第2章 无线电导航基本原理(1-2)综述
无线电的工作原理及原理
无线电的工作原理及原理无线电是一种通过电磁波传递信息的技术。
它利用电磁波的传播特性，将电信号转化为电磁波，通过空气或其他介质传递，并在接收端将电磁波转化为原来的电信号。
无线电的工作原理可以分为发射和接收两个过程。
首先是发射过程。
发射机将要传输的信息，比如声音、图像或者数据，通过一个称为调制的过程，将其转化为一个频率较高的高频信号。
调制可以分为两种：调幅(AM)和调频(FM)。
调幅是通过改变电磁波的振幅来传输信号，而调频是通过改变振幅来改变频率来传输信号。
调制之后，高频信号通过一个功率放大器放大，然后经过一个天线发射出去。
当高频信号通过天线发射出去后，就会在空气中形成一个电磁波。
然后是接收过程。
接收机的天线接收到传输的电磁波后，将其送入接收机内部。
首先，信号经过一个低噪声放大器放大，然后被一个频率选择器（一般为一个滤波器）过滤掉不需要的频率成分。
滤波器可以帮助消除其他无关频率的电磁波干扰，只保留我们需要的信号。
然后，信号被解调回到原来的频率，解调器可以根据原来调制的方式，将高频信号转化为低频信号，还原出原来的信息。
最后，低频信号可以经过放大器加强信号强度，然后驱动扬声器发出声音，或者通过其他方式将信息显示出来。
总结起来，无线电的工作原理主要包括发射和接收两个过程。
在发射过程中，将要传输的信号通过调制转化为高频信号，并经过放大之后通过天线发射成电磁波。
在接收过程中，接收机的天线接收到电磁波后，经过一系列的放大、过滤和解调等过程，将信号还原为原来的信息并输出。
无线电的工作原理是基于电磁波传播的特性，通过将电信号转化为电磁波传递信息的一种技术。
无线电导航的原理与应用
无线电导航的原理与应用一、导言无线电导航是一种利用无线电信号进行定位和导航的技术。
它广泛应用于航空、航海、车载导航和无人机系统等领域。
了解无线电导航的原理与应用对于理解现代导航系统的工作方式至关重要。
本文将深入介绍无线电导航的原理和其在不同领域的应用。
二、无线电导航原理无线电导航是基于无线电波传播的定位和导航技术。
其原理基于以下几个关键要素：1. 信号发射器无线电导航的系统中，会有一个或多个信号发射器，常用的是卫星导航系统中的卫星。
信号发射器会发送特定频率的无线电波信号。
2. 接收器接收器负责接收信号发射器发出的无线电波信号，并将其转化为导航系统能够识别和处理的信息。
3. 测距原理无线电导航中常用的测距原理包括时间测距、多普勒效应和信号强度测距等。
这些原理可以通过接收到的信号特征来确定位置和距离。
4. 三角定位法利用多个信号发射器和接收器，可以采用三角定位法来确定准确的位置。
通过测量不同信号到达接收器的时间差和距离，可以计算出接收器的位置。
三、无线电导航的应用1. 航空导航航空领域是无线电导航最常见的应用之一。
航空导航系统利用全球定位系统（GPS）等技术，能够实时、准确地定位飞机的位置。
无线电导航在航空领域中的应用使得飞行变得更加安全和高效。
2. 航海导航航海导航依赖于无线电导航系统来确定船只的位置和航向。
借助GPS和其他卫星导航系统，船只可以在海上定位和导航，避免撞船和迷航等危险情况。
3. 车载导航车载导航系统利用无线电导航原理来为驾驶员提供路线指引和实时导航。
通过全球定位系统和地图数据，驾驶员可以更好地规划行驶路线并避开交通拥堵。
4. 无人机导航无人机的导航是依赖于无线电导航技术实现的。
无人机可以利用GPS等定位系统精确导航，实现自主飞行和遥控飞行。
5. 军事应用无线电导航在军事领域也有广泛的应用。
军事导航系统能够为士兵和战机提供准确的定位和导航信息，提升军事行动的效率。
结论无线电导航作为一种基于无线电信号的定位和导航技术，广泛应用于航空、航海、车载导航和无人机等领域。
《无线电导航原理》辅导提纲
无线电导航原理课程辅导提纲军区空军自考办第一章无线电导航概论一、内容提要本章分五节，主要讲述了航空导航导的基本任务、航空导航的基本参量、导航技术的发展历程与技术特点，无线电波段的划分及此波段常用的导航设备、导航信号的特点、导航参数与位置线、位置线交点定位的方法，航空器对无线电导航的基本要求、无线电导航设备的种类和系统分类，对无线电导航系统的基本要求等内容。
二、重点内容、要求(一)航空导航基本概念1、能够阐明航空导航各基本参量的定义及意义；2、能够阐明各种导航方法的原理及特点；3、能够把握航空导航的核心任务和主要任务。
(二)无线电导航基本理论1、能够阐明各波段无线电导航信号的传播方式及特点；2、能够阐明位置线的定义以及位置线的分类；3、能够理解无线电导航的物理基础；4、能够掌握如何利用位置线交点法定位实现导航定位。
(三)无线电导航系统的分类及基本要求l、能够说出无线电导航系统的分类方法；2、能够说出对无线电导航系统各种性能指标的要求；3、理解工作容量的含义。
三、典型例题（一）填空题1、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机真方位角。
2、惯性导航的物理依据是牛顿第二定律。
3、飞机与两导航台距离之差相等各点的连线是一条双曲线位置线。
4、飞机重心在空间运动时的轨迹称为航迹。
5、飞机重心在空间运动时的轨迹在地面上的投影称为航线。
6、飞机重心点的子午线北向顺时针到飞机纵轴之间的夹角在水平面的投影称为航向。
7、利用无线电技术测定飞机位置、方向和距离等参数，引导飞机航行的方法称为无线电导航。
8、飞机所在点的磁子午线北端顺时针到电台方向的夹角在水平面的投影称为电台磁方位角。
9、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机真方位角。
10、电台所在点的磁子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机磁方位角。
11、飞机与地面投影点的垂直距离称为飞机的真实高度。
无线电导航设备讲解
3、指点信标系统
过内、中、外台时，相应的灯（白色、琥珀色、蓝 色）燃亮，同时出现对应的音频信号（3000HZ、 1300HZ 、400HZ），以便于飞行员判断着陆飞机离跑道 头预定点（内、中、外指点标台上空）的距离。
为了满足进场和航路两种情况下使用的要求，飞机 上设置有高-低灵敏度控制开关，以控制接收机灵敏度， 便于判断过台时机。一般情况下，指点标灵敏度控制开 关置于低位（L）
有的航向信标台天线发射双向辐射场，既提供跑道 方向的辐射场，又提供跑道反方向的辐射场。若ILS指 示器上无反航道电门，用基本的航道偏离指示器（CDI） 指示，当飞机沿正航道进近时，CDI指示偏右，表示航 向道在飞机右侧；当飞机沿ILS反航道进近时，CDI指 示偏右，表示航向道在飞机的左侧。
2、下滑信标的工作原理
小结
仪表着陆系统的地面设备包括提供横向指引的航向 信标台（LOC）、提供垂直指引的下滑信标台（GS）和 提供距离指引的指点信标台（MB）。HSI和ADI上将显 示偏离情况。
航向信标台工作频率范围为108-112MHZ，且小数 点第一位为奇数。
航向信标台天线产生的辐射场在通过跑道中心延长 线的垂直平面内，形成航向面或称航向道。有的航向信 标台天线发射双向辐射场，既提供跑道方向的辐射场， 又提供跑道反方向的辐射场。
所需的天线比长波要小，发射设备也较 为简单
3.短波
短波传播的主要特点是：地波衰减快，天 波不稳定。但其能以较小功率获得较远的传 播距离 。 主要以天波传播。
4.超短波
它主要以空间波进行传播，其有效传播 距离一般限于视线范围。
传播受天电干扰小，其信号较稳定；频 带很宽，可以容纳大量的电台；容易获 得高增益的方向性天线 。
VOR的机载设备包括天线、控制盒、接收机和指示 器。通过机上的预选航道选择器可选择一条要飞的方位 线，即预选航道。
无线电导航原理与系统-
引导各种运载体飞机船舶车辆等以及个人按既定航线航行的过程称为导航它是保证运载体安全准确地沿着选定路线准时到达目的地的一种手段无线电导航系统一般由装在运载体上的导航设备和设在地面或卫星上的导航台站组成通过在导航设备和导航台站之间的无线电信号传播和通信获得导航信息给飞机或船只指示出它们的实时位置或方位使运载体在不同的运动空间和环境不同的气象气候条件下都能够顺利地完成导航任务确定运载体当前所处的位置及其航行参数包括航向速度姿态等实时运动状态
二. 无线电导航的基本知识
导航系统的分类 按所测量的电气参量 振幅式，相位式，频率式， 脉冲（时间）式，复合式 测角 ，测距 ，测距差
按所测量的几何参量 按系统的组成情况
自主式（自备式） ，非自主 式（它备式） 按无线电导航台（站）的 陆基 ，空基，星基 安装地点 按有效作用距离 近程 ，远程
按工作方式 有源 ，无源
三.无线电导航的应用及发展历史
②
GPS和GLONASS卫星导航系统：
1973 年美国国防部开始研制第二代卫星导 航 系 统 ， 即 现 在 的 GPS （ Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System, NAVSTAR GPS），其全称为“导航星授时和测距 全球定位系统”。 GPS 于 1994 年部署完毕，全部 24 颗卫星升 空， 1996 年进入“完全工作能力（ FOC）阶段”。
【无线电导航原理】第2章_自动定向机
sin
b
cos
cos
ωct
E
h O,,
O,
O
x ✓ 天线在水平面具有方向
A
F D Sk
性✓ ；e0(t)与 (t)存在90 相
y
位差。
中国民航大学 CAUC
2.2 环形天线特性分析
二、天线的方向性图（1）
(t)
2Emoh
sin
b
cos
cos
ωct
令F (
)
2
Emoh
s
in
b
cos
垂直面
中国民航大学 CAUC
2.4 无方向信标
二、莫尔斯（Morse）识别码（1） ➢ 每个NDB台都必须辐射台站识别码，否则其 辐射的场无效； ➢ 一个NDB台的台站识别码一般是本地地名的 2~3个英文字母缩写的Morse电报码； ➢ ICAO规定：
✓ “点”的持续时间为0.1~0.160 s ，“划”的 持续时间为“点”的3倍，即0.3~0.480s ；
；✓ 终端NDB必须工作在“调幅报
”状态。
e(t)=Emcos ct
NDB
中国民航大学 CAUC
2.5 自动定向机工作原理
一、ADF的一般特性（1）
➢ 工作频段与波道
f =190.00~535.00kHz，
道。 ➢
波的传播与极化方式
✓ 地波传播；
✓ 垂直极化。
➢ 工作体制
f =1kHz，共345个频
2.1 概 述
四、ADF-NDB在导航中的应用（1）
1. 定位
N
A
NDB-A
LB
LA
N
M
B
NDB-B
导航工程技术专业学习教程无线电导航原理与技术
导航工程技术专业学习教程无线电导航原理与技术导航工程技术专业学习教程：无线电导航原理与技术无线电导航是现代导航系统中的重要组成部分，它利用无线电信号来确定目标位置和导航航行的技术。
本文将介绍无线电导航的原理及相关技术。
一、无线电导航原理无线电导航的原理基于无线电信号的传播和接收。
导航系统通过测量无线电信号的时间、频率和幅度等参数，来判断接收器与发射器之间的距离和方向，从而实现目标的定位和导航。
1. 无线电信号传播无线电信号在空间中传播时会受到衰减和干扰。
衰减是指信号在传播过程中损失能量，其程度与距离和介质特性有关。
干扰是指其他无线电信号或物体对信号传播造成的影响。
了解信号传播的特性对于设计和优化导航系统至关重要。
2. 接收信号处理导航系统的接收器通过接收信号并进行处理来获取目标的位置和导航信息。
接收信号处理的关键是信号的解调和解调。
解调是指恢复信号的调制特性，包括频率、幅度和相位等。
解调则是指从解调信号中提取目标信息，例如距离、速度和方向等。
二、无线电导航技术无线电导航技术应用广泛，包括卫星导航系统、无线电信标和无线电方位器等。
1. 卫星导航系统卫星导航系统是利用卫星发射无线电信号，通过接收卫星信号来确定目标位置和导航。
全球定位系统（GPS）是最常用的卫星导航系统之一，它由多颗卫星组成，可提供全球覆盖的导航服务。
其他卫星导航系统还包括伽利略导航系统和北斗导航系统等。
2. 无线电信标无线电信标是一种用于导航的无线电设备，它发射特定的无线电信号，标记着特定的位置。
航空器和船舶等可以通过接收和识别无线电信标的信号，来确定自身的位置和导航航行。
无线电信标的种类有很多，例如雷达信标、无线电信号灯和无线电浮标等。
3. 无线电方位器无线电方位器是一种利用无线电信号进行方位测量的设备，常用于航空和海洋导航中。
通过测量接收到的信号到达时间差异和信号强度，无线电方位器可以确定目标相对于其位置的角度和方向。
无线电方位器的应用包括无线电导航台和无线电方位查找器等。
无线电导航系统概论
无线电导航系统概论——发展简史
10、其它导航系统 （1）前苏联及俄国建设情况 ①曾建立相应的双曲线定为系统，包括 BRAS
（ Б р а с ） 、 RS-10 （ р с -10 ） 、 MARS-75 、 Chayka (ЧАЙКА)、 α 系统。 BRAS ： 相 当 于 DECCA 系 统 ， 精 度 达 12m （ 双 距 ） 12～60m（双曲线），包括1主台2副台，使用1660～2115 kHz，有6个频率，初始定位时间8～10分钟，提供位置间 隔1分钟。 RS-10类似于BRAS，但有5～6个副台。
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无线电导航系统概论——发展简史
（2）欧洲卫星导航系统建设情况 ①Navsat卫星导航系统 欧洲空间局于1982年提出建议,想通过国际合 作，研制满足海、空导航、搜索、营救、进出港、 民航机着陆等要求的民用卫星导航系统－Navsat卫 星导航系统。 特点：卫星网计划24颗星，提供三维定位、三 维速度和时间，定位精度分为10米和100米。
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无线电导航系统概论——定位原理
它可利用天线灵 敏度最小(理论灵敏 度为零)来确定电波 传播方向； 也利用天线方向性图的最大值来确定来波方向。 (2) 相位法
2π 4π ∆φ = 2 rd = D AB cos θ λ λ
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无线电导航系统概论——定位原理
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无线电导航系统概论——发展简史
地面系统： 主要由2个位于欧洲的Galileo控制中心（GCC） 和20个分布全球的Galileo传感器站（GSS）组 成，另外还有一个用于进行控制与卫星之间数 据交换的分布全球的5个S波段上行站和10个C波 段上行站。控制站与传感器站之间通过冗余通 信网络连接。
无线电导航原理
无线电导航原理无线电导航呢，就像是有一群超级小的小精灵在空中飞舞着给你指路。
这些小精灵其实就是无线电波啦。
你知道吗，无线电波这东西可神奇了，它能在空气中到处跑，就像调皮的小娃娃在大街小巷乱窜。
我们先来说说最基本的一种无线电导航设备——无方向信标（NDB）。
这个NDB就像是一个超级大喇叭，一直在喊：“我在这儿呢，我在这儿呢！”它不停地向四周发射无线电波。
那飞机或者轮船上面的接收设备呢，就像一个超级灵敏的小耳朵，听到这个声音之后，就能知道这个“大喇叭”在哪个方向啦。
比如说，你在一片大雾的森林里迷路了，突然听到有个人在一个方向大喊，你是不是就大概能知道往哪边走啦？这NDB就是这么个道理。
然后呀，还有甚高频全向信标（VOR）。
这个VOR就更高级一点啦，它就像是一个会发光的灯塔，不过这个光不是我们肉眼能看到的光，而是无线电波组成的“光”。
它发射出的电波就像一圈一圈的光环一样，每个光环都代表着不同的方向。
飞机或者船上的设备接收到这些电波之后，就能精确地知道自己相对于这个VOR台的方向啦。
这就好比你在一个大圆盘中间，圆盘上有很多彩色的线条，你只要看自己站在哪个线条的方向上，就知道自己该往哪走了。
再来说说测距仪（DME）。
这东西就像是一把超级精确的尺子。
它是怎么量距离的呢？它也是通过无线电波来工作的。
飞机或者船向DME台发射一个信号，然后这个台再回一个信号，就像两个人互相扔球一样。
通过计算这个信号来回的时间，就能算出两者之间的距离啦。
你想啊，你大喊一声，然后听到回声，如果你知道声音传播的速度，是不是就能算出你和那个反射声音的东西之间的距离呢？这DME就是这么聪明。
全球定位系统（GPS）那可就是无线电导航里的超级明星啦。
GPS就像天上有好多好多小眼睛在看着你。
这些小眼睛就是卫星啦。
卫星不停地向地球发射无线电信号，然后你的GPS接收设备就接收这些信号。
通过接收好多颗卫星的信号，就能算出自己在地球上的位置，精确到很小很小的范围呢。
《无线电导航原理》辅导提纲解析
无线电导航原理课程辅导提纲军区空军自考办第一章无线电导航概论一、内容提要本章分五节，主要讲述了航空导航导的基本任务、航空导航的基本参量、导航技术的发展历程与技术特点，无线电波段的划分及此波段常用的导航设备、导航信号的特点、导航参数与位置线、位置线交点定位的方法，航空器对无线电导航的基本要求、无线电导航设备的种类和系统分类，对无线电导航系统的基本要求等内容。
二、重点内容、要求(一)航空导航基本概念1、能够阐明航空导航各基本参量的定义及意义；2、能够阐明各种导航方法的原理及特点；3、能够把握航空导航的核心任务和主要任务。
(二)无线电导航基本理论1、能够阐明各波段无线电导航信号的传播方式及特点；2、能够阐明位置线的定义以及位置线的分类；3、能够理解无线电导航的物理基础；4、能够掌握如何利用位置线交点法定位实现导航定位。
(三)无线电导航系统的分类及基本要求l、能够说出无线电导航系统的分类方法；2、能够说出对无线电导航系统各种性能指标的要求；3、理解工作容量的含义。
三、典型例题（一）填空题1、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机真方位角。
2、惯性导航的物理依据是牛顿第二定律。
3、飞机与两导航台距离之差相等各点的连线是一条双曲线位置线。
4、飞机重心在空间运动时的轨迹称为航迹。
5、飞机重心在空间运动时的轨迹在地面上的投影称为航线。
6、飞机重心点的子午线北向顺时针到飞机纵轴之间的夹角在水平面的投影称为航向。
7、利用无线电技术测定飞机位置、方向和距离等参数，引导飞机航行的方法称为无线电导航。
8、飞机所在点的磁子午线北端顺时针到电台方向的夹角在水平面的投影称为电台磁方位角。
9、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机真方位角。
10、电台所在点的磁子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机磁方位角。
11、飞机与地面投影点的垂直距离称为飞机的真实高度。
(整理)1 无线电导航基础.
第1章绪论1.1 导航的发展简史1.1.1 导航的基本概念导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。
导航系统是确定航行体的位置方向，并引导其按预定航线航行的整套设备（包括航行体上的、空间的、地面上的设备）。
一架飞机从一个机场起飞，希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。
导航，即引导航行的意思，也就是正确的引导航行体沿预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内将航行体引导至目的地。
由此可知除了知道起始点和目标位置之外，还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。
其中最主要的是知道航行体的位置。
1.1.2 导航系统的发展在古代，我们的祖先一直利用天上的星星进行导航，在古石器时代，为了狩猎方便，人们利用简单的恒星导航方法，这就是最早的天文导航方法。
后来，随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展，人们利用导航传感器来导航，最早是我们祖先发明的指南针。
现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。
以航空领域为例，从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。
30年代出现了无线电导航系统，即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。
40年代开始研制甚高频导航系统。
1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功，从而开创了惯导时代。
50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。
1957年世界上第一颗卫星发射成功以后，利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程，并着手建立海事卫星系统用于导航定位。
随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用，由此显示出卫星定位的巨大潜力。
60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统，同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。
60年代后，无线电导航得到进一步发展，并与人造卫星导航相结合。
70年代以后，全球定位导航系统得到进一步发展和应用。
在此过程中，为了发挥不同导航系统的优点，互为补充，出现了各种组合导航系统，它们主要以惯性导航系统为基准。
无线电导航原理和机载设备简介及使用
★无线电导航原理和机载设备简介★导航概述早期的飞行器在空中飞行仅依靠地标导航--飞行中盯着公路、铁路、河流等线状地标；山峰、灯塔、公路交汇点等点状地标；湖泊、城镇等面状地标。
后来，空勤人员利用航空地图、磁罗盘、计算尺、时钟等工具和他们的天文、地理、数学知识，根据风速、风向计算航线角，结合地标修正航线偏差，这种工作叫做“空中领航”。
这种方法虽然“原始”，但航空先驱林伯当年就是依靠这些东西驾驶一架活塞式单发动机飞机“圣路易斯精神号”独自由美国西海岸起程，直接飞越大西洋到达巴黎的，他飞越茫茫大西洋时还通过观察海上的洋流、夜空中的星座来辨别方向、确定位置。
空中领航学是飞行员的一门必修课，其核心是用矢量合成原理修正风对飞行航迹的影响。
随着无线电技术的发展，各式各样的电子设备为飞行器提供精确的导航信息：有用于洲际导航的奥米加导航系统（OMEGA）、适用于广阔海面的罗兰系统（LORAN-A，LORAN-C）、用于近距导航的甚高频全向无线电信标导航系统（VORTAC），另外还有一些专为军事用途开发的导航信标和雷达系统。
现在，利用同步卫星工作的全球定位系统（GPS）已开始广泛使用。
但 VORTAC 仍是近距导航的主流，绝大多数现代军民用飞机，包括民航客机、小型通用飞机都配备有VOR接收机（VOR，very high frequency ommi-directional range）。
VORTAC是VOR/DME和TACAN的统称。
VOR/DME是民用系统，TACAN是为适应舰载、移动台站而开发的军用战术空中导航系统（即塔康导航系统）。
两者的工作原理和技术规范都不同，但使用上它们是完全一样的。
事实上，有的VOR/DME和TACAN发射台站是建在一起、使用同一个频率的，对空勤人员来说，只是一个VOR信标。
VOR信标是世界上最多、最主要的无线电导航点。
许许多多的VOR台站相隔一定距离成网络状散点分布，当飞机上的接收机收到VOR信标的信号，飞行人员就可通过专用仪表判断飞机与该发射台站的相对位置，如果台站信号是带测距的（DME，distance measuring equitment），还可知道飞机与台站的距离，从而确定飞机当前的位置，并知道应以多少度的航线角飞抵目的地。
《无线电导航》课件
欢迎来到本课程《无线电导航》的PPT课件。
什么是无线电导航
无线电导航是一种通过无线电波传播和接收信号来进行准确定位和航行的技 术。它可以在航空、航海以及其他领域中发挥重要作用。
无线电导航的原理
无线电导航的原理涉及无线电波的特性、距离测量方法以及方位测量方法。 通过这些原理，我们可以实现精确的导航和定位。
常用的无线电导航系统
无线电导航系统有许多种类，其中包括VOR、NDB、DME和GPS。每种系统 都具有不同的航在航空领域和普通民用领域中都有广泛的应用。它在航行、定位和导航方面提供了很多帮助。
无线电导航的安全问题
使用无线电导航系统时，需要注意无线电干扰、误操作以及其他可能存在的 安全问题。保障系统的正常运行至关重要。
总结
无线电导航具有许多优势，并且在未来还有很大的发展潜力。欢迎提出建议 和反馈，帮助我们改进和完善这一技术。
无线电定位原理
无线电定位原理
无线电定位是一种利用电磁波进行定位的技术。
它基于电磁波在传输过程中的特性，通过测量电磁波的传播时间、方向或强度等参数，来确定目标的位置。
无线电定位的原理主要包括三种：到达时间差（Time Difference of Arrival, TDOA）、到达方位角（Angle of Arrival, AOA）和信号强度指示（Signal Strength Indication, SSI）。
到达时间差是通过测量电磁波到达不同接收器的时间差来确定目标的位置。
假设有两个接收器，分别测量到的到达时间分别为t1和t2，根据传播速度可以计算出目标与两个接收器的距离差，再利用三角测量原理可以得到目标的位置。
到达方位角是通过测量电磁波到达接收器的方位角来确定目标的位置。
这需要在空间中布置多个接收器，并测量电磁波到达各个接收器的方位角。
通过三角测量或其他方法，可以计算出目标的位置。
信号强度指示是通过测量电磁波在传输过程中的信号强度来确定目标的位置。
由于电磁波在传播过程中会受到干扰和衰减，目标离接收器越近，信号强度越大。
通过测量不同位置的信号强度，可以计算出目标的位置。
无线电定位可以应用于各种领域，包括导航、无人机定位、雷达系统等。
它具有定位准确、覆盖范围广等特点，是一种重要的定位技术。
导航系统-无线电导航
6 按飞机的飞行区域分 航路、终端区
2019年11月26日
导航系统
6
传统导航—无线电导航 自动定向机（ADF)
传统导航—无线电导航
ADF概述
自动定向机（ADF）是一种具有广泛用途的无线电 导航设备，1925年开始试验，1927年首次使用。
自动定向机（ADF）系统是一种导航辅助系统。 ADF接收机使用来自地面站的调幅（AM）信号来计 算ADF地面站相对于飞机纵轴的方位。ADF系统也 接收标准调幅无线电广播。
导航系统
28
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
航路VOR台（A类） 频率112.00——118.00MHZ(频率间隔50KHZ)，功率
200W，工作距离200NM。
终端VOR台（B类） 频率108.00——112.00MHZ(频率间隔50KHZ，小数
点后第一位为偶数)，功率50W，工作距离25NM。 注：VOR台的识别码都是三个英文字母
2019年11月26日
导航系统
24
传统导航—无线电导航 EHSI的指示
2019年11月26日
导航系统
25
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
2019年11月26日
导航系统
26
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
VOR系统概念
地面台与机载设备配合提供飞机相对地面台及地面台相对飞机的方 位角的系统。
2019年11月26日
导航系统
12
传统导航—无线电导航
ADF原理（2）
垂直天线产生圆形方向性图 感应电动势e=K
2019年11月26日
无线电导航基本原理(1-2)第2章
– 前者称之为E型工 作方式， – 后者称之为M型工 作方式。
E型测向器
• 利用具有方向性函数的接收天线，对地面 导航台的无方向性调幅波信号进行接收， 接收到的信号为 ：
• 可见，在E型工作方式中，调制深度保持不 变，载波信号的幅度E与导航角参量建立一 定的映射关系
• 该方法的应用必须保证
– 首先是容易得到相位巷道的初始值， – 其次保证高的可靠性，因为一旦丢失接收信号将 使相位巷道的序号记录丢失或产生混乱，导致更 大的定位误差。
• 2、消除相位多值性的另一种方法是宽、窄 相位巷道配合工作的方法。
– 在加宽的巷道中，取得相位低精度读数，获得 原相位巷道的序号； – 在窄相位巷道中读取相位高精度读数，获得距 离或距离差。
– 差频的大小与传播延迟相关，即取决于高度。
• 线性调频比较直观的体现了频率和距离 之间的关系
– 一般说来频率调制信号可以是任意周期的时 间函数。
2.2.3 脉冲法
• 脉冲法测距，实质上是用尖锐的脉冲对 时间轴进行标定，然后通过脉冲间隔读 取时间，进而测量距离。 • 脉冲测距有两种方式：
– 有源方式 – 无源方式
• 1、相位法并不要求天线有尖锐的方向性， 用无方向性天线即可。 • 2、相位差的范围则可能超过360度 （D>λ），存在测相的模糊性（多值性）
– 当D<λ时，则不存在多值问题
二、姿态测量
• 与基线方式相反，如果将基线固定在载 体上，那么就可以实现姿态的测量。 • 由于 姿态的三个角度：航向（yaw、α）、 俯仰(pitch、p)、横滚(roll、r)是互相独立 的，因此为了阐述的方便，以航向和俯 仰为主介绍其测量方法。
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最小值法
• 将接收天线的最小值对准 来波方向，天线中心所转 过的角度也就是导航台站 相对于机轴方向的方位。 • 理想的最小值应为零值点， 但在零值点附近也存在一 个不灵敏区。 • 与最大值法相比，一般最 小值法的不灵敏区较小， 故其测角灵敏度要比最大 值法高。
– 使得实际中测量的无线电电参量与着几何上 的角度（电台方位角、载体姿态角）、距离 （距离、距离差、和）等几何参量建立对应 关系，这些参量称为导航几何参量。
• 导航通常是相对于某一具体目的地而言的， 因此用空间极坐标（角度和距离）是方便 和合理的，也是便于无线电测量的。 • 介绍上述两类基本几何参量的电测量原理 及导航定位方法。
航空航天无线电导航
刘磊
电子科技大学 航空航天学院
第二章 无线电导航基本原理
• • • • • 2.1 角测量原理 2.2 距离测量原理 2.3 定位原理 2.4 时间同步 空间传播时的电信号参量 （如电波的幅度、频率及相位等）进行。
• 构建机制
3、比较信号法
• 如果将构成天线方向性图的两个波 束，部分的重叠起来，则可以获得 一条等讯号线，如图所示。 • 转动天线到两个波束的接收讯号强 度相等的方向，即可确定出被测导 航台的方位。
– 灵敏度介于最大值法和最小值法之间。
三、常用天线
• 天线是振幅式无线电导航系统的关键部 件之一，正是依靠它才建立起接收信号 幅度与导航角参量之间的对应关系。 • 因此，天线需要有一定特性的方向性图。 • 下面介绍几类常用天线的方向特性。
• 可见，在E型工作方式中，调制深度保持不 变，载波信号的幅度E与导航角参量建立一 定的映射关系
M型测向器
• 要获得一个调制深度与角参量发生对应关系的电波信号， 需要用一个方向性天线和一个无方向性天线（如垂直天 线）共同来完成。 • 假定导航台发射的是等幅非调制波，垂直天线上收到的 信号相当于载波分量，环状天线的接收信号相当于傍频 分量，二者在迭加器中合成为一个调幅波 ：
2.1.1、振幅法
• 振幅法的基本出发点是利用天线的方向 性图实现振辐与导引角的对应关系，有 两种实现体制。 • 站台主动式
– 导航站台采用方向性天线发射信号，用户采 用无方向性天线接收；
• 用户主动式
– 导航台站采用无方向性天线发射信号，用户 端采用方向性天线接收
一、 站台主动式
• 注意： • 1、基准线的方向可以 是地理北向，也可以是 某一特定方向（如飞机 的跑道方向）。 • 2、仅仅依靠上面测量 的角度是无法单独完成 载体的出航和归航的， 必须结合载体上的航向 测量设备进行角度的比 对。
1、垂直天线
• 垂直天线是最简单的 一类天线，也就是我 们常说的线状天线， 如图所示。 • 假设天线的长度为l,电波的磁场方向始终在 水平面内，则由图可以容易得到接受天线所 感应的电动势为：
2、环状天线
• 矩形环状天线 ABCD如图所示，天 线的高度为h，宽为b, 并处于正常极化的电 磁场内，仍假定电波 磁场方向在水平面内， 同样以天线的相位中 心为原点建立空间坐 标系如图所示。
二、 用户主动式
• 在用户主动式中，导航电台利用无方向 性天线发射全向信号。 • 载体的测向器可以利用载波信号的振幅 变化或者载波信号的调制深度的变化来 测定角参量，通常前者称之为E型工作方 式，后者称之为M型工作方式。
E型测向器
• 利用具有方向性函数的接收天线，对地面 导航台的无方向性调幅波信号进行接收， 接收到的信号为 ：
• 基准相位信号的相位在各个方位上是相同 的。辐射场为：
• 可变相位信号是采用两个互相垂直环形天 线来产生。
2、旋转无方向性天线
• 无方向性天线在辐射或接收电磁波时，本 身是不含角坐标信息的。 • 如果在一个平面内以一个固定的角频率旋 转，则无论发射台（信标）还是接收台 （测向器），其辐射或接收信号的相位， 都将被天线的转动所调制。 • 所调制的相位与观测点的角坐标有着一一 对应的关系，这就是旋转无方向性天线进 行测角的依据（DVOR）。
3、分集天线
• 如图所示，分集天线由 两个垂直天线构成 • 可以把天线A,B看作环状 天线的两个垂直边，水 平面方向性图仍是8字型。 • 分集天线比环状天线省 去了水平边，对消除极 化误差很有利。
2.1.2、相位法
• 一、方位测量 • 无线电波传播时，相位与方位角之间没 有直接的对应关系。 • 一般多采用旋转天线方向性图和旋转无 方向性天线两种方法。
2.1 角测量原理
• 导航中的角参量可以分为两类：
– 一类是用于描述载体与导航台站之间的相对 角度关系的，如电台方位，跑道方位等； – 另一类用于描述载体的飞行状态，如航向、 俯仰、横滚等。
• 角度测量两种方法：振幅法和相位法
– 振幅法主要用于第一类角的测量 – 相位法根据系统构制的不同可以进行两类角 的测量。
1、旋转天线方向性图
• 假若发射心型方向性图，在水平面内顺时针旋转； 这样在空间任意一点接收到的场强将是包络调制 信号。相位与接收点的方位相关，称为可变相位 信号。 • 同时在方向性图最大值为某一事先确定的方位 （航路VOR通常采用地磁北向方位，终端VOR通 常采用跑道方位）时通过全向天线辐射基准相位 信号。 • 通过测出包络相位和基准相位之间的相位差就可 得到载体相对于基准方向的方位角。
• 合成信号的调制系数（表现为调幅波包络）随测向器相 对于导航台站方向的变化而变化，而载波幅度恒定保持 不变
• 利用方向性图测导引角，有三种方法： • 1、最大值法
– 若导航台站发射无方向性电波信号，用户的接 收天线采用针状方向性图的接收天线 – 当转动接收天线使得接收信号最强时，天线转 过的角度即为导航台站相对于机轴的方位。