全向信标测距设备

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/DMEVOR/DME 112.7 VYK CH 74XN39 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190KHz 1750KHz 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 ： 190 1750千 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 ： 1020 50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 90180270 45DVORREF REF REF REFREF VAR VAR VAR VARVAR E 120.02.30N 40.30.00PEK o o o oo 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 108 112兆 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 50 100 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 ： 28 32 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 x105 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 960MHz 1215MHz 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 距 设 备 工 作 在 成 对 的 询 问 频 率 和 应 答频 率 ， 两 频 率 相 差 63 兆 赫 测 距 设 备 极 化 ： 垂 直 极 化 对 航 空 器 的 处 理 容 量 ： 100 架 发 射 的 应 答 能 力 ： 2700 90 脉 冲 对 /秒 脉 冲 对 间 隔 ： 12 微 秒 系 统 延 时 ： 50 微 秒 应 答 效 率 ： 大 于 70 测 距 设 备 和 全 向 信 标 的 配 对 ： 频 率 配 对 相 同 呼 号 按 3 : 1比 例 发 射 天 线 同 轴 安 装 天 线 非 同 轴 安 装 ， 偏 置 不 大 于 30 米