home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ JCSM Shareware Collection 1996 September / JCSM Shareware Collection (JCS Distribution) (September 1996).ISO / sporting / marnav45.zip / MARNAV.DOC < prev    next >
Text File  |  1995-08-27  |  28KB  |  504 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.                                -I-
  5.                               MARNAV
  6.  
  7.         About Marnav-In the early 1980's, when LORAN A was taken out
  8.         of service, many mariners needed a way to  convert  LORAN  A
  9.         data  to  the new LORAN C delays.  To meet this need, MARNAV
  10.         was written by C & E Associates  to run on the TRS 80 series
  11.         of computers.  In addition, early LORAN C receivers did  not
  12.         present   data   in  a  Latitude/Longitude  format.   Marine
  13.         navigation from one  point  to  another was rather difficult
  14.         since, unlike geographic coordinates, LORAN coordinates  are
  15.         hyperbolic  position lines.  Most LORAN C users wanted their
  16.         data in  geographic  format  to  simplify  their navigation.
  17.         This was especially true when the LORAN system  was  out  of
  18.         service for one reason or another.
  19.         
  20.         After  several  years,  LORAN  became  available  for use in
  21.         aircraft.  At that  time,  only  the  users manual furnished
  22.         LORAN data for airports and not for all  of  them.   It  was
  23.         easy  to get latitude/longitude data for other airfields and
  24.         navigation  waypoints  so  Marnav  was  being  used  in  the
  25.         aviation community to make such data available.
  26.         
  27.         In the early nineties,  the  Global Positioning System (GPS)
  28.         started to replace  LORAN  C.  Equipment  became  much  more
  29.         reasonable in price and more and more mariners and fishermen
  30.         were  installing  the new, more accurate, equipment.  We now
  31.         had a new problem; Most  LORAN  C users had large amounts of
  32.         data in LORAN C format and now needed to  change  that  data
  33.         back to GPS format.
  34.         
  35.         In  the meanwhile, Marnav had been upgraded several times to
  36.         run on IBM compatible PC's.  Even though it is a goal of any
  37.         programmer to make  his  programs  easy  to  use, the entire
  38.         field of navigation, LORAN, GPS, etc.  is  technically  very
  39.         complicated.  and  writing  user  friendly  software becomes
  40.         doubly difficult.  In  Version  4.5,  we  have tried to make
  41.         program operation more  understandable.   Most  screens  now
  42.         include help blocks on the screen and in some cases the user
  43.         is  guided through especially difficult material.  The menus
  44.         have  been  changed  to  pull-down  menus  and  many  of the
  45.         operations are called directly from the main menu.
  46.         
  47.         There is no difference in the shareware and  the  registered
  48.         version  of  Marnav.   The shareware version is shipped with
  49.         the West Coast LORAN C chain so the user may try all program
  50.         features to make  sure  the  program  does what needs doing.
  51.         The data for other chains may be entered from data available
  52.         in any LORAN instruction book, or is available from the U.S.
  53.         Coast, Department of Transportation at a nominal cost.   The
  54.         necessary  routines  are  provided with the program to enter
  55.         this data or,  to  add  new  chains  which may be announced.
  56.         When you register Marnav, in addition to a  printed  manual,
  57.         you  will  also  receive the data files for all of the LORAN
  58.         chains in  the  world  so  you  do  not  need  to enter them
  59.         yourself since this can be an error prone effort.
  60.         
  61.  
  62.  
  63.         The following constants were used for all algorithms in  the
  64.         Marnav program.  The signal propagation velocity used is the
  65.         propagation  velocity  in free space, 299,792,458 meters per
  66.         second;  Sea  water  conductivity  is  5.0  mhos  per meter;
  67.         Angular  conversion  is  0.01745329251993889   radians   per
  68.         degree.  All calcu lations and data are in double precision.
  69.         Calculations necessarily assume an all water path.
  70.         
  71.         In  addition  to  the  LORAN  C  to  GPS and vice versa data
  72.         conversion, the  program  provides  the  ability to navigate
  73.         from one position to another where either or both  positions
  74.         may  be  specified  in  either  LORAN  C or GPS coordinates.
  75.         Marnav also calculates relationships between points in terms
  76.         of Speed, Time and  Distance  in  either Nautical or Statute
  77.         miles and knots or miles per hour.  If the Hard Copy feature
  78.         is turned ON, a  hard  copy  record  of  all  operations  is
  79.         printed  as  you  proceed.   The  LORAN  data  bases  may be
  80.         created, displayed, edited and  printed  as required.  It is
  81.         possible to compensate for propagation  anomalies  providing
  82.         position calculations accurate to several yards!
  83.         
  84.         Program  Files-There  are  currently thirteen LORAN-C chains
  85.         world  wide.   The  necessary  data  for  each  chain  is in
  86.         contained in files named for the Group  Repetition  Interval
  87.         (GRI).   All  thirteen  of  these files are shipped with the
  88.         registered version of  Marnav.   In  addition  to these data
  89.         files, one file is maintained to indicate the active  chain.
  90.         (The  chain  you are currently using).  When you first bring
  91.         up Marnav, it will read this  active chain file and then the
  92.         data for the indicated chain.   It  is  necessary  that  the
  93.         program  and  all  of  the  data  files  be kept in the same
  94.         directory since the  program  looks  for  the  data files in
  95.         whatever directory you were  in  when  you  brought  up  the
  96.         program.  The active chain is indicated on the Menu screen.
  97.         
  98.                                   -II-
  99.                                Marnav Menu
  100.         
  101.         Menu  selection  is relatively standard for pull down menus.
  102.         Select your choice  of  columns  using Left/Right arrows and
  103.         the menu items by highlighting that item using  Up  or  Down
  104.         Arrow  keys.   You  may also select the item by entering the
  105.         letter  designation  for  that   item.   Each  of  the  menu
  106.         selections will  be  discussed  in  the  remainder  of  this
  107.         documentation.
  108.  
  109.                                   -III-
  110.                              LORAN-C  to  GPS
  111.         
  112.         The  term  GPS  may  be unfamiliar to some LORAN users.  The
  113.         United  States  government  has  established  a  network  of
  114.         navigational  satellites  which  provide  extremely accurate
  115.         geographic positioning.  The accuracy of the basic system is
  116.         so reliable that it is feared that a potential  enemy  could
  117.         use  the  data  to  position intercontinental missiles.  For
  118.  
  119.  
  120.  
  121.         this reason, there is  an  error  transmitted which causes a
  122.         positional error of several hundred feet.  A number of error
  123.         correction stations provide  short  range  error  correction
  124.         information.   These  stations  may be shut down in times of
  125.         emergency.  At any  rate,  this  system  has been called the
  126.         Global Positioning System; Hence the abbreviation GPS  which
  127.         will be used throughout this documentation.
  128.         
  129.         The  first  item  in  the  column labeled Data Conversion is
  130.         LORAN-C to GPS.  The  title  is  self explanatory.  When you
  131.         choose this item, the data entry screen  will  be  displayed
  132.         with  the  cursor  at  the  entry  point for the first LORAN
  133.         delay.  Enter two delays  for  the location in question.  If
  134.         they   are   valid,   the   program   will   calculate   the
  135.         Latitude/Longitude coordinates for that location.   It  will
  136.         then  calculate  the  delays  for  any  other delays in that
  137.         chain.  Some chains have  only  two secondaries, others have
  138.         three or four.  If you are an  experienced  LORAN  user  you
  139.         know  that  in  some  parts  of the service area for a given
  140.         chain the  signal  strength  and/or  the  orientation of the
  141.         delay lines on the chart are such that  certain  delays  are
  142.         somewhat  more  useful  than  others.  It is often useful to
  143.         have the delays for each secondary in a chain as a matter of
  144.         record for each point.
  145.         
  146.                                                                                                  
  147.         The Latitude/Longitude is expressed in three formats:
  148.         
  149.                   Degrees______________________30.2700
  150.  
  151.                   Degrees, Minutes_____________30 16.200
  152.  
  153.                   Degrees, Minutes, Seconds____30 16 12.0
  154.         
  155.                                                The first of these is
  156.         generally used on large scale charts and maps, the second is
  157.         generally used on small  craft  charts  and the last on very
  158.         local geodetic  survey  maps.   The  conversion  is  a  real
  159.         nuisance  when  you  are  trying  to locate a spot on map or
  160.         chart.  This is also a very useful feature of the program if
  161.         you need to convert data from one format to another.
  162.         
  163.         If the data you have  entered  is  an improper value for the
  164.         normal service area of the chain you will get a message:
  165.         
  166.                 No Useful Solution Found-Check Data
  167.                                                                                                     
  168.         More often than not, there has been a mistake  in  the  data
  169.         entry.   If calculated points are a long way from the normal
  170.         service area for the chain,  you could not receive the loran
  171.         signals anyway.  In addition,  if  the  entered  delays  are
  172.         unreasonably far from the approximate latitude and longitude
  173.         shown on the screen you may also get the same message.
  174.         
  175.  
  176.  
  177.         Calculations  begin  at  the latitude and longitude shown as
  178.         approximate coordinates.  If the  location  of interest is a
  179.         long way from them the program solution may be slow.  Marnav
  180.         works much faster if the approximate coordinates are  within
  181.         2  degrees of the actual latitude and longitude.  This is on
  182.         the order of one hundred  or  more  miles  so it is rarely a
  183.         problem.  These values may be edited in the  data  base  and
  184.         also  are  automatically updated for subsequent calculations
  185.         in the same area.
  186.         
  187.         The propagation velocity constants  used by the program have
  188.         been determined for free space over water.  Minor  anomalies
  189.         occur  when  there is considerable land area between you and
  190.         the delay transmitters.  The result is that the LORAN delays
  191.         for a given point  today  will  be extremely close next time
  192.         you use them to define the same point.  Put another way, the
  193.         repeat ability of  LORAN  delays  is  extremely  high!   The
  194.         absolute     relationship     between    calculated    Lati-
  195.         tude/Longitude and LORAN  delays  however  may  have a small
  196.         error of several hundred feet  in  some  cases.   In  normal
  197.         navigation,  this  would not be a problem but there are many
  198.         applications  where  more  accurate  agreement  is required.
  199.         Marnav allows the use of Correction Factors to  offset  such
  200.         errors.  This will be discussed later.
  201.         
  202.                                  -IV-
  203.                             GPS  to LORAN-C
  204.                                    
  205.         This  operation is opposite to that just discussed.  In this
  206.         case, the latitude and longitude of the point of interest is
  207.         entered and all of the  secondary  delays for that chain are
  208.         calculated.  Data may be entered in any of the three formats
  209.         discussed above.  Enter the data in any format and  it  will
  210.         be  converted to the other two as well.  For example, if you
  211.         enter 30/16.2 it will be  converted to the three forms shown
  212.         above.  The delimiter  between  degrees  and  minutes  shown
  213.         could  have  been  a  space,  a comma or, as shown a forward
  214.         slash.
  215.         
  216.         You should be aware that  just because Marnav indicates that
  217.         a delay should have a certain value, is  no  assurance  that
  218.         the signal strength of that delay will be great enough to be
  219.         useful.   If the LORAN is able to lock on the secondary, you
  220.         will be able to use it,  otherwise  you will have to use one
  221.         of the others.  In general, the part of the service area you
  222.         are in will generally determine the secondaries  you  should
  223.         use.  There are also times when the equipment for one of the
  224.         secondaries  has  been shut down for service.  Those are the
  225.         times when having  all  of  the  secondaries  listed is most
  226.         useful.
  227.         
  228.         Anyone using LORAN should be aware that for any  two  delays
  229.         there    are    geographically   two   intersections.    The
  230.         mathematical reason for this  is  that these delay lines are
  231.         hyperbolas and as such will intersect twice.  This may  seem
  232.  
  233.  
  234.  
  235.         to  be a drawback to the use of LORAN, but in general, these
  236.         intersections are widely  separated  and  if the approximate
  237.         latitudes and longitudes shown on the screen  are  within  a
  238.         few  hundred  miles, the LORAN and Marnav will solve for the
  239.         right one.  At any  rate,  the  coordinates of the wrong one
  240.         would be so far away that  one  could  not  readily  mistake
  241.         them.
  242.         
  243.         When  latitude  is  used  in  geographic calculations, North
  244.         latitude  is  normally  taken  as  a  positive  value.   For
  245.         Longitude,  West  latitude  is  normally  a  negative value.
  246.         Since Marnav is usually used in the same earth  quadrant  it
  247.         lets  you choose which quadrant of latitude and of longitude
  248.         is to be considered  positive.   If  you are using Marnav in
  249.         the continental United States it is easier to  define  North
  250.         Latitude  and  West Longitude as positive quantities instead
  251.         of remembering  to  put  the  minus  sign  in  front  of the
  252.         longitude entries.  The quadrants you choose as positive are
  253.         shown on the screen and may be changed by editing  the  data
  254.         base
  255.         
  256.                                    -V-
  257.                             Bearing & Distance
  258.         
  259.         This menu choice invokes the bearing and distance navigation
  260.         routines.   The  coordinates  for  either or both of the two
  261.         points  may  be  entered   in  either  LORAN  or  geographic
  262.         coordinates.   Note  that  LORAN  coordinates  must  all  be
  263.         expressed for the active  chain  and  both  points  must  be
  264.         defined  in  the  same chain.  If both points are defined by
  265.         GPS  coordinates,  the  chain   does   not  enter  into  the
  266.         calculation.  It follows then that  coordinates  defined  by
  267.         LORAN delays must be in the active chain but the other point
  268.         may  be  defined  geographically (GPS) and may be outside of
  269.         the service area for that chain!
  270.         
  271.         Initially the cursor will  be  positioned  for a LORAN delay
  272.         input; Simply press <Enter> and the cursor will move to  the
  273.         geographic  input  position.  The second position is entered
  274.         in the same  way  and  the  results  of  the calculation are
  275.         displayed near the  bottom  of  the  screen  as  rhumb  line
  276.         heading  and  distance  to  and from the two points entered.
  277.         All the same comments  concerning  data  entry apply as they
  278.         are discussed in earlier sections of this documentation.
  279.         
  280.                                    -VI-
  281.                             Speed/Time/Distance
  282.         
  283.         This menu  choice  provides  the  relationship  between  the
  284.         distance from one point to another, the speed of the vehicle
  285.         and  the time of travel.  Data entrance is extremely simple,
  286.         if you enter any  two  of  these quantities the program will
  287.         calculate the value for the third.
  288.  
  289.  
  290.  
  291.         If the quantities entered are speed and distance,  the  time
  292.         will  be  calculated  and  the  time is presented in decimal
  293.         hours as well as hours and decimal minutes.  If the distance
  294.         is entered in Nautical Miles,  the speed will be calculated,
  295.         or, must be entered in Knots.  Conversely, if the  speed  is
  296.         entered  in Statute miles then the speed will be calculated,
  297.         or, must be entered  as  Miles  per  Hour.  Obviously, it is
  298.         also true that if the speed is entered in  Knots,  then  the
  299.         distance  is  calculated,  or,  must  be entered in Nautical
  300.         Miles and vice versa.
  301.         
  302.         If time is one  of  the  quantities  being entered, the same
  303.         formats as discussed previously for degrees and minutes  may
  304.         be  used.   For  example, 3.75 hours and 3/45 ( 3 hours & 45
  305.         Minutes ) will produce the same result.
  306.         
  307.                                   -VII-
  308.                                Display Data
  309.         
  310.         This item, and the next  four  deal with the data base which
  311.         defines the characteristics  of  the  LORAN  chain  in  use.
  312.         Selecting  Display  Data will present the data for the chain
  313.         in use.  In addition to  displaying  the data on the screen,
  314.         you may change the active chain and also make a hard copy of
  315.         the data for this chain.
  316.         
  317.         The data displayed consists of an accurate position in terms
  318.         of Latitude and Longitude of the Master for  this  chain  as
  319.         well as each of the Secondaries.  As mentioned earlier, some
  320.         chains  have only two secondaries while others have three or
  321.         four.  Each secondary transmits  its  signal after a precise
  322.         display after the master and this delay is shown along  with
  323.         the positional data for the secondary.
  324.         
  325.         Correction  factors  to compensate for propagation anomalies
  326.         are also shown.  These are discussed in detail in a separate
  327.         section.  In addition,  the  GRI  number  is shown.  This is
  328.         more than an arbitrary number since  it  defines  the  Group
  329.         Repetition  Interval  which  defines  the  signals  for this
  330.         chain.   Obviously  these  positions   and  delays  must  be
  331.         extremely accurate or the system is useless!
  332.         
  333.         Also shown are the Quadrants in which Latitude and Longitude
  334.         are arbitrarily defined as positive values.  The approximate
  335.         latitude and longitude used by the program as initial points
  336.         for calculation are also shown.
  337.         
  338.                                   -VIII-
  339.                                Edit Data Base
  340.         
  341.         Any of the items discussed above may be  edited  using  this
  342.         menu   selection.    It  is  strongly  suggested  that  only
  343.         approximate latitude, longitude,  the positive quadrants and
  344.         correction factors be edited without extremely  good  reason
  345.         and then, only after backups of the data are saved.
  346.  
  347.  
  348.  
  349.         The Edit sequence is started by selecting EDIT DATA from the
  350.         on  screen menu bar.  You may step through the data field by
  351.         using <Enter>, <up-arrow> or <down-arrow>.  Data corrections
  352.         are made in the usual way.  When you have finished with your
  353.         edits, press <End> to return to the on screen menu.  Changes
  354.         made when editing this data  base  are recorded to disk only
  355.         when you select WRITE FILE and press <Enter>.
  356.         
  357.         Without leaving the Edit function, you may change the Active
  358.         GRI or make a hard copy of the data on the screen.
  359.         
  360.                                  -IX-
  361.                               Initial  GRI
  362.         
  363.         The initial GRI is that chain which is active when you start
  364.         the program.  Most users do not normally change  the  active
  365.         GRI  very often but, at times, changing the location of your
  366.         activities makes  it  necessary  to  do  so.   Simply select
  367.         Initial GRI from the menu.  This will change  not  only  the
  368.         GRI which is active when you start the program but will also
  369.         change  the GRI which you are currently using.  As mentioned
  370.         previously, it is also possible  to  make this change in the
  371.         Display and Edit modes.
  372.         
  373.                                   -X-
  374.                             Correction Factors
  375.         
  376.         LORAN  Calculations  and  their  accuracy  depend   on   the
  377.         propagation  velocity  of radio waves.  Unfortu- nately, the
  378.         propagation velocity is not exactly  the same over all types
  379.         of terrain so the delay time to a given point  may  be  very
  380.         slightly  different than it is to another point which is the
  381.         same distance from the station.  While these differences are
  382.         extremely  small,  the  difference  can  lead  to  errors of
  383.         several hundred yards when the path from the station to your
  384.         position crosses large land masses.
  385.         
  386.         If your concerns are simply with getting to the same spot as
  387.         you were at some previous time, then  this  error  will  not
  388.         concern  you  since  the repeatability of the LORAN data for
  389.         that spot is extremely  good.   The  problems occur when you
  390.         have the GPS position for a  given  spot  and  you  want  to
  391.         convert to LORAN coordinates, or, in the opposite case, when
  392.         you want to convert your LORAN data to GPS coordinates.
  393.         
  394.         In  most  cases, boaters and fisherman operate in relatively
  395.         small areas often as small  as  ten  miles  or so on a side.
  396.         Unless there are large geographic differences near the area,
  397.         the propagation errors will probably  be  fairly  consistent
  398.         throughout the area.  In that case, you may add a correction
  399.         factor  to  your  data  base which will compensate for these
  400.         propagation anomalies.
  401.  
  402.  
  403.  
  404.         In Marnav 4.5 the correction factor routine has been written
  405.         to evaluate and  enter  this  data  quickly  and easily.  In
  406.         order to  provide  the  necessary  data  to  evaluate  these
  407.         errors,  you  will need accurate data for a point in or near
  408.         the  area  of  interest.   Accurate  geo-  graphic  data  is
  409.         available from a  number  of  sources.   Newer marine charts
  410.         have accurate positions for buoys and markers  or,  you  can
  411.         get accurate geographic data from a GPS receiver which has a
  412.         correction    receiver   to   compensate   for   the   error
  413.         intentionally put into the GPS  data as transmitted from the
  414.         satellites.  You may also get accurate  data  from  Geodetic
  415.         survey maps in which positions along the shore are described
  416.         using survey data.
  417.         
  418.         The data must be for a place where you can locate your LORAN
  419.         to  get  LORAN  delays for that spot.  You should try to get
  420.         data for all of the secondaries in the chain.  In many spots
  421.         this will not be possible because some secondaries will have
  422.         very weak signals but try to get as many as you can.
  423.         
  424.         To enter  correction  factors  into  your  data base, select
  425.         Correct.  Factors from the  menu  and  follow  the  Onscreen
  426.         instructions.   The factors will be automatically calculated
  427.         and entered into  the  data  base.   From  then on, they are
  428.         automatically included in the calculations and,  unless  you
  429.         move  to an area far from where they were determined, you no
  430.         longer need concern yourself about them.
  431.         
  432.                                   -XI-
  433.                            Adding A Loran Chain
  434.         
  435.         It is unlikely that any new LORAN chains will be constructed
  436.         since the LORAN system will  gradually be phased out as more
  437.         and more users get and use GPS equipment but you may wish to
  438.         add data for chains not in your files.  The U.S. Coast Guard
  439.         makes available the exact geographic location of the  Master
  440.         and  each  of  the  secondaries  as well as the transmission
  441.         delays for each of  the  secondaries.  Enter these data very
  442.         carefully  using  as  many  decimal  places  as   are   made
  443.         available.   When  all the data has been entered, select the
  444.         Write File sub-menu option  on  the  data  screen and a file
  445.         called GRIxxxx.LRN will be created where the  xxxx  are  the
  446.         numbers which define the Group repetition rate which will be
  447.         defined along with the other Coast Guard data.
  448.         
  449.                                  -XII-
  450.                                Hard Copy
  451.         
  452.         The  Hard  Copy choice on the menu will toggle the Hard Copy
  453.         switch  Off  and   On.   When   On,   each   calculation  is
  454.         automatically printed  on  your  system  printer  for  later
  455.         reference.   This feature is especially valuable when cruise
  456.         planning or calculating your navigation data before starting
  457.         your journey.  The GRI  data  bases  may also be printed but
  458.         that printing is done when you select the PRINT DATA  choice
  459.         from the on-screen menu during the data operations.
  460.  
  461.  
  462.                                 Shareware
  463.  
  464.         C & E Associates has chosen  to use the Shareware concept to
  465.         distribute this program.  This is good for  us  in  that  it
  466.         contains  many  of  the costs associated with a retail sales
  467.         effort.  It is good for you  since  it allows you to make an
  468.         intelligent buying decision by trying the  program  to  make
  469.         sure  it does what you want before you spend your money.  It
  470.         does however bring with it  a  legal and moral commitment to
  471.         buy (Register) the program after you have tried it and found
  472.         it to be to your liking.  The authors of  Shareware  receive
  473.         NO  money  from the distribution of their efforts until you,
  474.         the user, register it.  If  you believe the effort that goes
  475.         into writing a program such as this deserves the thirty-five
  476.         dollar registration fee then please register by sending your
  477.         check along with  the  form  included  at  the  end  of  the
  478.         documentation.
  479.         
  480.         No program features have been "held back" until you register
  481.         the  program.  When you register, you will receive a copy of
  482.         the latest version of  the  program  as well as discounts on
  483.         any future program upgrades.  In addition, you will be  kept
  484.         informed  about  several  other  programs  in development on
  485.         related subjects.   Program support will be provided to both
  486.         non-registered and  registered  users  using Compuserve Mail
  487.         addressed to Edward J. Panner, (72717,1612) or  by  U.S.Mail
  488.         addressed to Edward J. Panner at the registration address.
  489.         
  490.         This  program  is produced by a member of the Association of
  491.         Shareware professionals (ASP).  ASP  wants to make sure that
  492.         the shareware principal works for you.  If you are unable to
  493.         resolve a shareware related problem with  a  ASP  member  by
  494.         contacting  the  member  directly,  ASP may be able to help.
  495.         The ASP Ombudsman can help  you resolve a dispute or problem
  496.         with an ASP member, but does not provide  technical  support
  497.         for members' products.  Please write to the ASP Ombudsman at
  498.         545  Grover  Road,  Muskegon,  MI 49442 or send a Compuserve
  499.         message via Compuserve Mail to ASP Ombudsman 70007,3536.
  500.         
  501.         Additional information about the legalities of Shareware may
  502.         be found in the appendix to this documentation.
  503.         
  504.