronésie Tombé en 1987, démantelé 304.8 mètres

La navigation avec le LORAN-C[modifier | modifier le code]

carte LORAN-C

Les anciens récepteurs LORAN-C affichent des différences de temps ("TD") qui doivent être reportées sur des cartes spéciales LORAN, superposant les hyperboles à la carte marine, l'interpolation entre les "chenaux LORAN" devant être faite par le navigateur. Les récepteurs modernes affichent directement le point géographique, éventuellement automatiquement reporté sur un "navigateur" à cartographie électronique.

La précision du LORAN-C est très dépendante de la géométrie d'angle des stations et des effets de propagation. Deux phénomènes principaux dégradent la précision :

  • les multitrajets entre onde directe et onde ionosphérique, en particulier la nuit ;
  • les réflexions et réfractions du signal par les côtes, autour des îles ou dans les chenaux.

Ce dernier point ne permet pas d'utiliser le LORAN-C avec une précision garantie sur la terre, quoique sa couverture le permettrait.

Avenir du LORAN[modifier | modifier le code]

Avec le développement universel du GPS, le maintien du LORAN-C, moins précis et de couverture limitée, est périodiquement remis en cause par les gouvernements pour raison budgétaire. Ainsi, depuis que les stations de Estartit et Lampédusa sont démontées, le LORAN-C n'est plus disponible en Méditerranée. Les chaînes Loran-C des États-Unis et du Canada ont aussi été arrêtées en 2010. Les Européens développent le système Galileo, mais jusqu'à son achèvement, le système LORAN-C Européen sera conservé en secours en cas de panne ou dégradation du GPS.

Un système amélioré appelé E-LORAN est en développement dans ce même but. E-LORAN répondra à un ensemble de normes à travers le monde et opèrera en toute indépendance de GPS, GLONASS, Galileo, ou tout autre GNSS. E-LORAN sera utilisable dans toutes les régions où le service sera fourni E-LORAN. Les récepteurs E-LORAN doivent fonctionner automatiquement avec la participation minimale de l'utilisateur.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Luke Melton, Complete Loran-C Handbook., 1986
  • (en) LORAN-C Signal Specification USCG Navigation Center, 1994.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :