LORAN

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

Les antennes dans le monde, certaines sont désormais desactivées.

Antenne type au Nunavut

La version actuelle^{[Depuis quand ?]}, 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

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

Signal émis

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.

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

Tour LORAN sur l'Atoll Johnston, 1963

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

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

Depuis 2001, une modulation de phase complémentaire de la dernière impulsion a été ajoutée, 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

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.

• 
  Station Loran de Cambridge Bay
• 
  Station de Malone, Floride

Site	Pays	Chain	Coordonnées	Remarques
Afif	Arabie saoudite	Saudi Arabia South (GRI 7030) Saudi Arabia North (GRI 8830)	23° 48′ 36,66″ N, 42° 51′ 18,17″ E	400kW
Al Khamasin	Arabie saoudite	Saudi Arabia South (GRI 7030) Saudi Arabia North (GRI 8830)	20° 28′ 02,34″ N, 44° 34′ 51,9″ E	Démonté
Al Muwassam	Arabie saoudite	Saudi Arabia South (GRI 7030) Saudi Arabia North (GRI 8830)	16° 25′ 56,87″ N, 42° 48′ 06,21″ E	Démonté
Angissq	Groenland	démonté le 31 décembre 1994	59° 59′ 17,348″ N, 45° 10′ 26,91″ O	Utilisé jusqu'en juillet 1964, 411,48 mètres
Ash Shayk	Arabie saoudite	Saudi Arabia South (GRI 7030) Saudi Arabia North (GRI 8830)	28° 09′ 15,87″ N, 34° 45′ 41,36″ E
Attu, Alaska	États-Unis	North Pacific (GRI 9990) Russian-American (GRI 5980)	52° 49′ 44″ N, 173° 10′ 49,7″ E
Balasore	Inde	Calcutta (GRI 5543)	21° 29′ 11,02″ N, 86° 55′ 09,66″ E
Barrigada	Guam		13° 27′ 50,16″ N, 144° 49′ 33,4″ E	Démonté
Baudette, Minnesota	États-Unis	North Central U.S. (GRI 8290)/Great Lakes (GRI 8970)	48° 36′ 49,947″ N, 94° 33′ 17,91″ O
Berlevåg	Norvège	Bø (GRI 7001)	70° 50′ 43,07″ N, 29° 12′ 16,04″ E
Billamora	Inde	Bombay (GRI 6042)	20° 45′ 42,036″ N, 73° 02′ 14,48″ E
Bø	Norvège	Bø (GRI 7001) /Ejde (GRI 9007)	68° 38′ 06,216″ N, 14° 27′ 47,35″ E
Boise City, Oklahoma	États-Unis	Great Lakes (GRI 8970)/ South Central U.S. (GRI 9610)	36° 30′ 20,75″ N, 102° 53′ 59,4″ O
Cambridge Bay	Canada		69° 06′ 52,84″ N, 105° 00′ 55,95″ O	Utilisé en radiophare Démonté
Cape Race	Canada	Canadian East Coast (GRI 5930)/Newfoundland East Coast (GRI 7270)	46° 46′ 32,74″ N, 53° 10′ 28,66″ O	260,3 mètres
Carolina Beach, North Carolina	États-Unis	Northeast US (GRI 9960)/ Southeast U.S. (GRI 7980)	34° 03′ 46,208″ N, 77° 54′ 46,1″ O
Chongzuo	Chine	China South Sea (GRI 6780)/ Southeast U.S. (GRI 7980)	22° 32′ 35,8″ N, 107° 13′ 19″ E
Comfort Cove	Canada	Newfoundland East Coast (GRI 7270)	49° 19′ 53,65″ N, 54° 51′ 43,2″ O
Dhrangadhra	Inde	Bombay (GRI 6042)	23° 00′ 16,2″ N, 71° 31′ 37,64″ E
Diamond Harbor	Inde	Calcutta (GRI 5543)	22° 10′ 20,42″ N, 88° 12′ 15,8″ E
Eiði	Îles Féroé	Eiði (GRI 9007)	62° 17′ 59,69″ N, 7° 04′ 25,59″ O
Estartit	Espagne	Mediterranean Sea (GRI 7990)	42° 03′ 36,63″ N, 3° 12′ 16,08″ E	Démonté en 2000
Fallon, Montana	États-Unis	U.S. West Coast (GRI 9940)	39° 33′ 06,77″ N, 118° 49′ 55,6″ O
Fox Harbour	Canada	Newfoundland East Coast (GRI 7270)/ Canadian East Coast (GRI 5930)	52° 22′ 35,29″ N, 55° 42′ 28,68″ O
George	Canada	Canadian West Coast (GRI 5990)/ U.S. West Coast (GRI 9940)	47° 03′ 48,096″ N, 119° 44′ 38,97″ O
Gesashi	Japon	East Asia (GRI 9930)/ North West Pacific (GRI 8930)	26° 36′ 25,09″ N, 128° 08′ 56,94″ E
Gillette, Wyoming	États-Unis	South Central U.S. (GRI 9610)/ North Central U.S. (GRI 8290)	44° 00′ 11,21″ N, 105° 37′ 24″ O
Grangeville, Idaho	États-Unis	South Central U.S. (GRI 9610)/ Southeast U.S. (GRI 7980)	30° 43′ 33,24″ N, 90° 49′ 43,01″ O
Havre	Canada	North Central U.S. (GRI 8290)	48° 44′ 38,58″ N, 109° 58′ 53,3″ O
Hellissandur	Islande		64° 54′ 14,793″ N, 23° 54′ 47,83″ O	411,48 mètres, utilisé pour la radiodiffusion à 189 kHzDémonté en décembre 1994
Helong	Chine	China North Sea (GRI 7430)	42° 43′ 11″ N, 129° 06′ 27,07″ E
Hexian	Chine	China South Sea (GRI 6780)	23° 58′ 03,21″ N, 111° 43′ 09,78″ E
Jan Mayen	Norvège	Bø (GRI 7001) / Ejde(GRI 9007)	70° 54′ 51,478″ N, 8° 43′ 56,52″ O
Johnston Island	États-Unis		16° 44′ 43,82″ N, 169° 30′ 30,9″ O	Arrêté
Iwo Jima	Japon		24° 48′ 26,262″ N, 141° 19′ 34,76″ E	411,48 mètresDémonté en septembre 1993
Jupiter, Florida	États-Unis	Southeast U.S. (GRI 7980)	27° 01′ 58,49″ N, 80° 06′ 52,83″ O
Kargaburan	Turquie	Mediterranean Sea (GRI 7990)	40° 58′ 20,51″ N, 27° 52′ 01,89″ E
Kwang Ju	Corée du Sud	East Asia (GRI 9930)	35° 02′ 23,69″ N, 126° 32′ 27,2″ E
Lampedusa	Italie	Mediterranean Sea (GRI 7990)	35° 31′ 22,11″ N, 12° 31′ 31,06″ E	Arrêté
Las Cruces, New Mexico	États-Unis	South Central U.S. (GRI 9610)	32° 04′ 18,1″ N, 106° 52′ 04,32″ O
Lessay	France	Lessay (GRI 6731) / Sylt (GRI 7499)	49° 08′ 55,27″ N, 1° 30′ 17,03″ O	Pylône déposé en janvier 2018
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)	30° 59′ 38,87″ N, 85° 10′ 08,71″ O
Minamitorishima	Japon	North West Pacific (GRI 8930)	24° 17′ 08,79″ N, 153° 58′ 52,2″ E	Utilisé jusqu'en 1985, 411,48 mètres
Nantucket	Canada	Canadian East Coast (GRI 5930) / Northeast U.S. (GRI 9960)	41° 15′ 12,42″ N, 69° 58′ 38,73″ O
Narrow Cape, Alaska	États-Unis	North Pacific (GRI 9990) / Gulf of Alaska (GRI 7960)	57° 26′ 20,5″ N, 152° 22′ 10,2″ O
Niijima	Japon	North West Pacific (GRI 8930) / East Asia (GRI 9930)	34° 24′ 12,06″ N, 139° 16′ 19,4″ E
Patpur	Inde	Calcutta (GRI 5543)	20° 26′ 50,627″ N, 85° 49′ 38,67″ E
Pohang	Corée du Sud	North West Pacific (GRI 8930) / East Asia (GRI 9930)	36° 11′ 05,33″ N, 129° 20′ 27,4″ E
Port Clarence, Alaska	États-Unis	Gulf of Alaska (GRI 7960)/North Pacific (GRI 9990)	65° 14′ 40,372″ N, 166° 53′ 11,996″ O	411,48 mètres
Port Hardy	Canada	Canadian West Coast (GRI 5990)	50° 36′ 29,83″ N, 127° 21′ 28,48″ O
Rantum	Allemagne	Sylt (GRI 7499)/ Lessay (GRI 6731)	54° 48′ 29,94″ N, 8° 17′ 36,9″ E
Raymondville, Texas	États-Unis	South Central U.S. (GRI 9610)/ Southeast U.S. (GRI 7980)	26° 31′ 55,17″ N, 97° 49′ 59,52″ O
Raoping	Chine	China South Sea (GRI 6780)/ China East Sea (GRI 8930)	23° 43′ 26,02″ N, 116° 53′ 44,7″ E
Rongcheng	Chine	China North Sea (GRI 7430)/ China East Sea (GRI 8930)	37° 03′ 51,765″ N, 122° 19′ 25,95″ E
Rugby	Royaume-Uni	Lessay (GRI 6731)	52° 21′ 57,893″ N, 1° 11′ 27,39″ O	Déplacée à Anthorn (UK)
Saint Paul, Alaska	États-Unis	North Pacific (GRI 9990)	57° 09′ 12,35″ N, 170° 15′ 06,06″ O
Salwa	Arabie Saoudite	Saudi Arabia North (GRI 8830)/Saudi Arabia South (GRI 7030)	24° 50′ 01,46″ N, 50° 34′ 12,54″ E
Searchlight, Nevada	États-Unis	U.S. West Coast (GRI 9940)/South Central U.S. (GRI 9610)	35° 19′ 18,305″ N, 114° 48′ 16,88″ O
Sellia Marina	Italie	Mediterranean Sea (GRI 7990)	38° 52′ 20,72″ N, 16° 43′ 06,27″ E
Seneca, New York	États-Unis	Great Lakes (GRI 8970)/Northeast U.S. (GRI 9960)	42° 42′ 50,716″ N, 76° 49′ 33,3″ O
Shoal Cove, Alaska	États-Unis	Canadian West Coast (GRI 5990)/Gulf of Alaska (GRI 7960)	55° 26′ 20,94″ N, 131° 15′ 19,09″ O
Soustons	France	Lessay (GRI 6731)	43° 44′ 23,21″ N, 1° 22′ 49,63″ O
Tok, Alaska	États-Unis	Gulf of Alaska (GRI 7960)	63° 19′ 42,884″ N, 142° 48′ 31,34″ O
Tokachibuto	Japon	Eastern Russia Chayka (GRI 7950)/ North West Pacific (GRI 8930)	42° 44′ 37,2″ N, 143° 43′ 10,5″ E
Upolo Point, Hawaii	États-Unis		20° 14′ 51,12″ N, 155° 53′ 04,34″ O	Démonté
Værlandet	Norvège	Sylt (GRI 7499)/ Ejde (GRI 9007)	61° 17′ 49,49″ N, 4° 41′ 47,05″ E
Veraval	Inde	Bombay (GRI 6042)	20° 57′ 09,316″ N, 70° 20′ 11,73″ E
Williams Lake	Canada	Canadian West Coast (GRI 5990)	51° 57′ 58,78″ N, 122° 22′ 01,55″ O
Xuancheng	Chine	China North Sea (GRI 7430)/ China East Sea (GRI 8930)	31° 04′ 08,3″ N, 118° 53′ 08,78″ E
Yap	États fédérés de Micronésie		9° 32′ 44,76″ N, 138° 09′ 53,48″ E	304,8 mètresTombé en 1987, démonté

La navigation avec le LORAN-C

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

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 L'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 opérera en toute indépendance de GPS, GLONASS, Galileo, ou tout autre GNSS. E-LORAN sera utilisable dans toutes les régions où le service sera fourni. Les récepteurs E-LORAN doivent fonctionner automatiquement avec la participation minimale de l'utilisateur.

Voir aussi

Bibliographie

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

Articles connexes

• Émetteur LORAN-C de Soustons.
• Émetteur LORAN-C de Lessay.
• Pauline Morrow Austin
• Radionavigation.

Liens externes

• Notices d'autorité :

  • BnF (données)
  • IdRef
  • LCCN
  • GND
  • Israël
• Présentation LAAS/CNRS/DIGINEXT sur le traitement de signal LORAN.
• Spécifications de l'USCG.
• Spécifications des chaînes LORAN-C utilisables au Canada.
• Détails sur le E-LORAN.
• « Le site officiel du Loran-C Européen. »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}