飞机导航系统
飞机导航系统(机电)机电设备维修 电子设备维修 电子设备舱 机务专用 教育
• 测试（TEST） • 用于测试定向 • 机系统。
3、方位指示器
无线电方位磁指示器RMI
4、天线
• 环形天线 接收电磁波磁场部分 • 环形天线是一种有方向性的天线，用
来提供方位信息。其方向性图为以环形 天线为中心的“8 ”字图形。 • 垂直天线 接收电磁波电场部分 • 无方向性天线，接收信号来调谐接收 机并与环形天线信号叠加实现单值定向。
无线电磁指示器（RMI）： 可指示磁航向、VOR方位、 相对方位角。 • 水平状态显示器（EHSI） 如下图。
4、天线
VOR/LOC接收天线安装在飞机垂直安 定面的顶部，可接收VOR信标和航向LOC 信标的108-117.95MHz的甚高频信号。
三、基本工作原理
有关的角度定义
•
1、 VOR方位角
• 现代机载自动定向机大多采用超外差式调 幅接收电路。
2、控制盒与定向机的工作方式
• 功用：用来选择接收机的工作频率和工作方式。 • 定向（ADF）方式 • 此时定向机可利用方向性天线（环形天线）和垂直天线（无方
向性天线）的信号实现自动定向。
• 天线（ANT方式） • 当方式开关置于天线方式时，只有垂直天线所接收的信号可以
2、着陆标准等级
• Ⅰ类设施的运用性能：在跑道视距不小于800m 的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引 导至60m的决断高度。
• Ⅱ类设施的运用性能：在跑道视距不小于400m 的条件下，以高的进场成功概率，能将飞机引 导至30m的决断高度。
• Ⅲ类设施的运用性能：没有决断高度限制，在跑道 视距不小于200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界 目视参考，引导飞机至跑道表面。因此目叫“看着 着陆”（see to land）。
飞行器导航控制系统设计与实现
飞行器导航控制系统设计与实现随着航空技术的不断发展，飞行器导航控制系统的设计与实现也在不断升级和优化。
该系统是飞行器安全飞行的重要保障措施之一，需要满足高精度、高稳定性、高可靠性等要求。
一、概述飞行器导航控制系统是指在飞行器飞行过程中，实现导航、控制和监测的一套系统。
随着航空技术的迅速发展，该系统的要求也越来越高，必须满足多模态、高精度和全天候运行的需求。
二、系统组成1、惯性导航系统惯性导航系统是飞行器导航控制系统的重要组成部分，用于提供飞机的三维姿态信息（即俯仰角、滚转角和偏航角），同时也提供飞机的机动状态。
2、全球卫星定位系统（GPS）GPS提供高精度的位置和速度信息，一般用于飞行器的航线规划和飞行期间的导航控制。
3、气压计高度计气压计高度计主要用于测量飞机的高度，以确定飞行器的高度信息。
4、电子罗盘电子罗盘可以测量飞机的头向角，即航向角。
它通过测量地磁场来确定航向角。
5、飞行数据记录器飞行数据记录器用于记录飞机的运行状态和相关数据，以供后续分析和评估使用。
三、系统设计飞行器导航控制系统的设计要满足精度高、可靠性强、实时性好等要求。
下面是一些常见的设计要点：1、采用多重备份导航控制系统中的每个组件都有可能出现故障，因此必须采用多种备份措施，保证系统的稳定性和可靠性。
可以采用冗余设计或备件更换等方法来提高飞行器的安全性能。
2、强化通信导航控制系统和地面控制站之间需要进行通信，确保飞行器的实时控制和导航。
通信环节需要注意互联网安全以及保密性等方面的问题。
3、进行模拟仿真分析在设计导航控制系统时，可以采用模拟仿真分析的方式，模拟各种复杂的飞行情况，以评估系统的稳定性和性能。
这种方法能有效提高系统的可靠性和安全性。
四、系统实现系统实现需要依据设计方案对相关组件进行集成和测试，实现系统的正确运行。
在实现过程中，应该关注以下几个方面：1、功能实现导航控制系统的实现目标是保证飞行器的安全运行。
因此，系统实现必须能够准确地实现飞机的状态监测和控制。
飞机导航原理
飞机导航原理飞机导航是指在航空领域中确定飞机位置、规划航路以及进行飞行控制的过程。
准确的导航对于飞机飞行的安全性和效率至关重要。
本文将介绍飞机导航的原理及其应用。
一、引言飞机导航是航空领域的重要组成部分，它使用各种导航设备和技术来确保飞机在航空器上的准确位置，以便飞行员能够安全地引导飞机飞行。
二、惯性导航系统惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是飞机导航中常用的一种技术。
它通过测量飞机的加速度和转角来确定飞机的位置和速度。
惯性导航系统具有高精度和自主性的特点，可以独立于其他导航设备进行工作。
三、全球卫星导航系统全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是现代飞机导航中最常用的技术之一。
它利用一组卫星发射的信号，通过测量信号的时间差来确定接收器的位置。
目前，全球定位系统（GPS）是最常见的全球卫星导航系统。
四、无线电导航系统无线电导航系统是用无线电信号进行导航的一种技术。
其中包括很多种设备，比如VOR（VHF Omnirange）、ADF（Automatic Direction Finder）和DME（Distance Measuring Equipment）等。
这些设备通过接收和解码无线电信号来确定飞机的位置和方向。
五、惯导与卫导的结合现代飞机导航系统一般会同时使用惯性导航系统和全球卫星导航系统，以利用两者的优势。
惯性导航系统可以提供高精度的位置和速度数据，但是会随着时间的推移产生累积误差。
而全球卫星导航系统可以提供实时校正和补偿，使整个导航系统更加准确可靠。
六、飞行管理系统飞行管理系统（Flight Management System，简称FMS）是另一种现代飞机导航技术。
它是一种由计算机控制的集成系统，能够自动进行航路规划、导航和飞行控制。
飞行员只需要输入目的地和其他必要信息，FMS就能够自动计算最佳航路，并引导飞机沿着规划的航路飞行。
飞机通信与导航系统
利用陀螺仪和加速度计来测量和跟踪飞机 姿态、位置、速度等参数的自主导航系统 。
通过陀螺仪跟踪和测量飞机的角速度，加 速度计测量飞机加速度，经过计算得到飞 机的位置和速度信息。
优点
缺点
完全自主，不依赖外部信号，可在短时间 内提供高精度导航信息。
长时间使用误差累积，需要外部信号校准 。
无线电导航系统
无线电导航系统
缺点 易受卫星信号被遮挡或干扰影响， 需要加强安全保障措施。
工作原理 飞机接收来自卫星的信号，通过 测量信号传播时间和多普勒频移 等参数，计算飞机位置和航向。
优点 覆盖范围广，定位精度高，可靠 性较强。
03
飞机通信与导航系统的应 用
飞机起飞与降落
地面控制指令接收
飞机在起飞和降落过程中需要接收来自地面控制塔的指令，以确 保安全和正确的飞行轨迹。
3
航空移动卫星通信系统
通过卫星实现飞机与地面之间的语音和数据通信， 覆盖范围广泛。
卫星Hale Waihona Puke 信系统全球定位系统（GPS）
01
提供全球范围内的定位、导航和授时服务，用于飞机导航和着
陆。
格洛纳斯系统（GLONASS）
02
俄罗斯的全球卫星导航系统，提供定位、导航和授时服务。
伽利略系统（Galileo）
03
欧洲的全球卫星导航系统，提供定位、导航和授时服务。
惯性基准系统
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器，实时监测和修正飞行姿态、 位置和速度等参数。
卫星导航
利用GPS、GLONASS等卫星导航系统，提供高精度、实时的位 置和航向信息，提高飞行效率。
飞机紧急情况处理
紧急通信
在紧急情况下，飞行员需通过无线电与地面控制塔建立紧急通信联 系，报告紧急情况并请求援助。
飞机导航故障
飞机导航故障引言飞行过程中，飞机导航是一个至关重要的系统，它为飞行员提供精确的定位和导航信息。
然而，有时飞机导航系统可能会出现故障，可能会对飞行安全产生不利影响。
本文将介绍飞机导航故障的常见类型、原因和解决方法。
常见类型1. GPS故障全球定位系统（GPS）是飞机导航系统中最常用的一种。
由于飞机依赖GPS进行准确定位和导航，GPS故障可能导致飞机无法正确确定自己的位置。
常见的GPS故障包括：•GPS信号干扰：当飞机进入某些特定区域，如山区或城市高楼频繁区域，地面信号可能会干扰GPS信号。
•GPS天线故障：飞机的GPS天线可能会受到损坏或故障，导致无法收到正确的GPS信号。
2. 惯性导航系统故障惯性导航系统（INS）通过测量飞机的加速度和角速度来确定飞机的位置和速度。
INS故障可能导致飞机导航不准确或无法工作。
常见的INS故障包括：•惯性测量单元（IMU）故障：IMU是INS系统的核心组件，负责测量飞机的动态参数。
如果IMU故障，将导致INS无法准确确定飞机的位置和速度。
•惯性导航系统校准错误：INS系统需要进行定期校准，如果校准不准确，会导致导航误差逐渐累积，导致飞机位置偏差。
3. 自动驾驶仪故障自动驾驶仪是飞机导航的重要组成部分，它能够自动控制飞机的导航和航线。
自动驾驶仪故障可能导致飞机偏离航线或无法正确导航。
常见的自动驾驶仪故障包括：•冗余系统故障：自动驾驶仪通常具有冗余设计，如果其中一个系统故障，其他系统应能顶替工作。
但如果冗余系统也出现故障，将导致自动导航失效。
•传感器故障：自动驾驶仪依赖多个传感器来获取飞机状态和环境信息，如果其中一个传感器故障，将导致自动驾驶仪无法准确导航。
原因分析飞机导航故障的原因通常是多方面的，以下是一些可能导致故障的原因：•设备老化：飞机导航系统的设备使用寿命有限，长时间使用后可能会发生故障或性能下降。
•外界干扰：某些区域可能存在电子干扰源，如雷电、电磁干扰等，这些干扰可能会导致导航系统故障。
飞机导航故障
飞机导航故障1. 背景介绍在现代航空中，飞机导航系统起着至关重要的作用。
飞机导航系统是指用于帮助飞行员确定飞机位置和航向的系统。
然而，在飞机操作过程中，导航系统可能会遭遇各种故障。
本文将对飞机导航故障进行分析与解决。
2. 导航系统的组成部分飞机导航系统通常由以下几个主要组成部分构成：2.1. GPS（全球定位系统）GPS是一种全球性的卫星导航系统，通过一组卫星定位系统，能够提供精确的位置信息。
飞机上安装的GPS接收器可以接收卫星信号，从而确定飞机的精确位置。
2.2. 惯性导航系统惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪等传感器来测量飞机的位置和姿态。
它不依赖于外界的信号，而是通过物理原理来计算飞机的位置和速度。
2.3. 机载雷达设备机载雷达设备可以通过发送和接收雷达信号来检测周围的地形和障碍物。
它可以帮助飞行员确定飞机的位置和避免与其他飞机或障碍物发生碰撞。
3. 常见的导航故障飞机导航系统可能会遭遇各种故障，以下是一些常见的导航故障：3.1. GPS信号丢失由于天气原因或其他技术问题，飞机可能会失去与卫星的GPS信号。
这种情况下，飞行员将无法依赖GPS来确定飞机的位置。
在这种情况下，飞行员需要依靠其他的导航系统或工具来确保飞机的安全。
3.2. 惯性导航系统漂移惯性导航系统在长时间使用后可能会发生漂移。
漂移是指测量结果与真实值之间的差异。
当惯性导航系统发生漂移时，飞行员将无法准确地知道飞机的位置和航向。
此时，飞行员可能需要根据其他导航系统的数据来校准惯性导航系统。
3.3. 机载雷达设备故障机载雷达设备可能遭遇技术故障或受到天气因素的影响，从而无法正常工作。
在这种情况下，飞行员将无法依靠雷达设备的数据来确定飞机的位置和避免障碍物。
飞行员需要依赖其他导航系统或进行紧急处理来确保飞机的安全。
4. 导航故障的解决方法当飞机导航系统遭遇故障时，飞行员需要迅速采取行动来确保飞机的安全。
以下是一些解决导航故障的常见方法：4.1. 多系统备份飞机通常配备了多个导航系统，以提供冗余和备份。
民航导航系统原理与应用
导航系统技术发展
传统导航技术
传统导航技术主要依靠地面导航设施，如VOR/DME、NDB等，具有较高的可靠性和稳定性，但存在覆盖范围有限、 精度较低等问题。
导航系统在民航中的重要性
阐述导航系统在民航中的重要地位和 作用，如提高飞行安全、降低运行成 本、优化航班运行等。
分析导航系统的发展趋势和未来发展 方向，以及其对民航业的影响和推动 作用。
02
民航导航系统原理
导航系统基本原理
01
导航系统定义
导航系统是用于确定航空器位置和航向的设备或技术，是航空器安全、
评估导航系统的可靠性指标，如故障率、可用性、持久性等。
故障模式与影响分析
分析导航系统可能出现的故障模式及其对飞行安全的影响。
可靠性评估方法
采用适当的可靠性评估方法，对导航系统进行全面的可靠性评估。
安全风险控制措施
风险识别
通过风险评估和识别，确定导航系统面临的主要安全 风险。
风险评估
对识别出的风险进行量化和评估，确定风险的等级和 影响程度。
IFR导航是民航飞行中常用的导航方式，通过接收和处理来自地面导航设施的信号，飞行 员能够获取航空器的位置、航向、高度等信息，实现安全、准确的飞行。
视见飞行规则（VFR）导航
VFR导航适用于低能见度条件下的飞行，通过目视地标和飞行员的经验，飞行员能够依靠 地面标志和地标高度来判断航空器的位置和航向。
卫星导航
03
民航导航系统应用
航路导航
航路导航是民航导航系统的重要应用之一，它通过提供精确的航路信息，确保飞机 在预定航线上安全、准确地飞行。
GPS定位系统和北斗导航系统在民航中的应用
GPS定位系统和北斗导航系统在民航中的应用GPS定位系统和北斗导航系统是现代民航领域中非常重要的技术装备，它们的应用为航空安全、飞行效率和航线规划提供了强有力的支持。
本文将探讨GPS定位系统和北斗导航系统在民航中的应用。
GPS定位系统是一种全球定位系统，主要由美国国防部开发，目前已经成为了全球最主要的卫星定位系统之一。
GPS系统通过一系列的卫星和地面站组成，可以为全球范围内的用户提供高精度的定位、导航和时间服务。
在民航领域，GPS定位系统已经成为了一种不可或缺的航空导航工具，它可以为飞机提供准确的位置和速度信息，帮助飞行员精准地掌控飞行航线和飞行高度，从而提高了飞行的安全性和效率性。
在民航中，GPS定位系统主要应用于以下几个方面：1. 精准导航：飞行员通过GPS定位系统可以实时获取飞机的位置信息，从而精准地引导飞机在航线上飞行。
相比传统的雷达导航系统，GPS定位系统可以提供更加准确和可靠的导航服务，帮助飞行员更好地掌控飞行航线，从而提高了飞行的安全性和准确性。
2. 自动驾驶系统：随着航空技术的不断发展，许多现代飞机已经配备了自动驾驶系统。
而GPS定位系统可以为自动驾驶系统提供必要的位置和速度信息，帮助飞行员实现全自动驾驶和自动降落，提高了飞行的效率和安全性。
3. 飞行监控：在飞行过程中，航空管制系统可以通过GPS定位系统实时监控飞机的位置和飞行状态，从而帮助航空管制员更好地掌控飞机的飞行动态，保障飞行的安全性和顺畅度。
与GPS定位系统类似，北斗导航系统也是一种全球定位系统，由中国国家发展和改革委员会主导开发。
北斗导航系统不仅可以为全球用户提供定位和导航服务，还能够为用户提供通信、监控和测绘等多种应用服务。
在民航领域，北斗导航系统的应用也越来越广泛，它为航空安全和飞行效率提供了有力的支持。
1. 航空导航：北斗导航系统可以为飞行员提供准确的导航服务，帮助飞机按照预定航线飞行。
与GPS定位系统相比，北斗导航系统在中国国内的导航服务更为准确和稳定，为中国航空业提供了重要的技术支持。
飞机导航原理
飞机导航原理
飞机导航是指飞行器确定自身位置、航路和目标的过程。
导航系统通过使用各种技术和设备，包括地面导航站、无线电导航设备、惯导系统和卫星导航系统，来帮助飞行员准确地导航。
地面导航站是位于地面上的设施，用于发送无线电信号以帮助飞机确定自身位置和航向。
其中最常用的地面导航设备是非方向性无线电信标（NDB）和全向信标（VOR）。
非方向性无线电信标发送无干扰信号，飞机通过接收信号来确定自身距离信标的距离。
全向信标则发送带有方向信息的信号，飞机可以通过接收该信号来确定自身相对于信标的方向。
无线电导航设备是飞机上的导航设备，用于确定自身位置和航向。
最常见的无线电导航设备包括自动导航系统（INS）和惯性导航系统（IRS）。
这些系统使用陀螺仪和加速度计等惯性传感器来检测飞机的运动，并根据已知的起始位置和方向计算当前位置和航向。
卫星导航系统是一种使用卫星信号来确定位置和航向的导航系统。
其中最著名的卫星导航系统是全球定位系统（GPS）。
GPS系统使用一组卫星定位导航接收机的位置，并通过卫星信号来计算接收机的位置和航向。
飞机导航的原理是通过使用以上的技术和设备，将飞机的位置和航向信息传递给飞行员，以确保飞机沿着预定的航线安全地导航。
飞行员可以根据导航系统提供的信息进行航向调整和航路规划，以达到目标地点。
需要注意的是，飞机导航系统的精度和可靠性对于飞行安全至关重要。
因此，飞行员必须定期检查和校准导航设备，以确保其正常运行。
此外，飞行员还需要时刻关注导航设备的指示和警告信息，以及接收来自地面导航站的任何导航更新或通知。
飞机导航原理
飞机导航原理飞机导航是航空领域中的重要技术之一，它涉及到飞机在空中航行时确定位置、选择航线以及导航设备的使用等方面。
飞机导航原理是通过利用地球上已知的固定点，比如无线电导航台、卫星以及地理特征等来确定飞机的位置和航向，从而确保飞机的安全和顺利航行。
一、地基导航系统地基导航系统是最早被使用的导航系统之一，它通过设置一系列地面导航设施，如VOR（VHF导航台）、NDB（无方向性无线电台）以及ILS（仪表着陆系统）等来提供导航信息。
飞机上的导航设备接收这些信号，并通过测量信号的强度和方向来确定自身的位置。
虽然地基导航系统已经被更先进的导航系统所取代，但在一些偏远地区和紧急情况下，仍然发挥着重要的作用。
二、惯性导航系统惯性导航系统是一种基于物理原理和纯机械装置的导航系统。
它利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器测量飞机的加速度和角速度，并通过积分运算得出飞机的位置和速度。
惯性导航系统相对地基导航系统来说更加精确和可靠，不受地面设施的限制，但长时间的使用会导致误差的累积，需要定期进行校正。
三、全球卫星导航系统全球卫星导航系统（GNSS）是目前最先进的导航系统之一，它利用一系列卫星组成的卫星系统，比如GPS（全球定位系统）、GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）以及Galileo（欧洲导航卫星系统）等来提供全球范围内的导航服务。
飞机上的接收设备接收卫星发射的信号，并通过计算信号传播时间和卫星位置来确定自身的位置。
GNSS具有定位精度高、覆盖范围广等优势，是现代飞机导航中最常用的系统。
四、惯性组合导航系统惯性组合导航系统（INS）是将惯性导航系统和全球卫星导航系统结合起来的一种导航方式。
它充分发挥了两者的优势，通过惯性传感器和卫星导航接收设备的数据融合计算，提供更加准确和可靠的导航信息。
INS在飞机起飞后，利用惯性传感器测量飞机的加速度和角速度，并通过卫星导航接收设备获取卫星信号，然后通过融合算法计算出飞机的位置和速度。
飞机导航系统
飞机导航系统aircraft navigation system 确定飞机的位置并引导飞机按预定航线飞行的整套设备（包括飞机上的和地面上的设备）。
发展概况早期的飞机主要靠目视导航。
20 世纪20 年代开始发展仪表导航。
飞机上有了简单的仪表，靠人工计算得出飞机当时的位置。
30 年代出现无线电导航，首先使用的是中波四航道无线电信标和无线电罗盘。
40 年代初开始研制超短波的伏尔导航系统和仪表着陆系统（见无线电控制着陆）。
50 年代初惯性导航系统用于飞机导航。
50 年代末出现多普勒导航系统。
60 年代开始使用远程无线电罗兰C 导航系统，作用距离达到2000 公里。
为满足军事上的需要还研制出塔康导航系统，后又出现伏尔塔克导航系统及超远程的奥米加导航系统，作用距离已达到10000 公里。
1963 年出现卫星导航,70 年代以后发展全球定位导航系统。
导航方法导航的关键在于确定飞机的瞬时位置。
确定飞机位置有目视定位、航位推算和几何定位三种方法。
目视定位是由驾驶员观察地面标志来判定飞机位置；航位推算是根据已知的前一时刻的位置和测得的导航参数来推算当前飞机的位置；几何定位是以某些位置完全确定的导航点为基准，测量出飞机相对于这些导航点的几何关系，最后定出飞机的绝对位飞机导航系统按工作原理可以分为：①仪表导航系统。
利用飞机上的仪表所提供的数据计算出飞机的各种导航参数。
②无线电导航系统。
利用地面无线电导航台或空间的导航卫星和飞机上的无线电导航设备对飞机进行定位和引导。
③惯性导航系统。
利用安装在惯性平台上的3 个加速度计的测量结果连续地给出飞机的空间位置和速度。
如果把加速度计直接装在飞机机体上，并与航向系统和姿态系统结合起来进行导航便构成捷联式惯性导航系统。
④天文导航系统。
以天体为基准，利用星体跟踪器测得星体高度角来确定飞机的位置。
⑤组合导航系统。
将以上几种导航系统组合构成的性能更为完善的导航系统。
早期的领航概念中是没有定位一说的，飞行员或者领航员只是通过观察公路、铁路、河流、山峰、城镇或湖泊等地标来确定飞机的方位。
飞机导航系统的设计
飞机导航系统的设计
飞机导航系统是指用于定位和导航飞行器进行飞行的系统。
为确保飞行的准确性和安全性，导航系统需要满足以下要求：
- 准确性高：导航系统需要有较高的精度，以便计算飞机在空中的位置。
- 可靠性强：导航系统需要具有高度的可靠性，以降低飞行失败的概率。
- 稳定性好：导航系统需要具有极高的抗干扰能力，以便在恶劣天气条件下进行飞行。
- 实时性强：导航系统需要能够实时获取和处理数据，以满足飞行时对位置的精确要求。
针对上述要求，飞机导航系统主要由GPS定位、惯性导航系统和雷达高度表三部分组成。
GPS定位是由全球卫星导航系统提供的一种定位方式，其中美国的GPS系统是最为著名的。
GPS系统由一组卫星、地面控制站
和接收机组成。
接收机可以通过接收卫星发出的信号来计算出飞机的位置和速度。
惯性导航系统利用陀螺仪和加速度计等传感器来测量飞机在空间中的方向、速度和位移等参数，从而计算出飞机的位置。
该系统相对精度较高，但由于误差的积累问题，精度会逐渐降低。
雷达高度表是一种用于测量飞机在空中高度的设备。
该设备通过发射一组无线电波，然后接收由地面反弹回来的信号，计算出飞机到地面的距离。
飞机的高度即为距离与起飞点的高度之和。
综上所述，飞机导航系统需要具有高精度、高可靠性、高稳定性和高实时性等特点。
在实际应用中，导航系统一般包括GPS定位、惯性导航系统和雷达高度表三个部分，以确保飞机在空中可以准确地定位和导航，从而保障飞行的安全和顺利。
飞机 导航系统
第十四章 导航系统 A320
第十四章 导章 导航系统
A320
第十四章 导航系统
A320
第十四章 导航系统
指点信标
（1）作用 提供距离引导，向飞行员提示到跑道入口的距离。
指点标机向上空发射一束锥形波束，当飞机通过指点标 上空时，飞机内的接收显示设备即发出灯光和音响信号， 使飞行员知道自己所处位置。
组合导航的方式很多，目前多以惯性导航系统为主， 辅之以无线电导航系统，如 VOR/DME/ 惯性导航系统等。还 有GPS/INS，组合卫星定位系统（GPS/GLONASS）
第十四章 导航系统
本章重点
1.导航的定义 2.航向的定义，航向的种类 3.航线、航路、航迹的定义 4.惯性导航系统的组成和工作原理是什么？ 5.惯性导航系统的特点是什么？ 6.NDB导航系统是如何工作的，它测量的是什么参 数？ 7.VOR导航系统是如何工作的，它测量的是什么参 数？ 8.ILS系统是如何引导飞机着陆的？ 9.一次、二次雷达的区别是什么？ 10.GPS导航的特点是什么？
第十四章 导航系统 （3）二次雷达
工作原理
由询问机和应答机组成。 二次雷达由地面询问雷达发射一定模式的询问信号； 机载应答机收到询问信号后，经过信号处理、译码，然 后由应答机发回编码的回答信号。 地面雷达收到这个回答信号，也经过信号处理，把飞机 代号、高度、方位、距离和速度显示在终端显示器上。
第十四章 导航系统 S模式二次雷达 S模式的优点： （1）有选择地询问，防止信号范围内的所有飞机同时应 答所引起的系统饱和、混淆发生； （2）一机一码，防止询问信号串扰其他飞机； （3）为ATC服务提供数据链能力，为VHF话音通信提供备 份； （4）实现对飞机状态的跟踪监视； （5）使用单脉冲技术有效地改善了角度分辨能力，提高 了方位数据的精度。
飞机导航系统的工作原理
飞机导航系统的工作原理导航是飞机飞行中至关重要的环节之一，它涉及到确保飞机按照预定航线准确地到达目的地。
为了实现这一目标，飞机导航系统发挥着关键的作用。
本文将介绍飞机导航系统的工作原理。
一、惯性导航系统（INS）惯性导航系统是最早应用于飞机导航的一种技术。
它基于牛顿第一运动定律，利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器，通过测量飞机的加速度和角速度，计算出飞机的位置和速度。
惯性导航系统具有短时间内高精度的优势，但由于误差积累问题，随着时间的推移，其精度可能逐渐下降。
二、全球卫星导航系统（GNSS）全球卫星导航系统是目前飞机导航系统中最常用的一种技术。
其中最著名的是美国的GPS系统。
全球卫星导航系统通过接收来自多颗卫星的导航信号，利用三角测量的原理计算出飞机的位置和速度。
全球卫星导航系统具有全球覆盖、高精度和长时间稳定性等优势，成为现代飞机导航的主流技术。
三、惯导与卫星导航的融合（INS/GNSS）为了充分利用各自的优势，现代飞机导航系统通常采用惯导与卫星导航的融合技术。
在这种系统中，惯导系统提供短时间内高精度的位置和速度信息，而卫星导航系统通过校正惯导系统的误差，提供长时间稳定的导航信息。
这种惯导与卫星导航的融合技术大大提高了飞机导航系统的精度和可靠性。
四、导航显示系统导航显示系统是飞机导航系统中的重要组成部分，它将导航信息以图像形式显示在飞行员的显示屏上。
飞行员可以通过导航显示系统获取飞机的位置、航向、航速等关键信息，帮助其准确地控制飞机的飞行轨迹。
现代导航显示系统通常采用彩色多功能显示屏，具有直观、清晰的特点，方便飞行员查看和理解导航信息。
五、航路管理系统航路管理系统是飞机导航系统的核心部分，它负责计算和规划飞机的飞行航路。
在航路管理系统中，飞行员可以输入目的地的经纬度坐标或者航路点，系统将自动计算出最优的飞行航路，并提供给飞行员进行确认和导航。
航路管理系统的出现极大地提高了飞行员的工作效率和飞行安全性。
空运航班的空中通信和导航系统
空运航班的空中通信和导航系统空中通信和导航系统对于空运航班的安全和准确性起着至关重要的作用。
随着航空技术的发展和飞行需求的日益增长，空运航班的空中通信和导航系统也不断得到改进和升级。
本文将重点探讨空运航班的空中通信和导航系统的功能和技术，并介绍一些常见的空中通信和导航设备。
一、空运航班的空中通信系统空运航班的空中通信系统是实现飞行员与空中交通管制员之间相互沟通和传递信息的重要工具。
其主要功能包括语音通信、数据通信和紧急通信等。
1. 语音通信语音通信是空运航班与地面的交流方式之一。
飞行员和空中交通管制员通过无线电频率进行语音对话，以确保飞行操作的协调和安全。
通常，空中通信系统会提供多个无线电频率，以应对不同的飞行阶段和通信需求，如起飞、爬升、巡航、下降和着陆等。
2. 数据通信随着航空技术的进步，数据通信在空运航班的空中通信中扮演着越来越重要的角色。
数据通信主要通过数字方式传递信息，可以传输各种飞行参数、导航指令和航班计划等数据。
这种方式能够提高通信的准确性和效率，减少误解和误操作的可能性。
3. 紧急通信紧急通信是在遇到紧急情况时与地面进行的特殊通信方式。
飞行员可以通过紧急频率与空中交通管制部门或其他飞机进行联系，请求紧急救援或协助。
这种通信方式通常与飞机的紧急信标一同激活，以便更快地确定飞机的位置和需求。
二、空运航班的导航系统空运航班的导航系统旨在确保飞机在飞行中保持准确的航向和位置。
传统的导航系统主要依赖于地面导航设施，如雷达、无线电信标和航路标志等。
然而，随着卫星导航技术的发展，全球定位系统（GPS）逐渐成为主流的导航方式。
1. 传统导航系统传统导航系统主要包括雷达导航、非定向无线电信标导航和VOR/DME导航等。
雷达导航通过地面雷达站向飞机发送信号，飞机根据信号来确定自身位置和飞行方向。
非定向无线电信标导航则以无线电信标为基准，飞机根据接收到的信号进行导航。
VOR/DME导航则是利用VOR（航向无线电导航）和DME（距离测量设备）相结合的方式，提供更准确的导航信息。
空运飞行员的飞行器自动导航系统操作
空运飞行员的飞行器自动导航系统操作飞机作为一种重要的空中交通工具，其自动导航系统对于空运飞行员的飞行操作至关重要。
本文将详细论述空运飞行员在操作飞行器自动导航系统时需要注意的事项和技巧。
一、导航系统概述飞机的导航系统是由一系列硬件和软件组成，旨在帮助飞行员安全、高效地引导飞机飞行。
导航系统通常包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）以及雷达导航系统等。
这些系统能够提供飞机的位置、速度以及飞行状态的信息，并根据预设的飞行计划自动指导飞机飞行。
二、导航系统操作技巧1. 预航计划在飞行前，飞行员需要进行详细的预航计划，包括确定飞行路线、飞行高度和速度以及考虑天气等因素。
飞行员还需检查导航系统的设置，确保其与飞行计划相符。
2. 导航系统检查在起飞前和起飞后，飞行员需要对导航系统进行检查。
这包括确保GPS连接稳定、INS校准正确以及雷达导航系统的可靠性。
如果发现任何异常情况，飞行员需要及时与地面维护人员联系，并延误飞行以确保飞行的安全性。
3. 导航模式选择不同飞行阶段需要不同的导航模式。
例如，起飞和降落阶段通常使用雷达导航系统，而在巡航阶段则主要依靠GPS和INS。
飞行员需要根据当前的飞行情况和导航要求选择合适的导航模式。
4. 导航信息监控飞行员在飞行过程中需要密切监控导航系统提供的信息。
这包括观察飞机的位置与预期路径的接近程度、高度和速度的变化以及导航系统的警报信息等。
通过及时的信息监控，飞行员能够迅速做出调整以确保飞行的安全。
5. 导航系统备份尽管导航系统通常非常可靠，但在极端情况下，如系统故障或失灵，飞行员需要准备好备份导航设备和备用导航计划。
这有助于飞行员在紧急情况下保持对飞机的控制并安全着陆。
6. 更新导航数据库导航数据库的准确性对于飞行的安全至关重要。
飞行员需要定期更新导航数据库，以确保其包含最新的航路点、航路修正和地形数据。
同时，还需要定期校验导航系统的准确性，确保其提供可靠的导航信息。
飞机通信与导航系统课件
飞机导航系统的历史与发展
早期飞机导航
依靠地面标志、罗盘和地图等简单工具进行导航。
无线电导航技术
20世纪初开始应用无线电导航技术，如无线电测向和无线电罗盘等。
惯性导航系统
20世纪50年代开始应用惯性导航系统，该系统利用陀螺仪和加速度 计等惯性传感器测量和补偿飞机的运动参数。
卫星定位系统
20世纪70年代以后，卫星定位系统如GPS、GLONASS等逐渐取代传 统的导航方式，成为现代飞机导航的主要手段。
导航系统能够实时监测和纠正飞机的位置和航向，避免飞机偏离 预定航线或与其他障碍物相撞，从而保证飞行安全。
提高飞行效率
通过导航系统，飞行员可以更准确地判断飞行距离和时间，选择最 佳航线，提高飞行效率，减少燃油消耗和飞行时间。
增强机场运行能力
机场的导航设施能够引导飞机准确降落和起飞，提高机场的运行能 力和航班正点率。
CHAPTER
05
飞机通信与导航系统的应用与 挑战
飞机通信与导航系统的应用场景
飞机通信系统
空地通信：确保飞机与地面控制塔之 间的信息传递，包括飞行计划、位置
更新、天气信息等。
机内通信：机组人员之间的内部通信 ，包括飞行员、乘务员和空中交通管 制员之间的沟通。
飞机导航系统
空中导航：通过卫星、地面站和惯性 导航系统确定飞机位置，并引导飞机 沿着预定航线和高度飞行。
优点
覆盖范围广、精度高、可靠性高、全 天候工作。
缺点
受卫星数量和分布限制，信号可能受 到干扰或遮蔽。
自动定向机
自动定向机
利用地磁感应原理进行飞机航 向测量的导航设备。
工作原理
通过测量地球磁场并比较飞机 上安装的三个磁力计的读数， 确定飞机航向。
C919机组培训-导航系统
集成式备用仪表
➢ 控制和指示
✓ 亮度控制
1. 按压BRT按钮，进入亮度模式； 2. 旋转BARO旋钮，调节LCD亮度。
集成式备用仪表
➢ 控制和指示
✓ 气压控制
旋转BARO旋钮，调节气压基准； 按压STD按钮，设置标准气压基准。
集成式备用仪表
➢ 控制和指示
✓ 维护模式
• 同时按压BRT按钮和STD按钮； • 条件：地面，指示空速低于60节。
大气数据系统
➢ 功能
大气数据系统还包含探头加温控制系统，通过大气数据软件的加热控制 逻辑、电源系统的智能配电系统和相应的探头加热元件给全压探头、机 身静压孔、总温传感器、攻角传感器加热除冰，并监控加热电流，将相 应的告警信息输出到EICAS。
大气数据系统
➢ 组成
三套大气数据软件，驻留在飞控计算机中； 两对静压孔，安装在机头和前机身； 一对全静压探头，安装在机头； 一对全压探头，安装在机头； 一对总温传感器，安装在机头； 两对攻角传感器，安装在前机身； 八个ADM，安装在传感器附近； 三套大气数据加温控制器，安装在前EE舱； 一套全静压管路安装在前电子设备舱和驾驶舱。
✓ 广播式自动相关监视接收功能（ADS-B IN）；
✓ 广播式自动相关监视发送功能（ADS-B OUT) 。
综合监视系统
➢ 组成
一套综合监视系统处理单元，安装在前EE舱； 一套精简型综合监视系统处理单元，安装在前EE舱； 一套气象雷达收发模块（与平板天线及驱动装置组合安装），安装在
雷达舱； 两套交通监视天线，分别安装在机身顶部和底部； 八个交通监视天线继电器，安装在前EE舱； 两个光电转换器，安装在前EE舱。
无线电高度表
➢ 组成
两套无线电高度表收发机，安装在后货舱三角区； 四个无线电高度表天线，安装在机身底部。
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飞机导航系统
一、判断题
1、导航是一个时间和空间的联合概念，需要在特定的时刻描述在特定空间位置的状态，空间位置的描述可以采用地理坐标，由于导航通常是相对于某一具体目的地面而言的，因此采用地理坐标是方便而合理的.
2、无线电导航具有不受时间、天气的限制，精度高，定位时间短，设备简单，可靠等优点.
3、测距询问脉冲有用户发出，该询问脉冲需要经过特殊的编码以区别是哪个用户的询问脉冲，导航台站收到该脉冲后，及时向该用户发射应答脉冲，由用户接收并测量询问脉冲和应答脉冲之间的时间间隔，由导航台测量载体和导航台之间的距离.
4、无线电导航中的角参量可以分为两类：一类用于描述载体与导航台之间的相对角度关系;另一类用于描述载体的飞行状态，如导航、俯仰、横滚等.
5、频率测距通常是利用发射信号与反射信号的频率差来进行距离测量的，不一定要有反射面，因此作为频率测距系统.
6、载体航行状态指的是载体作为一个刚体在空间运动时所表现的非物理状态，通常与一定的参照量（如载体坐标系，当地理坐标系）相联系，他们可以从不同的角度进行描述，如方位、距离、位置、速度、姿态等.
7、 VOR方位飞机所在未知的磁北方向顺时针测量到飞机与VOR连线之间的夹角，是以飞机为基准来观察VOR台在地理上的方位.
8、无线电高度表，又称雷达高度表是一种等幅调频测距无线电导航设备。
利用普通雷达的工作原理，以地面为发射体，在飞机上发射电波，并接收地面的反射波以测定飞机到地面的高度.
9、仪表着陆系统(ILS)决断高度（DH）是指驾驶员对飞机着陆或复飞做出判断的最低高度，在决断上，驾驶员必须看见跑到才能着陆，否则放弃着陆，进行复飞.
10、ADF指示的角度是飞机横轴方向到地面导航台的相对方位，因此，若要得到飞机相对于导航台的方位，还必须获知飞机的航向，这需要与磁罗盘或其他航向测量设备相结合.
二、选择题
1、无线电导航距离测量主要有___________________________三种测量方法。
2、导航参量的方位以经线北端为基准，顺时针测量到水平面上某方向线的高度
3、 ADF无线电罗盘，是一种_________________测向无线电导航系统，利用设置在地面的无方向信标（NDB）发射无线电波，在机上用环形方向性天线接收和处理电波信号，获取飞机到地面导航台的相对方位.
4频率测距的基本原理实际上的发射信号为__________________信号，由于颠簸的传播需要时间，那么在某一时刻，反射回来的信号的频率与正在发射的信号的频率之间的差频将反映这段时间，而这段时间同时也代表往返的距离.
5、 VOR伏尔是一种__________比较测向进程导航系统。
机载设备通过接收地面VOR导航台发射的甚高频电波，可直接测量从飞机所在位置的磁北方向到地面导航台的位置，以近一步确定飞机相对于所选航道的偏离状态.
6、位置线或位置面，单值确定载体的位置，至少需要测定____条位置线或____
个位置面，根据相交定位法实现定位.
7、仪表着陆系统ILS航向信标提供飞机偏离航向面的横向指导信号，工作频率为108.1~111.95MHZ,频段内共有（）个通信波道.
8、罗兰-C系统工作频率为100kHz的低频波段，导航信号采用地波的传播方式，其陆上作用的距离达2000公里，海上作用距离可达3600公里，并在海面下3m 以内的深度均可实现直接导航定位.
9、测距器DME测距信标台的我接收机收到这一询问信号后，经_____延迟，由其发动机产生相应的“应答”信号发射
三、填空
1、航空导航系统飞机接收设备和（天线），用来截获信号并对接收到的信号进行（选择和译码）
2、按照惯性测量装置在载体上的安装方式，可分为（平台式惯性导航系统）和（捷联式惯性导航系统）。
3、载体在空间中的三维位置按导航台位置分类分为（航路导航系统）保证飞机在预定航向上安全飞行的导航系统和（终端区域导航系统）保证飞机进行引导和着陆的导航系统。
4、在二维或三维空间中，若导航台位置已知，相对于该位置的某一导航参量相同的点的轨迹应为一条曲线或一个曲面，该曲线或曲面称为（位置线或位置面）。
5、角度测量通常有两种方法，（振幅法）和（相位法）。
其中（振幅法）主要用于第一类角的测量，（相位法）根据系统机制的不同可以进行两类角的测量
6、无线电导航是借助于载体上的电子设备接收和处理无线电波在空间传播时的（无线电信号参量）如幅度、频率及相位等，从而获取载体的实时（位置信息），以保障载体安全、准确、及时地到达目的地的一种导航手段
7、VOR飞机磁方向位从VOR的磁北极（顺时针）测量到VOR台与飞机连线之间的夹角，是以（VOR台为基准）来观察飞机相对VOR台的磁方位。
8、机载多普勒导航雷达是一种采用推航定位方法的（自主式远程导航系统），它能够连续指示飞机相对于（航路点的位置）
9、测距器DME在252个测距波段中，所采用的脉冲对的时间间隔有两种，分别称为（X波段）和（Y波段）
10、脉冲法测距，实质上是利用（窄脉冲）对时间轴进行标定，通过脉冲间隔读取时间，进而测量距离，通常，脉冲测距有两种方式（有源方式）和（无源方式）1．惯性导航系统组成和个部分作用？
答：惯性导航系统有加速度计、惯导平台、导航计算机和控制显示器几个部分组成。
加速度计用来输出与载体运动加速度计成一定函数关系的信号；
惯导平台用来模拟一个导航坐标系，把加速度的测量轴稳定在导航坐标系，并用模拟的方法给出载体的姿态和方位信息。
导航计算机用来完成导航计算和平台跟踪回路中指令角速度信号的计算
控制显示器用来给定初始参数及系统需要的其他参数，显示各种导航信息。
2．简述载体在空间中的三维位置按位置线性状、按测量电波信号的物理参量和按作用距离分别是如何进行分类？
答：1、测向定位系统（直线位置线定位）
2、测距定位系统（圆位置定位）
3、测距测向定位系统（圆——直线位置线定位）
4、测距差定位系统（双曲线位置线定位）
5、测距测距差系统（圆——双曲线位置线定位）
按测量电波信号的物理参量分类：
1、振幅使系统
2、频率式系统
3、脉冲（时间）式系统
4、相位式系统
5、混合式（脉冲/相位）系统
按作用距离分类：
1、进程系统（约100KM~500KM）
2、中程系统（约500KM~1000KM）
3、远程系统（约2000KM~3000KM）
4、超远程系统（大于10000KM）
3 、VORD的主要功能，与同样是测向导航导航设备的ADF相比，VOR具有的特点？
答：1、对飞机进行定位：VOR记载设备测出从两个已知的VOR台到飞机的磁方位角，便可得到两条位置线，根据位置线相交定位原理即可确定飞机的地理位置：VOR台通常和测距台DME安装在一起，利用VOR测量飞机磁方位角，利用DME测量飞机到VOR/DME台的距离，也可确定飞机的地理位置（基于测向测距定位原理）。
2、沿选定的航路导航：飞机沿预选的航道飞向或飞离VOR台，通过航道偏离指示指出飞机偏离预选航道的方向和角度，以引导飞机的预选航道飞往目的地。
与同样是测向导航导航设备的ADF相比，VOR具有以下特点：
1、ADF采用地面无方向性无线发射，机上采用方向性天线接受的方法测向，VOR则采用地面导航台用方向性天线发射，机上采用无方向性天线接受的方法测向。
2、VOR可以直接提供飞机的方位角（相对于地面导航台）而无需航向基准，且测向精度高于ADF
4、仪表着陆系统（ILS）指点信标分类，并画出示意图？
答：仪表着陆系统（ILS）指点新标（MB）
外指点信标：指示下滑道截获点,调制频率400HZ，识别电码为俩划/秒（蓝色灯）中指点新标：用于测定I类着陆标准的决断高度点，即下滑道通过中指点新标台上空的高度约60m，调制频率1300HZ,识别电码为一点一划/秒（琥珀色灯）内指点新标：用于测定II类着陆标准的决断高度点，即下滑道通过内指点新标台上空的高度约30m，调制频率3000HZ,识别为电码六点/秒
（白色灯）
5、测距器DME测距的基本原理和系统示意图？
答：DME测距的基本原理：机载测距器的发射电路产生射频脉冲对信号，通过无方向性无线辐射出去，极为“询问”信号。
测距信标台的接受机收到这一询问信号后，经50us的延迟，由其发射机产生相应的“应答”信号发射。
机载测距器在接收到的地面射频脉冲对应答信号后，即可由距离计算电离根据询
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视线距离。