经典无线电导航系统.ppt

航空航天无线电导航 刘磊 电子科技大学 航空航天学院 第三章 经典无线电导航系统 3.1 无线电罗盘(ADF) 3.2 甚高频全向信标系统（VOR） 3.3 无线电高度表 3.4 测距器(DME) 3.5 塔康系统（TACAN） 3.6 多普勒导航系统(Doppler) 3.7 罗兰-C系统 3.1 无线电罗盘(ADF) 概述 组成及功能 基本工作原理 系统误差分析及改进措施 3.1.1 概述 无线电罗盘（radio compass）是一种最小值测量来波向的振幅式测角无线电导航设备，又称无线电自动侧向仪（automatic direction finding），配套地面设备是无方向信标（Non-direction beacon）。 系统的工作频率在100khz～1800khz范围内，属中、长波波段，因此主要依靠地波或直达波传播。 地波的传播距离可以达到几百公里，但受到天波的污染，特别在夜间，只有当飞机离地面导航台站较近时，方位读数才比较可靠，系统精度为2度左右。 早在1912年，人们就开始研制世界上第一个无线电导航系统 无线电信标台一般安装在机场附近，使飞机能够沿精确的航线向信标台飞行，然后执行向跑道的非精密进场。 在第一次世界大战期间，开始使用该系统引导船只的出航与归航，后来很快发展到航空导航。 无线电罗盘有半自动和全自动之分，采用前者测向时，必须人工旋转环状天线或搜索线，采用后者时，无论是测向还是归航，都完全有罗盘本身自动完成。 全自动无线电罗盘也称为自动定向机，它的发展大致又可分为三个阶段： （1）20世纪四五十年代采用电子管电路，对地面无线电台频率采用机械软轴进行调谐，定向天线为单个的旋转式环形天线，其典型设备为R5/ARN7和APK—5型定向机； （2）20世纪六七十年代采用晶体管电路，频率选择采用粗、细同步器调谐，有些设备使用晶体频率网采用“五中取二”方法调谐，定向天线采用两个正交的旋转式或固定式环形天线，如APK—11，WL—7—6A型定向机等 （3）到20世纪80年代左右 采用集成电路或大规模集成电路，并使用频率合成器、二—十进制编码数字选频及微处理器 天线系统有了较大的改进，如在APK—15M，DF—206型等自动定向机的天线系统中采用旋转测角器来代替环形天线的旋转，而最新式的700型自动定向机则采用组合式环形垂直天线，从而在天线系统中取消了任何机械传动部件。 无线电罗盘指示的角度是以载体纵轴为基准顺时针转向飞机到导航台连线的夹角。因此，若要得到飞机相对于导航台的方位，必须知道飞机的航向，所以需要与磁罗盘或其他航向测量设备相结合。 飞机上通常把磁罗盘和自动测向仪的指示部分结合在一起，构成无线电磁指示器（RMI, Radio Magnetic Indicator）。如下图所示，虚指示线给出了飞机的航向，而实箭头指示了飞机相对于导航台的方位： 3.1.2系统功能及组成 无线电罗盘是利用无线电技术进行导航测向的设备，属于M型最小值法测向系统。 利用无线电罗盘和地面导航台组成的导航系统，可以引导飞机飞向导航台或飞离导航台，以及提供某些导航计算所需要的参数。 无线电罗盘主要有六种功能： 规定航线：能够连续自动地对准地面导航台，提供飞行航线相对于地面导航台的相对方位角，使飞机沿给定的航线飞行； 定位：能依次测出两个以上地面导航台的航向角(即飞机纵轴与电台和飞机联机之间的夹角)，利用所得到的直线位置线交点，可以实现对飞机的定位； 压点飞行控制：判断飞机飞越导航台的时间； 着陆引导：配合仪表着陆系统引导飞机着陆。 识别通信和监听：接收导航台站发出的音频识别信号及其它信息，接收机输出的音频信号通过音频选择系统供飞行员监听。 遇险救助：可接收民用广播电台的信号，并可用于定向；还可收听500千赫的遇险信号，并确定遇险方位。 系统组成 整个系统包括地面设备（无方向信标）和机载设备（无线电罗盘）。 机载设备通常由以下几部分组成： 天线：包括垂直天线、环状天线及测角器。 接收机：一般多为超外差式，用来将高频信号处理成低频信号。 控制台：用来控制各种工作状态的转换、频率选择和远、近台的转换等，并可进行调谐。 指示器：通过同步电机与测角器相连，用指针的偏转来表示所测角度的数值 基本技术指标 有效作用距离 250～350km 工作频率范围 100～1799.3kHz，共分四个波段 Ι 100—199.5 kHz Ⅱ 200～399.5 kHz Ⅲ 400—899.5 kHz Ⅳ 900～1799.5 kHz 500系列无线电罗盘性能指标 频率选择：工作频率范围为190～1750kHz；频率间隔为0.5 kHz；频率转换时间小于4s，BCD码选频。 定向准确性：场强为50～100000uv/m，定向