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1、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
2、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：
3、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
4、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
5、：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
6、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
7、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
8、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
9、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/
10、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
11、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,