航空无线电导航原理_图文.
航空无线电导航
航空无线电导航By ccwc在学习此课程之前请熟练掌握高级教练机的座舱仪表以及手动操作方法本讲主要内容：1.飞行计划的介绍和如何制作以及使用飞行计划2.陆基无线电导航设备的基本原理简介（包括游戏中涉及到的那几种）3.VOR的使用方法4.NDB的使用方法5.DME的使用方法6.ILS（MLS）的使用方法1.飞行计划的介绍和如何制作以及使用飞行计划制作和使用飞行计划是飞行必不可少的一步，飞行计划是为了达到正常飞行目的而制定的一份包含运行安排和有关航空器、航路、航线、空域、机场、时刻等内容的飞行活动方案。
现在从上到下介绍FSX飞行计划的项目：表格上方的文字部分：最上面：微软模拟飞行飞行计划（告诉你这份飞行计划是模拟飞行的而不是真飞用的，这一点在最下面的那一句Not For Operational Use也有体现）。
Beijing Capital->Narita Intl：起飞机场与目的地机场名称。
Distance：总飞行距离。
Estimated fuel burn：预计燃油消耗（此处的燃油消耗没有考虑滑行、等待、爬升用油，而且油耗按照最佳情况（无风飞行）计算，所以这里的油量肯定是不够用的，需要在此基础之上多加一半到一倍的油才行）。
Estimated time en route：预计飞行时间（这个时间是按照全称都在巡航速度飞行计算的来的，所以实际飞行时间一般会比这个时间长一些，长出来的这个时间包括准备、滑行、爬升、下降减速等）。
表格部分：Waypoints：路径点（第一个点和最后一个点肯定是机场，其他的点会给出类型，包括VOR、NDB以及非无线电导航点。
对于无线电导航点，会给出频率及类型）。
Route：航路（-D->表示直飞，否则显示航路的ICAO编码）。
Alt：高度（英尺为单位，为经过每一个点的预订高度）。
Hdg：航向（指的是在上一个点向这个点飞的磁航向，其值等同于进行VOR飞行时的CRS 值）。
导航学5-2-2012
N
飞机 纵轴 延长线
相对 方位
观测线
飞机到地面导航台的相对方位
1 自动测向器(ADF)（2）
❖系统的工作频率在150kHz～1800kHz范围 内，属中长波波段，因此主要依靠地波或 直达波传播。
❖地波的传播距离可以达到几百公里，但易 受到天波的污染，特别在夜间。只有当飞 机离地面导航台站较近时，方位读数才比 较可靠，测向精度可达2°左右。
❖1949年，ILS被ICAO定为飞机标准近进和 着陆设备。
3 仪表着陆系统（ILS）(3)
❖决断高度（DH）是指驾驶员对飞机着陆 或复飞做出判断的最低高度。在决断高度 上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否则 放弃着陆，进行复飞。
❖ICAO根据飞机在不同气象条件下的着陆 能力，规定3类着陆标准，使用跑道视距 和决断高度来表示。
利用两个地面导航台为飞机定位
判断飞机飞越导航台的时间
1 自动测向器(ADF)（5）
▪ 判断飞机飞越导航台的时间：当飞机飞向导 航台时，根据相对方位角的变化来判断飞越 导航台的时间。如方位指示由0 °转向180 ° 的瞬间即为飞越导航台的时间；
▪ 利用方位指示保持沿预定航路飞行，即向/背 台飞行；
A
•
•
•
T
•
DVOR
•
C
• •
•
T/F G 无指示
T
T or F？
3 仪表着陆系统（ILS）(1)
❖ILS（Instrument Landing System）是在机 场终端区引导飞机精密进近着陆的着陆引 导设备，基于振幅比较测向原理。ILS提 供的引导信号，使飞机沿跑道中心线的垂 直面和规定的下滑角，从450m高空引导到 跑道入口水平面以上的决断高度（ Decision Height），然后由驾驶员看着跑 道操纵飞机目视着陆。
第2章-无线电导航基本原理(3-5)
中国计量科学研究院从90年代开始利用GPS共视技术参加国际原子时合作。
tAGPS tBGPS (tA tGPS ) (tB tGPS ) tAB
对于远程导航系统而言，系统的工作半径主要 看信号的衰减程度，需要进行具体的工程测定。
对于中近程视距导航系统而言，系统的工作半 径主要取决于系统的视距
视线距离
d0 d1 d2
(R0 h1 )2 R02 (R0 h2 )2 R02
2R0 ( h1 h2 )
uu21
u1 (x, y, z) u2 (x, y, z)
u3 u3 (x, y, z)
u
u1 u2
,
X
x
y
u3
z
u1
u1 x
* x
u1 y
*
y
u1 z
* z
u2
用超长波即用奥米伽台授时，其授时精度约 μs左右。
用长波即用罗兰C台链兼顾授时，其授时精度 可达到μs。
用卫星超短波信号作搬钟，可以全球时间同 步,授时精度可达到ns精度
2.4.1 单向时间同步
单向时间同步，也叫做单向授时，实际上是一 种无源（被动）同步方式。
基本出发点是利用伪距中钟差的信息。
(xu xs )2 ( yu ys )2 (zu zs )2
rc c tsu
已知用户的位置和源的位置，就可以估计出两者之 间的钟差，从而完成时间同步。
无线电导航的原理与应用
无线电导航的原理与应用一、导言无线电导航是一种利用无线电信号进行定位和导航的技术。
它广泛应用于航空、航海、车载导航和无人机系统等领域。
了解无线电导航的原理与应用对于理解现代导航系统的工作方式至关重要。
本文将深入介绍无线电导航的原理和其在不同领域的应用。
二、无线电导航原理无线电导航是基于无线电波传播的定位和导航技术。
其原理基于以下几个关键要素：1. 信号发射器无线电导航的系统中，会有一个或多个信号发射器，常用的是卫星导航系统中的卫星。
信号发射器会发送特定频率的无线电波信号。
2. 接收器接收器负责接收信号发射器发出的无线电波信号，并将其转化为导航系统能够识别和处理的信息。
3. 测距原理无线电导航中常用的测距原理包括时间测距、多普勒效应和信号强度测距等。
这些原理可以通过接收到的信号特征来确定位置和距离。
4. 三角定位法利用多个信号发射器和接收器，可以采用三角定位法来确定准确的位置。
通过测量不同信号到达接收器的时间差和距离，可以计算出接收器的位置。
三、无线电导航的应用1. 航空导航航空领域是无线电导航最常见的应用之一。
航空导航系统利用全球定位系统（GPS）等技术，能够实时、准确地定位飞机的位置。
无线电导航在航空领域中的应用使得飞行变得更加安全和高效。
2. 航海导航航海导航依赖于无线电导航系统来确定船只的位置和航向。
借助GPS和其他卫星导航系统，船只可以在海上定位和导航，避免撞船和迷航等危险情况。
3. 车载导航车载导航系统利用无线电导航原理来为驾驶员提供路线指引和实时导航。
通过全球定位系统和地图数据，驾驶员可以更好地规划行驶路线并避开交通拥堵。
4. 无人机导航无人机的导航是依赖于无线电导航技术实现的。
无人机可以利用GPS等定位系统精确导航，实现自主飞行和遥控飞行。
5. 军事应用无线电导航在军事领域也有广泛的应用。
军事导航系统能够为士兵和战机提供准确的定位和导航信息，提升军事行动的效率。
结论无线电导航作为一种基于无线电信号的定位和导航技术，广泛应用于航空、航海、车载导航和无人机等领域。
导航系统无线电导航
2021年2月26日
23
传统导航—无线电导航 EHSI的指示
2021年2月26日
24
传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
2021年2月26日
25
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。
磁航向、飞机的磁方位、VOR方位、相对方位
2021年2月26日
50
传统导航—无线电导航
ADF指示器
RMI
EFIS
2021年2月26日
51
传统导航—无线电导航 仪表着陆系统(ILS)
2021年2月26日
52
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：2021源自2月26日26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
2021年2月26日
27
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
➢ 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。
2021年2月26日
8
传统导航—无线电导航
无线电导航基本原理
导航是一个时间和空间的联合概念，需要在特定的时刻描 述在特定空间位置的状态。空间位置的描述可以采用极坐标， 也可用直角坐标。由于导航通常是相对于某一具体目的地而 言的，因此采用极坐标（角度和距离）是方便而合理的。
在无线电导航的设计中往往构建一定的机制使得实际中测 量的无线电信号参量（幅度、频率及相位等）与角度（导航 台方位角、载体姿态角）、距离（距离、距离差）等几何参 量建立对应关系。然后利用几何参量与待求导航参数之间的 数学关系，即可求得所需的导航参量。
位置之间的数学关系进行位置的确定，称之为位置 线/面法； ➢ 另一种定位通过所测得的高阶运动参量，如速度等， 以积分的形势确定位置，称之为推航定位。
THANKS
飞机导航设备与维修
Aircraft navigation equipment and maintenance
raft navigation equipment and maintenance
第五节 无线电导航的基本原理
5.1 角度（方位）测量原理 5.2 距离测量原理 5.3 速度测量原理 5.4 定位原理
（1）脉冲测距测量 脉冲法测距，实质上是用窄脉冲对时间轴进行标定， 通过脉冲间隔读取时间，进而测量距离。通常，脉冲测 距有两种方式：有源方式和无源方式。
（2）相位测距测量 相位测距（差）是通 过测量电波在载体和导 航台之间信号相位的变 化来确定距离（差）。 如下图2-x为相位测距 示意图。
图 频率测距示意图
即如果将构成天线方向图的两个波束，部分的重叠起来， 则可以获得一条等讯号线。转动天线到两个波束接收信号 强度相等的方向，即可确定出导航台方位。 这种方法与最小值法类似，当两个波束的调制频率不同时 可以很容易地判断出载体偏离等讯号线的方向，其测量灵 敏度介于最大值法和最小值法之间。如下图2-x所示为比 较测向示意图。
无线电导航原理与系统-
引导各种运载体飞机船舶车辆等以及个人按既定航线航行的过程称为导航它是保证运载体安全准确地沿着选定路线准时到达目的地的一种手段无线电导航系统一般由装在运载体上的导航设备和设在地面或卫星上的导航台站组成通过在导航设备和导航台站之间的无线电信号传播和通信获得导航信息给飞机或船只指示出它们的实时位置或方位使运载体在不同的运动空间和环境不同的气象气候条件下都能够顺利地完成导航任务确定运载体当前所处的位置及其航行参数包括航向速度姿态等实时运动状态
二. 无线电导航的基本知识
导航系统的分类 按所测量的电气参量 振幅式，相位式，频率式， 脉冲（时间）式，复合式 测角 ，测距 ，测距差
按所测量的几何参量 按系统的组成情况
自主式（自备式） ，非自主 式（它备式） 按无线电导航台（站）的 陆基 ，空基，星基 安装地点 按有效作用距离 近程 ，远程
按工作方式 有源 ，无源
三.无线电导航的应用及发展历史
②
GPS和GLONASS卫星导航系统：
1973 年美国国防部开始研制第二代卫星导 航 系 统 ， 即 现 在 的 GPS （ Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System, NAVSTAR GPS），其全称为“导航星授时和测距 全球定位系统”。 GPS 于 1994 年部署完毕，全部 24 颗卫星升 空， 1996 年进入“完全工作能力（ FOC）阶段”。
空中领航学5.1无线电领航概述课件
按工作方式分类
法，但无法双向通信和 指挥。
有源工作式、无缘工作式系统。
5.1.5 无线电导航系统发展历程
早期阶段
早期阶段从20世纪初至第二次世界大战前，这 一时期的特点是开始了无线电测向理论和实践的研 究，并研制出无线电罗盘和无线电信标等设备。
无线电罗盘Radio Compass
无方向性信标NDB Nondirectional Radiobeacon
测距/近程/它备式系统 1959年ICAO定为标准导航系统
测角测距/它备式系统
5.1.5 无线电导航系统发展历程
成熟阶段
成熟阶段从20世纪60年代至今，这一时期的 特点是以卫星导航技术为基础，无线电波发射频 率高，导航设备自动化程度高、可靠性强，导航 信号覆盖范围更大，导航精度高。包括卫星导航 系统、微波着陆系统、地形辅助导航系统、组合 导航系统等。
位置线为直线和圆——测角测距系统
这是一种测角与测距系 统的合成系统。
测角测距系统包括：
VOR/DME NDB/DME ILS/DME TACAN
测角测距系统及ρ-θ定位
5.1.3 位置线与导航系统
位置线为等高线——测高系统
如果位置线是等高线，这样的系统称为测高无 线电导航系统。
测高系统测量飞机到地面的垂直距离。 测高系统：
如果位置线是以导航台为圆心，飞机与电台间 的距离为半径的圆，这样的系统称为测距无线电导 航系统，或圆周无线电导航系统。
测距系统测量的是飞机
和地面导航台之间的斜距。
位置线
测距系统：
R
测距机DME
斜距
剖面图
距离为参数
5.1.3 位置线与导航系统
位置线为圆——测距（圆周）系统
飞机导航原理
飞机导航原理
飞机导航是指飞行器确定自身位置、航路和目标的过程。
导航系统通过使用各种技术和设备，包括地面导航站、无线电导航设备、惯导系统和卫星导航系统，来帮助飞行员准确地导航。
地面导航站是位于地面上的设施，用于发送无线电信号以帮助飞机确定自身位置和航向。
其中最常用的地面导航设备是非方向性无线电信标（NDB）和全向信标（VOR）。
非方向性无线电信标发送无干扰信号，飞机通过接收信号来确定自身距离信标的距离。
全向信标则发送带有方向信息的信号，飞机可以通过接收该信号来确定自身相对于信标的方向。
无线电导航设备是飞机上的导航设备，用于确定自身位置和航向。
最常见的无线电导航设备包括自动导航系统（INS）和惯性导航系统（IRS）。
这些系统使用陀螺仪和加速度计等惯性传感器来检测飞机的运动，并根据已知的起始位置和方向计算当前位置和航向。
卫星导航系统是一种使用卫星信号来确定位置和航向的导航系统。
其中最著名的卫星导航系统是全球定位系统（GPS）。
GPS系统使用一组卫星定位导航接收机的位置，并通过卫星信号来计算接收机的位置和航向。
飞机导航的原理是通过使用以上的技术和设备，将飞机的位置和航向信息传递给飞行员，以确保飞机沿着预定的航线安全地导航。
飞行员可以根据导航系统提供的信息进行航向调整和航路规划，以达到目标地点。
需要注意的是，飞机导航系统的精度和可靠性对于飞行安全至关重要。
因此，飞行员必须定期检查和校准导航设备，以确保其正常运行。
此外，飞行员还需要时刻关注导航设备的指示和警告信息，以及接收来自地面导航站的任何导航更新或通知。
无线电导航原理与系统无线电脉冲时间导航系统
❖下面介绍几个应答/测距系统工作中涉及到的 几个基本概念：
定时脉冲和定时点
测距系统的信号是脉冲对编码信号，脉冲形状是高 斯形（对于测距器）或者cos—cos2形 （对于精密测 距器）。
2) 由于脉冲极窄，上升前沿很陡，所以测高精度比 较高，不存在普通调频体制高度表所固有的阶梯 误差。
3) 采用脉冲前沿跟踪技术，能够跟踪最近回波的前 沿，因而飞机在复杂地面上空飞行时，所测高度 为最近点目标的距离，能够更好地保证飞行的安 全，克服了调频高度表由于采用天线照射面积上 的平均高度所造成的测量偏差。
间无线电导航系统。
四.时基波束扫描微波着陆系统MLS
时基波 束扫描微 波着陆系 统测角原 理示意图
四.时基波束扫描微波着陆系统MLS
微波着陆系统基本工作原理
➢ 航向台天线辐射的波束以恒定角速度沿规定方向扫描，作短暂固定时 间的停歇后，再沿相反方向，以同样的角速度回扫到起始位置。如此 周而复始地对既定空间进行扫描。
二. 脉冲无线电高度表
无线电脉冲测量高度表组成
➢接收机
➢ 组成：本振、平衡混频器、中放、视放、自 动增益控制（AGC）电路和灵敏度距离控制 （SRC）电路 。
➢ 作用：与由接收天线接收到的回波信号进行 混频。混频后产生的双极性中频脉冲加到中 放级进行放大，再由桥式检波器变为单极性 的视频脉冲，经视频放大后输出。
四.时基波束扫描微波着陆系统MLS
微波着陆系统概念
微波着陆系统是一种全天候精密进场着陆 系统，采用时间基准波束扫描的原理工作。 系统分地面设备与机载设备两大部分