全向信标测距设备.ppt

航空无线电导航 无方向性信标、甚高频全向信标 测距设备 周阿荣 2006年3月 讲座内容 航空无线电导航的作用、分类 无方向性信标 NDB 甚高频全向信标 VOR 测距设备 DME 导航 定义 使运载体或人员从一个地方引导到另 一个地方的科学 日常的导航装置：时钟；里程表；地标 无线电导航：利用发射电子信号导航 导航可以分为陆基和星基两类 民航通信导航的任务 保障航空器飞行安全 提供顺畅的地面和地空通信服务 提供对飞行实施有效的监视服务 提供准确、可靠的导航保障服务 航空无线电导航 航空无线电导航系统的作用 为在空域或航路上飞行的航空器提 供点到点的直线飞行引导； 为正在着陆过程中的航空器提供安 全降落到跑道面上的引导。 航空无线电导航 航空无线电导航的分类 按使用频段分类:中长波,甚高频,特高 频 按作用距离分类:远程,近程 按导航设备的功能分类： 航路导航 航站导航 航空无线电导航 导航 航路导航 航站导航 无方向性信标 指点信标 甚高频全向信标 测距设备 仪表着陆系统 航空无线电导航 我国民航现有导航台站数量： 2004年 1974年 无方向性信标 380 150 全向信标 192 10 测距设备 253 0 仪表着陆系统 168 3 航空无线电导航 航空无线电导航台站的三大要素 频率：导航台站的发射频率或波道号 呼号：导航台站的名称，一般用两个 或三个英文字母地名代码表示 经纬度：导航台站所在地的地理位置 NDB VOR/DME VOR/DME 112.7 VYK CH 74X N39 11.6 E118 34.4 无方向性信标 （中长波导航台） 无方向性信标 习惯称为导航台、归航台 无方向性信标向航空器提供航向信息 工作频率在中长波波段 用于航路，为航路导航台，航线台 用于机场区域，为近台、远台、超远台 识别信号：航路台发射等幅键控信号 ， 机场区域导航台发射调幅键控信号 无方向性信标 无方向性信标的原理：无线电测向 航空器收到信标台的信号，测出航空器 飞行方向（即机头方向）和航空器与信 标台连线的夹角 NDB 航空器和信标台连线 飞行方向 夹角 航空器 无方向性信标 不确定性 在同一位置上，有不同的方向指示 在不同航路上，可以有相同的方向指示 没有磁北概念，需要和磁罗盘配合使用 无方向性信标 中长波的传播特性：地波 覆盖范围和天线高度、输出功率的关系 天线高度高，覆盖范围增大 近台，受机场端净空限制，一般15米左右 远台或航路台，受天线架设限制，一般30 米 输出功率大，覆盖范围增大 受需求和同频干扰限制，一般近台50瓦， 远台100瓦，航路台不大于500瓦 无方向性信标 射频振荡 识别产生 功率放大调制 500W，航路台 100W，远台 50W，近台 190KHz1750KHz 原理方框图 无方向性信标 覆盖：在额定覆盖内的最低场强70微伏 /米 辐射功率限制：不超过额定覆盖所需功 率2 分贝 射频频率：1901750千赫， 0.01% 识别：2 字或3 字国际莫尔斯电码 每30秒至少发一次完整的识别 识别：102050赫或400 25赫 甚高频全向信标 甚高频全向信标 甚高频全向信标向航空器提供方位信息 全向信标适用于航路和机场 工作频率在甚高频频段 全向信标的优点 和测距设备合装，航空器可以定位 信号稳定，导航精度较高，优于1度 (DVOR) 覆盖范围可满足近程导航的要求 甚高频全向信标 常规全向信标 原理简单，场地环境要求高。 多普勒全向信标 采用多普勒效应原理，导航精度提高 。 30 米直径的地网，场地环境要求放 宽。 基本建设投资增加。 甚高频全向信标 全向信标的工作原理：比较两个30 赫 调制信号的相位，即基准相位信号和可 变相位信号的相位。 基准相位信号：在360 度方位上，它的 相位都是相同的。 可变相位信号：它的相位和方位密切相 关，所在方位不同，相位不同。 0 90 180 270 45 DVOR REF REF REF REF REF VAR VAR VAR VAR VAR E 120.02.30 N 40.30.00 PEK o o o o o 甚高频全向信标 航空器收到全向信标的信号，解调并比 较两个30赫的相位，得出航空器相对磁 北的航向。 接收检波 放大 限幅鉴频放大 比相显示 基准30赫 可变30赫 甚高频全向信标 多普勒全向信标发射的射频信号 基准相位信号：30 赫直接调幅于甚 高频。发射机调制。 可变相位信号：30 赫调频于9960 赫 副载波，再调幅于甚高频。 可变30 赫对9960 赫副载波的调频 是空间调制，是由于天线场的旋转和多 普勒效应形成。 甚高频全向信标 边带天线辐射以30 转/秒旋转 多普勒效应产生30赫调频 频偏由边带天线阵的直径决定 甚高频全向信标 射频产生30赫产生 天线开关放大调制 9960赫产生 放大调制 48个边带天线中央天线 108112兆赫 可变相位信号 基准相位信号 地网 直径30米 甚高频全向信标 射频频率：108兆赫117.975兆赫 频率稳定度： 波道间隔为100千赫或200千赫的地 区0.005% 波道间隔为50千赫 0.002% 极化： 水平极化波 准确度：优于2度 甚高频全向信标 全向信标的频谱 甚高频全向信标 覆盖范围 甚高频视距传播 输出功率 50100 瓦 作用距离 约 200 海里 地球 天线塔 覆盖范围 示意图 甚高频全向信标 导航信号的调制： 射频载波上有两个信号调幅 一个等幅的 9960 赫副载波，由 30 赫调频，调制指数16 1，可变相位信 号。 一个 30 赫信号，基准相位信号。 上述两个导航信号的称谓是对多普勒全 向信标而言。 甚高频全向信标 30 赫和9960 赫对射频载波的调制度： 2832 30 赫频率准确性： 1 9960 赫频率准确性： 1 识别信号：全向信标应发射一个识别信 号，水平极化波，由3 个字母组成，调 制音频为1020 赫 甚高频全向信标 监控，当发生以下情况时，交换主备机 或停止发射： 在监控点，方位误差大于1 度； 9960 赫副载波或30 赫信号的调制 减小15； 监控器本身失效。 无方向性信标和全向信标比较 无方向性信标 工作原理简单 对场地要求稍宽 易受干扰，信号不 稳 航空器使用较不便 建设和维护成本低 全向信标 工作原理较为复杂 对场地要求较严 信号稳定 航空器使用方便 建设和维护成本高 甚高频全向信标 甚高频全向信标 左图 ： 建设中的 DVOR/DME台 右图： DVOR/DME 无锡全向信标/测距台 西昌全向信标/测距台 安装人员在调全 向信标的基准天 线 上图： 下图： 测距设备 测距设备 测距设备向航空器提供距离信息 测距设备一般和全向信标配合使用，全 向信标提供方位信息，测距设备提供距 离信息有航向和距离，航空器就能精确 定位。 测距设备的作用距离和全向信标基本相 同 测距设备 工作原理：测量电波传播的时间 测距过程： 航空器在询问频率上向地面台发出的 询问脉冲对； 地面台接收验证频率和脉冲对间隔， 经过系统延时，触发产生有效应答脉冲 对； 航空器接收应答脉冲，计算时间，换 算成距离。 测距设备 测距设备 地面测距设备 只要是对本台的询问，都会应答。 能同时应对100 架航空器的询问。 航空器 在询问频率上向地面台发询问脉冲。 从地面台的应答中捡出对自己询问的 应答。 测距设备 航空器使用询问频率向地面台发出询问 信号，并接收地面台的应答信号。计算 出从发出询问到收到应答的时间，换算 成距离，就是航空器到地面台的斜距。 ( t - 50s) 3 x10 D = t v = x 海 里 2 1.852 x10 5 6 测距设备 定向耦合 预选器 驱动器 监视器 测试询问 射频放大 环路器 接收视频 960MHz1215MHz 测距设备 覆盖： 200 海里，和全向信标基本相 同 准确度：总的系统误差应不大于900 米 或所测距离的 3 工作射频：960兆赫1215兆赫 频率稳定度： 0.002% 测