导航系统-无线电导航

1、传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统1导航系统课程内容q 导航基础q 传统导航 仪表导航 无线电导航q 区域导航q 简单区域导航（DME/DME、DME/VOR）q 卫星导航q 惯性导航q 所需导航性能q RNP参数q 基于性能的导航（PBN）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统2 机载无线电导航设备接收和处理导航台所发射的无线电波，机载无线电导航设备接收和处理导航台所发射的无线电波，从而获得导航参量，确定出飞机位置及飞往预定点的航向、从而获得导航参量，确定出飞机位置及飞往预定点的航向、时间，从而引导飞机沿选定航线安全、经济地完成规定的时间，从而引导飞机沿选定航线安全、

2、经济地完成规定的飞行任务。飞行任务。无线电导航优点：优点：q 不受时间、天气限制；不受时间、天气限制；q 精度高；精度高；q 定位时间短，可以连续地、适时地定位；定位时间短，可以连续地、适时地定位；q 设备简单、可靠。设备简单、可靠。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统3测角系统测角系统 位置线为直线,如自动定向系统（ADF）、全向信标系统（VOR）。传统无线电导航系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统4测距系统测距系统 位置线为圆，如测距机（DME）。DME传统无线电导航系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统5测高系统测高系统 位置线为等高线，如无线电

3、高度表。传统无线电导航系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统6无线电导航设备和系统分类1 1 按测量电信号的参量不同按测量电信号的参量不同 振幅、频率、相位、脉冲、脉冲振幅、频率、相位、脉冲、脉冲/ /相位相位2 2 按测量的位置线几何形状按测量的位置线几何形状 测角、测距、测角测角、测距、测角/ /测距、测高、测距差测距、测高、测距差3 3 按有效作用距离按有效作用距离 近程、远程、超远程近程、远程、超远程4 4 按机载设备实现的系统功能分按机载设备实现的系统功能分 自备式、他备式自备式、他备式5 5 按无线电导航台的安装位置按无线电导航台的安装位置 陆基、空基、星基陆基、空基

4、、星基6 6 按飞机的飞行区域分按飞机的飞行区域分 航路、终端区航路、终端区传统导航无线电导航自动定向机（ADF)传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统8ADF概述q自动定向机（ADF）是一种具有广泛用途的无线电导航设备，1925年开始试验，1927年首次使用。q自动定向机（ADF）系统是一种导航辅助系统。ADF接收机使用来自地面站的调幅（AM）信号来计算ADF地面站相对于飞机纵轴的方位。ADF系统也接收标准调幅无线电广播。q自动定向机的功用：自动定向机的功用： 1.测量飞机到选择地面台的相对方位角（主要的），进行向台（TO）或背台（FROM）飞行。 2.收听气象报告和中波广播。传统

5、导航无线电导航2021年12月23日导航系统9ADF系统组成 地面发射台地面发射台 地面电台有两种： NDB（或称为归航台），190550 kHz 标准中波广播电台，5501750 kHz 机载设备机载设备定向接收机、控制盒、方位指示器、环形大线和垂直天线。 选用中长波的原因选用中长波的原因 ADF定向主要使用地面波（天波，由于电离层变化，不稳定），中长波地波衰减少。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统10NDB地面台按用途分，地面导航台分为两种：q航线导航台：航线导航台：装在航路上某些检查点上，供飞机在航线上定向和定位用。 发射功率大：400W1000W 工作距离远： 150Km

6、q双归航台着陆系统：双归航台着陆系统：装在跑道中心延长线上，供飞机进近着陆用。（因需两个导航台，故称双归航台） 通常，与外指点信标台安装在一起的，叫远台，一般兼做航线导航台用，发射功率大； 与中指点信标台安装在一起的，叫近台。发射功率约100W，工作距离约50Km。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统11q NDB地面台发射信号的方向性图： 全向发射，故叫无方向信标（NDB）电波极化方向：垂直极化波q 台识别码发射： 莫尔斯电码，由23个字母组成，发射速率2030个字母/分； 等幅报发射：键控等幅信号，莫尔斯电码点或划期间发射等幅载波。 调幅报发射：载波连续发射，莫尔斯电码点或划期

7、间键控1020Hz调幅。 一般归航台以调幅方式发射识别码，防止载波中断引起ADF指针摆动。NDB地面台传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统12ADF原理（1）q 环形天线的方向性q 感应电动势e=K*sin（ 为电波来向和环形天线平面的夹角）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统13ADF原理（2）q 垂直天线产生圆形方向性图q 感应电动势e=K传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统14ADF原理（3）q 自动定向q 两部天线联合接收，得到“心”形方向性图，只有一个最小值。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统15ADF定向传统导航无线电导航2021年

8、12月23日导航系统16机载设备组成及控制显示机载机载ADF的类型的类型q按天线类型分：按天线类型分： 旋转环形天线式ADF-当环形天线线圈平面对准电波来向时，天线停止转动； 固定环形天线式ADF-环形天线线圈不转动，转动接收机内测角器的搜索线圈，当搜索线圈感应信号为零时，停止转动，这时搜索线圈的转角就是相对方位角。q按接收机类型分：按接收机类型分： 调幅式（M型）ADF-环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个调幅信号的ADF 调相式ADF-环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个相位调制信号的ADF，相位变化作为定向误差信号。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统17机载ADF自

9、动定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线/垂直天线传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统18ADF机载设备传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统19ADF机载设备安装位置传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统20ADF控制面板传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统21旋转环形天线式M型定向机传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统22ADF-700传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统23自动定向机的调谐和显示NmQDM210MH170HDGNDB导航台QDM210传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统24RMI的指示有两部

10、接收机的指示细针对应第一部接收机粗针对应第二部接收机正上方指示飞机的MH粗细针都是针尖指示QDM，针尾指示QDR可指示地面NDB台和VOR台的方位，通过仪表上的按钮选择信号源传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统25EHSI的指示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统26甚高频全向信标（VOR）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统27甚高频全向信标（VOR）pVOR系统概念 地面台与机载设备配合提供飞机相对地面台及地面台相对飞机的方位角的系统。p磁航向、飞机的磁方位、VOR方位、相对方位传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统28q VOR的功用：测量飞

11、机磁方位QDR。1VOR系统的组成甚高频全向信标（VOR）地面设备机载VOR设备： 控制盒、天线、接收机和指示器航路VOR台（A类）终端VOR台（B类）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统29q 航路VOR台（A类） 频率112.00118.00MHZ(频率间隔50KHZ)，功率200W，工作距离200NM。q 终端VOR台（B类） 频率108.00112.00MHZ(频率间隔50KHZ，小数点后第一位为偶数)，功率50W，工作距离25NM。注：VOR台的识别码都是三个英文字母甚高频全向信标（VOR）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统30VOR系统功用： VOR系统在

12、航空导航中的基本功能有两个方面。定位（positionfixing) 利用VOR设备定位有两种方法 （1）测角定位。 （2）测角- 测距定位。沿选定的航路导航（navigation along established airways） 飞机沿着预选航道可以飞向（To）或飞离（From）VOR台，并通过航道偏离指示器指出飞机偏离预选航道的方向（左边或右边）和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。甚高频全向信标（VOR）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统31nVOR工作频率108.00-111.95MHz 频率间隔50KHz 小数点后第一位奇数LOC 40个波道 小数点后第一位偶数V

13、OR 40个波道112.00117.95MHz 频率间隔50KHz：120个波道200个波道中120+40用于VOR，40个用于LOC甚高频全向信标（VOR）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统32n工作距离：最大200nmn地面台配置用于航路导航的VOR导航台(CVOR) 112.00117.95MHZ 频率间隔50KHz 工作距离200nm用于进近着陆的VOR导航台(TVOR) 108.00111.95MHZ 频率间隔50KHz 小数点后第一位为偶数的用于VOR 机场区域导航，精度较差，工作距离20nmnVOR类型 普通 CVOR TVOR 多普勒 DVOR 精度高、复杂 （机

14、载设备完全兼容）甚高频全向信标（VOR）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统33甚高频全向信标（VOR）原理测量基准相位信号和可变相位信号的差。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统34地面台发射基准30Hz相位信号；VOR系统原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统35VOR台的发射信号n 基准相位信号的发射先用30Hz对9960Hz副载波调频，然后调频副载波再对载波调幅。而30Hz调频信号的相位在 VOR台周围 360方位上是相同的。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统36VOR台的发射信号-基准30Hz传统导航无线电导航2021年12月23日

15、导航系统37地面台同时发射可变相位信号；VOR系统原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统38可变相位信号与合成方向性图用30Hz对载波调幅，相位随VOR台的径向方位而变化合成辐射场为旋转的心形方向性图传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统39空间信号 基准和可变30Hz信号的相位关系 设当心形方向性图的最大值在磁北时，9960Hz副载波的频率为10440Hz。 北 10440Hz 东 9960Hz 南 9480Hz 西 9960Hz传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统40音频信号p 台识别码用于检查接收选择台是否正确 莫尔斯码 ：23个字母 每30秒发射一次

16、 调制频率1020Hzp 话音通讯 音频信号：300Hz-3000Hz传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统41VOR系统原理 机载接收机接收到两种信号后比较其相位差； 两种信号的相位差即为当时的飞机磁方位QDR.传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统42VOR地面导航台传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统43VOR机载接收机传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统44VOR方位测量电路传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统45相位检测传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统46向/背台指示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系

17、统47机载VOR设备天线、控制盒、VOR接收机、显示设备传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统48VOR机载接收系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统49机载VOR系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统50VOR系统电路传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统51VOR显示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统52 ADF指示器RMIEFIS传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统53仪表着陆系统(ILS)传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统54仪表着陆系统-ILSq作用：使用地面台和机载设备，能够对飞机进近到跑道提供

18、水平、垂直和距离引导。q系统组成： 地面设备 机载设备 LOC 水平引导 VHF NAV接收机 G/S 垂直引导 MB 距离引导qILS系统类别传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统55仪表着陆系统-ILS着陆标准等级 国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定了三类着陆标准，使用跑道视距（RVR）和决断高度（DH）两个量来表示。 决断高度（DH）是指驾驶员对飞机着陆或复飞作出判断的最低高度。在决断高度上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否则应放弃着陆，进行复飞。决断高度在中指点信标（I类着陆）或内指点信标（11类着陆）上空，由低高度无线电高度表测量。跑道视距（RVR）-又叫跑道能

19、见度。它是指在跑道表面的水平方向上能在天空背景上看见物体的最大距离（白天）传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统56仪表着陆系统-ILSq 类设施的运用性能：类设施的运用性能：在跑道视距不小于800m的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引导至60m的决断高度。q 类设施的运用性能：类设施的运用性能：在跑道视距不小于400m的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引导至30m的决断高度。q A类设施的运用性能：类设施的运用性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道表面。因此目叫“看着着陆”（see to land）。q B类设

20、施运用性能：类设施运用性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考，一直运用到跑道表面，接着在跑道视距50m的条件下，凭外界目视参考滑行，因此目叫“看着滑行”（see toxi）。q C类设施的运用性能：类设施的运用性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考，能沿着跑道表面着陆和滑行。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统57ILS系统组成由三部分组成：航向信标（LOC）；下滑信标（GS）；指点标（MB）。LOC频率为108.1111.95MHz，十分位奇数，以50KHz为增量；GS频率和LOC频率配套使用；MB频率为75MHz。MB为飞机提供距离跑道头的距离信息，OM常和远台安装在一起

21、，MM常和近台安装在一起。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统58ILS地面台配置传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统59ILS系统组成传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统60仪表着陆系统原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统61仪表着陆系统-ILS航向信标工作频率为108.10111.95 MHz范围中1/10 MHz为奇数的频率，频率间隔50 kHz，共有40个波道。下滑信标工作频率为329.15335MHz的UHF波段，频率间隔150 kHz，共有40个波道。指点信标工作频率为固定的75MHz。航向信标和下滑信标工作频率是配对工作的。传统

22、导航无线电导航2021年12月23日导航系统62LOC工作原理q工作频率 108.00-111.95MHz ，小数点后第一位为奇数q航向信标发射原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统63LOC工作原理航向信标台空间合成辐射场和飞机偏离航向道的指示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统64LOC工作原理 LOC台空间合成辐射场：台空间合成辐射场： 设： 左波束发射信号： 右波束发射信号： -90Hz调制方向图 -150Hz调制方向图 它们是以航道中心线算起的角坐标的函数， 在两个最大波束方向上，信号强度相同。 1 =90Hz，2 =150Hz m-机内调制度，为20% 合

23、成的空间辐射场为ttmfUtemsin)sin1)()(111)(1f)(2fttffmftffmfffUtemsinsin)()()(sin)()()(1)()()(2212121121合ttmfUtemsin)sin1)()(222传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统65LOC工作原理合成辐射场仍然是一个调幅波，其幅度受90Hz和150Hz两个频率的调制，其调制度为： 90Hz的调制度为：150Hz的调制度为：调制深度差 DDM为 ： =常数)()()(21190ffmfM)()()(212150ffmfM)()(100)()(100212115090ffffmMMDDM)()

24、(21ff传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统66LOC原理调制深度差DDM和位移灵敏度传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统67LOC原理航向偏离与航向偏离与DDM的关系的关系在跑道中心线上， ， DDM=0， 偏离为零。飞机偏离航道左边时， ，设DDM 0，在2内航向偏离与DDM成线性关系。例如：DDM =0.0775时，右偏指1点（1）DDM =0.155时，右偏指2点（2） 飞机偏离航道右边时， ，设DDM 0，在2内航向偏离与DDM成线性关系。)()(21ff)()(21ff)()(21ff传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统68LOC原理q对对DD

25、M值的要求值的要求q在航道线左、右2扇区内，DDM从0线性增加至0.155，在此扇区内，角位移和DDM的增加是线性的。q从2到10的范围内，DDM从0.155增加至0.180（2.3），指示器指到最大位置，但DDM与指示是非线性的。飞行员只能判断飞机偏离到哪一边，而不能指出偏离多少度。q从10到35的范围内，DDM 0.155。指示器保持满刻度偏转，飞行员只能判断飞机偏离的方向，或者说飞机切入跑道中心线应飞的方向。如果需要提供超过35的覆盖，则在该覆盖区内，要求DDM 0.155。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统69LOC原理机载航向信标接收机传统导航无线电导航2021年12月

26、23日导航系统70G/S原理q工作频率329.15-335MHz间隔150KHz。下滑信标发射功率小，因为它的引导距离仅10海里。此外，下滑信标不发射台识别码和地-空话音通讯信号，因为它是和航向信标配对工作的。qG/S辐射场的等效方向性图传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统71传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统72G/S原理对对G/S辐射场辐射场DDM的要求：的要求： 下滑道线：下滑道线：在包含跑道中心线的垂直面内，最靠近地面的所有DDM=0的各点的轨迹所形成的面。下滑到扇区：下滑到扇区：在包含下滑道的垂直面内，由最靠近地面的所有DDM=0.175的各点的轨迹所限定的

27、扇区（满刻度偏转）。在下滑扇区边界上，G/S偏离指示2点，0.7。离开下滑道DDM线性增大，直至DDM等于0.22（0.88）。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统73G/S原理下滑道扇区下滑道扇区传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统74G/S机载接收机传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统75指点标q 系统组成系统组成：地面台、机载设备，两者配合完成飞机位置识别。q 用途：用途：提供空中航路或仪表进近飞机特定点位置识别。即： 当飞机在航路航路上时，向飞行员报告飞机正在通过航路上某些特定点的地理位置。1. 当飞机进场着陆时，用来报告着陆飞机离跑道头预定点（远、

28、中、近指点信标上空）的距离。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统76指点标传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统77航道指点信标台安装在沿着着陆方向的跑道中心线延长线上。根据 ICAO规定，包括外指点信标、中指点信标和内指点信标。 在一些机场还装有反航道指点信标，用于飞机从反航道进场。 外指点信标指示下滑道截获点； 中指点信标用来测定I类着陆标准的决断高点，即下滑道通过中指点信标台上空的高度约等于60m。 内指点信标用来测定II类着陆标准的决断高度点，即下滑道通过内指点信标台上空的高度约为30m。 航道指点标传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统78指点标标覆盖

29、范围及识别传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统79q航路上特定地理位置识别-扇形波束 q航路信标台-锥形波束 信号特征 频率：75MHz，天线辐射水平极化波。 调制频率：3000Hz 识别码：键控发送莫尔斯码，以在发送识别信号间隙期间，载波不得间断。 识别码表示该指点信标的名称或地理位置。由23个字母组成 特定码可以在航图上取得。 航路指点标传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统80指点信标接收机 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统81LOC和G/S机载设备q控制盒q接收机q天线q显示组件传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统82指点标机载设备组成

30、q 天线q 接收机q 指示灯q 音频部分传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统83机载仪表着陆系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统84机载ILS系统ARINC429数据线传送数据线传送传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统85ILS显示q显示部件用于显示ILS提供的数据EADIEHSI备用姿态指引仪传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统86传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统87无线电高度表（LRRA)传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统88用来测量飞机离开地面的实际高度，提供预定高度和决断高度的声音和灯光信号。它是在进近着

31、陆过程中保证飞行安全的重要设备。配合ILS完成着陆任务。系统的范围是20到2500英尺 。低高度无线电高度表LRRA-Low Range Radio Altimeter无线电高度表（LRRA)功用传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统89 无线电高度表是一种测距导航设备，利用普通雷达工作原理，以地面为反射体在飞机上发射电波，并接受回波以测定飞机到地面的高度。 按测量范围分 大高度表 30000FT 小高度表 LRRA 按测量方法分 脉冲测距原理 频率测距原理无线电高度表（LRRA)分类传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统90无线电高度表原理q 无线电高度表的测高基础：测高

32、原理：LRRA天线向地面发射无线电波，经地面反射后，再返回飞机。测高是测量电波往返传播的时间t。式中：H 飞机离地高度 c 电波传播速度因此，测高利用无线电的两个特性： 无线电从地面的反射特性 电波传播速度是常数 （3108米/秒）cHt2传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统91调频连续波（FMCW）高度表q 设：中心频率为4300MHz，调制频率FM为100Hz，频移F为100MHz普通FMCW高度发射信号 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统92无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统93无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年1

33、2月23日导航系统94无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统95无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统96无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统97无线电高度表工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统98无线电高度表系统概况q 无线电高度表的类型无线电高度表的类型根据测量电波传播时间t的方法不同，可分为： 普通FMCW高度表 属于频率无线电测距系统 等差频FMCW高度表 脉冲式高度表 属于脉冲测距系统传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统99q 无线电高度表的组成无线电高度表的组

34、成LRRA系统包括：发射天线 宽波束（2040）方向性天线接收天线收/发机组件高度指示器无线电高度表传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统100、典型无线电高度表的组成 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统101调频连续波（FMCW）高度表q 调制器产生一个对称的三角波线性调制电压，对发射机进行调频，发射波是三角波线性调频的连续波普通FMCW高度表原理块图 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统102等差频FMCW高度表 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统103等差频FMCW高度表q 测高原理 在等差频FMCW高度表中，保持差频Fb和频段F不变，而

35、调制周期TM是随飞机高度变化的。由于发射信号是调频连续波，而且差频保持不变，故叫等差频FMCW高度表。 由于当飞机高度增加时电波往返传播时间t增加，因此需增大调频波的调制周期TM才能保持差频Fb不变。反之，当飞机高度减小时，电波往返传播时间t也减小，因此需减小调频波的调制周期。所以这种高度表实际上是用调制周期TM的大小来测量高度的。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统104等差频FMCW高度表q 发射信号特性发射信号特性 发射频率是线性锯齿波调频的连续波，发射信号的中心频率是4300MHz，频移是123MHz，发射信号的调制周期随飞机高度变化（250us50ms）。高度越高，调制周

36、期越长，保持差频等于25KHz不变（选定差频为25KHz） 高度H（t）与调制周期TM的关系 传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统105工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统106无线电高度表指示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统107高度在EADI上的显示传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统108机载无线电高度表传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统109测距机(DME)传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统110系统概述p系统功用:测量测量飞机与地面测距信标台之间的飞机与地面测距信标台之间的斜距斜距。q斜距信息在飞

37、机导航中用途斜距信息在飞机导航中用途定位定位航路间隔航路间隔近进到机场近进到机场避开保护空域避开保护空域在指定位置等待在指定位置等待计算地速和到台时间计算地速和到台时间传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统111系统组成机载-询问器地面-应答机传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统112系统工作方式询问-应答方式实现测量距离机载测距机发射射频脉冲对询问信号，地面测距信标台的接收机收到这一询问信号后，经过50 s的延迟，由其相应的“应答”信号发射；根据时间延迟t，计算出飞机到测距信标台之间的斜距。)0(21ttcR)()/(36.1250)(NmnmusustR)(3.025

38、0)(KmustR传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统113DME系统概述qDME工作频率：962-1213MHz 252个波道 波道间隔 1MHz 测距信标台的发射频率比询问频率高或低63MHz。pDME机载询问器-询问频率：1025-1150MHz 波道间隔 1MHZ126个波道 采用频率复用技术-即相同X、Y波道：载频相同，脉冲对中脉冲间隔不同。 询问信号格式：脉冲对间隔（脉冲对重复频率）是随机抖动 的（在一个中心值附近随机变化）。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统114DME系统概述pDME地面应答器-应答频率： 962-1213MHZ，波道间隔1MHZ 12

39、6个X波道 126个Y波道 共有252个波道 询问应答波道配合工作 应答信号格式：传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统115DME脉冲传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统116询问应答信号频率关系p询问频率与应答频率的关系无论询问还是应答信道频率间隔都是1MHz，任何一个信道的发送与接收频率均差为63MHz。传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统117频率配对传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统118频率配对表传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统119频率配对规律X/Y波道询问频率=1024+波道号 例如：100 X/Y波道询问频率=1

40、024+100=1124MHz应答频率与波道号的关系： 163X/Y波道 X波道应答频率=961+波道号 Y波道应答频率=1087+波道号 64126X/Y波道 X波道应答频率= 1087 +波道号 Y波道应答频率= 961 +波道号当VOR频率小数最后一位是“0”时：配对DME X波道当VOR频率小数最后一位是“5”时：配对DME Y波道传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统120DME系统的工作原理 机载询问器发射询问信号 地面应答器-接收询问信号、延时、处理 地面应答器-发射应答信号 机载询问器-接收应答信号 机载询问器-处理、计算、输出传统导航无线电导航2021年12月23日

41、导航系统121q机载测距机的询问发射机载测距机的询问发射 机载测距机在接通电源后即可正常工作机载测距机在接通电源后即可正常工作。但是，只有当飞机进入进入了系统的有效作用范围有效作用范围，在测距机接收到足够数量的测距信标台所发射的射频脉冲对信号的情况下，测距机才会产生脉冲对询问信号发射，以使测距信标台产生相应的应答信号。 测距机所产生的询问脉冲信号的重复频率是变化的。当测距机处于跟踪状态时，询问脉冲信号的平均重复频率较低，通常在每秒1030次之间；当测距机处于搜索状态时，询问重复频率较高，一般为40150对/秒。典型测距机在跟踪状态的平均询问率为22.5对/秒；在搜索状态为90对/秒。DME系统

42、的工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统122q测距信标台的应答测距信标台的应答q询问应答 测距信标台在接收到询问信号后，经过 50 s的延迟，便产生相应的应答信号发射，以供机载测距机计算距离，这就是询问应答信号。应答信号和询问信号一样，也是射频脉冲对信号 q断续发射 在测距信标台中采取用接收机噪声来触发发射机产生脉冲对信号发射的方法，使测距台发射机在询问飞机很少的情况下也维持规定的发射重复频率，以使测距机系统正常发挥其功能。由于噪声所触发的脉冲信号是断续的，可以把测距信标台的这种发射脉冲称为断续发射脉冲，或者称为噪声填充脉冲，以区别于前面所说的在询问信号触发下所产生的应答发

43、射脉冲。 DME系统的工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统123q应答抑制 所谓抑制，是指测距信标台在接收到一次询问脉冲对后，使信标接收机抑制一段时间，抑制的时间一般为60 s，特殊情况下可达150 s。 在抑制的寂静期中，信标台不能接收询问脉冲。采取这一措施的目的是防止因多径反射信号而触发应答。q测距信标台的识别信号 为了便于机组判别正在测距的测距信标台是否是所选定的测距信标台，各信标台以莫尔斯电码发射三个字母的识别信号。DME系统的工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统124q 总之 ，测距信标台所发射的射频脉冲信号可以分为三类三类： 一类一类是由询问

44、信号触发产生的应答脉冲对应答脉冲对，这类应答脉冲对的数量取决于发出询问的机载测距机的多少； 另一类另一类是由测距信标台接收机噪声所触发的断续发射脉冲对断续发射脉冲对； 第三类第三类是固定的识别信号脉冲对识别信号脉冲对。第一、二类信号都是随机间隔的脉冲对，而识别信号则是等间隔的脉冲对。 DME系统的工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统125q测距机的接收测距机的接收 q机载测距机在每发射一对询问脉冲后即转入接收状态。所接收的信号中，既可能有测距信标台对本机询问的应答信号，也包括信标台对众多的其他飞机测距机的应答脉冲，此外还包括信标台的断续发射脉冲信号及识别发射信号。q 需要说

45、明的是，即使飞机处于测距系统的覆盖范围之内，也并不是所有的询问都能得到应答的。这是因为，在众多飞机询问的情况下 测距信标台每接收到一次询问信号，均会使它的接收机进入 60 s的抑制期，从而使在后续的60 s期间内到达的询问信号得不到应答。除此之外，本架飞机上的ATC应答机在回答地面二次雷达询问的发射期间，以及在TCAS和另一套测距机的询问期间均会对本套测距机抑制约30 s；在测距信标台发射识别信号的点、划期间，也会使询问信号得不到应答。DME系统的工作原理传统导航无线电导航2021年12月23日导航系统126q距离计算原理距离计算原理 19250rt cR 29359. 1250rtRDME系统的工作原理传统导航无线电导