DME飞机机载测距设备课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DME,飞机机载测距设备,主要内容,系统概述,系统组成与功用,DME,信号格式与工作频率及与,VOR/ILS,频率配对关系,DME,系统的工作原理,询问与应答的信号特性,闪频效应,工作方式（,距离测量与状态转换）,机载设备,机载设备组成与控制显示功能,机载设备系统方框图,系统试验方法及指示,一、系统概述,系统功用,测量,飞机与地面测距信标台之间的,斜距,。,提出问题？,斜距信息在飞机导航中有什么用途？,斜距信息在飞机导航中用途,定位,航路间隔,近进到机场,避开保护空域,在指定位置等待,计算地速和到台时间,一、系统概述（续）,一、系统概述（续）,定位,必须,利用平面中,的两条或两条以上的位置线相交，才能确定飞机的具体位置点。,-,定位系统,VOR+DME,-,定位系统,VOR+VOR,-,定位系统,-,定位系统,双曲线定位系统,回忆,:,定位方法,一、系统概述（续）,通常机载,测距机,系统所,测得,的是飞机到地面信标台之间的,斜距,，而上面我们讨论的,位置线中所涉及的距离均指的是水平距离,。两者的差值与飞机的飞行高度有关。,参看图斜距水平距离三角形。若已知斜距,s,，和飞行高度,H,，或仰角,，则可由下式求出水平距离,G,：,飞机高度在,30000ft,左右，当飞机与测距台的距离在,35nmile,以上时，所测得的斜距与实际水平距离的误差小于,1%,；当飞机在着陆进近的过程中离测距台的距离小于,30nmile,时，其飞行高度通常也己降低,(,例如距离为,6n mile,时高度为,5000ft),，因而所测得的斜距与水平距离的误差仍然为,l%,左右。 所以在实用中把斜距称为距离是可以接受的。只有在飞机保持较高的高度平飞接近测距台的情况下，斜距与实际水平距离之间才会出现较明显的误差。,定位,一、系统概述（续）,一、系统概述（续）,近进到机场,一、系统概述（续）,避开保护空域,飞行中，,DME,询问器连续地测量到所选地面台的斜距。当然，这个斜距是随飞机接近或离开信标台而变化的。因此，测量斜距的变化率就可给出飞机接近或离开信标台的速度。由,DME,询问器所测得的这个速度叫做地速,(KTS),。显然，若飞机以信标台为圆心作圆周飞行时，,DME,距离指示器上指示的地速为零。,一、系统概述（续）,计算地速和到台时间,显然，只有当飞机是在到地面信标台的航线上、且远离信标台飞行时，所测得的到台时间才是精确的。,系统的组成,一、系统概述（续）,机载,-,询问器,地面,-,应答机,一、系统概述（续）,系统基本工作方式,询问,-,应答方式实现测量距离,机载测距机发射射频脉冲对询问信号，地面测距信标台的接收机收到这一询问信号后，经过,50 s,的延迟，由其相应的“应答”信号发射；,根据询问脉冲与应答脉冲之间的时间延迟,t,，计算出飞机到测距信标台之间的斜距。,提出问题？,为什么有,50,s,的延迟？,询问应答信号的频率？格式？,地面台的工作能力：,可同时为,100,架飞机服务而且工作频率编码相同。那么怎样从接收应答脉冲中找到自己的询问应答脉冲对呢？,怎样识别地面台对自己的应答？,DME,测距机什么情况下开始工作？,DME,测距机的工作过程？,地面台的配置：,VOR/DME,LOC/DME,军用设备,-TACAN,的测距部分,一、系统概述（续）,一、系统概述（续）,DME,机载设备,一、系统概述（续）,电源,115VAC 400HZ,音频识别信号,1350HZ,L,波段设备互抑制问题,2,台,DME,，,2,台,ATC,，,2,台,TCAS,它们都工作在同一波段，所以不应同时辐射信号，以免相互干扰。为此，当一台测距机工作时，该机所产生的约,30,s,宽的抑制波门即通过互联的电缆加到,另外,5,台上，以抑制其发射，反之亦然。,一、系统概述（续）,(1),询问器 主要由收发信机组成。发射机的作用是：产生、放大和发射编码的询问脉冲对；接收机的作用是：接收、放大和译码所接收的回答脉冲对,。,(2),控制盒 控制盒对询问器收发信机提供需要的控制和转换电路。控制盒还可对甚高频导航接收机提供频率的选择。而且，控制盒可提供除,与,导航接收机配对,的自动选择询问器工作频率外更多的频率选择能力,。,（,3,）距离指示器,（,4,）天线 询问器天线的作用是发射询问信号相接收回答信号。它是具有垂直极化全向辐射图形的单个,L,波段天线,。,一、系统概述（续）,DME,与,VOR/ILS,频率配对关系,回忆,VOR/ILS,工作频率,108.00-111.95MHZ,频率间隔,50KHZ 80,个波道,小数点后第一位奇数,LOC 40,个波道,小数点后第一位偶数,VOR 40,个波道,112.00117.95MHZ,频率间隔,50KHZ,VOR 120,个波道,一共,200,个波道中：,120+40,个用于,VOR,40,个用于,LOC,一、系统概述（续）,DME,工作频率：,962-1213MHZ,252,个波道 波道间隔,1MHZ,测距信标台的发射频率比询问频率高或低,63MHZ,。,DME,机载询问器,-,询问频率：,1025-1150MHZ,波道间隔,1MHZ126,个波道,采用频率复用技术,-,即相同,X,、,Y,波道：载频相同，,脉冲对中脉冲间隔不同。,询问信号格式：脉冲对间隔（脉冲对重复频率）是随机抖动,的（在一个中心值附近随机变化）。,系统概述（续）,DME,地面应答器,-,应答频率：,962-1213MHZ,，波道间隔,1MHZ,126,个,X,波道,126,个,Y,波道 共有,252,个波道,询问应答波道配合工作,应答信号格式：,一、系统概述（续）,询问频率与应答频率的关系,无论询问还是应答信道频率间隔都是,1MHZ,，,任何一个信道的发送与接收频率均差为,63MHZ,。,一、系统概述（续）,DME,与,VOR/ILS,频率配对关系,一、系统概述（续）,系统概述（续）,X/Y,波道询问频率,=1024+,波道号,例如：,100 X/Y,波道询问频率,=1024+100=1124MHz,应答频率与波道号的关系：,1,63X/Y,波道,X,波道应答频率,=961+,波道号,Y,波道应答频率,=1087+,波道号,64,126X/Y,波道,X,波道应答频率,= 1087 +,波道号,Y,波道应答频率,= 961 +,波道号,当,VOR,频率小数最后一位是,“,0,”,时：配对,DME X,波道,当,VOR,频率小数最后一位是,“,5,”,时：配对,DME Y,波道,（一）、询问和应答信号的特性,询问,-,应答,-,计算,-,显示,提出问题？,在什么情况下询问？,应答信号包含哪些？,如何接收信号并识别？,如何计算？,二、,DME,系统的工作原理,机载询问器,发射询问信号,地面应答器,-,接收询问信号、延时、处理,地面应答器,-,发射应答信号,机载询问器,-,接收应答信号,机载询问器,-,处理、计算、输出,机载测距机的询问发射,机载测距机在接通电源后即可正常工作,。但是，只有当飞机,进入,了系统的,有效作用范围,，在测距机,接收到足够数量的测距信标台所发射的射频脉冲对,信号的情况下，测距机才会产生脉冲对询问信号发射，以使测距信标台产生相应的应答信号。,测距机所产生的询问脉冲信号的重复频率是变化的。当测距机处于,跟踪状态,时，询问脉冲信号的平均重复频率较低，,通常在每秒,10,30,次之间,；当测距机处于,搜索状态,时，询问重复频率较高，,一般为,40,150,对,/,秒。,典型测距机在跟踪状态的平均询问率为,22.5,对,/,秒；在搜索状态为,90,对,/,秒。,二、,DME,系统的工作原理,测距信标台的应答,询问应答,测距信标台在接收到询问信号后，经过,50 s,的延迟，便产生相应的应答信号发射，以供机载测距机计算距离，这就是询问应答信号。应答信号和询问信号一样，也是射频脉冲对信号,断续发射,在测距信标台中采取用接收机噪声来触发发射机产生脉冲对信号发射的方法，使测距台发射机在询问飞机很少的情况下也维持规定的发射重复频率，以使测距机系统正常发挥其功能。由于噪声所触发的脉冲信号是断续的，可以把测距信标台的这种发射脉冲称为断续发射脉冲，或者称为噪声填充脉冲，以区别于前面所说的在询问信号触发下所产生的应答发射脉冲。,二、,DME,系统的工作原理,应答抑制,所谓抑制，是指测距信标台在接收到一次询问脉冲对后，使信标接收机抑制一段时间，抑制的时间一般为,60 s,，特殊情况下可达,150 s,。,在抑制的寂静期中，信标台不能接收询问脉冲。采取这一措施的目的是防止因多径反射信号而触发应答。,测距信标台的识别信号,为了便于机组判别正在测距的测距信标台是否是所选定的测距信标台，各信标台以莫尔斯电码发射三个字母的识别信号。,二、,DME,系统的工作原理,总之 ，测距信标台所发射的射频脉冲信号可以分为,三类,：,一类,是由询问信号触发产生的,应答脉冲对,，这类应答脉冲对的数量取决于发出询问的机载测距机的多少；,另一类,是由测距信标台接收机噪声所触发的,断续发射脉冲对,；,第三类,是固定的,识别信号脉冲对,。第一、二类信号都是随机间隔的脉冲对，而识别信号则是等间隔的脉冲对。,二、,DME,系统的工作原理,测距机的接收,机载测距机在每发射一对询问脉冲后即转入接收状态。所接收的信号中，既可能有测距信标台对本机询问的应答信号，也包括信标台对众多的其他飞机测距机的应答脉冲，此外还包括信标台的断续发射脉冲信号及识别发射信号。,需要说明的是，即使飞机处于测距系统的覆盖范围之内，,也并不是所有的询问都能得到应答的,。这是因为，在众多飞机询问的情况下 测距信标台每接收到一次询问信号，均会使它的接收机进入,60 s,的抑制期,，从而使在后续的,60 s,期间内到达的询问信号得不到应答。除此之外，本架飞机上的,ATC,应答机在回答地面二次雷达询问的发射期间，以及在,TCAS,和另一套测距机的询问期间均会对本套测距机抑制约,30 s,；在测距信标台,发射识别信号的点、划期间，也会使询问信号得不到应答。,二、,DME,系统的工作原理,二、,DME,系统的工作原理,距离计算原理,（二）、闪频效应,为了获得距离信息，测距机首先必须解决的一个基本问题是如何从测距台的众多的应答信号中识别出对本机询问的应答信号来。应用闪频原理可以达到这一目的。所谓闪频，就是在测距机中设法使询问脉冲对信号的重复频率围绕一个平均值随机颤抖而不是固定不变。这样，同时工作的多台测距机的询问脉冲重复频率就会各不相同，为对所接收的应答信号进行同步识别提供了基础。询问的重复频率是由重复频率控制电路控制的。,二、,DME,系统的工作原理,二、,DME,系统的工作原理,定时脉冲,颤抖脉冲,距离波门,视频脉冲,同步应答脉冲,（三）、距离测量与状态转换,二、,DME,系统的工作原理,二、,DME,系统的工作原理,机载测距机在接通电源后即可正常工作，即工作于自动等待状态。,一、自动等待,抑制发射，只接收,当所接收到的脉冲对数超过,450,对每秒时，表示飞机已进入了有效测距范围，测距机由自动等待状态转为搜索状态。,二、搜索,询问信号的平均重复频率较高，如满足,7/15,准则，测距机即可结束搜索，转入预跟踪状态。,三、预跟踪,进入预跟踪状态后，测距机继续进行上述询问,-,接收识别过程。询问仍然维持较高的询问率,90,对,/,秒。,二、,DME,系统的工作原理,四、跟踪,在经历,4,秒钟的预跟踪状态后，测距机进入正常的跟踪状态。询问率从搜索状态的,90,对每秒降为,22.5,对每秒，或者从,40,对每秒降为,12,对每秒。,五、记忆,若在跟踪状态由于某种原因使上述“,7,15”,准则得不到满足，则测距机将转为记忆状态。此时距离显示器所显示的距离读数继续更新。,一旦信号重新获得，返回跟踪状态,如果记忆状态持续,4,12 s,（典型时间为,11.4 s,）仍不能重新获得有效的应答信号，则测距机将转为搜索状态，脉冲询问率重又增加到,90,对每秒,机载设备组成与控制显示功能,三、机载设备,天线,测距机,控制板,显示系统,三、机载设备,DME,系统,询问器,DME,询问器调谐到,252,个频道并在,DME,范围内计算所有频道的距离信息。有,200,个,DME,频道用于甚高频导航频率。其它,52,个频道用于军用,TACAN,功能。,DME,接收频率高于或低于发射频率,63MHz,。,以下是,DME,询问器的功能：,询问,DME,地面站,接收该地面站回复,接收音频标识符,计算斜距距离。,导航控制面板向下列导航无线电系统提供频率输入和检测指令：,DME,ILS,VOR,音频控制面板（,ACP,）允许机组收听,DME,地面站标识信号，该标识信号为,1350Hz,。,EFIS,控制面板上的模式选择电门选择显示,DME,距离的导航显示模式。,显示,DME,系统,功能描述小结,输入,导航控制面板是调谐输入的正常来源。飞行管理计算机（,FMC,）向导航控制面板发送多达四个频道的自动调谐信号。导航控制面板增加一路人工频道，并将这五路调谐频道发送到,DME,询问器。,如果导航控制面板有故障，,FMC,直接向,DME,发送自动信,号,工作,CPU,使用调谐输入来调谐频率合成器。,CPU,向发射机提供一个信号来发射询问脉冲。发射脉冲经过一个循环器然后到达天线。,发射机向抑制电路发送一个信号。在发射过程中，,DME1,询问器内的抑制电路向下列组件发送抑制脉冲：,DME2,询问器,ATC1,和,2,应答机（,XPNDR,）,TCAS,计算机。,接收,接收机将自天线接收来的,RF,脉冲对传送到,CPU,。,CPU,计算斜距。它使用发射脉冲对并从地面站得到回复所花费的时间。当其它,L,波段系统发射时，一个禁止脉冲阻止该接收机工作。,询问器输出,CPU,计算斜距后，,CPU,将它发送到两个,ARINC429,发射机。一个,ARINC 429,将范围数据发送到,DEU,用于驾驶舱显示和其它系统。第二个,ARINC 429,发射机将范围数据发送到飞行操纵计算机。,CPU,将脉冲对发送到脉冲对解码器。解码器向,REU,发送,DME,音频。,系统方框图,三、机载设备,举例：,DME-700,的使用及维护,在飞机导航中的使用方案,DME-700,的工作方式,DME-700,与其它机载电子设备的关系,DME-700,维护实践,DME,在飞机导航中的使用方案,斜距信息在导航中的多种用途,定位,航路间隔,进近到机场,避开保护空域,在指定位置等待,计算地速和到台时间,DME,的使用方案,用作航线导航设备,DME/DME,使用方案,DME/VOR/DVOR,使用方案,VOR/TACAN,使用方案,用作机场导航设备,DME/ILS,使用方案,DME/TVOR/DVOR,使用方案,DME/DME,使用方案,用作区域导航设备,用作区域导航设备,RNAV,的基本概念：能够在广阔的区域内，而非限制在定点之间，提供导航能力的导航系统。,现代飞机已普遍使用以,VOR/DME,为基础的,RNAV,导航系统。,RNAV,的基本原理：通过连续测得飞机到,VOR/DME,地面信标台的方位和距离信息，从而获得飞往某个确定的航路点的航向和距离。,-,连续求解,RNAV,三角形问题。,RNAV,三角形,典型的,RNAV,系统,导航,数据,库,VOR,接收机,大气数据,计算机,DME,询问器,导航计算机,自动驾驶,测滚通道,EHSI,控制显,示单元,VOR,方位,斜距,高度,导航信息,飞行计划装入,航线偏差,横向操纵指令,DME-700,的工作方式,方式,工作说明,RDDMI,显示,等待,发送机抑制，接收机工作,4,短划,搜索,接收,650,对,/,秒，发送机工作，并用高,PRF,工作,4,短划,跟踪,满足,3/5,准则,斜距,扫描,多台调谐,无效,记忆,回答脉冲丢失,2,秒，计算距离,10+-2,秒,斜距,故障,系统故障,空白显示,自检,按下自检开关,经过时序,空白显示,短划,000.0NM,DME-700,与其它机载电子设备的关系,频率控制,抑制信号,音频输出,距离输出,空,/,地继电器,DME-700,维护实践,自检结果,DME-700,面板,按下,TEST,并保持,所有指示灯接通,2,秒,所有指示灯断开,2,秒,指示器指示系统状态,红色指示灯 绿色指示灯 指示状态,断开 接通 设备良好,接通 断开 设备坏,断开 断开 不确定,飞行仪表指示,RDDMI,EHSI,故障显示,无计算的数据,实验期间试验值,空白,短划线,000.0,空白,短划线,00.0,基本概况 （功用、工作频率、信号格式）,测距原理及,测距机的距离测量与状态转换,系统的控制与显示,显示,L,波段设备抑制,系统测试与显示,复习思考题,DME-700,机载测距机,DME-700,机载测距机,目前干线飞机均装备新一代询问器设备。其中典型的产品有,COLLINS DME 700,、,BENDIX DMA37A DME,询问器等等。它们都符合,ARlNC,规范,709,，具有相同的技术水平，故通常将它们统称为,700,系列,DME,。由于新,代询问器改进了设计，采用了先进的数字电子技术和微机控制术，其工作性能诸如精确度、可靠性、可维修性、自间能力和发展能力等方面均较以前的,DME,设备有很大改善。,DME-700,特点,采用以微机为基础的新系统,增加新的工作方式,高精确度,高可靠性,提高可维修性,自检能力,发展能力,DME700,组成简化方框图,1.,频率合成器,2.,接收机,3.,距离计数器,4.AGC,5.,故障监控器,与其它机载设备的关系,