民航导航系统-4.2甚高频全向信标系统

1、 4.1.2甚高频全向信标系统甚高频全向信标系统(VOR)目前广泛使用的陆基近程测角系统之一发展： 第二次世界大战末期由美国发展起来-1946年成为美国航空标准导航系统-1949年被国际民航组织采用，正式作为国际标准的无线电导航系统功能利用两个VOR台或利用一个VOR台和一个DME台组合确定飞机的位置利用航路上的VOR台引导飞机沿航线飞行终端引导飞机进场和作非精密进近系统组成：地面VOR导航台机载VOR接收设备一、地面设备(一)地面VOR台组成 发射天线 发射机 遥控装置天线中央天线 辐射基准相位信号及识别音频等边带天线 辐射可变相位信号(二)地面台的种类1、终端VOR台-TVOR(B类VOR

2、台)功用：引导飞机进场及进近着陆工作频率：108.00-112.00MHz之间第一位为偶数的频率，共40个波道。发射功率：50W距离：25NM识别代码：三个国际莫尔斯电码英文字符2、航路VOR台(A类VOR)功用：用于航路导航工作频率：112.00-118.00MHz， f50KHz，共120个波道；发射功率：200W距离：200NM识别代码：三个国际莫尔斯电码英文字符根据地面发射机分类：普通VOR(CVOR) 精度一般在2 4多卜勒VOR(DVOR) 精度1范围内。(三)普通VOR的工作原理1、灯塔光束原理光束： 全向方位光线 同时发射旋转光束-30转/秒观察者从见到全方位光线到见到旋转光束

3、的时间为t，则可算出角度： 360v t10800 t2、CVOR的工作原理I、地面台发射信号 (1)基准相位信号(R) A、信号调制30Hz-9960Hz(副载波)-VHF-全向天线 B、场图 圆形场 C、相位 0360其相位均相同FMAM(2)可变相位信号(V)A、信号调制 30Hz-VHF-边带天线(cos和sin边带)B、场图 8字形方向性图，且以30转/秒顺时针旋转C、相位 各时刻的相位均不相同，最大值出现的时刻随方位角变化而变化AMII、在空间信号的合成 心形方向性图，且以30转/秒顺时针旋转，最大值出现的时刻随方位角变化而变化(四)多普勒VOR工作原理1、多普勒效应 在辐射振荡源

4、与接收点之间存在有相对运动，接收点所接收到的振荡信号的频率(fR)与辐射振荡信号的频率(fT)不相等，两振荡信号之间的频率差与辐射源和接收点之间的径向分量成正比。 其中： fR=fTfD fD为多普勒频移 fR=fTc/(cVDA) 2、多普勒效应在全向信标中的应用VOR辐射源以O为圆心，D/2为半径，并以恒定角速度做逆时针方向的匀速旋转，在足够远的地方B所接收到的频率将会发生变化；辐射源位于N和S，A与B之间无距离变化，即相对运动速度为零， fD 0；但偏离N或S时，如辐射源上任一点P，该点的速度矢量可分解为两个分量：VAVDAVXA当LD时， VDA可看作是辐射源A向接收点B的径向运动速度

5、： VDA DFsin(VA DF) 当工作频率为113.00MHZ，在正北方向上的飞机接收到的边带信号频率及副载波频率的变化规律：所以：旋转的边带天线辐射的边带信号被远处飞机接收到的信号实际上是一个以某频率(30HZ)调制的调频波，频偏为fD ，且按30HZ的正弦规律变化；接收边带信号的频率为： fR=fTfDmaxsin2Ft3、多普勒VOR原理(1)可变相位信号的形成位置相差180的对称天线A和B分别辐射频率为(fo9960Hz)和(fo9960Hz)的两个信号，且两个天线逆时针以30转/秒的速率旋转。由于边带天线旋转而产生多普勒频移fDsin2Ft ，固接收信号的频率为： A边带： f

6、o(9960 fDsin2Ft ) B边带： fo(9960 fDsin2Ft ) 频率中的9960 fDsin2Ft实际上相当于低频调制信号(F=30Hz)对9960Hz信号的调频。fo(9960 fDsin2Ft )和 fo(9960 fDsin2Ft )相当于低频调制信号(F=30Hz)对9960Hz信号的调频，再调幅到fo ；即： 30Hz-9960Hz(副载波)-VHF实际边带天线FMAM(2)基准相位信号信号调制 30Hz-VHF-中央天线向空间辐射30Hz基准相位信号相位在0360范围内相同；30Hz基准相位信号和30Hz可变相位信号在磁北方位始终同相。AM为何DVOR比CVOR

7、精度高？DVOR周围环境对测量精度的影响远小与CVOR。(DVOR的边带天线距离为13.5米，约为工作波长的5倍；而CVOR同时对称辐射的天线距离小于工作波长的1/2)DVOR可变相位信号采用部分调频方式。(FM比AM抗干扰能力强，信号较稳定)二、机载VOR设备(一)组成： 天线、控制盒、VHF接收机、指示器1、天线安装在垂直安定面或机身上部形状：环形、V型2、VOR接收机组成接收原理功用提供的信号： A、话音和台识别信号； B、方位信息，驱动RMI的指针； C、航道偏离信息，驱动HSI的航道偏离杆； D、向/背信号，驱动HSI的向/背指示； E、警告信号3、控制盒与ILS、DME相同共用4、

8、指示器 无线电磁指示器(RMI) 指示MH、QDM(QDR)、RB 水平状态指示器(HSI) 指示MH、航道偏离(二)VOR系统的功用1、利用机场安装的VOR台，可以引导飞机离场和归航进场；2、利用两个已知位置的VOR台，可以对飞机进行定位；3、引导飞机沿选定的VOR航线飞行；4、航路VOR台可以作为航路检查点，5、与DME配合可以进行定位和实现区域导航；6、利用进场VOR台，可以引导飞机进近着陆。(三)VOR系统的特点工作频率高，天线尺寸小，受干扰较小；测角精度高；能测量QDM，与飞机MH无关，可用于自动导航；但：距离限制在视距范围；VOR系统对地面台场地要求高。思考题：VOR与NDB系统的异同？VOR台和NDB台在机场安装在何位置？返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回LD返回返回人工或机械的方法旋转电子开关控制的方法定时改变48个天线的馈电来模拟天线的旋转返回返回返回航向游标选择钮航道选择钮航向标志航向游标下滑偏离指示航道偏离指示返回返回返回返回接收原理：在磁北方位上，可变相位信号和基准相位信号的相位是一致的；当可变相位信号旋转时，可变相位信号离开磁经线北端越远，与基准相位信号间的相位差也越大。飞机在同一接收点两种信号的相位差，正好等于VOR径向方位，即飞机磁方位。QDM径向方位180机载接收机对两种VOR信号的接收：机载接收机对CVO