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1、1,导航原理及设备,2,导航与飞行安全,导航是由目的地，安全有效地引导运动物体（船只、潜艇、地面车辆以及飞机、宇宙飞船等）从一地到另一地的控制过程。,3,航空无线电导航系统的作用,为在空域或航路上飞行的航空器提供点到点的直线飞行引导；为正在着陆过程中的航空器提供安全降落到跑道面上的引导。,4,导航系统种类,观测导航：利用某种观测仪器（包括肉眼）经常地或连续地对所熟悉地物或导航设施进行观测，以便确定运动物体的位置和运动方向的一种导航。推算法导航：根据运动物体的运动方向和所航行的距离（或速度、时间）的测量，从过去已知的位置推算当前的位置，或预期将来的位置，从而可获得一条运动轨迹，以次来引导航行。天
2、体导航：通过观测两个以上星体的位置参数（如仰角），来确定观测者在地球上的位置，从而引导运动体航行。无线电导航：借助于运动体上的电子设备接收和处理无线电波来获得导航参数的一种导航,5,导航系统的功能,功用：利用无线电波在空间的传播特性，机载导航设备通过对地面导航系统无线电波的接收和处理，确定飞机相对导航台的方向、距离、距离差和速度等导航参量。,6,位置线、位置面和定位,在导航位置精确知道的情况下，接收并测量出无线电信号的电参量（如振幅、频率、相位或延迟时间等），根据有关的电波传输特性，转换成为导航需要的、接收点相对于该导航台坐标的导航参量位置、方向、距离、距离差等，这就是无线电导航的实质所在。,
3、7,平面坐标中的位置线和位置面,根据一个导航参量，是不能唯一的确定该接收点的位置的。由一个导航参量只能确定接收点的可能位置是在与该导航产量相对应的轨迹线（如果发射台和接收机都在地平面上的话）上，或是在一个轨迹面（如果发射台和接收机一个在地面另一个在空中的话）上。前者称为位置线，后者称为位置面。,8,平面坐标系中，经常采用的位置线及其相交法定位,如图所示：,测向定位系统（直线位置线定位）,9,测距定位系统（圆位置线定位）,10,测距测向定位系统（圆直线位置线定位或定位）,11,测距差定位系统（双曲线位置线定位）,12,测距测向定位系统（圆双曲线位置线定位）,13,一、按测量电信号的不同参量分1、
4、振幅无线电导航系统；2、频率无线电导航系统；3、脉冲无线电导航系统；4、相位无线电导航系统；5、混合（如脉冲、相位）无线电导航系统。二、按提供位置线的几何形状（或导航参量）分1、直线位置线系统（测向系统，或测角系统）；2、圆位置线系统（测距系统）；3、双曲线位置线系统（测距差系统）；4、混合位置线系统（圆/直线位置线系统，圆/双曲线位置线系统）。,无线电导航设备和系统的分类,14,三、按作用距离分1、近程导航系统（约100-500公里）；2、中程导航系统（约500-1000公里）；3、远程导航系统（约2000-3000公里）；4、超远程导航系统（大于10000公里）；四、按系统中机上设备独立程
5、度分1、他备式导航系统（系统中有机上以外的设备）；2、自备式导航系统（系统中无机上以外的设备，亦称自主式导航系统）。,无线电导航设备和系统的分类,15,导航,航路导航,航站导航,无方向性信标,指点信标,甚高频全向信标,测距设备,仪表着陆系统,五、根据飞机的飞行阶段分1、航路导航系统（保证飞机在预定航线上安全航行的导航系统）2、终端区域（航站）导航系统（保证飞机近场引导和着陆的导航系统）,16,民用航空对无线电导航的要求,所有导航系统和设备应有以下特点：（1）保证航行计划能得到安全、有效的执行；（2）购买、安装导航设备的起始成本和维护成本要低；（3）导航设备的可靠性、可维修性要好；（4）操作使用
6、简单，以节省机组人员。,17,频率：导航台站的发射频率或波道号呼号：导航台站的名称，一般用两个 或三个英文字母地名代码表示经纬度：导航台站所在地的地理位置,航空无线电导航台站的三大要素,18,19,航空无线电导航系统的基本指标,一、可靠性和可维修性二、再现性和可预测性三、准确度四、工作距离五、工作容量六、隐蔽性和抗干扰性,20,现用导航设备,ILS 仪表着陆系统（盲降）（Instrument Landing System）DVOR多普勒全向信标(Doppler Very-high-frequency Omni-directional Range)DME测距设备(Distance Measuri
7、ng Equipment)NDB无方向性信标(Non-Direction Beacon),21,DVOR多普勒全向信标,一种工作于甚高频波段，提供航空器相对于该地面设备磁方位信息的导航设备全向信标适用于航路和机场工作频率在甚高频频段载波频率：108117.975MHz，波道间隔为0.05MHz,22,全向信标的优点,和测距设备合装，航空器可以定位信号稳定，导航精度较高，优于1度(DVOR)覆盖范围可满足近程导航的要求,23,常规全向信标 原理简单，场地环境要求高。多普勒全向信标 采用多普勒效应原理，导航精度提高。30 米直径的地网，场地环境要求放宽。基本建设投资增加。,常规全向信标与多普勒全向
8、信标,24,甚高频全向信标,全向信标的工作原理：比较两个30 赫调制信号的相位，即基准相位信号和可变相位信号的相位。基准相位信号：在360 度方位上，它的相位都是相同的。可变相位信号：它的相位和方位密切相关，所在方位不同，相位不同。,25,0,90,180,270,45,DVOR,REF,REF,REF,REF,REF,VAR,VAR,VAR,VAR,VAR,o,o,o,o,o,26,27,北,北 0,东 90,南 180,北 270,28,航空器收到全向信标的信号，解调并比较两个30赫的相位，得出航空器相对磁北的航向。,接收检波,放大,限幅,鉴频,放大,比相,显示,基准30赫,可变30赫,2
9、9,多普勒效应,多普勒效应就是由于某种辐射源,如声源,光源或其它波源的运动,或观察者的运动,使观察者所接收到的声频,光频或其它波的频率发生改变的一种现象。当波源与接收方有相对运动时，接收机检测到的频率就与实际波源频率有差异。频率差的大小取决于双方的相对运动速度。,30,方向相关调频的产生,31,边带天线辐射以30 转/秒旋转多普勒效应产生30赫调频频偏由边带天线阵的直径决定,DVOR边带天线的旋转,32,DVOR边带信号的切换,33,34,35,DVOR信号频谱成分,36,一种是中央天线，辐射被30Hz及识别音频等调幅的载波调制信号；另一种为边带天线,辐射以射频载波为对称的上，下边带信号。它们
10、均为无方向性的阿尔福特（ALFORD）天线。,DVOR使用两种天线,37,38,39,40,41,无方向性信标和全向信标比较,无方向性信标工作原理简单对场地要求稍宽易受干扰，信号不稳航空器使用较不便建设和维护成本低,全向信标工作原理较为复杂对场地要求较严信号稳定航空器使用方便建设和维护成本高,42,43,DVOR4000型设备,DVOR4000设备介绍DVOR4000包括产生RF和AF信号的组件和相应的控制软件。DVOR4000由以下几部分组成：双发射机（TX1，TX2）双监控器（MSP1，MSP2）本地/远端通信接口（LRCI）电源部分（BCPS）天线转换单元（ASU）天线系统,44,DVO
11、R4000总体框图,45,DVOR4000介绍,1、发射机和监控器各自受自己的微处理器控制。二者均通过通信接口LRCI通信。发射机处理器完成以下工作：产生数字信号控制/调整幅度（峰包）、RF相位和相位极性计算发射机各组件的设置 通信2、监控器处理器完成以下工作：处理并计算外场监控天线返回的信号 检测到故障时执行正确的动作（换机或关台）确保自身性能与环境条件和元件老化无关,46,DVOR4000介绍,3、LRCI提供下列功能：各功能组件之间的通信 设备控制；提供设备的本地显示和本地控制 遥控功能。所有相关的数据或参数都可通过电脑从本地或远端来设置，同时也可执行转换或关台。因为完好性原因，数据的输
12、入/改变仅能在维护模式（监控器旁路）下才可进行。对系统的访问和控制受密码及不同的安全等级的限制。4、电源部分（BCPS）为整个系统提供54V的直流电压，提供对应急电池组充电功能，BCPS允许最多连接4个AC/DC模块。,47,DVOR4000发射机,DVOR发射机单元，其功能是产生和放大RF信号，由下面组件组成：频率合成器 SYND载波调制器 MOD110载波放大器 CA100C两个边带调制器 MOD110P控制耦合器 CCPDRF转换器 RFD1VD，RFD2VDASU接口 ASUINT调制信号产生器（信号）MSGS 调制信号产生器（控制）MSGC,48,DVOR4000发射机框图,49,D
13、VOR4000 频率合成器,频率合成器（SYN-D）SYN-D产生RF基准频率信号f。f1和f2，它们馈给载波（CSB）和两个边带（SB1、SB2）调制器。载波频率可设置在108至118MHz，振荡器（VCO）的频率由合成器的波道（间隔为50KHz)决定，所需频率波道用计算机设置。CSB和SB1、SB2的VCO通过锁相环（PLL）锁相。合成器也为发射机监控器提供一个基准信号，馈给控制耦合器（CCP）。,50,DVOR4000 调制器,调制器（MOD-110P/MOD-110）调制器是频率带宽为108-118MHz可调的RF放大器。RF相位和RF信号的幅度都可被调制。MOD-110P和MOD-1
14、10不同之处在于它们的最大输出功率。MOD-110P用于上下边带。MOD-110作为CSB功放CA-100C的驱动器。,51,DVOR4000 载波放大器,载波放大器（CA-100C）CA-100C是108-118MHz通带内输出功率100W的单级RF功放。MOD-110载波调制器作为驱动器，同时输出控制电压，经滤波器平衡后，馈给功放场效应管。放大了的信号通过平衡滤波器与非平衡线匹配并馈给输出端的-30dB耦合器。部分正向信号通过耦合器馈给CCP。反向信号经整流后作为BIT信号。,52,DVOR4000 控制耦合器,控制耦合器（CCP-D）CCP-D调整从MOD-110P或CA-100C上的双
15、向耦合器取得的正向RF信号成分。它对CSB包络值和RF相位、SB1、SB2的幅度进行解调，并将这些值返回给调制器作为真实值。包络曲线从载波（CSB）中解调，用于幅度控制电路。通过比较载波信号（CSB）的RF相位和基准信号（来自合成器）的RF相位，取得的实际电压用于相位控制电路,53,DVOR4000 射频双工器,射频双工器（RF-DUPLEXER）通过射频双工器RFD1-VD（CSB）和RFD2-VD（SB1/2）RF信号被分配到天线切换单元。RF转换开关包含下列元素：3个同轴天线转换继电器3个谐波滤波器（低通）假负载,54,DVOR4000 ASU接口,ASU接口（ASU-INT）ASU接口
16、与ASU机柜中的BSG-D组件一起构成了ASU与DVOR发射机之间的数据链接。该数据链上的数据通信包括ASU的控制信息、上下边带相对载波相位测量值传输（当它们在BSG-D中数字化后）信息和BITE信号。ASU接口包括一个多路器模块和接口驱动器，用于连接ASU的控制线。在相反的方向，相位测量值从ASU通过接收器馈到MSG-C和MSP-VD。,55,DVOR4000 调制信号产生器,调制信号产生器（MSG）由MSG-C和MSG-S组成。它产生和控制发射机信号。MSG-C的功能是控制发射机的所有工作顺序，如控制边带调制包络和边带相位。MSG-S则调整载波和边带发射机的调制信号并处理由发射机送来的BI
17、T信号。,56,DVOR4000 调制信号产生器,调制信号产生器控制部分（MSG-C）MSG-C包括一个嵌入式控制器的89C186微处理器及功能外设。它经过一个串行接口与LCSU的控制和状态板（CSB）相连。该接口用于设置发射机参数并报告测量结果和状态信息。MSG-C的CPU通过MSG-S上的并行寄存器和数/模转换器来控制发射机功能。MSG-S的两个模/数转换器每个都有32个通道，用于测量模拟BITE信号和用于幅度和相位控制的实际值，控制功能如下：启动后初始化发射机，如加载调制存储器，设置载波功率和调制度；对边带信号进行所谓的“快”幅度和相位控制；工作期间需要设置、校准和维护时（还可能进行幅度
18、和相位控制）更改输入的发射机参数。,57,DVOR4000 调制信号产生器,调制信号产生器信号部分（MSG-S）产生载波调制器和边带发射机调制信号。它紧密配合MSG-C初始化系统、周期性检查调制度、校准功率及控制边带调制信号（幅度和相位）。数据双向交换。通过软件，和MSG-C一起判决并调整各个系统所需的信号。它主要功能如下：调整载波调制信号（幅度、识别、话音）；产生1020Hz识别音频并将它与识别键控代码调制；调整边带调制信号与边带控制的同步逻辑接口数字/模拟输入BIT信号并进行模/数或数/模转换。MSG-S中预调整的调制信号都传送到相应的调制器中去。MSG-S经过控制耦合器接收幅度和相位测量
19、信号并将它们送到MSG-C。后者将它们用于控制幅度和相位的实际值测量。MSG-C中产生的调制信号在MSG-S预调整。,58,DVOR4000 MSG-S框图,59,DVOR4000边带调制及转换单元,二、边带调制及转换单元 DVOR4000引进的是真正的双边带原理，它通过50个边带天线确保系统高度可靠。其中一个、二个或三个天线的故障都不会导致天线系统瘫痪（故障），它仅引起30Hz FM信号很小的变化，但对方位误差特性上的影响相对来说是微不足道。天线转换单元（ASU）位于一个与发射机机柜设计相似的19英寸机柜中，主要由PMC-D、MOD-SBB、BSG-D、ASC-D、ASM-D、DCC-MVD
20、、ACC-54等组件组成。下图所示为ASU柜系统的流程图。,60,ASU柜系统流程图,61,DVOR4000 天线转换单元,天线转换单元（ASU）用于模拟边带天线绕载波天线的运动。1号至50号边带天线是这样馈电的：在1号边带天线馈上边带的同时，对26号天线馈下边带，然后依次激活2号和27号天线，边带的旋转频率是30HZ，这说明这种方法可以模拟几乎连续的圆周运行。,62,边带信号处理,63,DVOR4000 相位监视和控制,相位监视和控制（PMC-D）PMC-D产生控制载波和双边带RF关系的信号及监视远场DVOR设备RF相位的信号。此外，还经BITE程序和受监视的50个边带天线的功能询问中央天线
21、（载波信号）的匹配情况。CSB、SB1、SB2信号由发射机经RF转换开关馈给天线切换单元的PMC-D。,64,DVOR4000 混合调制器,混合调制器（MOD-SBB）用于调制由发射机横柜中MOD-110P作为未调制的连续波信号及峰值（混合函数）提供的DVOR上下边带信号。这两个混合调制器为天线切换模块（ASM-D）产生四个输入信号。,65,DVOR4000 天线切换控制,天线切换控制（ASC-D）ASC-D包括RF分配网络（包括14个ASM-D组件）的整个控制逻辑。该分配网络为DVOR设备边带天线的50个发射器馈电。控制逻辑的功能是经14个ASM-D组件接通RF通路，以便顺着环路绕中央天线（
22、载波天线）模拟单个发射器（边带天线）的圆周运动。ASC-D主要用于进行计数和解码功能。给边带天线馈电的方法就是在任何给定的时间内必须有四个边带天线被激活。,66,DVOR4000 混合信号产生器,混合信号产生器（BSG-D）BSG-D是ASU机柜中的“控制中心”。BSG-D主要用于产生和处理数字信号。BSG-D运行的任务如下：产生天线切换单元的时钟；产生和设置混合函数；产生工作频率产与基准信号的30HZ频率同步；在ASC-D组件上选择天线控制模式；在发射机机柜内经ASU-INT组件从激活的发射机传输数据和接口偶合；测量边带相位控制的实际相位值和测量监控器相位值；“检测”BITE信号并直通到发射
23、机机柜的ASU接口、MSG-S和MSP-VD。,67,DVOR4000 天线切换模块,天线切换模块（ASM-D）ASM-D是RF分配网络的一个部件。它在50个边带天线中分配在边带发射机中产生并在混合调制器MDO-SBB中调整的SB1S/SB1C和SB2S/SB2C信号。50个边带天线需要10个ASM-D组件。另四个ASM-D把这十个模块连到两个混合调制器的四个输出端口。因此，50个边带天线共需14个ASM-D来激活。ASM的主要部件如下：两个链接在一起的PIN二极管；相关的驱动级和RF级。,68,DVOR4000 多电压直流转换器,多电压直流转换器（DCC-MVD）DCC-MVD单元用于给AS
24、U中的组件供电。它采用直流转换器的形式，从可变输入直流电压（标称值54V）中产生四个稳定的输出电压。它也是一个输入端和输出端电气隔离的开关模式整流器，切换的频率为33KHZ。DCC-MVD在输出端提供下列电压：+5V，8A；+15V，2A；-15V，2A；-24V，0.5A,69,DVOR4000 监控系统,三、监控部分监控器单元，有它自己的微处理器。它监控发射的信号并检测对飞行有害的错误和故障。除执行任务外，监控数据可用于在早期发现运行中的任何偏差或小故障，因为它们可能对将来连续使用或系统的效率造成不利影响（预警监控）。对告警的响应则是逻辑控制发射机转换或关闭。此逻辑在此与监控器子组件一起描
25、述。监控器子组件包括：监控信号处理器（MSP-VD）控制和选择器逻辑（CSL）,70,DVOR4000 控制和选择逻辑,控制和选择器逻辑（CSL）CSL具有五大主要功能单元：1号、2号发射机的通/断（ON/OFF）逻辑；同轴继电器控制；电池监视和过放电保护；与DME合装的DME接口；测试产生器。,71,DVOR4000控制和选择逻辑框图,CSL使用来自DCC-05（也用于LRCI）的5V直流和来自板上直流转换器（从48V标称中取出）的12直流。如图所示。,72,DVOR4000 监控信号处理器,监控信号处理器（MSP-VD）在DVOR系统中，天线切换单元（ASU）的两个附加9960HZ直流电压
26、被计算。MSP-VD确保仅发射正确的导航信号。若发现导航信号中包含有误差信号，监控信号处理器单元就启动转换开关，转换到备机，并断开激活的发射机（主机）。若备机也发射故障信号，它也断开备机（关台）。MSP-VD的测量单元包括解调器、监控天线RF信号的取样和转换单元并处理用于监控边带天线的ASU（DVOR）信号、处理测试产生器的信号和测量BIT信号。MSP-VD的主要功能单元如下：处理监控天线信号的RF单元；音频信号处理器；数字单元及输入/输出端口；监控处理器及其外设。,73,MSP-VD框图,74,DVOR4000 电源系统,四、供电部分 DVOR4000设备的供电取自市电（标称115-230V
27、交流）或取自直流电流电源（标称48V）。因而设备包含一个带电池充电器（BCPS）的市电模块，BCPS是模块化结构，有几个并联的交流直流转换器ACC54和几个产生所需电压的直流直流转换器。,75,DVOR4000 供电线路,76,DVOR4000 供电线路-续,77,DVOR4000 供电部分,供电部分概述和框图 总共有5个直流转换器（DVOR小于30W机型）或7个直流转换器（DVOR大于30W机型）。它们被分成下列四组：第一组 1号发射机供电，它包括下列单元：直流转换器28V14A（DCC28）直流转换器28V8A，+15V2.5A，-15V/1A，5V3A（DCCMV）第二组 2号发射机供电
28、，它包括下列单元：直流转换器28V14A（DCC28）直流转换器28V8A，+15V2.5A，-15V/1A，5V3A（DCCMV）第一组由过流保护开关TX1(PMM上)提供54V电压，第二组由TX2提供54V电压。第一(二)组的开和关通过CSL经LRCI送出的通断(On/Off)脉冲控制，在故障时由MSP送出断开指令。通常On/Off指令通过本地控制和显示面板（LCSU）手动输入以及本地个人电脑或遥控器人工输入。,78,DVOR4000 供电部分,第三组 监控器供电，它包含下列单元：直流转换器5.2V5A（DCC05），监控器1直流转换器5.2V5A（DCC05），监控器2这两个直流转换器在
29、输入端通过“或”（OR）电路相连，它们通过过流保护开关TX1或TX2取得54V直流供给电压。第四组属于LRCI和CSL的单元供电，它包含下列单元：直流转换器5.25A（DCC05）LRCI，CSL注：此处所说的直流转换器的供电电压是由市电变换来的54V或电池的48V，从市电变换出的电压最高可达65V，而电池来的电压可低至到43V(监控门限),因此允许的直流转换器输入电压范围在43V65V之间。所以，在下面描述的大量场合我们使用了术语“可变输入电压”。,79,电源方框图,80,DVOR4000 天线系统,五、天线部分 5.1 天线部分概述和框图 DVOR天线系统包括：天线地网 50个边带天线一个
30、载波天线 相应的RF电缆监控天线,81,DVOR4000 天线系统,DVOR天线系统图,82,DVOR4000 天线系统,5.2 阿尔福特天线 载波和边带天线是阿尔福德环行天线，天线水平放置时产生水平极化波，这种天线单元的边长L约为(1/51/4)，在两角方向形成两个板状电容器，同时调节其电容量大小，使得每一边在中点部位电流振幅最大，角部位电流最小。测量结果表明，阿尔福德环行天线水平方向图不圆度非常小。通过调整电容片CA的间隔和调整玻璃壳微调电容器CTr来设置108-118MHZ范围内的每个频率的最佳匹配。,83,DVOR4000 天线系统,阿尔福德天线的电容调整与电流分布和阿尔福德天线的馈电
31、方式,84,DVOR4000 天线系统,由于边带天线的旋转是通过对边带天线阵的切换来电气模拟的，这就产生了下面的问题：1、相邻天线的耦合寄生辐射造成辐射场型变化，使DVOR信号中产生错误的频谱分量。2、在机载接收机中，由于模拟边带天线旋转，上、下边带天线相对于机载接收机来说位置周期性的变化，上、下边带天线发射的信号由于外差作用(heterodying)，使机载接收机中的边带信号中有60Hz分量。（天线阵效应）,85,DVOR4000 天线系统,Thales在DVOR4000中，采用下面的方式来解决上述的两个问题：1、通过在每个边带通路中接入匹配器（或去耦组件），把边带天线耦合寄生辐射减小到系统
32、忽略不计的值(-20dB)，这个有损耗的组件在正向（发射机至天线）上是阻抗匹配的，而在返回方向（天线至发射机）其阻抗明显地偏离特性阻抗（50），因而天线呈现高电阻，借助于阻抗变换来减小寄生幅射。2、在边带天线通路中使用去耦组件和耦合电缆，来减小边带天线旋转产生的60Hz寄生调制，这是通过在边带天线N发射时，同时取一小部分边带信号到隔一个天线(N+2,N-2)发射，这需要一个功率分配器，它位于去偶组件中。此去偶组件在标准配置中未提供，是用匹配器来代替。,86,DVOR4000 边带天线,边带天线接线图,87,DVOR4000 天线系统,匹配器和去偶组件,88,DVOR4000 天线地网,天线地网
33、适用于高为3、5、7和10米的所有系统。该结构设计得能承受最大200公里小时的风速（工作时可达到160公里小时）。地网框架是一个直径30米的十二边形结构。整个地网平台用6mm厚、网眼为100100mm的热镀锌结构钢丝网覆盖，并用扣子以300mm的间隔将网固定。,89,DVOR4000 监控天线,监控天线是一个无源组件，它的主要元件如下：一个偶极子（265cm=130cm，等于113MHZ时的2）一个反射器 一个定向器监控天线固定在支撑杆（木制或金属制的）上高于天线地网1,3米的地方，距地网中心的水平距离约60-200米。地点可选在任何方位。接收到的RF信号经同轴电缆馈给机柜的功率分配器，然后由
34、功率分配器将其分为相等的两份，分别馈给1、2号监控器。,90,DVOR4000 监控天线,监控天线安装示意图,91,ADRACS软件介绍及飞行校验,92,设备软件启动界面1,93,登录界面,94,Control主菜单,95,设备软件主界面,96,设备主界面2,97,设备主界面3,98,监控器测量界面,99,发射机和CSB测量,100,发射机调整界面,101,监控器门限调整和校准,102,DME测距设备,103,DME测距设备,DME系统是一种中距导航系统，它工作在1000MHZ频率波段，它允许多架飞机询问他们到地面信标的距离。DME系统机载部分包括询问器和接收机单元。在正常工作情况下机载询问器
35、发射询问脉冲，地面应答机同步应答。机载询问器发射到地面应答机接收的时间就是无线电波从飞机到地面信标的时间，这个时间信息将转变成距离信息提供给飞行员。,104,DME工作原理,工作原理：测量电波传播的时间测距过程：航空器在询问频率上向地面台发出的询问脉冲对；地面台接收验证频率和脉冲对间隔，经过系统延时，触发产生有效应答脉冲对；航空器接收应答脉冲，计算时间，换算成距离。,105,106,DME测量的斜距,航空器使用询问频率向地面台发出询问信号，并接收地面台的应答信号。计算出从发出询问到收到应答的时间，换算成距离，就是航空器到地面台的斜距。R=1/2(T-T0)CT0为地面设备的固定延时（典型值50
36、us）C为光速（3108 m/s）,107,DME测量的斜距,若8（HR），则RR0，其误差不会超过1；,在飞行的绝大部分时间内，都满足8（HR）。,108,DME的询问和应答,地面测距设备 只要是对本台的询问，都会应答。能同时应对100 架航空器的询问。航空器 在询问频率上向地面台发询问脉冲。从地面台的应答中捡出对自己询问的应答。,109,DME的工作波道,DME系统的每个波道被定义为两个工作频率（询问频率和应答频率），它们的间隔为63MHZ，根据脉冲编码分为X波道和Y波道。DME系统有252个可选择的波道，126个X波道和126个Y波道。机载的询问频率范围10251150MHZ，地面的应答
37、频率9621213MHZ。波道频率间隔为1MHZ。,110,111,对于X波道来讲：询问脉冲对间隔：12us应答脉冲对间隔：12us对于Y波道来讲：询问脉冲对间隔：36us应答脉冲对间隔：30us每个信标发射一个莫尔斯识别码，这个是频率为1350脉冲对每秒。因此我们可以根据波道频率、脉冲编码和识别信号来识别每一个信标,112,12us,12us,36us,30us,X波道,Y波道,询问脉冲对,应答脉冲对,3.5us,3.5us,113,DME脉冲编码格式,114,机载询问器的询问,机载询问器的询问机载询问器的工作主要经历搜索，跟踪和记忆三个阶段。搜索：询问器在不断发射询问信号的过程中搜寻地面应
38、答机对自己询问的应答信号。跟踪：在搜索到信标台后，询问便转入跟踪状态，询问器可以自动跟踪应答信号。记忆：如果丢失了自己的应答脉冲，询问器转入记忆状态。一旦信号重新获得，询问器返回跟踪状态。记忆状态持续4-12S仍不能重新获得有效应答，询问器将转为搜索状态。,115,机载询问器的询问,自动等待：是询问器刚开始请求某一地面台服务时所处的一种判断自己是否发射询问脉冲的状态。此时不发射询问信号，只是计算询问器接受到的应答脉冲对数，当应答脉冲对超过650对（有的为450对）时，才认为飞机进入到了DME的工作范围，才发送询问脉冲，有自动等待转到搜索状态。,自动等待,搜索,跟踪,记忆,116,机载询问器的询
39、问,飞机对自身应答信号的识别（频闪搜索）在机载询问器询问过程中，使询问脉冲对的间隔成为随机的，从而导致了询问信号的频闪，由询问信号的频闪导致了应答信号的频闪。频闪是询问器能够从众多的应答信号中识别出对自己的应答的基础。,117,机载询问器的询问,当询问脉冲产生时，将触发产生一直向后移动的相应的距离门信号（门宽30us）延时T增大。当距离门打开时，译码器输出的应答信号或填充脉冲的单个译码脉冲便注入符合计数器。,118,未接收到对自己询问的应答脉冲,询问脉冲,距离门,接收脉冲,距离门输出,30us,119,机载询问器的询问,如果未接收到对自己询问的应答脉冲：由于这些脉冲不可能与本询问器伪随机产生的
40、颤抖脉冲保持稳定的同步关系，因而在距离门打开期间，通过距离门的译码脉冲是很少。例如：假定DME以平均询问速率100对/秒进行搜索，那么在0.01S期间内距离门打开30us。如果地面台以最大应答率2800对/秒进行应答，那么在0.01s期间译码器将输出28个脉冲，该28个脉冲又只有280.3%=0.084个脉冲通过距离门加到符合计数器。也就是说，符合计数器每秒钟只能计数8-9个脉冲，即仅有8-9%“应答率”。这时，方式控制电路控制询问器继续搜索，可变延迟T连续增加。,120,接收到对自己询问的应答脉冲,询问脉冲,距离门,接收脉冲,距离门输出,T,T,T,121,机载询问器的询问,如果接收到了对自
41、己询问的应答脉冲：这时距离门将和译码器输出与对自己应答的脉冲保持时间上的同步，每一个距离门都将与接收到的自己的回答脉冲相符合，这样单位时间内送到符合计数器去的译码脉冲将大大增加。例如：和上面的假定一样，搜索重复频率为100Hz，如果回答效率为50%。那么，距离门的输出脉冲将是每秒50个，一旦符合计数器检测到距离门输出速率的这种突变，就表示距离计算电路已经“捕捉”住应答脉冲,122,DME地面应答器的应答,地面DME的应答DME应答器辐射的信号共有三种：转发的应答脉冲对填充脉冲对识别脉冲对。这三种信号识别的优先级为：识别脉冲转发脉冲填充脉冲DME信标台在收到询问信号后，经过典型值为50us的系统
42、延时，给出相应的应答。对进入信标工作范围的所有飞机的有效询问，在信标寂静期之外以及不辐射识别码期间，信标都将给出相应的应答信号。,123,DME地面应答器的应答,应答率：单位时间内应答器发射的脉冲对的平均数量，即发射的脉冲重复频率。应答效率：对接收到的有效询问总数的成功应答数/对接收到的有效询问总数100%,124,DME地面应答器的应答,最大应答率：4800-主要是降低接收机中放增益实现（但并不是降低覆盖，降低应答器的有效作用距离）使距离较远的、信号较弱的询问不能触发接收机。最小应答率：800-一般使用1000Hz的伪随机序列，保证应答率不低于某一数值-填充脉冲对。识别频率：1350Hz-利
43、用莫尔斯码将导航台的代号转化为编码来区别，其中莫尔斯编码是由点、划组成的脉冲对，一点为125ms，一划为375ms，由点和划控制连续的1350Hz脉冲序列。,125,DME地面应答器的应答,反射询问信号对DME系统的影响,-使测距出错,-可造成信标过载,-使测距无法实现,126,DME地面应答器的应答,信标发射的封闭对多路径反射询问的抑制，通常采取三种措施：寂静时间短距离回波抑制长距离回波抑制,127,DME地面应答器的应答-寂静时间,寂静时间：当信标译码器检测到一次有效询问时，立即抑制译码器工作，使得译码器对稍后到达的发射询问不进行译码，信标便不会对反射的询问做出应答，译码器被抑制的时间成为
44、信标的寂静时间。,128,DME地面应答器的应答-寂静时间,129,DME地面应答器的应答,短距离回波抑制:当反射体离信标较近时，反射询问的第一个脉冲就有可能与直达询问的第二个脉冲有一部分重合，要抑制这种反射询问，需要用短距回波抑制。,130,DME地面应答器的应答,长距离回波抑制：如果反射体离信标较远，且直达的询问信号较强，这时比较强的反射信号可能落在寂静时间之外而使应答器触发。对这种反射询问进行抑制就是长距离回波抑制。,131,测距设备,飞机在DME覆盖区内，飞机并不是能够完全获得所有对自己询问的应答，一般应答率不超过80%。通常在应答率小于50%的情况下，机载询问器仍能有效工作。其主要原
45、因为：地面台处于寂静时间内而不能对询问产生应答；地面台发射识别信号时不能对询问产生应答；飞机上的ATC应答器在回答地面二次雷达的询问期间要产生封闭脉冲，以封闭本飞机机载询问器。,132,覆盖从DME的频率波段可以看出，其覆盖范围局限于视距范围。并且取决于飞机的飞行高度和地面的类型。交通容量处理飞机的最大容量为100架次，当高峰容量超过100架次，地面应答机按100架次进行处理。精确度目前，DME系统准确度的可以认为不得低于下列值：当距离065海里时为+/-0.12NM+0.05%，当距离大于65海里时为+/-0.17NM+0.05%,测距设备参数,133,测距设备参数,覆盖：200 海里，和全
46、向信标基本相同准确度：总的系统误差应不大于900 米或所测距离的 3工作射频：960兆赫1215兆赫频率稳定度：0.002%测距设备工作在成对的询问频率和应答频率，两频率相差 63 兆赫,134,测距设备参数,极化：垂直极化对航空器的处理容量：100 架发射的应答能力：2700 90 脉冲对/秒脉冲对间隔：12 微秒系统延时：50 微秒应答效率：大于70,135,测距设备参数,和全向信标的配对：频率配对 相同呼号按3:1比例发射 天线同轴安装 天线非同轴安装，偏置不大于30 米,136,THALES FSD40/45 DME设备,137,FSD-45的前视图,138,FSD40/45 DME总
47、体框图,139,FSD40/45 DME组成,信标方框图如上所示。方框图包括以下几个部分：I/O系统。控制系统。监控系统。应答机系统。RF 环路。外接口系统。电源系统。,140,I/O系统方框图,141,I/O系统如图所示：作用：对DME设备和与DME相关联的设备进行控制和监视，相关联的设备可以是VOR设备。控制和监视的任务是通过使用PC或INC模块来完成的。通过双绞线（switched line）或者专用电话线和一个或多个遥控中心相连接。I/O系统的主要部分包括：本地控制状态单元（LCSU），该单元包括由控制状态模块CSB，显示和控制模块INC，I/O板组成。状态显示器（SI446）遥控状态
48、显示器RCSIRS232接口个人电脑,142,FSD40/45 DME I/O系统,在本地，信标操作者接口包括：控制和显示模块INCPC机，通过PC机工作人员对设备机型全面的控制和监视。状态显示器SI446，SI可以安在设备控制间。SI受LCSU单元控制。LCSU单元除控制SI外，还控制与其他设备或器件的通讯。这种通讯是通过并口和RS232C串口来实现的。,143,FSD40/45 DME供电系统,FSD-45系统使用的交流电是220V-15%D240V+10%（48-68HZ）或直接使用+48V电源。在有市电时AC/DC模块对备用电池充电，当市电中断时备用电池自动为设备供电。设备的电源系统包
49、括四个TPS模块和一个BCPS单元。BCPS单元包括两个输出电压为+54VDC AC/DC模块和一个电池保护电路。,144,AC/DC模块的主要特性（供电系统）,效率85%功率系数0.95输入电压范围186VAC264VAC稳定的输出电压：54VDC最大的输出功率：600W,145,FSD40/45 DME电源总体框图,146,FSD40/45 DME TPS单元,TPS-M向DPX IFV LCSU MODEM IRS MON TRC 供电，TPS T只向TRX供电。TPS-M和TPS-T采取或逻辑供电方式，TPS-M和TPS-T可以互换。,147,FSD40/45 DME控制系统,控制系统
50、有二个控制器组成，CTR1和CTR2，它们处于主/从配置状态，控制器用来控制信标所有的操作和模块的工作，当主控制器故障时，从控制器将自动转为主控状态。控制器的功能为：通过监视模块周期检测信标的主要工作参数；分析测量数据并与预置的门限比较，并做出必要的修正；周期检测信标内部工作状态；将测量结果及信标状态信息送到I/O系统；处理由I/O系统送来的命令；设置信标工作模式和工作参数。,148,FSD40/45 DME监控器系统介绍,监控器系统作用：用于测试应答机及其应答，从而检验设备工作状态。对于双机系统，监控器逻辑有两种：监控器逻辑1、2。监控器逻辑1：告警条件：双监控器超过门限值，产生告警。1个监
