民航導(dǎo)航系統(tǒng)-4.2甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)

1、 4.1.2甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)(VOR)目前廣泛使用的陸基近程測角系統(tǒng)之一發(fā)展： 第二次世界大戰(zhàn)末期由美國發(fā)展起來-1946年成為美國航空標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)-1949年被國際民航組織采用，正式作為國際標(biāo)準(zhǔn)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)功能利用兩個VOR臺或利用一個VOR臺和一個DME臺組合確定飛機的位置利用航路上的VOR臺引導(dǎo)飛機沿航線飛行終端引導(dǎo)飛機進場和作非精密進近系統(tǒng)組成：地面VOR導(dǎo)航臺機載VOR接收設(shè)備一、地面設(shè)備(一)地面VOR臺組成 發(fā)射天線 發(fā)射機 遙控裝置天線中央天線 輻射基準(zhǔn)相位信號及識別音頻等邊帶天線 輻射可變相位信號(二)地面臺的種類1、終端VOR臺-TVOR(B類VOR

2、臺)功用：引導(dǎo)飛機進場及進近著陸工作頻率：108.00-112.00MHz之間第一位為偶數(shù)的頻率，共40個波道。發(fā)射功率：50W距離：25NM識別代碼：三個國際莫爾斯電碼英文字符2、航路VOR臺(A類VOR)功用：用于航路導(dǎo)航工作頻率：112.00-118.00MHz， f50KHz，共120個波道；發(fā)射功率：200W距離：200NM識別代碼：三個國際莫爾斯電碼英文字符根據(jù)地面發(fā)射機分類：普通VOR(CVOR) 精度一般在2 4多卜勒VOR(DVOR) 精度1范圍內(nèi)。(三)普通VOR的工作原理1、燈塔光束原理光束： 全向方位光線 同時發(fā)射旋轉(zhuǎn)光束-30轉(zhuǎn)/秒觀察者從見到全方位光線到見到旋轉(zhuǎn)光束

3、的時間為t，則可算出角度： 360v t10800 t2、CVOR的工作原理I、地面臺發(fā)射信號 (1)基準(zhǔn)相位信號(R) A、信號調(diào)制30Hz-9960Hz(副載波)-VHF-全向天線 B、場圖 圓形場 C、相位 0360其相位均相同F(xiàn)MAM(2)可變相位信號(V)A、信號調(diào)制 30Hz-VHF-邊帶天線(cos和sin邊帶)B、場圖 8字形方向性圖，且以30轉(zhuǎn)/秒順時針旋轉(zhuǎn)C、相位 各時刻的相位均不相同，最大值出現(xiàn)的時刻隨方位角變化而變化AMII、在空間信號的合成 心形方向性圖，且以30轉(zhuǎn)/秒順時針旋轉(zhuǎn)，最大值出現(xiàn)的時刻隨方位角變化而變化(四)多普勒VOR工作原理1、多普勒效應(yīng) 在輻射振蕩源

4、與接收點之間存在有相對運動，接收點所接收到的振蕩信號的頻率(fR)與輻射振蕩信號的頻率(fT)不相等，兩振蕩信號之間的頻率差與輻射源和接收點之間的徑向分量成正比。 其中： fR=fTfD fD為多普勒頻移 fR=fTc/(cVDA) 2、多普勒效應(yīng)在全向信標(biāo)中的應(yīng)用VOR輻射源以O(shè)為圓心，D/2為半徑，并以恒定角速度做逆時針方向的勻速旋轉(zhuǎn)，在足夠遠(yuǎn)的地方B所接收到的頻率將會發(fā)生變化；輻射源位于N和S，A與B之間無距離變化，即相對運動速度為零， fD 0；但偏離N或S時，如輻射源上任一點P，該點的速度矢量可分解為兩個分量：VAVDAVXA當(dāng)LD時， VDA可看作是輻射源A向接收點B的徑向運動速度

5、： VDA DFsin(VA DF) 當(dāng)工作頻率為113.00MHZ，在正北方向上的飛機接收到的邊帶信號頻率及副載波頻率的變化規(guī)律：所以：旋轉(zhuǎn)的邊帶天線輻射的邊帶信號被遠(yuǎn)處飛機接收到的信號實際上是一個以某頻率(30HZ)調(diào)制的調(diào)頻波，頻偏為fD ，且按30HZ的正弦規(guī)律變化；接收邊帶信號的頻率為： fR=fTfDmaxsin2Ft3、多普勒VOR原理(1)可變相位信號的形成位置相差180的對稱天線A和B分別輻射頻率為(fo9960Hz)和(fo9960Hz)的兩個信號，且兩個天線逆時針以30轉(zhuǎn)/秒的速率旋轉(zhuǎn)。由于邊帶天線旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生多普勒頻移fDsin2Ft ，固接收信號的頻率為： A邊帶： f

6、o(9960 fDsin2Ft ) B邊帶： fo(9960 fDsin2Ft ) 頻率中的9960 fDsin2Ft實際上相當(dāng)于低頻調(diào)制信號(F=30Hz)對9960Hz信號的調(diào)頻。fo(9960 fDsin2Ft )和 fo(9960 fDsin2Ft )相當(dāng)于低頻調(diào)制信號(F=30Hz)對9960Hz信號的調(diào)頻，再調(diào)幅到fo ；即： 30Hz-9960Hz(副載波)-VHF實際邊帶天線FMAM(2)基準(zhǔn)相位信號信號調(diào)制 30Hz-VHF-中央天線向空間輻射30Hz基準(zhǔn)相位信號相位在0360范圍內(nèi)相同；30Hz基準(zhǔn)相位信號和30Hz可變相位信號在磁北方位始終同相。AM為何DVOR比CVOR

7、精度高？DVOR周圍環(huán)境對測量精度的影響遠(yuǎn)小與CVOR。(DVOR的邊帶天線距離為13.5米，約為工作波長的5倍；而CVOR同時對稱輻射的天線距離小于工作波長的1/2)DVOR可變相位信號采用部分調(diào)頻方式。(FM比AM抗干擾能力強，信號較穩(wěn)定)二、機載VOR設(shè)備(一)組成： 天線、控制盒、VHF接收機、指示器1、天線安裝在垂直安定面或機身上部形狀：環(huán)形、V型2、VOR接收機組成接收原理功用提供的信號： A、話音和臺識別信號； B、方位信息，驅(qū)動RMI的指針； C、航道偏離信息，驅(qū)動HSI的航道偏離桿； D、向/背信號，驅(qū)動HSI的向/背指示； E、警告信號3、控制盒與ILS、DME相同共用4、

8、指示器 無線電磁指示器(RMI) 指示MH、QDM(QDR)、RB 水平狀態(tài)指示器(HSI) 指示MH、航道偏離(二)VOR系統(tǒng)的功用1、利用機場安裝的VOR臺，可以引導(dǎo)飛機離場和歸航進場；2、利用兩個已知位置的VOR臺，可以對飛機進行定位；3、引導(dǎo)飛機沿選定的VOR航線飛行；4、航路VOR臺可以作為航路檢查點，5、與DME配合可以進行定位和實現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш剑?、利用進場VOR臺，可以引導(dǎo)飛機進近著陸。(三)VOR系統(tǒng)的特點工作頻率高，天線尺寸小，受干擾較??；測角精度高；能測量QDM，與飛機MH無關(guān)，可用于自動導(dǎo)航；但：距離限制在視距范圍；VOR系統(tǒng)對地面臺場地要求高。思考題：VOR與NDB系統(tǒng)的異同？VOR臺和NDB臺在機場安裝在何位置？返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回LD返回返回人工或機械的方法旋轉(zhuǎn)電子開關(guān)控制的方法定時改變48個天線的饋電來模擬天線的旋轉(zhuǎn)返回返回返回航向游標(biāo)選擇鈕航道選擇鈕航向標(biāo)志航向游標(biāo)下滑偏離指示航道偏離指示返回返回返回返回接收原理：在磁北方位上，可變相位信號和基準(zhǔn)相位信號的相位是一致的；當(dāng)可變相位信號旋轉(zhuǎn)時，可變相位信號離開磁經(jīng)線北端越遠(yuǎn)，與基準(zhǔn)相位信號間的相位差也越大。飛機在同一接收點兩種信號的相位差，正好等于VOR徑向方位，即飛機磁方位。QDM徑向方位180機載接收機對兩種VOR信號的接收：機載接收機對CVO