第3章 经典无线电导航系统(1-3).ppt

1，航空航天无线导航，刘磊电子科技大学航空航天大学，2，3.1无线指南针(ADF)3.2 VHF全方向信标系统(VOR)3.3无线电高度计3.4米(DME)3.5 TACAN系统(TACAN)3.5系统的工作频率在100khz到1800khz范围内，并且是速度、长波波段，因此主要取决于部族或直波传播。地面波的传播距离可能长达数百公里，但会被天波污染。特别是在夜间，只有飞机接近地面导航站时，方位读数比较可靠，系统精度在2度左右。5，1912年初，世界上第一个无线导航系统无线电标志一般安装在机场附近，开始开发飞机，使其沿着正确的航线飞行到信德大道，并进行到跑道的非正规接近。第一次世界大战期间，他们开始使用这个系统引导船的出港和返航，此后不久就发展成为航空港。无线电罗盘有半自动和全自动分点，在电子方向检测时，必须手动旋转环形天线或搜索线，在后一种情况下，在方向检测或返回时，指南针本身将自动完成。自动驾驶指南针(6，自动驾驶指南针)大致可分为三个阶段。(1)20世纪30年代，利用电子管电路，将地面无线网络频率调谐到机器延轴，定向天线发展成由R5/ARN7和apk-5方向发射机组成的单旋转环形天线。(2)20世纪60、70年代使用晶体管电路，频率选择使用粗、细的同步器调谐，部分设备使用晶体频率网络用“五中二”方法调谐，定向天线使用两个正交旋转或固定环形天线，例如apk-11、wl-7-6a定向机器7频率合成器、2-10进制编码数字频率选择和微处理器天线系统得到了重大改进。例如，在APK15M、df-206等自动定向机器的天线系统中，使用旋转角度测量仪代替环形天线，在最新的基于700的自动定向机器中，使用耦合环垂直天线从天线系统中移除机械传动部件。8、无线电罗盘指示的角度是从飞机到导航站连接的顺时针方向相对于载波垂直轴的角度。因此，要根据导航站获得飞机的方向，必须知道飞机的方向，因此必须与磁指南针或其他航向测量装置相结合。飞机通常将磁罗盘与自动测向的指示部分结合起来，构成无线电磁指示器(RMI，RadioMagneticIndicator)。如下图所示，虚拟引线显示了飞机的方向，实际箭头显示了飞机相对于导航站的方向。9，10，3.1.2系统功能和配置，无线电罗盘是使用无线技术探索方向的设备，属于m型最小法线方向系统。使用由无线电罗盘和地面导航站组成的导航系统，可以引导飞机飞向导航站或从导航站飞出去，并提供一些导航计算所需的参数。11，规定航线：可以持续自动瞄准地面导航站，提供以地面导航站为基准的飞行航线的相对方位，使飞机沿给定航线飞行；位置：可以连续测量两个或多个地面导航站的方向角(即，飞机的纵轴和无线电和飞机线之间的角度)，并可以使用生成的直线定位线的交点指定飞机的位置。压力点飞行控制：确定飞机飞行导航站的时间。引导着陆：与仪表着陆系统一起引导飞机着陆。通信和接收确认：接收导航器发送的音频识别信号和其他信息，以便飞行员接收。遇险结构：可以接收民间广播电台的信号，并用于方向。也可以听到500千赫的求救信号，确认遇难位置。无线指南针主要包括12的6个功能，其中包括地面设备(全向信标)和机载设备(无线电罗盘)。机载设备通常由垂直天线、环形天线和测角器组成。接收器：通常将高频信号视为低频信号的超调。控制台：可以控制和调节各种操作状态的转换、频率选择和远距、近距转换等。指示器：将同步电动机连接到测角器，以指示所测量角度的值作为指针偏转的系统配置，13，基本规范，有效工作距离250350km工作频率范围1001799.3kHz，4个频带100-199.5 khz200 399.5 khz400；频率间隔为0.5kHz是。频率转换时间小于4s，选择BCD码频率。方向精度：如果场强为50 100000 uv/m，方向精度为2o，场强小于25uv/m，则方向精度不超过3o。方向摆动：低于1o灵敏度：场强35uv/m，1000Hz，振幅3%调整。天线有效高度天线输入容量的平方根为1，信噪比为6dB。15，3.1.3基本工作原理，16，1，方向图旋转，在无线电罗盘方向检测过程中，应随时旋转环形天线的8字形方向图，使其最小值(0点)指向被测试的地面导航站。另外，为了旋转定向贴图，可以直接用电动机拖动环形天线进行旋转，也可以固定天线，使其通过量角器旋转方向。电子已经使用得少，现在采用得多，现在介绍其原理。17、如图所示，垂直放置两个环形天线并固定，将两个天线线圈分别连接到测角器的两个固定线圈(称为场线圈)。18，角度计中形成合成磁场的活动线圈(也称为搜索线圈)，合成磁场中产生的感应电位为：搜索线圈通过同步发射器连接到指示器，旋转搜索线圈，平面与合成磁场平行，感应电位消失。八字方向图的零点与地面导航器对齐，此时指针指针上显示的角度，即搜索线圈转动角度正在测量的导航站路线。搜索线圈的旋转代替了环形天线的旋转，方向也达到了旋转的目的。19，2，90度相移，20，3，平衡调制和叠加，环形天线信号相移90后，放大和反向加平衡调制器2振幅等相位相反信号。在135HZ低频信号控制中工作的平衡调制器获得两个侧频率(侧频率)信号。侧频信号与垂直天线在叠加电路中接收的载波频率信号重叠。21，振幅调制系统m确定圆形天线信号和垂直天线信号的振幅比。接收器混合此幅度调制信号，将其视为低频信号，并一直传输到耳机进行手动定向。通过135Hz频率选择电路检测到135Hz信号后，将该信号与低频信号分离，作为错误信号添加到伺服电动机的控制线范围，伺服电动机的励磁线圈具有伺服电动机旋转量角器搜索线圈以及直接与135Hz振荡器结合的135Hz基准信号。调光器搜索线圈旋转到环形天线信号0时停止旋转，指针指针指示只有垂直天线信号的导航站的方向角。22，4，伺服电动机旋转，添加到伺服电动机控制线内的135Hz信号的可变相位信号。起始步骤确定8字方向图最小值(左侧或右侧)的地面导航平台的侧面。添加到伺服电动机冲击线圈的135Hz信号是相位固定的参考信号。导航站在飞机右侧时，可变相位信号的起始相位先于固定相位信号90，使伺服电动机将量角器搜索线圈向右(顺时针)转动。如果导航站位于飞机的左侧，则可变相位信号的起始相位为负，落后于固定相位信号90，使伺服电动机向左(逆时针方向)旋转。23，24，5，双值剔除，8字方向图有两个0点，差距为180度。如果两点都很稳定，则会影响查找方向的准确性。采取措施，使一个零点稳定，另一个零点不稳定。显示固定的零点，以便用户识别。固定零点对准导航站时，如果由于外部干扰的影响而发生偏差，则在量角器搜索线圈中，错误信号控制伺服电动机将恢复到原来的固定零点位置。如果弱零点指向导航站，则在干扰效果下产生摆动时，它将立即移动并指向固定零点，不再返回不稳定点，从而保证了单值方向。25，4，系统误差分析和改进，无线电罗盘是根据地面导航站发射的电波定向的无线电波。传播过程中，可能会受到飞机金属机身的影响，并且可能会受到电离层、大气条件(如温度、湿度)、地球表面的特性、地理环境和人工干涉的影响，从而导致方向错误。误差大体上可以分为环形天线附近的金属导体的干涉误差、电波传播传播传播传播误差和设备误差。26，(1)象限误差，也称为罗差，主要是环形天线附近金属导体的干涉误差。地面波发射的电波到达飞机机身等金属物体时，在气体等金属物体周围产生辐射电波的金属物体会产生交变感应电流。这种现象称为2恢复史。如果两个无线电波与光波重叠，合成无线电波与原波传播方向有一个角度差异，从而改变方向，产生称为象限错误或罗差的方向错误。27，预设动作，使用象限错误修正器修正象限错误。现代飞机一般使用感应罗差异补偿器。感应电动机阶补偿器是一种平衡电感衰减器，通过正交固定环形天线自动正危机，然后在环形天线和接收器之间根据补偿度适当地衰减正交固定环形天线的水平线圈或垂直线圈的信号，获得适当的罗阶补偿。现在，在新的无线电罗盘ADF700中，接收器尾部中间插头上的五个插头通过布线以不同的连接组合更正象限错误，而不是特殊的象限错误修正器。28、极化错误、电波指南针在中波波段工作，电离层比夜晚吸收更多的电波，因此白天接收器只能接收地面波信号。晚上，无线电罗盘会同时接收部族和天波信号，因为无线电波被低于白天的电离层损失，并被电离层反射的天波成分加强。另一方面，反射的天波使垂直极化波成为椭圆偏振波，从而在环形天线的水平部分产生诱发电位，削弱接收信号，同时使环形天线的最小接收方向模糊，从而产生方向错误，即极化误差。减少偏振误差的根本方法是避免接收天波信号，读取方位角的平均值。29，3.2 VHF全向信标系统VOR，概述功能和配置工作原理，30，3.2.1概述，vhfomnidirectionalrange是相位接近角度测量导航系统。收到地面VOR导航器的信号后，可以根据导航器位置的北向(也可以是航线方向)直接确定飞机的方向。bel系统在第二次世界大战后期美国首次开发和应用，1946年成为美国标准航空导航系统，1949年被国际民用航空组织采用为国际标准导航系统。螺栓系统通常与测距仪配合使用，不仅可以用于距离导航，还可以用于飞机接近制导设备。，31，发展过程，1936年德国SEL公司发展成功；1947年，国际民用航空组织将其定为标准短程导航设备。1952年，英国马尼克开始生产。1958年，美国开始使用。1965年DVOR出现了，发展迅速。32、中国VOR开发，民航于1964年首次由法国汤姆森(现已淘汰)引进4套l615/2电子管的VHF全向信标(王章、无锡、昆明、英国等)；TAH510英寸全晶体管CVOR，来自法国THOMON，1973年；引进10套；1987年英国RACAL公司13家MK-I型全固态DVOR引进；引进。1988年法国汤姆森的12个512D全固态DVOR引进；引进。从1993年开始，澳大利亚AWA的100多台vrb-5l d DVOR、33，1、ADF以地面全方位天线发射、定向天线接收的方式测量了角度。VOR地面导航设备通过定向天线发射，飞机通过定向天线接收方式测量角度。2，VOR可以直接提供精度高于ADF的飞机的方位角(与地面导航站相对)，而无需进行标准。一般螺栓的测量精度一般在土壤2 土壤4的范围内，而多普勒铃(DVOR)减少了现场误差的影响，比CVOR(约1度)的测量精度有了很大提高。表示比ADF稳定34，3，工作频率高(108118M)，较小的静电干扰。但是，工作距离受与飞行高度相关的视线距离的影响。4、地面导航装置对大地要求高，地形起伏大，或大建筑物靠近时，反射波的干扰会导致方位上的误差大。35，VOR相关角度，VOR方位(无线电磁方向)根据飞机观察VOR台位置飞机磁方向VOR表观察飞机的相对磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向磁方向是在飞机所在位置的磁北和飞机垂直轴方向(磁头方向)之间顺时针测量的角度。有两种主要方法可用于定位相对方位角飞机的纵轴方向以及在飞机和VOR连接之间顺时针测量的角度(相对方位角或无线电标题，36，37，VOR)。一种是测量飞机上两个已知位置VOR的方位角的角度测量(-位置)，通过两条径向位置线可以确定飞机的地理位置。另一个是角度测量位置(-位置)或极轴定位。也就是说，与时间测量系统DME结合，通过测量飞机方位角和VOR/DME台湾距离来指定位置。38，VOR定位，39，在一个“空中路径”中，可以根据路径长度、确定的路径宽度和螺栓系统的精度设置多个VOR工作站。每个VOR站可以将无限多的定位线或径向线发射到预先选择的航线，飞机沿着预先选择的航线飞向或飞向VOR站，通过航线偏差指示器指出飞机偏离航线的方向(向左或向右)和角度(偏航角度)，从而为飞机返回和运行提供位置信息。航道的宝塔也可以作为航道检查点实行交通管制服务。VOR站还可以与仪表着陆系统ILS一起用作飞机接近和着陆的引导设备。水道引导和检查，40，路径引导，41，3.2.2系统功能和配置，螺栓系统的工作频率范围为108 MHz到118 MHz，根据用途可以分为路径球和终端球。1、用于路径导航的VOR (CVOR，ConventionalVOR)站点通常被选择为附近地区没有障碍物的地方、山顶等，以最大限度地减少由于地形效果引起的站点错误和多路径干扰。北向112MH