8第八讲通信和导航设备(下).ppt

第八讲:通信和导航设备导航辅助设备-陆基无线电导航系统西北工业大学自动化学院 2011 ?陆基无线电导航系统是以设置在陆地上(或舰上)的导航台为基础,通过无线电信号向飞机或船只(或车辆或其他用户) 提供导航信息的系统。?20世纪 30~40年代,在世界主要区域无线电信标、指点信标普及使用。二者都是连续波信号,前者为中波,后者用 75MHz. 无线电信标:发射台全向发射,载体接收机的环状天线取不同方向时,接收到的信号强度不同,船只或飞机以此确定相对信标台的航向或位置; 指点信标:在地面上发射台以窄波束向顶空辐射信号,当飞机飞过波束照射区时,便接收到信号,以此确定飞机的位置。(续) ? 1941 年出现了 ILS ,解决了飞机由于气象和能见度限制在进场和着陆过程易发安全事故问题。 ILS 发射连续波信号,航向台工作在 VHF 频段,下滑台工作在 UHF 频段; ? 1948 年, ICAO 决定采用 VOR 作为国际民用航空的标准航路导航系统, VOR 可提供飞机相对地面台位置矢量偏离地面台磁北方向的角度,工作在 VHF 频段; ? 1956 年塔康( TACAN )研制成功,用以为海军飞机提供相对于军舰的位置。 TACAN 的工作是由测方位和测距两部分组成,测方位的原理同 VOR ,测距采用脉冲应答方式。?鉴于 VOR 、 DME 和 TACAN 都工作在 VHF 以上的频段,电波沿视距传播,因此一个地面台的信号覆盖范围有限(对 1万米高度的飞机,其作用半径为 200nm ),需毗邻布置。(续) ? 1957 年,罗兰- C投入运行,它工作在 100kHz 左右频段,既利用脉冲前沿又利用载波相位以测量时间差,工作原理:双曲线导航方法。作用距离远,精度较高。?鉴于上述系统都不能覆盖全球, 20 世纪 60 ~ 70 年代研制了 OMEGA 系统,该系统工作在 10kHz ,采用连续波信号, 8各发射台,大功率信号通过由电离层与地球表面之间形成的波导传播覆盖了全球。 70 ~ 80 年代, OMEGA 曾经是越洋航空和航海导航的重要系统(也是双曲线导航)。定位精度 2~ 4nm ( 95 %)。 1997 年关闭。(续) ?今天仍然在大量使用的陆基无线电导航系统主要是: TACAN 、 VOR 、 DME 、 LORAN-C 、 NDB (无线电信标)、 MB (指点信标)以及为飞机提供精密进近引导的 ILS 、 MLS 和 PAR (精密进近雷达)。?尽管陆基无线电导航有被卫星导航取代的趋势,但仍有以下方面存在和使用下去的理由: ?已建有成熟的基础设施,覆盖了世界交通运输的主要航路, 是人们熟悉且已建立了高度信任的导航手段; ?陆基无线电导航系统是由各国分头建立和运行,并按国际协议和标准建设的系统,因而在国家主权和国际通航方面实现了良好的平衡; ?陆基无线电导航系统由于信号功率大,作用距离近,不易受到干扰。(续) ?所以现在美国、欧洲和世界许多国家都把无线电导航政策修改为:逐步过渡到以卫星导航作为主导航系统,而以陆基无线电导航作为冗余和备份系统,以备万一卫星导航系统失效时能提供最基本的导航服务。( DF/NDB ) ? DF/NDB 是 20 世纪 20 ~ 40 年代主要的无线电导航系统, ICAO 附件 10 至今仍有其相关内容,说明它仍是 ICAO 的标准系统。? DF/NDB 系统的功用:使装在飞机上的定向机为飞机提供指向 NDB 的方位(飞机纵轴与指向 NDB 方向间的夹角),以引导飞机飞向 NDB 或飞离 NDB ,帮助飞机在终端区找到初始近进点,在设备较差的机场引导飞机非精密进近。?系统工作时,地面 NDB 台全向发射连续波信号(发射频率 190kHz~1750kHz ),机载 DF (或 ADF )接收信号。? NDB 的发射功率在 20W 以上,作用半径取决于发射功率,范围为 25nm~150nm 。? NDB 天线为塔式,垂直极化,方向图水平为圆形,垂直面顶空有一盲区。( DF/NDB )(续) ( DF/NDB )(续) ? DF 工作原理:转动环状天线,使其输出为 0,便说明 NDB 台处于与环形天线平面相垂直的方向。?特点: ? DF ( ADF ) /NDB 系统依靠地波工作,当地形起伏大,尤其靠近山区时,对精度影响较大, NDB 误差为±3°~± 10 °,要达到 3°必须事先对 ADF 进行仔细校正。? DF ( ADF )工作不一定必须依靠 NDB ,只要有 DF 能调谐到的其他发射台,均可以将它们作为航向基准进行导航。?由它导航的飞机,在有侧风时,飞行路径是弯曲的。( VOR