航空无线电导航系统

第一章绪论

1.1.1导航与导航系统的基本概念

1.导航

导航的基本含义是引导运行体从一地到另一地安全航行的过程。

导航强调的是“身在何处，去向哪里”是对继续运动的指示。导航之所以定义为一个过程，是因为它贯穿于运动体行动的始终，遍历各个阶段，直至确保运行达成目的。应当说大部分运行体都是由人来操纵的，而对那些无人驾驶的的运行体来说，控制是由仪器或设备来完成的，这时的导航就成为了制导。近年来人们将定位于导航并列提出。事实上定位提供的位置参量是一个标量，只有将其与方向数据联合起来成为矢量，才能服务于运行体的航行。因此定位与测角、测距一样是导航的技术之一，通过定位可以实现导航。也可以说定位是静态用户

要求的；但对动态用户而言要求的是导航。

2•导航系统

导航系统是用于对运行体实施导航的专用设备组合或设备的统称。

导航系统是侧重于实现特定导航功能的设备组合体，组合体内的各部分必须按约定的协调方式工作才能实现系统功能，而导航设备一般是指导航系统中某一相对独立部分或产品，或实现某一导航功能的单机。

1.1.3导航及无线电导航系统的分类

导航是一门基于“声、光、电、磁、力”的综合性的应用科学，实现导

航的技术手段很多，按其工作原理或主要应用技术可分为下述类别：

（1）天文导航利用观测自然天体（空中的星体）相对于运行体所在坐标系中的某些参量实现的导航称为天文导航。

（2）惯性导航一一利用牛顿力学中的惯性原理及相应技术实现的导航称为惯性导航。

（3）无线电导航一一利用无线电技术实现的导航称为无线电导航。

（4）地磁导航一一利用地球磁场的特性和磁敏器件实现的导航称为地磁导航。

（5）红外线导航一一利用红外线技术实现的导航称为红外线导航。

（6）激光导航利用激光技术实现的导航称为激光导航。

（7）声纳导航一一利用声波或超声波在水中的传播特性和水声技术实现的导航（用于对水下运行体的导航）称为声纳导航。

（8）地标或灯标导航一一利用观测（借助光学仪器或目视）已知位置的地标或灯标实现的导航称为地标或灯标导航。

2.无线电导航系统的分类

无线电导航是导航中的一大分支，是当今应用最广、发展最快、在导

航家族中站主导地位的一类导航技术。下面介绍几种常用的无线电导航系统分类：

（1）按用户使用时相对依从关系分类

匸自备式（或自主式）导航系统。这类导航系统仅依靠装在运行体

上的导航设备就能独立自主地为该运行体提供导航服务。

z他备式（非自主式）导航系统。这类导航系统必须有运行体以外且安装位置已知的导航设备相配合才能实现对该运行体的导航。这些

居于运行体之外的配合实现导航功能的导航设备及其附属设备通常称为导航台站，而装在运行体上的导航设备通常称为该导航系统的用户设备或载体设备。可见、他备式（非自主式）导航系统是由台站和用户设备共同组成的，所以它的用户设备必须依赖于台站，这与自备式导航系统明显不同。

（2）按无线电导航台站安装地点分类

Z地基无线电导航系统。这种导航系统的导航台站安装在地球表面的某一确知位置上。

z空基无线电导航系统。这种导航系统的导航台站安装在空中某一特定载体上。

z星基无线电导航系统。这种导航系统的导航台站安装在人造地球卫星或自然星体上。

（3）按无线电导航系统最大作用距离分类（参考数据以航空导航为主）

1近程导航系统。作用距离在500km以内。

z远程导航系统。作用距离在500km以上，活在地球上任何地点都是该系统的有效作用范围。

（4）按系统提供的导航参量（或位置线形状）分类

1无线电测角导航系统（直线位置线）。

z无线电测距导航系统（圆位置线）。

③无线电测距差导航系统（双曲线位置线）。

4复合式（测角/测距、测距/测距差）无线电导航系统

（5）按系统中主要观测的电信号参量分类

（X振幅式无线电导航系统。

爲频率式无线电导航系统。

㉛目位式无线电导航系统。

X脉冲式无线电导航系统。

◎复合式无线电导航系统。

第二章中波导航系统

2.3系统技术实现

2.3.1地面设备

中波导航机是一种连续波发射器，通过直立天线全向发射中频信号，

以地波形式传播，其天线水平面方向图为圆形垂直面方向图为半8字形。中波导航机主要有无方向性天线、功率放大器、调幅器、激励器、识别信号键等组成。其中激励器产生频率为150 —1700kHz的信号，经调幅和功率放大器放大，通过无方向性天线辐射到空间去；音频振荡器产生频率一定且收识别点马键控制的音频信号，对高频信号的幅度进行调制，用于实现台识别；识别信号键产生的识别键控制信号，还可以直接控制激励器工作，产生等幅报信号。中波导航机天线通常采用T型”或“宠型”天线，辐射信号以地波形式传播。

中波导航机为了给无限电罗盘提供测向信号，它只需全向发射连

续等幅波中频信号即可。但为了给飞行人员提供台识别信息，就需要在发射的连续等幅波信号中调制识别信号。这个识别信号是一组莫尔斯码它由码元“点、“划”组成;点”是宽约为25ms的脉冲，“划”脉冲的宽度是“点”脉冲的三倍。为了能在“点”“划”期间产生音频信号以便飞行员的耳机中出现

音响，需要用这些“点”、“划”脉冲控制一个音频振荡器工作，所以所产生的键控音频信号再去调制中频中频连续波信号，这样中波导航机发射的信号就成为了键控调幅波，即在发“点”、“划”期间，导航台发射调幅信号，在“点”、“划”之间发射等幅信号，信号始终连续发出，测向不会中断。

中波导航机除主要为无线电罗盘提供测向信号外，还可作为应急通信电台使用，实施单向对空联络，这时他可发等幅电报（直接键控激励器）、调幅电报进行地空通话。进行地空通话是，只需要将语音信号对高频信号直接调频，经天线辐射出去即可。

第四章伏尔系统

4.1概述

伏尔是甚高频全方位测向（Very High Frequency Omni directional Range）英文缩写VOR的汉语译音名称。伏尔系统是一种由机载设备直接导出导航参量近程无线电导航测角系统，属于他备式主动导航

系统，导出的导航参量是飞机相对于伏尔信标台的磁方位角（即飞机

磁方位角）。目前已是空中交通管制不可分割的一部分，是陆地上无线电近程导航和飞精密进近的国际标准系统。

4.1.1系统组成、功用和配置

伏尔系统由地面设备和机载设备两大部分组成。地面设备是伏尔信标，工作在108-118MHZ甚高频波段，在360 °范围内发射方位信号, 故又称为全向信标；与之配套的机上设备称为伏尔接受机，采用无方向性接受天线，测量的角度信息用表头予以指示或传送给机上计算机。

伏尔系统的功用是通过机载伏尔接收机接受地面伏尔信标发射的信号，经