エンハンスドLORAN（eLORAN:Enhanced LORAN）

GPSの脆弱性などから見直されるLORAN

旧システムと衛星系測位システムへの依存回避の方法GPSの脆弱性（ジャミングや、なりすまし等）や単一システムへの依存状態のリスクなどから、一度はGPSシステムの登場によって駆逐された古いシステムが再び見直され始めている。

エンハンスドLORAN(eLORAN)[Enhanced LORAN]

地上ベースの双曲線ナビゲーション技術は、今日の衛星ベースの全地球測位システム（GPS）より以前から存在してた。1930年代から1940年代にかけての開発を皮切りに、双曲線航法を用いた陸上長距離航法（LORAN）システムは継続的に進化してきた。現在では、GPSに代わるより安全なシステムとして、拡張型LORAN（eLORAN）システムが提供されている。

LORAN航法などの双曲線航法技術は、第二次世界大戦中にアメリカとイギリスで独自に開発された技術である。Geeシステムはイギリスで開発され、イギリス空軍によって使用されていた。2つの無線信号間の時間の遅れを測定して位置を割り出すもので、約350マイル（560km）までの距離で数百メートルの程度の精度を持つ。最初の双曲線航法システムは、1942年にイギリス空軍爆撃機部隊で運用が開始され、初めて実用化された。

既知の3 つの地上局 A、B、C がある場合、無線信号が局から受信機に到達するのにかかる時間は未知であるが、時間差は既知である。つまり、tA, tB, tCは未知であるが、tA - tBとtA - tCは既知である。各時間差を使用して、地上局に焦点を合わせた双曲線上の受信機の位置を特定することができる。受信機は2つの交点のうちの1つに位置する。他のナビゲーション情報を使用して、受信機がどの交点にあるかを判断することができる。

LORANは、Geeシステム(第二次世界大戦中にイギリス空軍が使用した無線航法システム)に似たシステムである。しかし、より低い周波数で運用することで、数十マイルの精度で最大1,500マイル（2,400km）までの範囲をカバーすることができるように改良された。最初は大西洋を横断する船団に使用され、その後長距離哨戒機によって使用されたが、第二次世界大戦中に太平洋戦域で運用された船舶や航空機で主に使用された。

初期のLORANは高価であったため、その使用は軍事および大規模な商用ユーザーに限られていたが、電子技術の進歩により、システムのコストが下がり、自動受信機も登場した。LORAN-Cと呼ばれる第3世代が利用可能になり、より長い距離と数十フィートの位置精度を提供するようになった。マイクロエレクトロニクスの進歩により、LORAN-C受信機の価格は大幅に低下し、旧世代のLORANはほとんど使われなくなった。

双曲線航法とデッカシステム

双曲線航法のデッカシステムは米国で発明されたが、開発は英国で行われた。デッカナビゲーターシステムは双曲線無線航法システムであり、固定航法標識からの電波を受信して船舶や航空機の位置を決定できるようにした。このシステムは、GeeやLORANなどのパルスタイミング方式とは異なり、70〜129kHzの2つの低周波信号の位相差を利用したものだった。このため、1940年代の電子機器を使った受信機の実装がはるかに容易になった。また、ロランとは異なり、デッカはドイツ軍に知られていなかったため、妨害電波の影響を受けずに済んだ。戦後、英国を中心に開発が進められ、後に世界中の多くの地域で使用された。デッカの主な用途は沿岸水域での船舶航行であり、競合するロランシステムよりもはるかに優れた精度を提供した。1974年、より精度の高いLoran-Cシステムが民生用に開放されたことで激しい競争が繰り広げられたが、デッカはこの時までに十分に確立され、1990年代まで運用が続けらた。1990年代に入ると、デッカはロランや類似のシステムとともに、衛星を利用したGPSに取って代わられた。

拡張型LORAN(eLORAN)

拡張LORAN[Enhanced LORAN](eLORAN)は、60年以上運用されてきたLORAN-Cを21世紀に進化させたものです。第二次世界大戦中に開発された信頼性の高い測位、航法、タイミングシステムであるLORAN-Cは、長距離で高精度の無線信号を提供し、世界中の航空機および海上アプリケーションの航法をサポートしました。20年以上にわたって改良されたeLORANは、陸上のタワーから送信されたのと同じ低周波数、高出力の無線信号を利用しています。±8メートルの精度で報告されたこのシステムは、強化されていないGPSと十分に競合しうる。eLORANには、差動GPS(DGPS)補正などの補助データを送信したり、スプーフィング（なりすまし）に対するデータの整合性を確保できる追加のパルスも含まれている。

1つの送信所で高精度のタイミング信号がユーザーに提供され、3つの送信所が「見えている」状態（受信できる見通し状態）で、ユーザーデバイスはその2次元の位置（緯度と経度）を導き出すことができる。90~110キロヘルツで送信し、デジタルチャネルで動作するeLORANは、最新のPNTアプリケーションすべてで要求される精度、可用性、完全性、および連続性の性能要件を上回っている。eLORANはなりすましや妨害が難しく、遠くでそうすることはほとんど不可能です。GNSSやGPSのなりすましや妨害に必要な機器が比較的、低出力の伝送を模倣しなければならないのと同様、eLORANのなりすましや妨害には非常に高い出力の伝送が必要になる。
すなわち、eLORANの方が、なりすましや妨害をする為の設備が大型化するなど困難になることを表している。

eLORANは高出力、低周波数の地上波電波放送システムで、10～20mの測位精度、1000マイル（1609.34km）以上で1μs以内の協定世界時（UTC）タイミングを提供することが可能。
eLORANはまた、差分補正を利用して、LORAN-Cシステムよりも大幅に精度を向上させる。ディファレンシャルGPS/GNSS (DGPS/GNSS) と同様に、差動監視基準ステーションを全国に配置し、これらの基準局で、eLORAN送信所から生のeLORAN信号を受信し、偏差を検出し、補正をeLORAN送信所に送り返す。eLORAN送信所は、送り返された偏差情報をもとにメインのeLORAN信号のLORANデータチャネル(LDC)を介して補正値を全ユーザーに送信し、PNTの精度を大幅に向上させることができる。精度の向上に加えて、LDC( LORAN data channel )はすべてのeLORAN全ユーザーに独自の機能を提供する。あらゆるユーザーのニーズに合わせて一方向のデータ通信信号を送信する機能。これらのデータコマンドは、建物、地下、水中を通過することができ、ユニークで強力なコマンドと制御機能を提供することができる。

eLORAN の機能

信号はGPS / GNSSよりも300万〜500万倍強力
99.999%の信頼性と可用性
1,200マイルの信号範囲
最大1 MWの電力で送信され、妨害、妨害、またはなりすましをすることはほぼ不可能です周波数帯：90 kHzから110 kHzは国際的に保護されている。
あらゆる場所で使用可能、あらゆる建物、構造物、トンネル、地下、水中を増幅なしで通過する。
暗号化および認証の追加により、eLORANはなりすましに強い。
協定世界時 (UTC) に同期
無人・自律運用に対応(低コスト)
地上波、独立だがGPS/GNSSと相互運用可能
米国全土をカバーするために必要なインフラ:タイミング用送信所６局、位置・ナビゲーション用送信所19局
ユーザーアンテナは受信機と一体化されており、屋根や外部への設置は不要

米国上院軍事委員会(SASC)はGPSの後継機探しを命じる

eLORANは、GPSに代わる可能性のあるものとして期待されている。いわゆる「保証された位置・航法・タイミング」(APNT)システムを開発するための多くのの取り組みがある。APNTシステムは、GPS信号の損失を補償し、既存のGPSデータの信頼性を検証することができる複数の代替データソースを提供するように設計されている。

妨害やなりすましに対するGPSの脆弱性が高まっている結果、米国上院軍事委員会(SASC)は国防総省（ペンタゴン）に2年以内にGPSの代替手段を提供するよう命じた。2021年国防権限法(NDAA)第1601条で、SASCは、2年という期限は緊急のニーズと「一致する」とし、国防総省（ペンタゴン）は以下のことをしなければならないと述べている。

戦闘司令部の作戦計画にとって最も重要な任務要素、プラットフォーム、兵器システムの優先順位を決め、順位付けを行う。
優先されたミッション要素について、十分な機器を熟成、試験、生産する。
弾力的で生存可能な代替位置・航法・タイミング信号の生成。
機会信号と搭載センサーシステムから提供される回復力のある、生存可能なデータを処理する。
優先される作戦システム、プラットフォーム、および兵器システムに、そのような機器を統合し、配備すること。

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