导航系统无线电导航
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按接收机类型分： 调幅式（M型）ADF---环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个调幅 信号的ADF 调相式ADF------环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个相位调制 信号的ADF，相位变化作为定向误差信号。
2020年2月17日
导航系统
16
传统导航—无线电导航 机载ADF
自动定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线/垂直天线
台识别码 用于检查接收选择台是否正确
➢ 莫尔斯码 ：2—3个字母 ➢ 每30秒发射一次 ➢ 调制频率1020Hz
话音通讯 音频信号：300Hz---3000Hz
2020年2月17日
导航系统
40
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 机载接收机接收到两种信号后比较其相位差； 两种信号的相位差即为当时的飞机磁方位QDR.
磁航向、飞机的磁方位、VOR方位、相对方位
2020年2月17日
导航系统
27
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
VOR的功用：测量飞机磁方位QDR。
VOR系统的组成
地面设备
航路VOR台（A类）
终端VOR台（B类）
机载VOR设备： 控制盒、天线、接收机和指示器
2020年2月17日
5 按无线电导航台的安装位置 陆基、空基、星基
6 按飞机的飞行区域分 航路、终端区
2020年2月17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。
2020年2月17日
导航系统
17
传统导航—无线电导航 ADF机载设备
2020年2月17日
导航系统
18
传统导航—无线电导航 ADF机载设备安装位置
2020年2月17日
导航系统
19
传统导航—无线电导航 ADF控制面板
2020年2月17日
导航系统
20
传统导航—无线电导航 旋转环形天线式M型定向机
2020年2月17日
测量基准相位信号和可变相位信号的差。
2020年2月17日
导航系统
33
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 地面台发射基准30Hz相位信号；
2020年2月17日
导航系统
34
传统导航—无线电导航
VOR台的发射信号
基准相位信号的发射
先用30Hz对9960Hz副载波调频，然后调频副载波再对载波调幅。 而30Hz调频信号的相位在 VOR台周围 360°方位上是相同的。
2020年2月17日
导航系统
29
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
VOR系统功用： VOR系统在航空导航中的基本功能有两个方面。 ➢ 定位（position－fixing) 利用VOR设备定位有两种方法 （1）测角定位。 （2）测角- 测距定位。 ➢ 沿选定的航路导航（navigation along established airways） 飞机沿着预选航道可以飞向（To）或飞离（From）VOR台， 并通过航道偏离指示器指出飞机偏离预选航道的方向（左边 或右边）和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。
机载无线电导航设备接收和处理导航台所发射的无线电波， 从而获得导航参量，确定出飞机位置及飞往预定点的航向、 时间，从而引导飞机沿选定航线安全、经济地完成规定的 飞行任务。
优点： 不受时间、天气限制； 精度高； 定位时间短，可以连续地、适时地定位； 设备简单、可靠。
2020年2月17日
自动定向机的功用：
1.测量飞机到选择地面台的相对方位角（主要的），进行向 台（TO）或背台（FROM）飞行。 2.收听气象报告和中波广播。
2020年2月17日
导航系统
8
传统导航—无线电导航
ADF系统组成
➢ 地面发射台
地面电台有两种： NDB（或称为归航台），190～550 kHz 标准中波广播电台，550～1750 kHz
2020年2月17日
导航系统
15
传统导航—无线电导航
机载设备组成及控制显示
机载ADF的类型
按天线类型分： 旋转环形天线式ADF---当环形天线线圈平面对准电波来向时，天线停止转 动； 固定环形天线式ADF---环形天线线圈不转动，转动接收机内测角器的搜索 线圈，当搜索线圈感应信号为零时，停止转动，这时搜索线圈的转角 就是相对方位角。
导航系统
49
传统导航—无线电导航 VOR系统电路
2020年2月17日
导航系统
50
传统导航—无线电导航 VOR显示
2020年2月17日
导航系统
51
传统导航—无线电导航
ADF指示器
RMI
EFIS
2020年2月17日
导航系统
52
传统导航—无线电导航 仪表着陆系统(ILS)
2020年2月17日
导航系统
2020年2月17日
导航系统
24
传统导航—无线电导航 EHSI的指示
2020年2月17日
导航系统
25
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
2020年2月17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。
2020年2月17日
导航系统
35
传统导航—无线电导航
VOR台的发射信号--基准30Hz
2020年2月17日
导航系统
36
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 地面台同时发射可变相位信号；
2020年2月17日
导航系统
37
传统导航—无线电导航
可变相位信号与合成方向性图
用30Hz对载波调幅，相位随VOR台的径向方位而变化 合成辐射场为旋转的心形方向性图
➢ 机载设备
定向接收机、控制盒、方位指示器、环形大线和垂直天线。
➢ 选用中长波的原因
ADF定向主要使用地面波（天波，由于电离层变化，不稳定）， 中长波地波衰减少。
2020年2月17日
导航系统
9
传统导航—无线电导航
NDB地面台
按用途分，地面导航台分为两种： 1. 航线导航台：装在航路上某些检查点上，供飞机在
108.00—111.95MHZ 频率间隔50KHz
小数点后第一位为偶数的用于VOR
机场区域导航，精度较差，工作距离20nm
VOR类型
普通 CVOR TVOR 多普勒 DVOR 精度高、复杂 （机载设备完全兼容）
2020年2月17日
导航系统
32
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）原理
2020年2月17日
导航系统
38
传统导航—无线电导航 空间信号
基准和可变30Hz信号的相位关系
设当心形方向性图的最大值在磁北时，9960Hz副载波的频率为10440Hz。
北 10440Hz
东 9960Hz
南 9480Hz
西 9960Hz
2020年2月17日
导航系统
39
传统导航—无线电导航
音频信号
2020年2月17日
导航系统
30
wenku.baidu.com
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
VOR工作频率
➢ 108.00-111.95MHz 频率间隔50KHz 小数点后第一位奇数LOC 40个波道 小数点后第一位偶数VOR 40个波道
➢ 112.00—117.95MHz 频率间隔50KHz：120个波道
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
导航系统
45
传统导航—无线电导航 向/背台指示
2020年2月17日
导航系统
46
传统导航—无线电导航 机载VOR设备
天线、控制盒、VOR接收机、显示设备
2020年2月17日
导航系统
47
传统导航—无线电导航 VOR机载接收系统
2020年2月17日
导航系统
48
传统导航—无线电导航 机载VOR系统
2020年2月17日
➢ 200个波道中120+40用于VOR，40个用于LOC
2020年2月17日
导航系统
31
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
工作距离：最大200nm 地面台配置
➢ 用于航路导航的VOR导航台(CVOR)
112.00—117.95MHZ 频率间隔50KHz 工作距离200nm ➢ 用于进近着陆的VOR导航台(TVOR)
2020年2月17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
2020年2月17日
导航系统
13
传统导航—无线电导航
ADF原理（3）
自动定向 两部天线联合接收，得到“心”形方向性图，只有一个最小值。
2020年2月17日
导航系统
14
传统导航—无线电导航 ADF定向
2020年2月17日
导航系统
10
传统导航—无线电导航
NDB地面台
NDB地面台发射信号的方向性图： 全向发射，故叫无方向信标（NDB）
电波极化方向：垂直极化波 台识别码发射： 莫尔斯电码，由2～3个字母组成，发射速率20～30个字母/分； 等幅报发射：键控等幅信号，莫尔斯电码点或划期间发射等幅载
导航系统
21
传统导航—无线电导航 ADF-700
2020年2月17日
导航系统
22
传统导航—无线电导航
自动定向机的调谐和显示
NDB导航台 QDM210°
Nm MH170°
QDM210°
HDG
2020年2月17日
导航系统
23
传统导航—无线电导航
RMI的指示
➢有两部接收机的指示 细针对应第一部接收机 粗针对应第二部接收机 ➢正上方指示飞机的MH ➢粗细针都是 针尖指示QDM， 针尾指示QDR ➢可指示地面NDB台和VOR台的方 位，通过仪表上的按钮选择信号源
53
传统导航—无线电导航
仪表着陆系统---ILS
1. 作用：使用地面台和机载设备，能够对飞机进近到跑 道提供水平、垂直和距离引导。
2. 系统组成：
地面设备
机载设备
LOC 水平引导 G/S 垂直引导 MB 距离引导
航线上定向和定位用。 发射功率大：400W～1000W 工作距离远：≮150Km 2. 双归航台着陆系统：装在跑道中心延长线上，供飞 机进近着陆用。（因需两个导航台，故称双归航台） 通常，与外指点信标台安装在一起的，叫远台，一般 兼做航线导航台用，发射功率大； 与中指点信标台安装在一起的，叫近台。发射功率约 100W，工作距离约50Km。
波。 调幅报发射：载波连续发射，莫尔斯电码点或划期间键控
1020Hz调幅。 一般归航台以调幅方式发射识别码，防止载波中断引起ADF指针
摆动。
2020年2月17日
导航系统
11
传统导航—无线电导航
ADF原理（1）
环形天线的方向性 感应电动势e=K*sinθ（ θ 为电波来向和环形天线平面的夹角）
导航系统
2
传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统
测角系统
位置线为直线,如自动定向系统（ADF）、全向 信标系统（VOR）。
2020年2月17日
导航系统
3
传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统 测距系统
位置线为圆，如测距机（DME）。
DME
2020年2月17日
导航系统
4
传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统 测高系统
位置线为等高线，如无线电高度表。
2020年2月17日
导航系统
5
传统导航—无线电导航
无线电导航设备和系统分类
1 按测量电信号的参量不同 振幅、频率、相位、脉冲、脉冲/相位
2 按测量的位置线几何形状 测角、测距、测角/测距、测高、测距差
3 按有效作用距离 近程、远程、超远程
4 按机载设备实现的系统功能分 自备式、他备式
传统导航—无线电导航
导航系统课程内容
导航基础 传统导航
➢ 仪表导航 ➢ 无线电导航
区域导航
简单区域导航（DME/DME、DME/VOR） 卫星导航 惯性导航
所需导航性能
RNP参数
基于性能的导航（PBN）
2020年2月17日
导航系统
1
传统导航—无线电导航
无线电导航
2020年2月17日
导航系统
41
传统导航—无线电导航 VOR地面导航台
2020年2月17日
导航系统
42
传统导航—无线电导航 VOR机载接收机
2020年2月17日
导航系统
43
传统导航—无线电导航 VOR方位测量电路
2020年2月17日
导航系统
44
传统导航—无线电导航 相位检测
2020年2月17日
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 机载ADF
自动定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线/垂直天线
台识别码 用于检查接收选择台是否正确
➢ 莫尔斯码 ：2—3个字母 ➢ 每30秒发射一次 ➢ 调制频率1020Hz
话音通讯 音频信号：300Hz---3000Hz
2020年2月17日
导航系统
40
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 机载接收机接收到两种信号后比较其相位差； 两种信号的相位差即为当时的飞机磁方位QDR.
磁航向、飞机的磁方位、VOR方位、相对方位
2020年2月17日
导航系统
27
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
VOR的功用：测量飞机磁方位QDR。
VOR系统的组成
地面设备
航路VOR台（A类）
终端VOR台（B类）
机载VOR设备： 控制盒、天线、接收机和指示器
2020年2月17日
5 按无线电导航台的安装位置 陆基、空基、星基
6 按飞机的飞行区域分 航路、终端区
2020年2月17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。
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 ADF机载设备
2020年2月17日
导航系统
18
传统导航—无线电导航 ADF机载设备安装位置
2020年2月17日
导航系统
19
传统导航—无线电导航 ADF控制面板
2020年2月17日
导航系统
20
传统导航—无线电导航 旋转环形天线式M型定向机
2020年2月17日
测量基准相位信号和可变相位信号的差。
2020年2月17日
导航系统
33
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 地面台发射基准30Hz相位信号；
2020年2月17日
导航系统
34
传统导航—无线电导航
VOR台的发射信号
基准相位信号的发射
先用30Hz对9960Hz副载波调频，然后调频副载波再对载波调幅。 而30Hz调频信号的相位在 VOR台周围 360°方位上是相同的。
2020年2月17日
导航系统
29
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
VOR系统功用： VOR系统在航空导航中的基本功能有两个方面。 ➢ 定位（position－fixing) 利用VOR设备定位有两种方法 （1）测角定位。 （2）测角- 测距定位。 ➢ 沿选定的航路导航（navigation along established airways） 飞机沿着预选航道可以飞向（To）或飞离（From）VOR台， 并通过航道偏离指示器指出飞机偏离预选航道的方向（左边 或右边）和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。
机载无线电导航设备接收和处理导航台所发射的无线电波， 从而获得导航参量，确定出飞机位置及飞往预定点的航向、 时间，从而引导飞机沿选定航线安全、经济地完成规定的 飞行任务。
优点： 不受时间、天气限制； 精度高； 定位时间短，可以连续地、适时地定位； 设备简单、可靠。
2020年2月17日
自动定向机的功用：
1.测量飞机到选择地面台的相对方位角（主要的），进行向 台（TO）或背台（FROM）飞行。 2.收听气象报告和中波广播。
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航
ADF系统组成
➢ 地面发射台
地面电台有两种： NDB（或称为归航台），190～550 kHz 标准中波广播电台，550～1750 kHz
2020年2月17日
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传统导航—无线电导航
机载设备组成及控制显示
机载ADF的类型
按天线类型分： 旋转环形天线式ADF---当环形天线线圈平面对准电波来向时，天线停止转 动； 固定环形天线式ADF---环形天线线圈不转动，转动接收机内测角器的搜索 线圈，当搜索线圈感应信号为零时，停止转动，这时搜索线圈的转角 就是相对方位角。
导航系统
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传统导航—无线电导航 VOR系统电路
2020年2月17日
导航系统
50
传统导航—无线电导航 VOR显示
2020年2月17日
导航系统
51
传统导航—无线电导航
ADF指示器
RMI
EFIS
2020年2月17日
导航系统
52
传统导航—无线电导航 仪表着陆系统(ILS)
2020年2月17日
导航系统
2020年2月17日
导航系统
24
传统导航—无线电导航 EHSI的指示
2020年2月17日
导航系统
25
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
2020年2月17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。
2020年2月17日
导航系统
35
传统导航—无线电导航
VOR台的发射信号--基准30Hz
2020年2月17日
导航系统
36
传统导航—无线电导航 VOR系统原理
➢ 地面台同时发射可变相位信号；
2020年2月17日
导航系统
37
传统导航—无线电导航
可变相位信号与合成方向性图
用30Hz对载波调幅，相位随VOR台的径向方位而变化 合成辐射场为旋转的心形方向性图
➢ 机载设备
定向接收机、控制盒、方位指示器、环形大线和垂直天线。
➢ 选用中长波的原因
ADF定向主要使用地面波（天波，由于电离层变化，不稳定）， 中长波地波衰减少。
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航
NDB地面台
按用途分，地面导航台分为两种： 1. 航线导航台：装在航路上某些检查点上，供飞机在
108.00—111.95MHZ 频率间隔50KHz
小数点后第一位为偶数的用于VOR
机场区域导航，精度较差，工作距离20nm
VOR类型
普通 CVOR TVOR 多普勒 DVOR 精度高、复杂 （机载设备完全兼容）
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）原理
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 空间信号
基准和可变30Hz信号的相位关系
设当心形方向性图的最大值在磁北时，9960Hz副载波的频率为10440Hz。
北 10440Hz
东 9960Hz
南 9480Hz
西 9960Hz
2020年2月17日
导航系统
39
传统导航—无线电导航
音频信号
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
VOR工作频率
➢ 108.00-111.95MHz 频率间隔50KHz 小数点后第一位奇数LOC 40个波道 小数点后第一位偶数VOR 40个波道
➢ 112.00—117.95MHz 频率间隔50KHz：120个波道
导航系统
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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
导航系统
45
传统导航—无线电导航 向/背台指示
2020年2月17日
导航系统
46
传统导航—无线电导航 机载VOR设备
天线、控制盒、VOR接收机、显示设备
2020年2月17日
导航系统
47
传统导航—无线电导航 VOR机载接收系统
2020年2月17日
导航系统
48
传统导航—无线电导航 机载VOR系统
2020年2月17日
➢ 200个波道中120+40用于VOR，40个用于LOC
2020年2月17日
导航系统
31
传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
工作距离：最大200nm 地面台配置
➢ 用于航路导航的VOR导航台(CVOR)
112.00—117.95MHZ 频率间隔50KHz 工作距离200nm ➢ 用于进近着陆的VOR导航台(TVOR)
2020年2月17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
2020年2月17日
导航系统
13
传统导航—无线电导航
ADF原理（3）
自动定向 两部天线联合接收，得到“心”形方向性图，只有一个最小值。
2020年2月17日
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14
传统导航—无线电导航 ADF定向
2020年2月17日
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10
传统导航—无线电导航
NDB地面台
NDB地面台发射信号的方向性图： 全向发射，故叫无方向信标（NDB）
电波极化方向：垂直极化波 台识别码发射： 莫尔斯电码，由2～3个字母组成，发射速率20～30个字母/分； 等幅报发射：键控等幅信号，莫尔斯电码点或划期间发射等幅载
导航系统
21
传统导航—无线电导航 ADF-700
2020年2月17日
导航系统
22
传统导航—无线电导航
自动定向机的调谐和显示
NDB导航台 QDM210°
Nm MH170°
QDM210°
HDG
2020年2月17日
导航系统
23
传统导航—无线电导航
RMI的指示
➢有两部接收机的指示 细针对应第一部接收机 粗针对应第二部接收机 ➢正上方指示飞机的MH ➢粗细针都是 针尖指示QDM， 针尾指示QDR ➢可指示地面NDB台和VOR台的方 位，通过仪表上的按钮选择信号源
53
传统导航—无线电导航
仪表着陆系统---ILS
1. 作用：使用地面台和机载设备，能够对飞机进近到跑 道提供水平、垂直和距离引导。
2. 系统组成：
地面设备
机载设备
LOC 水平引导 G/S 垂直引导 MB 距离引导
航线上定向和定位用。 发射功率大：400W～1000W 工作距离远：≮150Km 2. 双归航台着陆系统：装在跑道中心延长线上，供飞 机进近着陆用。（因需两个导航台，故称双归航台） 通常，与外指点信标台安装在一起的，叫远台，一般 兼做航线导航台用，发射功率大； 与中指点信标台安装在一起的，叫近台。发射功率约 100W，工作距离约50Km。
波。 调幅报发射：载波连续发射，莫尔斯电码点或划期间键控
1020Hz调幅。 一般归航台以调幅方式发射识别码，防止载波中断引起ADF指针
摆动。
2020年2月17日
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传统导航—无线电导航
ADF原理（1）
环形天线的方向性 感应电动势e=K*sinθ（ θ 为电波来向和环形天线平面的夹角）
导航系统
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传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统
测角系统
位置线为直线,如自动定向系统（ADF）、全向 信标系统（VOR）。
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导航系统
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传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统 测距系统
位置线为圆，如测距机（DME）。
DME
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导航系统
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传统导航—无线电导航
传统无线电导航系统 测高系统
位置线为等高线，如无线电高度表。
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导航系统
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传统导航—无线电导航
无线电导航设备和系统分类
1 按测量电信号的参量不同 振幅、频率、相位、脉冲、脉冲/相位
2 按测量的位置线几何形状 测角、测距、测角/测距、测高、测距差
3 按有效作用距离 近程、远程、超远程
4 按机载设备实现的系统功能分 自备式、他备式
传统导航—无线电导航
导航系统课程内容
导航基础 传统导航
➢ 仪表导航 ➢ 无线电导航
区域导航
简单区域导航（DME/DME、DME/VOR） 卫星导航 惯性导航
所需导航性能
RNP参数
基于性能的导航（PBN）
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导航系统
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传统导航—无线电导航
无线电导航
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传统导航—无线电导航 VOR地面导航台
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导航系统
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传统导航—无线电导航 VOR机载接收机
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传统导航—无线电导航 VOR方位测量电路
2020年2月17日
导航系统
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传统导航—无线电导航 相位检测
2020年2月17日