DME-FSD系列原理.ppt

DMEFSD系列原理 胡明波 前言 DME設(shè)備的掌握建議是以總體情況的掌握為主 因?yàn)榘寮O(shè)計(jì)的原因和設(shè)備本身的特點(diǎn) 對于40 45設(shè)備也好 后期的415 435設(shè)備也好 數(shù)字化程度很高 如果以傳統(tǒng)的方式去理解和掌握 肯定是進(jìn)入到計(jì)算機(jī)知識的范圍 到了這一步 我們還不如直接找個計(jì)算機(jī)硬件修理工來做維護(hù)維修和保養(yǎng) 意義不大 原理 主要原理 在實(shí)際應(yīng)用中 無線電波的傳輸速度約為3 108m s 而在1海里 1 852km 的距離內(nèi) 電波往返一次所需的時間是12 36 s 飛機(jī)只要計(jì)算出從發(fā)射詢問脈沖對到接收到應(yīng)答脈沖對的時間 減去地面臺站的接收處理 產(chǎn)生應(yīng)答的時間 再除以12 36 s 就可以知道飛機(jī)至地面臺之間的距離了 當(dāng)然 距離單位是海里nm 地面臺站從接收到詢問脈沖開始計(jì)時 到發(fā)射應(yīng)答脈沖 這個對詢問脈沖的處理 產(chǎn)生應(yīng)答脈沖的過程所消耗的時間 統(tǒng)一規(guī)定為50 s 設(shè)飛機(jī)計(jì)算出的時間段為t 飛機(jī)至地面臺之間的距離為R 地面臺的處理延遲時間為T 50 s 那么距離的表達(dá)式為 R t T 12 36 nm 詢問和應(yīng)答脈沖之間的頻率相差63MHz 也就是說 地面臺的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)間的頻率差是63MHz 特性與特征 它是利用測量電波在空間傳播時間來獲得距離信息的系統(tǒng) 但是它不是傳統(tǒng)意義上的無源反射式的工作方式 而是利用轉(zhuǎn)發(fā)方式 把整個DME系統(tǒng)分成機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分 機(jī)載部分要完成發(fā)射 接收的任務(wù) 最終在飛機(jī)上得到距離信息 地面設(shè)備要完成接收 發(fā)射任務(wù) 把應(yīng)答信號輻射出去 機(jī)上詢問器產(chǎn)生具有固定時間間隔的脈沖對 經(jīng)過射頻調(diào)制后輻射出去 并開始計(jì)時 也就是輻射詢問信號并計(jì)時 地面的應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號以后 做相應(yīng)的判別 確認(rèn)是有效的詢問以后 將產(chǎn)生一個譯碼脈沖 由這個脈沖去觸發(fā)下級的工作 最終觸發(fā)出應(yīng)答脈沖并調(diào)制 輻射 飛機(jī)接收到應(yīng)答脈沖 也要對應(yīng)答脈沖進(jìn)行判別 判斷是不是對自己發(fā)出的詢問的回答 在這個過程中 飛機(jī)采用的是頻閃效應(yīng)來判別的 在得到確認(rèn)后將比較詢問信號和應(yīng)答信號間的時間差 然后測量出飛機(jī)至地面臺之間的距離 DME設(shè)備通常與VOR系統(tǒng)安裝在一起 形成 定位系統(tǒng) DME的信號覆蓋DME的覆蓋取決于飛機(jī)的飛行高度和地面臺周圍的場地情況 一般來講 在飛行高度6000米以上 航路DME作用距離應(yīng)該可以達(dá)到150海里以上 較好地形環(huán)境條件下在200海里左右 近進(jìn)區(qū)的DME一般來說在1500米高度時要達(dá)到至少30海里 高度3000米情況下要達(dá)到至少50海里 3 地面臺的服務(wù)能力飛行高峰期 可以為100架飛機(jī)服務(wù) 4 測距誤差一般在0至65海里范圍內(nèi) 誤差在0 12海里左右 也就是222米 在65海里以外 誤差在正負(fù)0 17海里左右 315米左右 5 波道DME的每個工作波道分成詢問和應(yīng)答兩個頻率 頻率差是63MHz DME的機(jī)載設(shè)備頻率在1025 1150MHz 地面設(shè)備頻率在962 1213MHz 一共是252個波道 詳細(xì)地分成X和Y模式 各126個波道 相鄰波道間隔為1MHz 應(yīng)用在民用航空的DME工作在X模式 Y模式一般用在軍事領(lǐng)域或者極特殊的位置上 波道的使用是要經(jīng)過民航管理部門同意指派的 并且依照波道分配表 按照合裝VHF設(shè)備的頻率來分配 對于飛行人員來說 我們詢問他DME的頻率是多少 一般只能告訴你是哪個波道 不會告訴詳細(xì)的頻率的 地面臺的識別碼為莫爾斯編碼 識別頻率為1350Hz 脈沖屬性定義 0 9A0 5A0 1A0 脈沖間隔 脈沖屬性解釋 0 5A稱為脈沖的半幅點(diǎn) 脈沖前沿從0 1A到0 9A的時間段定義為脈沖上升沿 脈沖后沿從0 9A到0 1A時間段定義為脈沖下降沿 上升沿半幅點(diǎn)至下降沿的半幅點(diǎn)間的持續(xù)時間 定義為脈沖寬度 DME工作時采用脈沖對形式 第一個脈沖上升沿半幅點(diǎn)與第二個脈沖上升沿半幅點(diǎn)間的時間間隔定義為脈沖間隔 按照國際民航組織的相關(guān)規(guī)定 DME脈沖的寬度為3 5 0 5 s 脈沖的上升時間和下降時間 上升沿和下降沿 為2 5 0 5 s 定義脈沖的寬度 是為了保證DME系統(tǒng)統(tǒng)一的脈沖屬性 以使機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備和諧一致工作 脈沖對的定義 3 5 s3 5 s12 s36 s12 s30 s a b 主要測量參數(shù)和狀態(tài) 系統(tǒng)延遲50 s脈沖間隔12 s功率峰值1000W FSD40設(shè)備沒有這么高 效率根據(jù)軟件設(shè)定最大應(yīng)答率2700 90Hz最小應(yīng)答率800 50Hz識別頻率1350Hz 頻閃效應(yīng) 頻閃效應(yīng)是 二次雷達(dá) 各類型設(shè)備中應(yīng)用廣泛的一種技術(shù) 在有的資料中也稱為閃頻效應(yīng) 在實(shí)際應(yīng)用 詢問 應(yīng)答 方式時 由于詢問者的數(shù)量不固定而且多數(shù)情況下幾乎是同時在詢問 應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號確認(rèn)是正確的就必須進(jìn)行回答 這樣 在一個時間段內(nèi) 應(yīng)答機(jī)發(fā)出的脈沖串里會包含著對多架飛機(jī)的應(yīng)答 同樣 對某一架飛機(jī)來講 發(fā)射的詢問脈沖對的位置是隨機(jī)的 飛機(jī)會收到幾乎所有的應(yīng)答脈沖串 它只有撿出對自己的應(yīng)答 才能正確測距 否則距離顯示就不準(zhǔn)確了 為了解決這個問題 DME的機(jī)載設(shè)備利用頻閃效應(yīng)來拾取對自己發(fā)射詢問脈沖的應(yīng)答 通俗簡單地說 就是將發(fā)射出去的詢問脈沖總體構(gòu)架進(jìn)行記憶 接收到應(yīng)答脈沖之后 用記憶的構(gòu)架去套接收的脈沖串 達(dá)到一定的比例 就可以認(rèn)為是自己的應(yīng)答 之后進(jìn)行相應(yīng)的處理就可以了 同樣的道理 對于DME為單架飛機(jī)服務(wù) 雖然只有一個飛機(jī)詢問 但是DME自己還要發(fā)填充脈沖 填充脈沖是隨機(jī)產(chǎn)生的 飛機(jī)也會收到 如果全部認(rèn)為是對自己的應(yīng)答 無疑也會產(chǎn)生錯誤的定位 識別 DME和其他導(dǎo)航設(shè)備一樣 必須有自己的識別碼識別編碼統(tǒng)一按照MORSE電報(bào)編碼進(jìn)行 莫爾斯碼是由點(diǎn) 劃編制的 點(diǎn)的持續(xù)時間為0 1 0 125秒 劃長為點(diǎn)的三倍 一個字母中點(diǎn) 劃或點(diǎn) 點(diǎn)之間的間隔相差一個點(diǎn)的長度 就是碼元間隔 字母與字母之間的間隔為一個劃長 就是碼字間隔 DME系統(tǒng)每30秒發(fā)射一次識別碼 在與ILS或VOR配裝聯(lián)機(jī)操作時 聯(lián)裝VHF設(shè)備30秒內(nèi)發(fā)3次識別 DME發(fā)1次 如果DME作為識別碼的主控設(shè)備 那么30秒內(nèi)產(chǎn)生4次識別 前3次送給聯(lián)裝設(shè)備 第4次自己發(fā)射 但是如果沒有聯(lián)機(jī)只是合裝在一個位置 只能是自己忙自己的了 在DME發(fā)射的脈沖中 識別信號的優(yōu)先級最高 應(yīng)答脈沖次之 填充脈沖級別最低 在識別信號發(fā)射過程中 為保證識別信號的準(zhǔn)確 其他信號包括應(yīng)答 填充脈沖都沒有了 被抑制掉了 發(fā)射封閉 由于地物的反射 DME接收到的信號中包含著大量的多路徑反射回波 這些波的強(qiáng)度足以觸發(fā)應(yīng)答 并且其屬性與直達(dá)波相同 這種情況會造成測距誤差 為避免這些回波的影響 DME采取三種方式抑制回波干擾 分別是寂靜時間 短距回波抑制 長距回波抑制 DME在接收到一次有效的詢問脈沖后 在輸出譯碼脈沖的同時 產(chǎn)生一個抑制信號 抑制譯碼器的工作 使稍后到達(dá)的信號不進(jìn)行譯碼 這是寂靜時間的基本意義 對于近距離的回波 可能其脈沖對的第一個脈沖和正常脈沖對中的第二個脈沖有部分的重疊 影響判斷 采用短距回波抑制可以較好地解決 對于遠(yuǎn)距離地物造成的回波 回波的脈沖將獨(dú)立并完整地到達(dá)接收機(jī) 利用長距回波抑制能夠解決問題 一般地 寂靜時間范圍為12 170微秒 短距回波抑制為7 8微秒左右 長距回波抑制在23 340微秒左右 一般來說 地物影響不大 采用寂靜時間就行了 對于比較確定的遠(yuǎn)距離影響 才采用長距回波抑制 因?yàn)殚L距回波抑制時間長 會影響到后續(xù)脈沖的接收 概況 控制系統(tǒng)Controlsystem控制器CTR監(jiān)視系統(tǒng)MonitoringSystem監(jiān)視器AMRA監(jiān)視器BMRB測試詢問器MIN應(yīng)答機(jī)TransponderSystem應(yīng)答機(jī)總線接口TBI頻率產(chǎn)生器TFS接收機(jī)TRC處理器TPR調(diào)制器TMP驅(qū)動發(fā)射機(jī)TTP1KW功放AKW FSD 40設(shè)備沒有 電源系統(tǒng)Powersupplysystem電源TPSBCPS單元BCPS交直流轉(zhuǎn)換器AC DC電池管理單元 射頻部分RFPath雙工器DPX驅(qū)動 合成器DRC三端環(huán)流器25W 50歐姆同軸負(fù)載同軸繼電器 僅FSD 45有 10分貝衰減器接口系統(tǒng)InterfaceSystem關(guān)聯(lián)的音頻接口IFV輸入 輸出系統(tǒng)I OSystem本地控制狀態(tài)單元LCSU控制和狀態(tài)板CSB顯示和控制INCRS 232接口IRS附加的一些東西還包括遙控器RCSI 狀態(tài)顯示器SI 調(diào)制解調(diào)器 20分貝衰減器 5W 50歐姆負(fù)載等 發(fā)射機(jī)處理器執(zhí)行以下主要任務(wù) 應(yīng)答機(jī)的管理數(shù)字化和視頻處理主延遲的控制和調(diào)整峰值功率和脈沖整形的控制和調(diào)整監(jiān)視器處理器執(zhí)行以下主要任務(wù) 監(jiān)視器的管理產(chǎn)生詢問RF脈沖對以執(zhí)行監(jiān)視功能評估應(yīng)答機(jī)應(yīng)答信號和接收機(jī)靈敏度出現(xiàn)故障時執(zhí)行相應(yīng)的換機(jī)或關(guān)閉動作環(huán)境狀態(tài)改變等情況下確保監(jiān)視器工作的獨(dú)立性 軟件包 包括應(yīng)答機(jī)SW 監(jiān)視器SW LCSUSW PCWIN管理者軟件 WINADRACS和WINQUUIPMENTMANAGER軟件等 主要功能如下 啟機(jī)設(shè)置和校準(zhǔn)調(diào)制和發(fā)射機(jī)控制信號產(chǎn)生監(jiān)視應(yīng)答機(jī)的輸出信號支持系統(tǒng)的維護(hù)和維修系統(tǒng)本地和遠(yuǎn)端操