导航

导航
民航陆基导航设施有VOR、DME、NDB、ILS和TLS，星基导航基础设施有GPS、RAIM、GBAS，机载的有INS。

另外，END-FIRE定型非镜像天线系统可与改装后的捕获效应下滑设备联合组成非镜像天线下滑系统，提供I类乃至高于I类的精密进近引导服务。

NDB
NDB发射单一的中长波。

利用一个NDB信标，驾驶员只能确定飞机的方位；若测量两个NDB的方位，这两个方位线的交点就是飞机的位置。

NDB适用于航路导航，一般设置在机场或航路站点上，帮助驾驶员实行仪表进近。

缺点是准确性差，易受天气影响。

但由于价格低廉、操控简单，目前世界上许多中小机场还在使用。

DME
DME通过测量飞机和地面站之间的脉冲电波传播时间来计量距离。

为解决多架飞机同时测量时的信号混淆问题，由飞机上询问机的颤抖脉冲发生器随机决定发出的脉冲对之间的间隔。

通常DME要与VOR系统结合使用，通过测定飞机的航向和距离来实施定位。

VOR
VOR发出的信号有射频和载波部分。

工作时，天线不停地旋转，其旋转频率和调频载波的频率变化严格吻合，即天线旋转时所处的方位与射频信号发射的调频相位严格一致，比较调频信号和调幅信号的相位差，即可确定飞机相对VOR台的方位。

该系统由于使用甚高频，不受天气影响，准确度高；但只能为飞机提供方位信息，而且台站建在陆地上，不能为海上
飞行的飞机提供导航服务。

ILS
ILS的地面设备由航向台、下滑台和指点信标三部分组成，前两部分的天线都产生有尖锐方向性图的信号，机上设备通过比较接收信号的幅值大小来确定飞机是否处于规定的下滑线上，主要用于精密进近着陆。

其中航向台的信标波束频率为108.10－111.95MHz，采用90、150Hz调幅；下滑台的信标波束频率为325－329MHz，也采用90、150Hz调幅；指点信标工作在75 MHz，用于定位。

由于使用单一下滑线，下降角度只有3度，且延伸10海里，故净空要求高，流量受到限制；另外受地形、车辆和周围建筑物的干扰和影响，尤其在200英尺高度以下，下滑道的信号不够稳定，着陆的精度无法进一步提高，只能达到一类精密进近的着陆标准。

TLS
TLS应答着陆系统跟踪并向发回指定应答机识别代码的飞机提供着陆进近导航，其导航信号模拟ILS信号直接显示在飞机已有的ILS设备上，其性能符合FAA和ICAO附件10中对I类进近（需特殊批准）的所有要求。

TLS通过两个放置在跑道附近的到达角（AOA）感应器询问飞机应答，然后测量应答机的范围、方位角和高度角，从而确定飞机的位置。

然后计算航向台和下滑台修正值，这是确定将飞机引导至预期航路的必要步骤。

这一导航信号在整个TLS的有效范围内，使用VHF航向台信号和UHF下滑台信号以90至150Hz之间的频率传送。

TLS导航信号为动态信号，它
可以根据被跟踪的飞机移动时间改变。

TLS的优点：
（1）TLS技术可校准严重的多路径环境的影响；
（2）TLS提供有效下滑台导航；
（3）TLS系统的安装要求灵活，且无需昂贵的地面固定设施；
（4）在TLS设备安装完成后，可以通过软件配置文件调整进近航路，下滑道角度和标识音位置。

GPS
GPS具有全球、全天候、连续覆盖、多功能、高精度、实时定位速度快、抗干扰性能好、保密性强等特点，能满足各类用户的导航定位需求，并可望逐步取代传统的无线电导航设备。

对飞机而言，GPS可以在飞机进场、着陆、航路导航、飞机会合和空中加油、武器准确投掷、空中交通管制等方面提供服务。

但卫星导航还存在以下五大缺点：
（1）系统的完好性不足；
干扰（无意或有意）和电离层传播的影响（高太阳黑点周期和电离层闪烁）对GPS信号可造成严重影响。

美国联邦航空局对GPS精度和完好性提出明确要求，如表4所示。

GPS 系统远不能满足表4所规定的完好性要求。

表1：作为辅助航空导航系统时对GPS精度和完好性要求
（2）系统的可用性和服务的连续性不佳；
（3）系统精度难以满足精密进近要求；
（4）缺乏国际统一管理和统一标准。

RAIM
RAIM技术的基本原则是增加多余的观察星，它利用GPS系统的冗余信息，对GPS的多个导航解进行一致性检验，从而达到完好性监测的目的。

当机载GPS接收机视界内有5颗卫星时，由于只需4颗便能产生飞机的三维位置、速度和时间信息，那么可以用这5颗卫星构成5个组合，每个组合包括4颗卫星，并分别求出相应的位置解。

如果没有卫星信号异常，且卫星几何因子较好或相差不是很大，那么这5个位置解会在一定的范围内保持一致。

反之，如果其中一颗卫星信号异常，那么这5个位置解的差异就会很大。

这样，利用5颗卫星就可迅速判定有无卫星信号异常和卫星失
效的程度。

当有6颗可见星时，还可判断是哪一颗卫星出了故障，从而提高GPS系统的完好性。

RAIM技术的关键是建立误差模型。

在RAIM误差分析的过程中，相应的算法称为故障检测和排除（FDE）算法，目前采用的有距离比较法、最小二乘法、比率法、递归法等，除递归法外，均依靠增加多余观察星完成监测故障的功能。

RAIM一方面保证了定位精度，另一方面实现了对卫星工作状态的监控，是目前卫星定位中自主有效地获得完好性监测的唯一方法。

RAIM的优点是对卫星故障反应迅速及完全自动，且无需外界干预。

但是，RAIM要求机载GPS接收机视界内有5颗以上几何分布较好或相当的卫星，否则就无法进行完好性判定。

这就导致某些地区的某些时间RAIM不能使用，即存在RAIM的覆盖空洞，对完好性监视不能达到很高的程度。

当有GPS卫星无法工作或不产生测距信号时，这种现象就更加严重。

但是，在地面监测设施不完全时，RAIM技术不失为一种有效且简便的卫星完好性监测手段。

美国联邦航空局已规定，所有航空用的GPS接收机必须具有RAIM功能，并且已批准具有RAIM功能的GPS接收机在越洋和边远区域航行阶段可作为主用导航系统，在本土航路、终端区和非精密进近阶段可作为辅助导航系统。

GBAS
GBAS由GNSS卫星子系统，地面子系统，和机载子系统组成。

利用地面的伪卫星提供反射的卫星信号及参考差分信号，来提升进场定位的精
确度。

GBAS将为GNSS测距信号提供本地信息和修正信息。

设在地面的多个参考站跟踪GPS卫星，提供伪距测量值，地面站将多个伪距值合并，计算出单一的差分校正值，这个值包含了所有的误差源（SA，电离层，对流层，地基多径效应）。

地面站还要进行完好性监测，包括多接收机连续性监测（Multiple Receiver Consistency Checking），卫星信号失真监测，周期滑动{跳跃}（Cycle Slip）监测，并给每个伪距产生完好性参数。

信息通过VHF数据链以数字格式发播给用户。

这些信息包括差分校正值，完好性信息，最终进近段定义数据，基本地面站信息和状态信息。

修正信息的精度、完好性、连续性满足所需服务等级的要求，可以用于I、II、III类精密进近，非精密进近，起飞及地表导航。

GBAS系统目前处于认证阶段。

INS
INS通过安装在飞行器上的加速度计测量飞行器的加速度，经运算处理获得飞行器当时的速度和位置的导航方法，无需地面或空间其它任何辅助设备可自行获得飞行导航参数。

由于存在测量误差，而使定位误差随时间积累，而且制造精度要求高。

END-FIRE（非镜像下滑天线系统）
传统镜像下滑天线系统在为山区机场尤其是下滑信号反射区域地形恶劣的机场提供满意下滑道引导时的难度日益突现。

为克服镜像天线系统对场地要求带来的巨额场地平整费用，目前国际上有一种叫END-FIRE的定型非镜像天线系统。

END-FIRE下滑天线系统是一种相位基准系统，信号场强在外场信号叠加形成所需辐射场型的过程
中不承担主要角色，主要通过前后主天线辐射信号的相位关系来形成下滑道。

END-FIRE主要安装于山体附近和水边，尤其适用于横向距离受限的场地，与改装后的捕获效应下滑设备联合组成非镜像天线下滑系统，提供I类乃至高于I类的精密进近引导服务，在传统镜像天线系统选址规范适应性不强或耗资过高的现场提供常规下滑道引导。

END-FIRE天线系统主要包括前后向主发射天线、余隙天线、余隙监控器天线、3个场地监控器天线、与设备的接口单元等。

在克服恶劣地形上，END-FIRE下滑天线系统具有一定的特点，但用户在应用此类型天线系统时针对具体现场进行详细的评估。

1、END-FIRE天线外观（主天线部分）。