地基无线电导航基本原理及系统简介43页PPT
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地基导航无线电对接资料
和其他军种一样，美国陆军司令部也正在C4I发展框架内推行积极的现代信息技术政策，并把建立名为“陆军作战网”（Land War Net）的本军种信息指挥网作为自己的目标。
根据“在统一的信息空间内遂行作战行动”构想的基本原则实施计划，该网络在作战区域内可以扩展到最低层的战术环节甚至单兵。
“在统一的信息空间内遂行作战行动”的构想的重点是夺取制信息权。
制信息权概念实质上与提高作战部队的快速发现、评估目标、定下决心及消灭目标的能力是完全一致的。
美国军事理论家认为，凭借综合信息保障，军队将具有更强的打击实力、生存能力、坚持力和更高的机动性，能够迅速实施战役展开并在抵达作战行动区后立即投入使用，对任何敌人采取有把握取胜的作战行动。
该构想实现后，分散部署的武装力量能通过感知统一的作战环境图景，进行高度协同的作战行动，以达成军队集团指挥官所确定的各种层次和规模的目标。
形成统一作战环境图景的技术基础是现代化数字信息通信保障系统的广泛应用，美军和其他发达国家军队十分重视该系统的发展。
美国陆军从上世纪90年代中期开始基于现代化数字技术大规模改造其指挥、信息保障和通信系统，当时的改进计划通称为“数字化部队”。
美国陆军从1996年开始组建第一个数字化师至今，一直主要致力于通过组网确保提高部队的集体防护能力和毁伤能力。
其思想很简单：通过网络通信和信息保障技术联合在一起的部队具有更高的机动性，能将更多的火力集中打击敌人，同时具有更高的防护水平。
同时，毋庸置疑，最复杂多变的作战指挥层次是战术指挥，特别是旅及旅以下部队和分队。
因此美国陆军在实施“在统一的信息空间内遂行作战行动”构想的过程中，计划在指挥系统的信息通信支持领域解决的主要任务之一是，仅保留和发展机动通信并在未来取消旅编制中的通信分队（通信连、排）。
我在什么位置？友邻在什么位置？敌人在什么位置？在目前名为“战术因特网” 的信息指挥网络建成后，战术指挥层次将能获得这些最重要的问题及其他一系列问题的答案。
无线电基础知识(课堂PPT)
在蜂窝网络中对移动台的定位有两类：
基于移动台的定位和基于网络的定位
前者是由移动台根据接收到多个发射台的 信号特征信息确定其与各发射台之间的几何位 置关系，在对其自身位置进行定位估计，GPS 系统、罗兰系统属于这一类。
后者则由多个基站接收机同时检测移动台 发射的信号，根据信号的特征信息由蜂窝网络 对移动台进行一步根据不同的定位类型，估计相应的定 位参数。 第二步根据估计出的定位参数，采用相应定 位算法估计目标的位置。
二 根据采用的定位参量（或位置线）不同， 又可分为： 1）测距定位（圆位置线定位） 2）测距差定位（双曲线位置线定位） 3）测距和定位（椭圆位置线定位） 4）测角定位（直线位置线定位） 5）混合定位（混合位置线定位）
（3）无线电波在传播路径中，若遇不连续 煤质时产生反射
（4）在理想均匀媒质中，无线电波传播速 度为常数
*根据（1）（2）两个特性，可以测定无线
电波的传播方向，从而确定目标相对发射台 的方向
*根据（1）（4）两个特性，可以测定无线
电波在发射台和目标之间的传播时间，从而 确定目标到发射台的斜距（如测定电波由两 个发射台到目标的时间差，则可确定目标到 这两个发射台的距离差）
无线电定位
无线电定位的过程就是通过无线电 波的发射与接收，测量目标的方向、 距离、距离差、高度等定位参量， 实现位置坐标求解的过程。
常用无线电定位系统的结构图如下：
位置已知发射台
发
位置已知发射台
位置1
射
台
接
辐
收
位置2
目
射 无
电参量
线 电波传播 电
信 （A,W,Ø ,T）
机 接
电位参量
收
处 理
无线电导航原理与系统4-11
消除双值的环形天线
二. 无线电罗盘测向系统
II. 用测角器代替环形天线的转动—天线不动、方向性图转 动的机理 ：
在测向过程中，环形天线的转动是个关键 ，一般采用间接法即天线 固定不动，通过测角器实现方向性图的转动。
固定的环形天线及其方向性图 测角器的作用原理
二. 无线电罗盘测向系统
III. 环形天线的安装与伺服电机的转动
按接收信号最小值确定方向
等信号法（或称比较信号法 ）
采用部分重合的双针状方向性图天线，当两个波束 的接收信号相等时，即可获得一条等信号线的方向。 转动天线，使天线两个波束的接收信号强度相等， 即可确定出导航台的方位。
利用比较接收信号确定方向
一.无线电振幅导航系统基本概念
三种测量方法比较：
最小值法：
方位θ的无线电测量法 振幅导航系统通常利用无线电系统天线 的方向性图实现对方位角的测量：
E型方式中，无线电信号的调制深度保持不
变，载波信号的幅度E与导航角参量θ建立起 E＝E(θ)的依从关系 M型工作方式则在其工作区内保持载波信号 幅度大于规定的数值，用信号的调制深度m 和θ建立起m=m(θ) 的关系。
的缺点，限制了它的进一步应用，如无法达 到Ⅱ类、Ⅲ类的飞机下滑着陆标准。
随着导航技术的发展，该类系统经过不断完
善和改进，作为基本的导航手段仍然在航空、 航海等领域广泛应用。
一.无线电振幅导航系统基本概念
无线电振幅导航系统的现状和发展趋势
从目前的发展趋势看，振幅系统将逐渐被淘汰或被 赋予新的功能，但还会继续使用至少20年以上，未 来的发展将更多地采取组合方式，与其它导航系统 组成多功能、高可靠的组合系统。如在航路上无线 电罗盘和GPS卫星定位系统结合，可实现地面有台 和无台两种条件下的航路导航；仪表着陆系统和微 波着陆系统、卫星着陆系统等组成的多模式接收机。
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
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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
地基无线电导航基本原理及系统简介.ppt
27
（4）地基无线电空中测距定位原理
P
ρ1
ρ3
ρ
ρ4
2
测量4个地面站至 载体的无线电信号传
播时间延迟，将时间
延迟与光速相乘得相
应伪距，然后由4个伪
距及地面站已知坐标
求解载体坐标及钟差。
28
伪距观测方程为
i X p Xi c t
其中
i ：伪距观测值；
X p ：载体位置矢量，未知； X i ：地面站位置矢量，已知，i=1、2、3和4； c ：光速；
飞机
对于无源测距而言，
t
d c t
但存在时间同步问题，
用于罗兰－C系统。
对于有源测距而言，
d c t 2
但存在电磁暴露问题，用于测距器系统。
20
P'
导 航 台
A dA
导
航
台
dB
B
P
测距定位原理
d A X p X A dB X p X B
测距水平位置线是以导航台为中心、导航台与载体间 距离为半径的圆。用户分别测得载体相对导航台 A 和 B 的距离，确定两条位置线，其交点为载体的位置。
M B
Xp XM Xp XB
A
23
测距差定位原理
依靠布设于海岸上的一系列导航台，周期性地同步发射脉
冲或载波信号。船载接收机接收到来自主台和副台 A 的信号后，
测量脉冲（包络）信号达到的时间差（相位差），然后计算得 到船至两台的距离差。于是，可以确定一条以2个台为焦点的 双曲线（位置线）。测量主台与副台B的脉冲信号，可以确定
26
脉冲-相位测距差法
d AM
=c
2N AM
AM
其中 AM 为载体所测主台M、副台A的脉冲包络信号的相
（4）地基无线电空中测距定位原理
P
ρ1
ρ3
ρ
ρ4
2
测量4个地面站至 载体的无线电信号传
播时间延迟，将时间
延迟与光速相乘得相
应伪距，然后由4个伪
距及地面站已知坐标
求解载体坐标及钟差。
28
伪距观测方程为
i X p Xi c t
其中
i ：伪距观测值；
X p ：载体位置矢量，未知； X i ：地面站位置矢量，已知，i=1、2、3和4； c ：光速；
飞机
对于无源测距而言，
t
d c t
但存在时间同步问题，
用于罗兰－C系统。
对于有源测距而言，
d c t 2
但存在电磁暴露问题，用于测距器系统。
20
P'
导 航 台
A dA
导
航
台
dB
B
P
测距定位原理
d A X p X A dB X p X B
测距水平位置线是以导航台为中心、导航台与载体间 距离为半径的圆。用户分别测得载体相对导航台 A 和 B 的距离，确定两条位置线，其交点为载体的位置。
M B
Xp XM Xp XB
A
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测距差定位原理
依靠布设于海岸上的一系列导航台，周期性地同步发射脉
冲或载波信号。船载接收机接收到来自主台和副台 A 的信号后，
测量脉冲（包络）信号达到的时间差（相位差），然后计算得 到船至两台的距离差。于是，可以确定一条以2个台为焦点的 双曲线（位置线）。测量主台与副台B的脉冲信号，可以确定
26
脉冲-相位测距差法
d AM
=c
2N AM
AM
其中 AM 为载体所测主台M、副台A的脉冲包络信号的相
无线电基本原理ppt课件
核磁共振 微波肿瘤疗法
语音编码
发射机
无线电波
语音解码
光纤 无线电波
接收机
发射机
无线电波
速度监控 频率比较
接收机
无线电波
无线电波的接收
无线电波的发射
信号的处理
射电望远镜
家电 天文 电磁炉
业余无线电
X射线探空
通信 微波炉
遥控
电视 超视距雷达
北斗导航 广播 手机 雷达
GPS
医疗 汽车测速
核磁共振 微波肿瘤疗法
振荡电流的产生-LC振荡电路
如何将振荡电流转化为无线电波
最简单的信息：0和1
莫尔斯码 ASCII码
声音的本质
◦ 使人产生听觉的振动
如何表示声音
◦ 声压
声音的特征
◦ 响度 音调 音色
如何把声音信号变为电信号
us=Usmsin(ωst+φs) uc=Ucmsin(ωct+φc) uam=(us+C)*uc
无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播 的一定频率的电磁波，频率范围为3KHz~300GHz。
无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。
u(t) = A sin (ωt+φ)
射电望远镜
家电 天文 电磁炉
业余无线电
X射线探空
通信 微波炉
遥控
电视 超视距雷达
北斗导航 广播 手机 雷达
GPS
医疗 汽车测速
天线尺寸：1kHz电磁波-波长3*10^5米 多路复用
像素 RGB颜色 逐行发送
LC回路的选频特性
反函数 “矿石收音机”源自天线大、声音小 “串台”为了解决矿石收音机存在的问题，工程师采用了什 么手段？
现代导航与制导-第六章 陆基无线电导航ppt课件
罗兰信号全部以20KHz双边带宽及垂直极 化的100KHz载波进行发射。同一台链内 的站台轮流发射TDMA形式的信号。图9.4 表示的是从一个台链接收到的信号。
.
罗兰
每次发射包括一组8个500us的脉冲，起 始间隔1ms，主台在第8个脉冲后的2ms时 刻增加一个额外的脉冲，部分站台也在 第8个脉冲后1ms广播加载LDC的第9个脉 冲。同一组内每个脉冲的极化特性是变 化的，以产生相位码，它每两组重复一 次。副台采用与主台不同的相位码。
航空用户，由于信号传播方式为地波与
直线传播的混合，解算复杂，式9.3无效 .
罗兰
旧的罗兰用户设备观测量时间差TD， tTD,ij tsa,j tsa,i可以利用下式获取校正
了的距离增量 c ；
C i j t T D , i j t N E D , i jc A S F ,j A S F , i（9.7）
曲率半径，由式2.65、式2.66给出，并有
.
罗兰
cosL' 1R RN E 22((LL))(1cos2L)
（9.4）
这是地球中心所对的东西向大圆一个单
位经度变化所对应的角度。注意萨格拉
克效应已经认为包含在 ASF 中。
至少需要三个伪距观测量来解算出纬
度、经度和时钟偏差。当有更多观测量
时，解是超定的。
.
点源系统
根据两个NDB可确定粗略的位置。或者， 飞机可利用方向测量信息朝着信标飞行， 并利用信标发射模式中的垂直零位判断 何时飞越信标，从而确定位置。目前正 在计划在不久的将来淘汰专用NDB。 伏尔VOR和测距DME信标通常配置在一起。 他们设计的目的是为航空服务，因此在 高空其覆盖半径通常为400KM，而距离地 面300m高度则降至约75KM。
.
罗兰
每次发射包括一组8个500us的脉冲，起 始间隔1ms，主台在第8个脉冲后的2ms时 刻增加一个额外的脉冲，部分站台也在 第8个脉冲后1ms广播加载LDC的第9个脉 冲。同一组内每个脉冲的极化特性是变 化的，以产生相位码，它每两组重复一 次。副台采用与主台不同的相位码。
航空用户，由于信号传播方式为地波与
直线传播的混合，解算复杂，式9.3无效 .
罗兰
旧的罗兰用户设备观测量时间差TD， tTD,ij tsa,j tsa,i可以利用下式获取校正
了的距离增量 c ；
C i j t T D , i j t N E D , i jc A S F ,j A S F , i（9.7）
曲率半径，由式2.65、式2.66给出，并有
.
罗兰
cosL' 1R RN E 22((LL))(1cos2L)
（9.4）
这是地球中心所对的东西向大圆一个单
位经度变化所对应的角度。注意萨格拉
克效应已经认为包含在 ASF 中。
至少需要三个伪距观测量来解算出纬
度、经度和时钟偏差。当有更多观测量
时，解是超定的。
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点源系统
根据两个NDB可确定粗略的位置。或者， 飞机可利用方向测量信息朝着信标飞行， 并利用信标发射模式中的垂直零位判断 何时飞越信标，从而确定位置。目前正 在计划在不久的将来淘汰专用NDB。 伏尔VOR和测距DME信标通常配置在一起。 他们设计的目的是为航空服务，因此在 高空其覆盖半径通常为400KM，而距离地 面300m高度则降至约75KM。
地基导航技术
9
测角原理
载体接收和处理的电参量是无线电波的振幅或相位， 进而获取载体相对地面导航台站的方位角，并建立该测量 量与导航参量（载体位置）间的对应关系，然后通过解方 程或其它等效方法求得所需的导航参量。
10
振幅测角法
用户天线 方向性图
α 载体体轴
地面 导航台
无方向 电磁波
最小值法、最大值法和等信号法，测角精度为±站点
16
6
塔康系统
塔康的原名为TACAN，是Tactical Air Navigation System-战 术空中导航系统的缩写。它是一种近程极坐标式无线电导航系 统。 它由机上发射与接收设备、显示器和地面台组成。这种系统是 1952年研制成功的，它的作用距离为400-500公里，能同时测 定地面台相对飞机的方位角和距离，测向原理与伏尔导航系统 相似，测距原理与测距器相同，工作频段为962-1213兆赫。
7
地面雷达
雷达是利用电磁波探测目 标的电子设备。雷达发射 电磁波对目标进行照射并 接收其回波，由此获得目 标至电磁波发射点的距离、 距离变化率（径向速度）、 方位、高度等信息。
8
二次雷达
二次雷达是由询问雷达和应答雷 达所组成的无线电电子测位和辨 认系统。询问雷达发射电磁波， 应答雷达(又称雷达信标)接收到 询问电磁波后被触发，发射应答 电磁波，询问雷达根据接收到的 应答电磁而工作，实现识辨和测 位。二次雷达的询问雷达和目标 上的应答雷达之间按主动扫描询 问和被动应答配合工作。询问雷 达一般固定在地面，其扫描波束 的脉冲用询问信号编码，应答雷 达的应答脉冲带有自身代号的编 码。
地基导航技术
1
导航系统分类：
地基无线电导航系统：导航台安装在地球表面的某一 确知位置上。 NDB导航、VOR导航、塔康系统，仪表着陆系统、微 波着陆系统、地面雷达、二次监视雷达、罗兰C….. 地基增强系统