导航原理与系统电子课件教案第3章_多普勒甚高频全向信标.
多普勒原理PPT学习教案
使用从Utrecht 到阿姆斯特丹的荷
兰铁路
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实验设计
火车速度 = 40 MPH
将校准过的声纳放在路轨旁和火 车上
训练有素的音乐观察员处在路轨 旁和火车上 第3页/共59页
验证
当火车经过观察者时，火车上的音乐家演奏的音符 提高或降低了 1/2 .
towards
away
火车上的观察者经历了来自路轨上声纳的同样的效 应
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多普勒小结
多普勒信号包含三个主要信 息
速度 强度 血流性质-紊乱性
通常，冲向探头的血流在基 线以上，背离探头的血流在 基线以下。
最大血流的探测能力取决于 探头的频率和取样速率，即 PRF。
第二个限制因素是血流与声 鼓束的角度。
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脉冲多多普普勒勒局限小性结
4、距离分辨力与速度分辨力 距离分辨力好（采样容积小），则速度 分辨力 便低（ 频带愈 宽）， 反之亦 然。——速度和距离的测不准原理。
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显示速度
角度问题
如果血流不与声束平 行，超声仪器只能看 到与声束平行的部分。
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角度问题
探头只能看到整个速度的一部份。
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速度
大家猜
1. 描述以下两个频谱的三个主要不同。 2. 说出频谱与取样位置的对应关系。
A
1 2
B
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混叠问题
如果每5秒钟看一次表，秒 针怎样走？
1
2
3
4
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混叠问题
如果每10秒钟看一次表，秒 针怎样走？
1
2
第3章 导航系统
3.2
现行陆基导航系统
一、自动定向机－无方向信标（10） 4. NDB的工作过程（7）
调幅报
A
B
C
e(t)
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3.2
现行陆基导航系统
一、自动定向机－无方向信标（11） 4. NDB的工作过程（8）
调幅报（1）
A
B
C
e(t)
中国民航大学 CAUC
3.2
现行陆基导航系统
一、自动定向机－无方向信标（12）
B
NDB-B
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3.2
现行陆基导航系统
一、自动定向机－无方向信标（4）
4. NDB的工作过程（1）
中国民航大学 CAUC
3.2
现行陆基导航系统
一、自动定向机－无方向信标（5） 4. NDB的工作过程（2） NDB的一般特性（1）
NDB是专为ADF提供导航信号的导航台； 工作种类有： 调幅报 等幅报 调幅话 辐射功率与作用距离 航路NDB：P=100W， R=200nm； 终端NDB：P=50W， R=25nm；
航道偏离指示
L2 F
L1 L1 L2
D E
N
OBS=
B
DVOR
A
航道偏离杆永远偏向预选 航道所在的方向；
G
C
航道偏离指示与飞机的磁 航向无关。
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3.2
现行陆基导航系统
二、甚高频全向信标（15） 5. VOR机载系统的工作过程（4）
3
NDB
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甚高频全向信标(VOR)导航基础
甚高频全向信标（VOR）导航教程--不适用于真实飞行教学机型：C172-基本型仪表使用机模：A2A-Cessna172一．关于VOR对于非紧密进近，VOR算是比较普及的一种，导航中常常也会用到VOR导航，许多飞友对各种机型已经非常熟悉了，但是对于VOR导航还是非常头疼的一件事。
1.简介（该段取自百度百科）Very High Frequency Omnidirectional Radio Range是一种用于航空的无线电导航系统。
其工作频段为108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高频段，故此得名。
VOR是以地面设施上放射出30Hz回转的心型图形后，撘载受讯机会输出30Hz之讯号。
另外，地面设施也会发送出不含方位数据，由基准30Hz讯号变调而成的无向性讯号。
两个30Hz之间之向位差就成为地面上之磁方位。
使用VHF的VOR虽然容易因为地面发送设施附近之地形影响而产生误差，但是由于不受空间波的妨碍而没有传送特性之变动。
地面设施的基地误差是VOR的缺点。
一般来说，在地面发送讯号站半径五百公尺以内没有树木，没有大型反射建筑物的平滑地面，通常是设置VOR基地之地点，但是，由于预定场所通常不得已会选在非良好条件的地方，这时候就可以设置多普勒VOR（D-VOR）。
D-VOR乃利用广开口面天线使误差减小，在其半径6.7公尺的圆周上等间隔地设置50基Alford环型天线，然后在一圆中心设置传统型VOR（Conventional VOR）的天线。
中心天线乃无指向性的放射以30Hz进行振幅调变后所得之连续波，此讯号是方位的基本讯号，至于圆周上配列的Alford环型天线，则由中心所放射的讯号周波数，顺次传送9960Hz高连续波过去。
VOR系统于1949年被国际民航组织批准为国际标准的无线电导航设备，是目前广泛使用的陆基近程测角系统之一。
VOR台的发射机有两种形式即普通VOR(CVOR)和多普勒VOR(DVOR)。
机载VOR接收机对两种VOR台都是兼容的。
飞机导航系统(机电)机电设备维修 电子设备维修 电子设备舱 机务专用 教育
2、雷达系统
• 包括LRRA(无线电高度表)：测高 • DME（测距机）：测距 • WXR（气象雷达）：飞机周围环境 监测
3、交通管制与警告系统
• 包括 ATC(空中交通管制)：空中交通管 制应答机和地面交通管制台 • TCAS（交通警告与防撞系统） • GPWS（近地警告系统）
• IRS(惯性基准系统)：提供飞机姿态、 航向、飞机当前位置等信息
二、ILS的系统组成
• ILS系统包括三个分系统：
– 提供横向引导的航向信标（localizer）系统 – 提供垂直引导的下滑信标（glidealope）系统 – 提供距离的指点信标（marker beacon）
航向和下滑信标产生的引导信号
1、航向信标（航向台）
• 航向信标工作频率为108.10—111.95 MHz， 共有40个波道。
• 发射机发射信号通过方向性天线阵沿跑 道中心线两侧发射两束水平交叉的辐射 波瓣，左波瓣90Hz调制，右波瓣被 150Hz调制。交汇处位于跑道水平中心 线上。
2、下滑信标（下滑台）
• 工作频率329.15-335MHZ ，间隔 150KHZ。共有40个频道。 • 两个波瓣信号。上波瓣90Hz调制，右波 瓣被150Hz调制。交汇处形成2.5-3度 下滑道。
飞机导航系统
• 导航是指引导飞机从某地沿预定的航线 安全、准确的飞达目的地的过程。 • 按照机载设备功能分为：无线电导航系统、 雷达系统、交通管制与警告系统、惯性基 准系统和飞行管理系统。
1、无线电导航系统
• 功用：利用来自地面台或空中的无线电 信号帮助驾驶员引导飞机沿正确航路飞 行。 • 包括ADF(自动定向机) • VOR（甚高频全向信标） • ILS（仪表着陆系统）：引导飞机 安全着陆。由航向、下滑、指点信标系 统组成。
自动定向机(ADF)与多普勒甚高频全向信标(VOR)的导航原理分析
导航原理与系统技术报告技术报告题目：自动定向机(ADF)与多普勒甚高频全向信标（VOR）的导航原理分析班级：姓名：学号：指导老师：目录摘要 (3)ADF/NDB导航系统概述 (4)一、ADF系统概述 (4)二、ADF/NDB系统组成 (5)（一）地面发射台 (5)（二）机载设备 (5)三、机载设备组成及控制显示 (6)（一）机载ADF的类型 (6)（二）ADF机载设备构成 (6)四、ADF/NDB工作原理 (7)（一）NDB工作原理 (7)（二）ADF工作原理 (8)1.天线定位 (8)2.测角器 (9)3.无线电磁指示器RMI (9)五、ADF/NDB系统小结 (10)（一）定向误差 (10)（二）特点 (10)（三）缺点 (10)VOR导航系统概述 (11)一、VOR系统概述 (11)二、VOR系统组成 (12)（一）地面发射台 (12)1.VOR导航台 (12)2.DME测距仪 (13)（二）机载设备 (13)1.VOR控制盒 (13)2.天线 (13)3.接收机 (14)4.指示仪表 (14)三、VOR工作原理 (15)（一）VOR台工作原理 (15)（二）VOR导航原理 (15)四、VOR系统小结 (16)（一）定向误差 (17)（二）特点 (17)（三）缺点 (17)ADF与VOR导航系统对比 (17)一、相同点对比 (17)二、不同点对比 (18)三、总结 (18)摘要民用航空的基础是导航技术。
对于航空运输系统来说，导航的基本作用就是：引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地，为空域提供基准，确定空域、航线的关键位置点。
航空导航应用的安全性要求高，需达到精准导航的要求，空中交通管理可称为航空导航的最高端应用。
空管的发展推动着航空导航新技术和装备的研发，而航空导航技术也不断地满足空管的发展需求，从而促进了世界民用航空事业的发展。
按照设施类型，导航技术分为自主式导航和他备式导航，他备式导航又可分为陆基导航和星基导航：NDB、VOR、DME和ILS属于陆基导航；GNSS属于星基导航；INS属于自主式导航。
第3章 多普勒甚高频全向信标PPT课件
f+9960Hz
DVOR辐射场的幅度谱 （不包括话音）
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29
3.5 DVOR信标的工作原理
二、DVOR信标的工作过程（1）
载波发射机
1020Hz音频信号发生器
Morse码发生器
载波发生器 cost
模拟开关
gm(t) 调幅电路
功放
取样载波
sint
30Hz AM信号发生器
上边带振荡器 f+9960Hz
✓我国民航已建设DVOR 370余套，DVOR/DME 170余套。
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4
3.1 概 述
三、VOR的发展趋势
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5
3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配（1） 1. 工作频段
f =108.00~117.95MHz，f =0.05MHz，共200个频道，VOR只用其
二、30Hz可变相位信号的产生（2）
fR= fT fd= fT fdmsin(t+)
设发射天线的馈电为i(t)= Im cosTt , T = 2fT,在 方位上接收的信号为e(t)= Emcos(t)，则
t
t
( t) 0 2fR d t= 0 2[fT fd m s in ( t) ] d t
ICAO建议，对于航路VOR，应优先选用112～117.95MHz范围内 小数点后第一位为奇数的频率，然后考虑该频率范围内小数点后第一位
为偶数的频率。
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6
3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配（2）
2. 频道分配（2）
在108.00~111.95MHz之间的80个频道，40个分配给 LOC，40个给终端区VOR。
航空无线电导航设备测试要求第二部分：多普勒甚高频全向信标
咨询通告中国民用航空局空管行业管理办公室编号：AC-115-TM-2013-02下发日期：2013年6月14日航空无线电导航设备测试要求第二部分：多普勒甚高频全向信标目录1总则 (1)1.1目的 (1)1.2适用范围 (1)1.3编写依据 (1)1.4定义和缩略语 (1)2一般要求 (2)2.1测试样机 (2)2.2设备缺陷定义和判定准则 (2)3测试项目 (4)3.1系统测试 (4)3.2环境可靠性测试 (6)3.3发射机系统测试 (7)3.4监视系统测试 (9)3.5控制和交换系统测试 (10)3.6天线系统测试 (12)3.7电源系统测试 (12)3.8遥控和状态显示系统测试 (14)4测试人员 (15)5测试时间 (15)6测试报告 (15)6.1测试报告的撰写 (15)6.2测试报告的主要内容 (16)6.3测试报告的格式 (16)6.4其它 (16)7附则 (17)航空无线电导航设备测试要求第二部分：多普勒甚高频全向信标1总则1.1目的根据《民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可管理办法》（CCAR-87）和《民用航空通信导航监视工作规则》（CCAR-115）的有关规定，为强化通信导航监视运行安全水平，提高民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可、工厂验收、现场验收工作质量，规范多普勒甚高频全向信标系统测试总体要求，制定本通告。
1.2适用范围本通告适用于多普勒甚高频全向信标使用许可测试，以及设备采购工厂验收测试和对设备性能的现场验收测试。
测试机构在测试过程中可根据设备实际情况和适用性对2-4章的内容进行删减，但删减不应影响设备性能和功能测试的主体。
现场不具备测试条件的，应补充第三方测试报告。
工厂验收测试和现场验收测试应由设备运行保障单位（或者项目建设单位）和设备生产厂家参照本要求共同制定测试细则。
1.3编写依据本通告依据中华人民共和国民用航空行业标准MH/T 4006.2《航空无线电导航设备-第2部分甚高频全向信标（VOR）技术要求》（以下简称《技术要求》）和《国际民用航空公约：附件十：航空电信》（以下简称《附件十》）编写。
浅谈甚高频全向信标(VOR)系统
浅谈甚高频全向信标(VOR)系统关键词甚高频全向信标导航摘要甚高频全向信标（ＶＯＲ）是现代航空无线电测向的一种地面导航设备，被广泛应用于短距及中距制导。
多普勒甚高频全方位信标（ＤＶＯＲ）是常规ＶＯＲ的进一步发展。
它利用多普勒效应及宽孔径天线系统从而使它能产生更加精密得多的方位角信号。
本文通过对甚高频全向信标原理介绍，使我们能够对其有一个初步的了解。
一、甚高频全向信标系统概念VOR（甚高频全向信标测距）是一种用于航空的无线电导航系统,由美国从20世纪20年代的“旋转信标”发展而来，1946年作为美国航空标准系统，1949年被ICAO采纳为国际标准导航系统。
其工作频段为108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高频段，并且在全球范围内作为中短距离航空器引导方式的无线电导航设备。
这一设备可以进行远程控制和远程监视。
DVOR导航设备是传统VOR设备的改进。
通过利用多普勒效应和宽幅度天线，它可以提供相对来说更加精确的方位角信息。
DVOR导航系统一般应用于地理条件恶劣的地区。
VOR系统的运行的理论基础是测量地面站发射的2个30Hz的信号的相位偏移。
一个信号（参考信号）在所有方向上的相位都相同。
而对于第2个30Hz的信号（变化信号）来说，它与参考信号之间的相位偏移就是与方位角相关的函数。
机载的接收机通过测量两个信号之间的相位偏移就可以计算得到方位角。
DVOR系统可以和DME（Distance Measuring Equipment）系统联合使用形成DVOR/ DME台站。
这样飞行器就可以通过单个DVOR/DME台站的位置来判定自身的位置。
DVOR设备可以安装在10英尺高的建筑内。
DVOR天线系统则安装在地网上，其高度依据实际情况而定。
二、VOR/DVOR信号的产生VOR台产生的射频信号由2个30Hz的正弦波调制。
这两个30Hz的信号之间有确定的相位关系，与从什么方向接收到此信号有关。
相位关系反映了地面台站的正北方向和飞行器方向相对于地面台站之间的夹角（方向角）。
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✓ LOC只用在108.00~111.95MHz中的以MHz为单位的
小数点后第一位是奇数的频率点 ；
✓ 终端VOR只用在108.00~111.95MHz中的以MHz为单
位的小数点后第一位是偶数的频率点（其中108.00MHz 只用于机载VOR接收机的自检RF） ；
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1.接收天线不动，发射天线向着接收天线在同一直
线上运动
fT
fR
T
v
R
fR
fT
c cv
fd
fT
fR
fT
v cv
fT
v c
fd与运动速度v成正比
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（3）
2.接收天线不动，发射天线远离接收天线在同一直
线上运动
fT
fR
v
T
R
fR
fT
中的160个频道。
2. 频道分配（1）
200个频道
VOR：160个频道 (108.00~117.95MHz)
航路VOR：120个频道 (112.00~117.95MHz)
终端VOR：40个频道 (108.00~111.85MHz)
(108.oo~117.95MHz)
LOC：40个频道
(108.10~111.95MHz)
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（1）
当发射天线与接收天线之间存在相对运动 时，接收天线感应的电动势的频率就不再等于 发射天线馈电的频率，这种现象就称作多普勒 效应。
fT
fR
T
v
R
fd = fT－fR
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（2）
3.1 概 述
一、VOR的发展历史 VOR是高精度的近程相位测角导航系统 ✓ 由美国从20世纪20年代的“旋转信标”发展 而来； ✓ 1946年作为美国航空标准导航系统； ✓ 1949年被ICAO采纳为国际标准导航系统； ✓ 20世纪60年代，联邦德国研制出DVOR； ✓ VOR的装备量在世界范围内呈上升趋势。
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（5）
3.接收天线不动，发射天线绕圆周运动（2）
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
C
✓在磁北方向
fR
vR1=vRsint
R
fd
fT
vR1 c
fT vR sin t c
fdm sin t
fdm为多普勒频率的最大值
✓在方向
fd fdm sint
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3.2 VOR的一般特性
四、分类与精度
✓ 常规VOR（CVOR）：2 ✓ 多普勒VOR（DVOR）：1 ✓ 精密VOR（PVOR）：0.25
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3.3 VOR在导航中的应用
一、定位
N
N
A
VOR-A
LB M
LA N
B
VOR-B
LB
LA
M
VOR/DME
定位
定位
ICAO建议，对于航路VOR，应优先选用112～117.95MHz范围内 小数点后第一位为奇数的频率，然后考虑该频率范围内小数点后第一位
为偶数的频率。
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3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配（2）
2. 频道分配（2） 在108.00~111.95MHz之间的80个频道，40个分配给
3.2 VOR的一般特性 二、波的传播、极化形式及覆盖范围
✓ 视距传播 ； ✓ 水平极化 ； ✓ VOR 信标提供的信号必须在40°仰角以下 ，使机载VOR接收机在飞行区域所要求的高度 和距离上满意地工作。
三、辐射功率与作用距离
✓ 航路VOR：P=100W， R=200nm；
✓ 终端VOR：P=50W， R=25nm。
✓我国民航已建设DVOR 370余套，DVOR/DME 170余套。
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3.1 概 述
三、VOR的发展趋势
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3.2 VOR的一般特性
一、工作频段与频道分配（1） 1. 工作频段
f =108.00~117.95MHz，f =0.05MHz，共200个频道，VOR只用其
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3.3 VOR在导航中的应用
二、沿选定航路导航
N 60
VOR-A
N
30
90
VOR-B
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3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/VOR或VOR/DME实行区域导航
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3.3 VOR在导航中的应用
三、利用VOR/DME实施近进
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fR
fd fdm sint
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
R
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3.1 概 述
二、中国民航使用VOR的情况 ✓ 1964年：首次引进4套THOMSON的电子管式CVOR
，安装在大王庄、无锡、昆明和英德 ；
✓ 1973年：引进10套THOMSON的全晶体管化CVOR ； ✓ 1987年：引进13套RACAL的全固态DVOR ； ✓ 1988年：引进12套THOMSON的DVOR ； ✓ 1993年开始：引进AWA的DVOR 150多套； ✓ 1998年开始：引进ALCATEL/THALES的DVOR 多套；
相位中含有方位信息 中国民航大学 CAUC
3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（6）
3.接收天线不动，发射天线绕圆周运动（3）
fd
o
t
N
fd
fd
o
tW
Eo
t
S fd
o
t
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
二、30Hz可变相位信号的产生（1）
N
fR
R
✓在方向接收信号的频率
Navigation Principles and Systems
导航原理与系统
倪育德
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Navigation Principles and Systems
第3章 多普勒甚高频全向信标
3.1 概述 3.2 VOR的一般特性 3.3 VOR在导航中的应用 3.4 DVOR系统可变相位信号的产生 3.5 DVOR信标的工作原理 3.6 VRB-51D多普勒全向信标 3.7 VOR机载系统
c cv
fd
fT
fR
fT
v cv
fT
Hale Waihona Puke v cfd与运动速度v成正比
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3.4 DVOR系统可变相位信号的产生
一、多普勒效应（4）
3.接收天线不动，发射天线绕圆周运动（1）
N
fR
R
fT
vR
T
vR2
E
A
vR
vR1
t
B
O
R D
fR
R
R
fd fdm
B
A –fdm
C
A
Ωt
D
C
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