miniaturadeimagen|300x300px|Precisión de los sistemas de navegación (en 2 dimensiones) miniaturadeimagen|300x300px| El panel de visualización de un Decca Navigator Mk 12 (ca. 1962). Las coordenadas de posición de Decca se mostraban directamente con cuatro Decómetros y estos se trazaban sobre un gráfico convencional que había sido sobreimpreso con redes Decca. Decca Navigator fue un sistema hiperbólico de navegación por radio que permitía a los barcos y aeronaves determinar su posición mediante el uso de señales de radio. La navegación hiperbólica está basada en medir la diferencia de tiempo de recepción entre dos señales enviadas simultáneamente desde distintas estaciones. El sistema utilizaba la comparación de fase de dos señales de baja frecuencia entre 70 y 129 kHz, a diferencia de los sistemas de temporización de pulsos como Gee y LORAN. Esto hizo que fuera mucho más fácil diseñar receptores utilizando la electrónica de la década de 1940, simplificándose la operación al proporcionar una lectura directa de las coordenadas Decca sin la complejidad de un tubo de rayos catódicos y un operador altamente cualificado.
El sistema fue inventado en los Estados Unidos, pero el desarrollo fue llevado a cabo por la empresa Decca Radar en el Reino Unido. Fue desplegado por primera vez por la Royal Navy durante la Segunda Guerra Mundial para la tarea vital de limpiar los campos de minas para permitir los desembarcos del Día D. Las fuerzas aliadas necesitaban un sistema preciso que no fuera conocido por los alemanes y estuviera , por lo tanto, libre de interferencias. Después de la guerra salió de la lista de secretos oficiales y fue desarrollado comercialmente por la Compañía Decca y desplegado en todo el Reino Unido y luego utilizado en muchas áreas del mundo. En su apogeo constaba de casi 180 estaciones transmisoras que usaban "cadenas" de tres o cuatro transmisores cada una para permitir la fijación de posición trazando líneas electrónicas que se cruzaban. El uso más importante de este sistema fue para la navegación de barcos en aguas costeras, ofreciendo una precisión mucho mayor que el sistema LORAN de la competencia. Los buques pesqueros fueron los principales usuarios de la posguerra, pero también fue empleado en algunos aviones, incluida una aplicación muy inicial (1949) de pantallas de mapas en movimiento. El sistema se desplegó ampliamente en el Mar del Norte y fue utilizado por los helicópteros que operaban en plataformas petrolíferas.
La apertura del sistema Loran-C, más preciso, al uso civil en 1974, supuso una dura competencia, pero el Decca ya estaba bien establecido y continuó funcionando hasta el año 2000. El Decca Navigator fue sustituido, junto con el Loran y otros sistemas similares, por el GPS en el año 2000, cuando se puso a disposición del público.
Principios operativos
Descripción general derecha|miniaturadeimagen| El principio del Decca Navigator.La diferencia de fase entre las señales recibidas de las estaciones A (Principal) y B (Secundaria) es constante a lo largo de cada curva hiperbólica. Los focos de las hipérbolas están en las estaciones transmisoras, A y B. El sistema Decca Navigator consistía en grupos individuales de radiotransmisores terrestres organizados en cadenas de tres o cuatro estaciones. Cada cadena estaba formada por una estación principal y tres (a veces dos) estaciones secundarias, denominadas Roja, Verde y Púrpura. Idealmente, las secundarias se situarían en los vértices de un triángulo equilátero con la principal en el centro. La longitud de la línea de base, es decir, la distancia entre la estación principal y las secundarias, solía ser de 60-120 millas náuticas (110-220 km).
Cada estación transmitía una señal de onda continua que, al comparar la diferencia de fase de las señales de la estación principal y de una de las secundarias, producía una medida de fase relativa que se presentaba en una pantalla parecida a un reloj. La diferencia de fase se debía a la distancia entre las estaciones desde el punto de vista del receptor. A medida que el receptor se mueve, estas distancias cambian y esos cambios se representan mediante el movimiento de las manecillas en las pantallas.
Si se selecciona una diferencia de fase concreta, digamos 30 grados, y se trazan todos los lugares en los que se produce esa diferencia de fase, el resultado es un conjunto de líneas hiperbólicas de posición denominado patrón. Como había tres secundarias, había tres patrones, también denominados Rojo, Verde y Púrpura. Los patrones se dibujaban en las cartas náuticas como un conjunto de líneas hiperbólicas del color correspondiente.
Los receptores determinaban su ubicación midiendo la diferencia de fase de dos o más de los patrones de las pantallas. A continuación se buscaba en el gráfico el punto de cruce de las dos hipérbolas más cercanas. La precisión de esta medición se mejoraba eligiendo el conjunto de dos patrones que hacía que las líneas se cruzaran en un ángulo lo más recto posible.
Principios detallados de funcionamiento Cuando dos estaciones transmiten en la misma frecuencia sintonizada en fase, la diferencia de fase entre las dos señales es constante a lo largo de una trayectoria hiperbólica. Si dos estaciones transmiten en la misma frecuencia, es imposible que el receptor las separe. En su lugar, se asignaba a cada cadena una frecuencia nominal, conocida como 1f, y cada estación de la cadena transmitía en un armónico de esta frecuencia base, de la siguiente manera: Estación Armónico Frecuencia (kHz) Principal 6f 85.000 Púrpura 5f 70.833 Rojo 8f 113.333 Verde 9f 127.500 Las frecuencias dadas son las de la Cadena 5B, conocida como la Cadena Inglesa, usando todas ellas frecuencias similares entre 70 kHz y 129 kHz.
Los receptores Decca multiplicaban las señales recibidas del Maestro y de cada Esclavo por diferentes valores para llegar a una frecuencia común (mínimo común múltiplo, MCM) para cada par Maestro/Esclavo, de la siguiente manera: Patrón Esclavo armónico Multiplicador esclavo Maestro armónico Multiplicador maestro Frecuencia común Púrpura 5f ×6 6f ×5 30f Rojo 8f ×3 6f ×4 24f Verde 9f ×2 6f ×3 18f Fue la comparación de fases en esta frecuencia común lo que dio lugar a las líneas hiperbólicas de posición. El intervalo entre dos hipérbolas adyacentes en las que las señales están en fase se denominaba carril. Como la longitud de onda de la frecuencia común era pequeña comparada con la distancia entre las estaciones Maestra y Esclava, había muchas líneas de posición posibles para una diferencia de fase dada, por lo que no se podía llegar a una posición única por este método.
Otros receptores, normalmente para aplicaciones aeronáuticas, dividían las frecuencias transmitidas hasta la frecuencia básica (1f) para la comparación de fases, en lugar de multiplicarlas hasta la frecuencia MCM.
Carriles y zonas derecha|miniaturadeimagen|300x300px| Una carta del Almirantazgo Decca de 1967 del estuario del Támesis, marcada con carriles y zonas rojas y verdes. Los primeros receptores Decca estaban equipados con tres Decómetros giratorios que indicaban la diferencia de fase de cada patrón. Cada Decómetro accionaba un segundo indicador que contaba el número de carriles recorridos: cada 360 grados de diferencia de fase era un carril recorrido. De este modo, suponiendo que se conociera el punto de partida, se podía identificar una localización más o menos clara.
Los carriles se agruparon en zonas, con 18 carriles verdes, 24 rojos o 30 púrpuras en cada zona. Esto significa que en la línea de base (la línea recta entre el patrón y su esclavo) la anchura de la zona es la misma para los tres patrones de una cadena determinada. Las anchuras típicas de carril y zona en la línea de base se muestran en la tabla siguiente (para la cadena 5B): Carril o Zona Ancho en la línea de base Carril púrpura 352,1 metros Carril rojo 440,1 metros Carril verde 586,8 metros Zonas (todos los patrones) 10563 metros cuadrados Los carriles estaban numerados del 0 al 23 para el rojo, del 30 al 47 para el verde y del 50 al 79 para el púrpura. Las zonas estaban etiquetadas de la A a la J, repitiendo después de J. Por lo tanto, se podría escribir una coordenada de posición Decca: Rojo I 16.30; Verde D 35.80. Los receptores posteriores incorporaron un microprocesador que daba la posición en latitud y longitud.
Multipulso El modo Multipulso proporcionaba un método automático de identificación de carriles y zonas utilizando las mismas técnicas de comparación de fase descritas anteriormente en señales de baja frecuencia.
Las transmisiones de onda nominalmente continuas estaban divididas de hecho en un ciclo de 20 segundos, con cada estación a su vez transmitiendo simultáneamente las cuatro frecuencias Decca (5f, 6f, 8f y 9f) en una relación de coherencia de fase durante un breve período de 0,45 segundos por ciclo. Esta transmisión, conocida como Multipulso, permitía al receptor extraer la frecuencia 1f y así identificar en qué carril estaba el receptor (para resolver una zona).
Junto a las frecuencias Decca de 5f, 6f, 8f y 9f, también se transmitía una señal de 8.2f, conocida como Orange. La frecuencia de pulso entre las señales 8.0f (rojo) y 8.2f (naranja) permitía derivar una señal de 0.2f que daba como resultado un patrón hiperbólico en el que un ciclo (360 °) de diferencia de fase equivalía a 5 zonas.
Suponiendo que la posición de uno se conociera con esta precisión, esto daba una posición efectivamente única.
Alcance y precisión Durante el día se podrían obtener rangos de alrededor de 400 millas náuticas (740 km), reduciéndose por la noche a 200 a 250 millas náuticas (460 km), dependiendo de las condiciones de propagación.
La precisión dependía de:
Ancho de los carriles Ángulo de corte de las líneas hiperbólicas de posición Errores instrumentales Errores de propagación (por ejemplo, Skywave )
Durante el día, estos errores podrían variar desde unos pocos metros en la línea de base hasta una milla náutica en el borde de la cobertura. Por la noche, los errores skywave eran mayores y en receptores sin capacidades multipulso era frecuente que la posición saltara un carril, a veces sin que el navegador lo supiera.
Aunque en los días del GPS diferencial este alcance y precisión pueden parecer pobres, en su día el sistema Decca era uno de los pocos, si no el único, sistema de fijación de posición disponible para muchos navegantes. Dado que la necesidad de una posición precisa es menor cuando el buque está más lejos de tierra, la precisión reducida a largas distancias no era un gran problema.
Historia miniaturadeimagen| Navegador Decca Mk. 21, con sus prominentes diales Decómetro.
Orígenes En 1936 el ingeniero William J. O'Brien contrajo la tuberculosis poniendo en pausa su carrera profesional durante dos años. En este tiempo concibió la fijación de posición por medio de la comparación de fases de transmisiones de onda continua. Este no fue el primer sistema de este tipo, pero O'Brien, aparentemente, desarrolló su versión sin tener conocimiento de las demás, realizando varios avances en la materia que resultarían útiles posteriormente. Su idea inicial era utilizar el sistema para pruebas con aeronaves, en concreto para el cálculo preciso de la velocidad de avance. Algunos experimentos se llevaron a cabo en California en 1938, seleccionando frecuencias con "ritmos" armónicos que permitirían la identificación de estaciones en una red de transmisores. Tanto el Ejército como la Marina de los Estados Unidos consideraron que la idea era demasiado complicada y el trabajo terminó en 1939.