甚高频全向信标
试析甚高频全向信标系统机载接收机数字信号处理
《试析甚高频全向信标系统机载接收机数字信号处理》【摘要】甚高频全向信标系统（VOR）主要是为飞机提供角度信息，是在其波段的进程区域的无线电导航系统，被广泛应用于国内外机场和航道。
本文主要阐述了在VOR导航接收机中，利用数字信号处理技术，达到原先模拟电路的功效，通过数字处理设计VOR系统中重要的比相环节，对甚高频全向信标系统信号进行分析，并提出应对方法，使VOR系统可以正常使用。
【关键词】甚高频全向信标数字信号导航甚高频全向信标是一种用于航空的无线电导航系统[1-2]。
甚高频全向信标系统配合DME测距系统、MB指点信标系统、GS下滑系统以及LOC 航向系统可以实现飞机导航和着落的过程。
现代导航接收机通常都结合了上述接收机的各项功能，因此，可以通过数字信号处理技术、自动频率控制技术和数字频率合成技术等多项技术，实现系统的小型化和数字化，从而提高系统信息传输的可靠性和有效性[3-4]。
一、甚高频全向信标系统的功能特点1.1甚高频全向信标系统的主要功能①对飞机进行定位，VOR机载设备可以测出从两个已知的VOR台到飞机的磁方位角，这样就可以得出两条位置线，根据位置线相交定位原理确定飞机的具体位置。
VOR台通常和测距台（DME）安装在一起，那么可以利用VOR测量飞机磁方位角，再通过DME测量飞机到VOR/DME台的距离，这样也可以确定飞机的地理位置。
②顺着选定的航路导航，飞机沿预选的航道飞向或飞离VOR台，通过航道偏离指示指出飞机偏离预选航道的方向和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。
1.2甚高频全向信标系统的特点VOR采用地面导航台用方向性天线发射，机上采用无方向性天线接收的方法测向，可以直接提供飞机的方位角，相对于地面导航台，无需航向基准，其测向精度高于同样是测向导航设备的ADF。
二、甚高频全向信标系统信号分析2.1基准相位信号用30Hz（F）的低频信号对9960Hz（fs）进行调频，得出副载波us：用us调整辐射载波（ω0），则基准相位信号uR（t）：2.2可变相位信号30Hz信号（F）和载波f0经边带测角器产生30Hz的调幅边带波信号，分别是：分别由两对可变向天线向空间辐射，则可变相位信号：则接收机接收的VOR全信号：可变相分量以30Hz的速度进行旋转，由此可见，当点位不同时，基准信号与可变信号的相位差也不同，相位差与VOR台的具体位置有关系。
737NG甚高频全向信标系统【机务放单考试精品资源】
• 用途 甚高频全向信标（VOR）系统可以提供从VOR地面台到飞机的磁方位数据的
导航设备。 VOR地面台发射包含从0~359度磁径向线的信号，所有VOR台都是以磁北0度
为参考基准的。
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有关的角度定义
• VOR方位角
VOR方位角是指从飞机所在位置的磁北方向顾时针测量到飞机与 VOR台连线之间的夹角。VOR方位也称电台磁方位。 • 飞机磁方位
收机利用射频信号计算出台的方位并解调出台的莫尔斯代码和音频。 接收机将VOR方位送到无线电磁指示器（RMI），利用RMI方位指针选择器可以
选择该指针用来做VOR台方位指示或ADF台方位指示。 接收机发送VOR方位数据到显示电子组件显示。NAV选择电门让机组选择
VOR/MB接收机1或者VOR/MB接收机2作为机长和副驾驶的显示源。 接收机发送地面台的音频和台的莫尔斯识别码信号到遥控电子组件（REU）。 接收机将VOR方位数据到FCC作为DFCS 的VOR/LOC模式的操作。该方位数据也送
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导航控制面板
导航控制面板的内部监视器监控28V直流输入信号。当监视器没有28V直流 时，将在现行和108MHz～117.95MHz备用频率指示器上显示“BLANK”信息。
当在范围内设置一个频率时，导航控制板发送一个频率到VOR/MB接收Байду номын сангаас和 DME询问器。同时控制面板发送数据字到ILS接收机，让其无计算数据。
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天线
• 概述 VOR/LOC 天线位于飞机垂尾的顶部，VOR天线接收108MHz～117.95MHz的 无线电信号，天线接收VOR和LOC频率，VOR/LOC 天线同时向两部VOR/LOC 接收机提供VOR信号。
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。
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。
航空无线电导航设备第2部分：甚高频全向信标(VOR)
MH/T4006.2－1998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1 范围本标准规定了民用航空甚高频全向信标设备的通用技术要求，它是民用航空甚高频全向信标制定规划和更新、设计、制造、检验以及运行的依据。
本标准适用于民用航空行业各类甚高频全向信标设备。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的条方应探讨使用下列要求最新的版本的可能性。
GB6364－86 航空无线电导航台站电磁环境要求MH/T4003－1996 航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范中国民用航空通信导航设备运行维护规程（1985年10月版）国际民用航空公约附件十航空电信（第一卷）（第4版1985年4月）国际民航组织8071文件无线电导航设备测试手册（第3册1972年）3 定义本标准采用下列定义。
3.1 甚高全向信标very high frequency omnidirectional range （VOR）一种工作于甚高频波段，提供装有相应设备的航空器相对于该地面设备磁方位信息的导航设备。
3.2 多普勒甚高频全向信标doppler VOR（DVOR）利用多普勒原理而产生方位信息的甚高频全向信标。
3.3 基准相位reference phase甚高频全向信标辐射的两个30Hz调制信号中的一个调制信号的相位与观察点的方位角无关。
3.4 可变相位variable phase甚高频全向信标辐，射的两个30Hz调制信号中的一个调制信号的相位与观察点的方位角有关，在同一时刻的不同方位上，该调制信号的相位不同。
4 一般技术要求4.1 用途甚高频全向信标是国际民航组织规定的近程导航设备，它提供航空器相对于地面甚高频全向信标台的磁方位。
具体作用如下：a)利用机场范围内的甚高频全向信标，保障飞机的进出港；b)利用两个甚高频全向信标台，可以实现直线位置线定位；c)利用航路上的甚高频全向信标，保证飞机沿航路飞行（甚高频全向信标常和测距仪配合使用，形成极坐标定位系统，直接为民航飞机定位）；d)甚高频全向信标还可以作为仪表着陆系统的辅助设备，保障飞机安全着陆。
VOR
甚高频全向信标（VOR）系统原理概述及维护2011-09-17 18:00:41| 分类：技术交流|字号订阅VOR(VHF Omnidirectional Range)是一种相位比较测向近程导航系统。
机载设备通过接收地面VOR导航台发射的甚高频电波,可直接测量从飞机所在位置的磁北方向到地面导航台的方位(VOR方位)以进一步确定飞机相对于所选航道的偏离状态。
被ICAO(国际民航组织)所采用，1949年起成为国际标准航线的无线电导航设备用作航路导航?也用作非精密进近引导。
下面讲述两个概念：VOR方位：飞机所在位置的磁北方向顺时针测量到飞机与VOR台连线之间的夹角?是以飞机为基准来观察VOR台在地理上的方位。
飞机磁方位：从VOR台的磁北方向顺时针测量到VOR台与飞机连线之间的夹角?是以VOR台为基准来观察飞机相对VOR台的磁方位。
工作频率高?108M~118MHz)，因此受静电干扰小，指示较稳定。
但作用距离受视距离的影响，与飞行高度有关。
地面导航台站的场地要求较高?如果地形起伏较大或有大型建筑物位于附近?则由于反射波的干涉，将引起较大的方位误差。
与同样是测向导航导航设备的ADF相比，VOR具有以下特点：ADF采用地面无方向性天线发射，机上采用方向性天线接收的方法测向，VOR 则采用地面导航台用方向性天线发射，机上采用无方向性天线接收的方法测向。
可以直接提供飞机的方位角，相对于地面导航台?而无需航向基准，且测向精度高于ADF。
VOR的主要功能1. 对飞机进行定位。
VOR机载设备测出从两个已知的VOR台到飞机的磁方位角，便可得到两条位置线?根据位置线相交定位原理即可确定飞机的地理位置。
VOR台通常和测距台(DME)安装在一起（利用VOR测量飞机磁方位角，利用DME测量飞机到VOR/DME台的距离）也可确定飞机的地理位置。
2.沿选定的航路导航。
飞机沿预选的航道飞向或飞离VOR台，通过航道偏离指示指出飞机偏离预选航道的方向和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。
我国的全向信标和测距仪
我国的全向信标和测距仪1、什么是甚高频全向信标甚高频全向信标（VOR）是一种工作于甚高频波段，提供装有相应设备的航空器相对于该地面设备磁方位信息的导航设备。
甚高频全向信标的作用是：a）利用机场范围内的甚高频全向信标，保障飞机的进出港；b）利用两个全向信标台，可以实现直线位置线定位；c）利用航路上的甚高频全向信标，保证飞机沿航路飞行（甚高频全向信标常和测距仪配合使用，形成极坐标定位系统，直接为民航飞机定位）；d）甚高频全向信标还可以作为仪表着陆系统的辅助设备，保障飞机安全着陆。
甚高频全向信标的分类：甚高频全向信标分为多普勒全向信标（DVOR）和常规全向信标（CVOR）两种，对航空器接收机来讲，二者是兼容的。
多普勒全向信标（DVOR）：利用多普勒原理而产生方位信息的甚高频全向信标。
DVOR与CVOR相比，精度高，对地形和场地的要求也比较低。
2、什么是测距仪测距仪（DME）是一种工作于超高频波段，通过接收和发送无线电脉冲对而提供装有相应设备的航空器至该地面设备连续而准确斜距的导航设备。
测距仪的作用是：测距仪一般与民用航空甚高频全向信标和仪表着陆系统配合使用。
当测距仪与甚高频全向信标配合使用时，它们共同组成距离方位极坐标定位系统，直接为飞机定位；当测距仪与仪表着陆系统配合使用时，测距仪可以替代指点信标，以提供飞机进近和着陆的距离信息。
测距仪有两种：常规窄频谱特性的测距仪（DME/N）和精密测距仪（DME/P）。
常规窄频谱特性的测距仪，也就是我们通常所说的DME。
用于航路和终端区导航，可以与全向信标组成近程导航系统，还可以与仪表着陆系统联合工作，协助它进行进场着陆引导。
精密测距仪是专门用于和微波着陆系统联合工作。
全向信标与测距仪合装台外景描述图3、国产全向信标和测距仪2007年1月到2009年3月，天津七六四通信导航技术有限公司研制成功了DVOR900和DME900。
目前，DVOR900和DME900已经获得民航局空中交通使用许可证，是符合民航局行业标准的全向信标和测距仪设备。
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功能描述
从PSEU来的空/地输入抑止飞机在空中进行VOR测试，接收机也用这个离散 量来进行飞行航段的计数。
无线电信号从VOR/ILS天线经过源分配器然后送到VOR/MB接收机内部的接 收电路。接收机电路将地面台发来的音频和地面台莫尔斯识别码送到音频 处理器。
音频处理器将音频和地面台莫尔斯识别码送到音频输出电路然后到REU。 莫尔斯译码电路识别地面台的代码，并将其数字化送到ARINC429输出电路。
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EFIS无效显示
• 无效显示 若从VOR/MB接收机输入无效，则DEU移去下面显示：
偏离指针和刻度 TO/FROM指针和指示 VOR频率 导航数据源 方位指针
如果VOR/MB接收机故障，DEU将在中央和扩展的VOR显示琥珀色VOR故障 旗。
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EFIS正常显示
• 概述 VOR数据显示在正副驾驶的显示器上。为了能够显示VOR数据，必须在EFIS 控制板上选择VOR模式并且在导航控制板上输入有效的VOR频率。
• 方位指针 在EFIS控制板上的VOR/ADF选择电门选在VOR位时，绿色的方位指针1和方位
指针2显示在罗盘刻度边缘。每个指针都有指针头和尾。如果VOR方位在罗 盘刻度范围内，方位指针将可以显示在扩展显示器内。在APP、VOR和MAP 方式方位指针都可以显示VOR数据。 当从VOR/MB接收机来的VOR方位是NCD时，DEU将不会显示方位指针，如 果将EFIS控制板上的VOR/ADF选择电门打在OFF位，DEU同样也不会显示方位 指针。 绿色的方位指针1或2的导航数据源显示在显示器的左下角和右下角。显示 器同样也显示有效台的频率和标识。
• 测试 按压导航控制面板测试开关，一个测试命令送到VOR/MB接收机、ILS接收机
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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。
中国民航引进安装的VOR地面信标台自1987年以来多以DVOR为主。
VOR发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的，也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。
向360度(指向磁北极)发射的与基准信号是同相的（相位差为0），而向180度(指向磁南极)发射的信号与基准信号相位差180度。
飞行器上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以计算出自身处于信标台向哪一个角度发射的信号上。
VOR通常与测距仪(DME)同址安装，在提供给飞行器方向信息的同时，还能提供飞行器到导航台的距离信息，这样飞行器的位置就可以唯一的被确定下来。
机载VOR接收机接受VOR地面台发射的基准相位信号和可变相位型号。
并通过比较两种信号的相位差，得出飞机相对地面VOR台的径向方位即飞机磁方位QDR，通过指示器指示出方位信息。
供飞行员确定飞机的位置并引导飞机航行。
VOR系统主要具有以下3种功能；
①利用两个VOR台或利用一个VOR台和一个DME台组合确定飞机位置。
②利用航路上的VOR台引导飞机沿航线飞行。
③终端引导飞机进场和非紧密近进。
DVOR的测角误差在1°，精度±2°~±4°，而CVOR的测角误差为2°～3°，精度±1°。
根据不同用途VOR台分为两类：
①A类，用于航路导航，频率112.00~118.00MHz，频道间隔0.05MHz，共计120个频道，发射功率200W，作用距离200海里。
②B类，用于终端引导飞机进场近进，频率范围108.00~112.00MHz，频道间隔0.05MHz，且十分位为偶数，共计40个频道，发射功率50W，作用距离25海里。
在航图上，一般需要公布VOR台的使用频率、识别码、莫尔斯电码和地理坐标，在中华人民共和国，VOR台的识别码为三个英文字母。
VOR导航设备使用方法
在电子设备控制面板，调好Nav2的频率接收信号。
在Nav接收到信号前(Flag为“OFF”)，旋转OBS旋钮（用mouse连续点击它）也会令刻度盘转动，但这时CDI指针是不会动的。
接收到信号后(Flag为“To”或“From”)，旋转OBS旋钮令刻度盘转动的同时，CDI会根据OBS读数、飞机与地面台站的相对位置偏移。
一、测定方向
方法有两种：
（1）旋转OBS，直至Flag指示为“To”，即三角形向上，并且CDI指针位于中间，假设此时OBI刻度盘顶上读数为270，那么：飞机沿270度航向（向西飞）可飞至台站上空。
具体飞行过程如下：操纵飞机转弯，使DG或磁罗盘上的航向等于刻度盘顶上读数，即270度，保持CDI指针在中间，就可一直飞到台站的上空。
飞往台站途中，应适当调整航向，使CDI 保持在中间位置（指针偏右时，飞机稍转右，指针偏左时，飞机稍转左，指针回中时，调整飞机航向回270度，当有侧风时，航向应稍偏向侧风来向，风速越大，所需偏向就越大）。
越接近台站，CDI的偏移就越灵敏，在正上方飞越台站时，Flag指示由“To”变为“Off”（红白间条），CDI偏向一边（当Flag为“Off”时，保持现有航向，不理会CDI的偏转）。
飞越台站后Flag变为“From”（三角形向下）。
这时，如果CDI仍在正中间，表示台站在飞机的正后方。
（2）旋转OBS，直至Flag指示为“From”，即三角形向下，并且CDI 指针位于中间，假设此时OBI刻度盘顶上读数为90，那么：飞机此时在台站的 Radial 090（R-090）上，即：飞机在台站的正东方。
二、定位
（1）同上面方法（2）那样，确定飞机在台站的哪条Radial上，如果台站是带DME的，就知道飞机相对台站的方位、距离，从而确定飞机所在位置。
（2）如果所接收的VOR是不带DME的，则再可按（2）那样，确定飞机在两个不同VOR的各自哪条Radial上，两条相交直线就可确定一个点
----飞机当前位置。
三、沿某一Radial飞向台站
根据空中交通管制和航线的要求，常需要沿规定的Radial飞向台站。
例如，飞机在台站的南面某个位置，现要求飞机沿R-220飞向台站（inbound）。
怎么办？
1、了解当前飞机位置：用上面提到的方法，确定飞机现正在台站的哪条Radial上，知道飞机与R-220的相对位置。
假如发现飞机在R-190上，那么，飞机在R-220的东边。
2、明确最终应取航向：要求沿R-220 inbound。
当飞机在R-220上时，飞向台站的航向应为220减180，即40度。
飞机调整好位置后，最终飞向台站的航向应为40度。