Invloed van de bodem op de nauwkeurigheid
van radioplaatsbepaling*
G. de Jong
1 Inleiding
Bij de nauwkeurige plaatsbepaling op zee wordt
veelvuldig gebruik gemaakt van de hyperbolische
plaatsbepalingssystemen zoals Hi-Fix en Sea-Fix.
Deze systemen maken gebruik van radiogolven in
de frequentieband van 1-3 MHz. Deze vrij laag-
frequente radiosignalen planten zich langs het aard
oppervlak voort met een snelheid die bijna gelijk is
aan de lichtsnelheid. Uit de vergelijkingen van
Maxwell, die het gedrag van de radiogolven be
schrijven, volgt echter dat de grondgolf beïnvloed
wordt door de eigenschappen van het aardopper
vlak zoals geometrie en elektrische parameters.
Hierdoor zal over land, achter eilanden en in de
buurt van de kust de snelheid van de grondgolf af
wijken van de uniforme snelheid van radiogolven
boven een homogene aarde. Dit komt dan tot uiting
in een verstoring van het hyperboolpatroon van het
plaatsbepalingssysteem. Deze verstoringen kunnen
enige tienden van lanes30m) bedragen en daar
om is het voor een nauwkeurige plaatsbepaling met
behulp van genoemde systemen van groot belang
deze afwijkingen in het meetpunt te kennen.
2 Verstoring van het hyperboolpatroon
Bij radioplaatsbepaling is men steeds geïnteresseerd
in de aankomsttijden van signalen die door de af
zonderlijke zenders van een plaatsbepalingssysteem
worden uitgezonden. Of, wat op hetzelfde neer
komt, men is geïnteresseerd in de fase van het sig
naal. Omdat de elektrische eigenschappen van de
bodem het signaal altijd vertragen, kan de totale
fase cp gesplitst worden in een primaire fase (geba-
seerd op de lichtsnelheid in een standaard-atmosfeer)
en een secundaire fase (pc
co
<p r]ad (pc
c
waarin
cp totale fase (in rad)
co 2nf hoekfrequentie (in rad/s) met
frequentie van de zender (in Hz)
c 2.99792458 108 m/s lichtsnelheid in
vacuum
t]a brekingsindex van de lucht boven het
aardoppervlak
cl afstand tussen zender en ontvanger
(in m)
cpc= secundaire fasecorrectie.
De secundaire fasecorrectie (pc bestaat uit de fase
variaties tengevolge van de veranderingen in de
brekingsindex van de lucht, de eindige elektrische
impedantie van de bodem langs het traject en de
fasesprongen die optreden bij de overgangen van
bijv. land naar water. Om een indruk te krijgen van
de invloed van de verschillende bodemstructuren
op het fasegedrag van de radiogolven is op de basis
lijn Master-Slave van de Sea-Fix-keten in Noord-
Holland een aantal metingen uitgevoerd. Daartoe
werd aan de hand van een grondsoortenkaart (fig. 1)
een aantal geschikte meetpunten op de basislijn uit
gekozen en in R.D.-coördinaten bepaald. Met be
hulp van een Sea-Fix-ontvanger is vervolgens het
faseverschil tussen de radiosignalen afkomstig van
Master en Slave gemeten. Gebruikmakend van de
eigenschap, dat het verschil in fase tussen twee
punten op de basislijn van een hyperbolisch plaats
bepalingssysteem alleen bepaald wordt door het
tussen deze beide punten in gelegen traject, is in fig.
SAMENVATTING
Bij de afdeling Geodesie wordt onderzoek verricht op het gebied van de voortplanting
van radiogolven. De reden hiervoor is, dat tengevolge van de invloed van de bodem op
de voortplanting van radiogolven vrij grote verstoringen optreden in de hyperbool
patronen van elektronische plaatsbepalingssystemen. Het onderzoek richt zich hoofd
zakelijk op de vraag of met behulp van mathematisch-fysische modellen de fasecorrecties
ten behoeve van de radioplaatsbepaling met voldoende nauwkeurigheid kunnen worden
berekend. Omdat bij dergelijke berekeningen de elektrische eigenschappen van de ver
schillende bodemstructuren vrij nauwkeurig bekend dienen te zijn, is voor het bepalen
van deze grootheden een zogenaamde wavetiltmeter gebouwd.
Bewerking van de toelichting op het onderzoek van de
auteur voor de Commissie Wetenschapsbeoefening van de
Afdeling Geodesie, T.H. Delft.
ngt 78
47
