导航原理与系统课件:第4章 测距机(最终).ppt
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1、测距机测距机Navigation Principles and Systems第第4章章 测距机测距机4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 4.5 4.5 DME询问器询问器 4.6 4.6 LDB-101测距机信标测距机信标 Navigation Principles and Systems4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用中国民航大学 CAUC4.1 4.1 概概 述述 由英国在二战间研制的由英国在二战间研制的Rebecca-Eureka系统系统演变而来;演变而来; 1959年被
2、年被ICAO采纳为国际标准导航系统;采纳为国际标准导航系统; DME的装备量在世界范围内呈上升趋势。的装备量在世界范围内呈上升趋势。DME是高精度的近程脉冲(时间)测距导航系统是高精度的近程脉冲(时间)测距导航系统中国民航大学 CAUC4.1 4.1 概概 述述中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程图片说明:图片说明:DME信标常与信标常与DVOR信标合装在同一台站,但信标合装在同一台站,但DME信标也可信标也可与与ILS的下滑信标合装。图中表示的是的下滑信标合装。图中表示的是DME信标与信标与DVOR信标合装的情况信标合装的情况,在圆周上布置的天线为,在圆周
3、上布置的天线为DVOR天线,而直立的是天线,而直立的是DME信标的天线。信标的天线。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程斜距斜距R飞行高度飞行高度H水平距离水平距离R0DME信标信标(应答器)(应答器)DME机载系统机载系统(询问器)(询问器) 若若 8 (HR),),则则R R0 ,其误差不会超过其误差不会超过1; 在飞行的绝大部分时间内,都满足在飞行的绝大部分时间内,都满足 8 (HR)。)。中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程定时器定时器编码
4、器编码器发射机发射机接收机接收机译码器译码器距离距离计算计算指示器指示器I接收机接收机译码器译码器延时器延时器编码器编码器发射机发射机机载询问器机载询问器地面应答器地面应答器A询问询问RF信号信号应答应答RF信号信号BCDEFGHJA中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程12/36 s 12/30 s T2 T1 T1 T0 T 发射时刻发射时刻 接收时刻接收时刻 A B C D EFGHIJT1:RF询问询问/应答在应答在空间的传播时间空间的传播时间 视频询问视频询问 RF询问询问 应答器译码脉冲应答器译码脉冲 视频应答视频应答 RF应答应答 询问器译码脉冲
5、询问器译码脉冲 T2:应答器应答器“延时延时器器”的延时(可调的延时(可调) T0:信标的固定(信标的固定(系统)延时系统)延时 T:发射时刻与接收发射时刻与接收时刻的时差时刻的时差 电波单程传播时间为:电波单程传播时间为:T1=0.5(T T0) 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程机载询问器测到的飞机与机载询问器测到的飞机与DME地面台之间的斜距地面台之间的斜距R为为 CTTCTR)(212101 机载询问器计算的斜距机载询问器计算的斜距R以海里(以海里(nm)为单位显为单位显示于十进制的距离指示器上。若时间以微妙计算,距示于十进制的距离指示器上。若时间
6、以微妙计算,距离以海里计算,则得离以海里计算,则得 359.120TTR12.359( s)是电波往返是电波往返1 1nm所经历的时间。所经历的时间。 中国民航大学 CAUC4.2 4.2 DME的基本工作过程的基本工作过程近程脉冲(时间)测距系统近程脉冲(时间)测距系统 电波采用视距传播,电波的极化形式为垂直极化电波采用视距传播,电波的极化形式为垂直极化 DME的分类的分类 窄频谱特性的窄频谱特性的DME(DME/N) 宽频谱特性的宽频谱特性的DME(DME/W) 精密精密DME(DME/P) 辐射功率与作用距离辐射功率与作用距离 航路航路DME:辐射功率辐射功率1kW,作用距离作用距离20
7、0nm 终端终端DME:辐射功率辐射功率100W,作用距离作用距离25nm 系统延时(系统延时(T0) 航路航路DME: T0必须设置在必须设置在50 s 终端终端DME: T0可以不设置在可以不设置在50 s DME/N的精度:优于的精度:优于 0.5nm(2 ) 中国民航大学 CAUCN MLALBVOR/DME 定位定位 定位定位4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用DME-CMrArBrCLALBLCDME-ADME-B中国民航大学 CAUC4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用斜距斜距R飞行高度飞行高度H水平距离水平距离R0DME应答器应答器D
8、ME询问器询问器 测量斜距:测量斜距:R(t) 计算地速:计算地速: ttRKTSd)(d计算到台时间(计算到台时间(TTS):):TTS=R(t)/KTS 中国民航大学 CAUC4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用DME台台R=常数常数飞行等待飞行等待避开保护空域避开保护空域中国民航大学 CAUC4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用中国民航大学 CAUC4.3 4.3 DME系统在导航中系统在导航中的应用的应用中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 工作频段:工作频段:9621213MHz 机载询问机载询问RF:1
9、0251150MHz, f=1MHz,共有共有126个询问个询问RF 地面应答地面应答RF:9621213MHz, f=1MHz,共有共有252个个应答应答RF f 询问询问 f应答应答 =63MHz Y波道波道X波道波道1个询问个询问RF2个应答个应答RF中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 YXX应答频率应答频率询问频率询问频率12131151115010881024108710259621150.108810871025.64X126X63Y1Y126Y64Y63X1X.126个个X波道:波道:1X,2X,126X126个个Y波道:波道:1Y,2Y,1
10、26YDME共有共有252个波道个波道,但有,但有52个波道(个波道(116X、Y,6069X、Y)通常不用。通常不用。中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 DME只使用只使用252个波道中的个波道中的200个波道的原因:个波道的原因:VOR有有160个波道,个波道,ILS有有40个波道,它们一共只个波道,它们一共只有有200个波道;个波道;为了避免为了避免DME与与SSR之间可能产生的相互干扰:之间可能产生的相互干扰:SSR的询问的询问RF频率为频率为1030MHz(69Y),),应答应答RF频频率为率为1090MHz(3Y)。)。中国民航大学 CAUC4
11、.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 对于第对于第N(N=1,2,126)波道波道 X波道波道 f询问询问=1025+(N 1) MHz,1 N 63 f应答应答= f询问询问 63MHzY波道波道 f询问询问=1025+(N 1) MHz,1 N 63 f应答应答= f询问询问+63MHz X波道波道 f询问询问=1025+(N 1) MHz,64 N 126 f应答应答= f询问询问+63MHzY波道波道 f询问询问=1025+(N 1) MHz,64 N 126 f应答应答= f询问询问 63MHz 中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 3
12、.5 s12 s12 s3.5 s36 s30 s询问询问脉冲对脉冲对应答应答脉冲对脉冲对询问询问脉冲对脉冲对应答应答脉冲对脉冲对Y波道波道X波道波道高斯包络高斯包络询问询问/应答应答RF脉冲对脉冲对中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 上升时间:上升时间:tr=2.5 0.5 s 下降时间:下降时间:tf=2.5 0.5 s 脉冲宽度:脉冲宽度: =3.5 0.5 s 脉冲对间隔脉冲对间隔询问询问X波道波道12 0.5 s 询问询问Y波道波道36 0.5 s 应答应答X波道波道12
13、0.5 s 应答应答Y波道波道30 0.5 s 中国民航大学 CAUC 1.1.询问器的工作状态询问器的工作状态 4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 搜索状态:询问器在不断发射询问信号的过程中,搜寻应答器对搜索状态:询问器在不断发射询问信号的过程中,搜寻应答器对自己询问的应答信号,并初步确定这一应答信号相对于发射时刻自己询问的应答信号,并初步确定这一应答信号相对于发射时刻的时间间隔的过程。搜寻时间一般小于的时间间隔的过程。搜寻时间一般小于1s。在搜寻阶段,距离指在搜寻阶段,距离指示器不给出距离读数示器不给出距离读数。 跟踪状态:随着飞机与地面台之间距离的变化,询问器能够自动跟踪
14、状态:随着飞机与地面台之间距离的变化,询问器能够自动跟踪应答器对自己的应答信号,跟踪应答器对自己的应答信号,得到连续的距离读数得到连续的距离读数。 记忆状态(类跟踪状态):距离计算电路根据信号丢失前已知的记忆状态(类跟踪状态):距离计算电路根据信号丢失前已知的距离变化率连续更新距离读数。距离变化率连续更新距离读数。 搜索搜索状态状态跟踪跟踪状态状态记忆记忆状态状态超过了记忆时间(超过了记忆时间(412s) 在记忆期(在记忆期(412s)内重新获得应答内重新获得应答 中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 2.2.询问脉冲对的重复频率询问脉冲对的重复频率搜索状态
15、:搜索状态:询问询问脉冲对重复频率脉冲对重复频率(PRF)= =40150对对/秒秒(Hz)跟踪状态:跟踪状态:询问询问PRF= =1030Hz记忆状态:记忆状态:询问询问PRF= =1030Hz 地面信标台每秒中辐射的脉冲对的数量存在一地面信标台每秒中辐射的脉冲对的数量存在一个最大值(上限)个最大值(上限)中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 3.3.询问器对自己应答信号的同步识别询问器对自己应答信号的同步识别DME信标信标ABCD 询问器采用询问器采用“频闪搜索频闪搜索”技术,从众
16、技术,从众多的应答信号中识别出对自己的应答信号。多的应答信号中识别出对自己的应答信号。T1T2ABT3T4T1 T2 T3 T4 每一架飞机发出的相邻询问脉冲对之间的间每一架飞机发出的相邻询问脉冲对之间的间隔隔T是随机的,并且两个飞机发出询问的这种随是随机的,并且两个飞机发出询问的这种随机性不可能相同。机性不可能相同。 询问信号的这种随机性,导致了应答脉冲对询问信号的这种随机性,导致了应答脉冲对的间隔也是随机的。的间隔也是随机的。中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 4.4.询问器的自动等待询问器的自动等待DME信标信标ABCD原因:原因: 地面信标台有最大
17、应答率的限地面信标台有最大应答率的限制,如果询问信号太多,应答器的制,如果询问信号太多,应答器的有效作用距离将减小,因此,为了有效作用距离将减小,因此,为了防止地面信标台过载,询问器在开防止地面信标台过载,询问器在开始请求应答器服务时,设置始请求应答器服务时,设置“自动自动等待等待”状态,从而不影响地面台对状态,从而不影响地面台对其作用距离内的飞机的服务。其作用距离内的飞机的服务。中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 4.4.询问器的自动等待询问器的自动等待DME信标信标ABCD询问器的自动等待是询问器刚开询问器的自动等待是询问器刚开始请求某一地面台服务时所
18、处的一始请求某一地面台服务时所处的一种判断自己是否发射询问脉冲对的种判断自己是否发射询问脉冲对的状态。状态。询问器处于自动等待状态时,不发射询询问器处于自动等待状态时,不发射询问信号,只是接收地面台辐射的信号。问信号,只是接收地面台辐射的信号。询问器只有当询问器只有当1s钟内所接收到的应答脉冲钟内所接收到的应答脉冲对数量超过对数量超过650(或(或450)时,它才结束自动)时,它才结束自动等待状态而转为搜索状态。等待状态而转为搜索状态。中国民航大学 CAUC4.4 4.4 DME系统的工作特征系统的工作特征 自动等待自动等待Rx接收接收Tx不发射不发射搜索搜索Rx接收接收Tx发射发射PRF=9
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