无线电导航系统（第2版）课件 ch04伏尔系统

伏尔系统通信与导航专业系列教材无线电导航系统(第2版)第四章01概述伏尔是甚高频全方位测向（VeryHighFrequeneyOmnidirectionalRange）英文缩写VOR的汉语音译名称。伏尔系统是一种由机载设备直接导出导航参量的近程无线电导航测角系统，属于他备式主动导航系统，导出的导航参量是飞机相对于伏尔信标台的磁方位角（即飞机磁方位角）。概述系统组成、功能与配置伏尔系统由地面设备和机载设备两大部分组成。地面设备是伏尔信标，工作在108~118MHz甚高频频段，在360°范围内发射方位信号，故又称为全向信标；与之配套的机载设备称为伏尔接收机，采用无方向性接收天线，测量的角度信息用表头予以指示或输送给机上计算机。概述图4-1是伏尔系统组成示意图。概述伏尔系统的功能是通过机载伏尔接收机接收地面伏尔信标发射的信号，经处理获得飞机相对于伏尔信标台的磁方位角，在空中给飞机提示飞行方向，以引导飞机沿着预定的航线飞行。在现代飞机上，可以预先把沿航线的各个VOR地面台的位置、发射频率、应飞的航线等逐项输入飞行管理系统或自动飞行系统，在计算机的控制下，飞机就按输入的数据自动飞行，并最后到达目的地。概述（1）机载伏尔接收机指示器和磁罗盘复合，利用测得飞机相对于已知伏尔信标（已知工作频率、台位置、台识别信号）台的磁方位角，可方便地引导飞机出航、归航、沿航线飞行。（2）利用VOR系统可引导飞机沿着相对VOR信标台的任意方向飞行。（3）终端区域的伏尔信标和仪表着陆系统（ILS）的航向信标（LOC）安装在一起，利用和跑道中线一致的VOR-T台代替LOC，用跑道中线作为方位基准来指示飞机相对跑道的方位，对飞机进行着陆前的引导。概述（4）伏尔系统和测距器系统相结合，能够实现极坐标定位。（5）机载伏尔接收机在短时间内分别接收来自两个已知伏尔信标台的信号，分别测出飞机相对于两个伏尔信标台的磁方位角，便可得到两条直线位置线，其交点便是飞机位置，即实现双台定位。概述系统性能及特点：（1）伏尔信标辐射包含方位信息的信号。（2）伏尔系统可直接提供飞机相对于伏尔信标台的方位角。（3）由于伏尔系统工作于超短波的甚高频频段。（4）伏尔信标正常工作时对场地的要求较高。概述02系统工作原理伏尔系统实质是一种近程无线电导航测角系统，采用了相位式测角原理。其中，普通伏尔系统采用的是相位式旋转天线方向性图法测角原理，而多普勒伏尔系统采用了相位式旋转无方向性天线法测角原理。系统工作原理普通伏尔（CVOR）系统测角原理为旋转天线方向图的相位式测角，即通过旋转伏尔信标发射天线的方向图，在空中形成包含方位信息的调幅波信号，该调幅信号的包络信号电相位与飞机所在的方位角度具有一一对应的关系，在空中360°范围内的任一一架飞机上的机载伏尔接收机，通过对包络信号电相位的测量得到所在方位经线的角度值。测角原理系统工作原理普通伏尔信标天线的水平方向图为心脏形，其形状如图4-2所示。系统工作原理飞机在伏尔信标台的东、西、南、北四个典型方位时，机载接收机得到的可变相位信号与基准相位信号的相位关系如图4-3所示。系统工作原理多普勒伏尔系统测角原理多普勒伏尔（DVOR）系统是在CVOR系统的基础上发展起来的。相对于CVOR系统，DVOR系统有效减小了场地环境对辐射场型的影响，提高了测角精度。在第3章中已经提到，无线通信收发双方发生相对运动时，接收方获得的信号频率会发生偏移，即产生所谓的多普勒效应。系统工作原理CVOR系统信号格式由上面的测角原理可知，CVOR系统采用的是旋转天线方向图的相位式测角原理。工程实现中，为了由机载设备通过对接收信号进行处理，直接得到飞机相对于地面伏尔信标台的磁方位，地面信标需要产生包含两种信息的信号，即可变相位信号与基准相位信号。信号格式系统工作原理DVOR系统信号格式DVOR系统采用的是旋转无方向性天线的相位式测角原理。工程实现中，为了由机载设备通过对接收信号进行处理，直接得到飞机相对于地面伏尔信标台的磁方位，地面信标同样需要产生包含可变相位信息与基准相位信息的两种信号。由于DVOR是在CVOR的基础上发展起来的，为了保证同一机载VOR接收机能够对两种体制伏尔信标发射的信号兼容接收，其信号格式就要有所考虑。系统工作原理03系统技术实现地面设备伏尔系统的地面设备是伏尔信标，工作在108~118MHz甚高频频段。VOR信标向空中辐射的信号包含有用于角度测量的可变相位信号与基准相位信号、用于应急通信的语音信号以及用于台识别的识别码信号。其中识别码使用国际通用的莫尔斯电码，由两个或三个英文字母组成，每30s重复一次，其调制频率为1020Hz（±50Hz）。伏尔信标根据其信号产生的方法不同，又分为普通伏尔（CVOR）和多普勒伏尔（DVOR）信标。系统技术实现将传统的基准相位信号产生方法与上面的可变相位信号产生方法结合起来，即可得到CVOR信标的实现原理方案，工作方框图如图4-7所示。系统技术实现图4-8为某机场DVOR台外形。系统技术实现CVOR和DVOR系统采用同一形式的VOR机载接收指示设备，主要包括控制盒、天线、甚高频接收机和指示仪表。在一些型号的飞机上，VOR接收机也常与仪表着陆系统（ILS）的各接收装置组合在一起，称为甚高频导航接收机。机载设备系统技术实现图4-11给出了典型VOR机载接收设备组成。系统技术实现地面设备VOR接收机包括普通外差式接收机、幅度检波器和相位比较器，用于