ADF DME 介绍

myzxsong · 发表于 2009-12-25 14:09:34

ADF（Automatic Direction Finder：自动方位搜寻器）

要搞清楚AFD,先要搞清 NDB（Non-Directional Beacon：无指向性无线电信标），NDB是设置于地面上之送讯装置，和AFD协同工作完成飞机的惯性导航。
NDB使用190-1750KHz带，通常只附上用1020Hz进行调幅调变的局部符号。由于NDB讯号包含有方位数据，所以航空器上若搭载ADF（Automatic Direction Finder：自动方位搜寻器），可以用RMI（Rotary Magnetic Indicator：磁气方位指示器）显示机首方向与与地面上之角度。所以若飞行员飞行的角度为零的时候，表示正位于该地上局之正上方，NDB视有效通达距离而定可以输出20w至数kw，低电力NDB称为罗盘定位器（Compass Locator）与ILS外部记号并设运用在最终进场定点（FAF：Final Approach Fix）。NDB由于是以垂直偏波且水平面无指向性的方式来发射讯号，所以使用T型天线或垂直天线。垂面内的天线放射图标于图三。
航机直线状向地面站前进时，站上的受讯讯号会极端的减少。这个锥形无声区（Cone of Silence）持有航线定点的机能，锥形无声区定点的精密度，与航机搭载天线的指向性相关联，如果搭载天线的图形，在下侧有空白（Null）存在的话，其经密度即可提高。
无线电电波方位之侧定，在送收讯点有唯一的传送路径存在时，可以获得正确数据。但实际上送收讯间的地表面是复杂的形状，所以常形成多重传送路径。利用来求取方位数据的电波是地表波，而地表波的传送距离会随地表性质（诱电率或导电率等）而改变。至于NDB有效通达距离则会受到输出、传送路径、大气杂音及空间波强度等的影响。NDB的送讯天线从使用周波数带到尺寸上都受到限制，所以天线的放射能率最高为20﹪左右。大气杂音乃因空电而产生，其杂音的程度以低纬度（赤道附近）最低。所以，为了获得相同得传达距离，在低纬度必须实施高电力输出。另外，由于空间波必须比地表波强度低15dB以上，所以这也决定有效传达距离的限界。表一为这些关系之一例。
NDB的设置较容易，其装置的价格在无线航法设施中也属最低，同时大多数的地上局也广泛应用，所以大部分的航机都以装备了ADF作为基本的导航设备。
ADF如图四所示，是由天线、受讯机，RMI（磁方向指示器：Rotary Magnetic Indicator）及控制器所组成。天线则是由环型天线（Loop Antenna）与辨向天线（Sense Antenna）构成。能够自动探知地上传来送讯讯号（连续波、或用识别符号变调的连续波）的发出方向的动作称为ADF波形，这个时候是使用环型天线与辨向天线的讯号，如果只需接收无指向数据以及识别符号的话，就单使用辨向天线（ANT波形）。天线的安装位置是设于机体上侧或下侧约略中央处，并且将环型天线、辨向天线、以及四分圆误差补正器和增辐器等一起放入机体中运用。环型天线的方位数据讯号有45度、135度、225度、315度等。由于会产生甚大之方位误差所以利用四分圆误差补正器将误差补正至±2度以下。受讯讯号从天线上的三条讯号线传送至收讯机。此传送线讯号因为很微弱，所以为了使外部影响达到最小，必须考虑使其远离其它导体、或将表面遮覆住等问题。另外装着天线的机体表面，其街地阻抗不能太高，至于天线也必须要防卫雷电或静电放电影响。
ADF受讯周波数的选择，乃依据统括ADF控制器与航空电子学的管理系统而定，通常是190kHz至1750kHz之间以0.5kHz的间隔进行。至于受讯机的方位数据，其中仿真数据显示于RMI，而计数数据在实时点则不提供给驾驶员。
NDB-ADF虽然有容易安装的长处，但其缺点也有不少，例如下列之问题等。
（1）所产生之最大误差有时会达到十度左右。（2）会产生传送上之误差。
方位测定上虽然是使用地上波，但是到了夜间时，由于电离层所反射的空间波会增加，所以常会造成误差。此外，打雷所伴随的空电影响也影响甚大。所以，渐渐地VOR被广泛的使用起来，并利用在罗盘定位器上。

DME，航空惯性导航系统中的一种设备

DME（Distance Measuring Equipment：距离测定装置）与VOR并设，可得到方位、距离数据。此方式被ICAO采用作为短距离导航标准，每个VOR周波数都与DME周波数相对应，若以机上的控制配电盘来选择VOR周波数的话，就可以自动的选择DME周波数。
DME在960至1215MHz带中运作，对航机提供经过选择的DME地面发射设施斜距离数据。所得到的数据除了在机舱内的指示器上表示外，也输入标定位置用的飞行导航计算机中。DME与VOR并设，作为ICAO极坐标短距离飞行导航之标准，另外DME也与ILS定位器并设，取代标识器作为精密援助近场仪器，此情形可获得精密度与高信赖度。
DME的新运用波形，有周波数分集（diversity）与周波数扫描（Frequency scanning）等。周波数分集法式同时追踪机上所选择的两个地面讯号发射台。而周波数扫描则是搜索钗h的地面讯号发射台给机上的导航计算机，经过评估是否为有效数据后，就使用在航机的位置决定上。
此外，不久的将来将要与MLS（Microwave Landing Sstem：为波着陆系统）并设，运用作为全天候着陆系统的必要构成装置。与MLS共同使用的DME，特别可以获得高精密度，称为DME/P（Precision DME之意）。

大气数据计算机(卷名：航空航天)air data computer

一种多输入多输出的机载综合测量系统，又称大气数据中心仪。它根据传感器测得的少量原始信息，如静压、总压、总温、迎角等计算出较多的与大气数据有关的参数，如飞行高度、高度偏差、升降速度、真实空速、指示空速、马赫数、马赫数变化率、总温、真实静压、大气静温、大气密度比、真实迎角等，送给座舱显示、飞行控制、导航、发动机控制、火力控制等机载系统。大气数据计算机自50年代开始用于一些高性能飞机上，现已广泛应用于各类机种。它的主要优点是：采用少量传感器集中处理原始信息后，能获得数十个有用信号，避免采用分立式仪表和传感器时的设备重复性，大大减小机载设备的体积和重量；便于采用更合理的计算方案和误差补偿措施，提高大气数据的测量精度。
　　分类　常用的大气数据计算机有机电模拟式和数字式两大类。前者以采用机电模拟式计算装置为特征，压力传感器多用伺服式的；后者以采用数字式计算机为特征，并采用体积小、结构简单、工作可靠、精度较高的新型传感器，如谐振式、电容式、压阻式压力传感器等。
　　数字式大气数据计算机　70年代，数字式大气数据计算机开始在一些新机种中替代了机电模拟式大气数据计算机。它的主要优点是结构简单，易维护，体积小，重量轻，精度高，适应性强，可靠性高，寿命长，便于与其他机载数字系统连接。
　　数字式大气数据计算机由传感器、输入接口、中央处理机组件、输出接口、自检和故障监控系统等部分组成。
　　静压、总压(或动压)、总温和迎角传感器为整个系统提供原始信息。前三者是计算大气数据所必需的。后者可根据具体机种选用，主要用于补偿静压源误差和获得真实迎角信号。某些飞机上的大气数据计算机还引入侧滑角信号以补偿静压源误差。
　　输入接口将各传感器信号转换成适于数字计算的数字量，主要包括频率-数字转换器（采用频率输出的传感器时）和模拟-数字转换器等。中央处理机组件主要包括中央处理机 (CPU)芯片和存贮器芯片。存贮器用于存贮事先编排好的计算程序、表格常数和中间变量。中央处理机完成基本计算任务并协调控制整机各部分的工作。输出接口根据各机载系统的要求将中央处理机算得的结果转换为一定格式的串、并行数字量和离散量。为适应现有模拟机载系统的要求，还要转换成一定形式的模拟量。
　　故障监控系统主要用于飞行过程中连续检测整机的故障，并诊断出故障源，根据故障的性质发出相应告警信号。自检系统主要用于起飞前或飞行后的检查，使空、地勤人员能迅速地判断整机的工作状况。自检和故障监控系统是现代航空电子设备中的重要一环，它提高了设备的可靠性、可维护性和使用效率。
　　大气数据计算机的标准化　基本设计思想是：把硬件和软件都划分为公用模块和专用模块两部分。公用模块适用于多种类型的机种，通常占整机软、硬件的80％以上。专用模块根据各类机种的特殊要求设计。标准化有利于产品的批量生产，降低成本；减少维修设备，便于维护；减少对备件的需求；降低对维修人员技术水平的要求；缩短新品研制周期。
Transponder

发送应答机是一种无线的通信，监视或者控制设备，它可以识别并且可以对输入信号进行自动响应。这个术语是传送器和应答器的缩写，发送应答器既可以是被动的也可以是主动工作的。

一个被动的发送应答器允许一台电脑或一个机器人识别一个物体。像信用卡或者产品条形码这样的磁性标签就是一个很普遍的例子。一个被动的发送应答器工作时要配一个主动的传感器，进行编码将数据转换成发送应答器接受的类型。一个这样的发送应答器可以在体积上很小，并且它的感知信息可以达到几英尺远。一个简单的主动发送应答器可以工作在一个定位，鉴别，导航系统上，这个系统可以工作在商业或者私人飞机上。有一个例子就是无线射频鉴别器设备（RFID），它可以在接受到监视器或者控制点的请求后发送编码信号。发送应答器发出的信号可以被追踪，这样它的位置可以实时被监控。输入（接收器）和输出（传送器）所用的频率事先已经规定好。这种类型的发送应答器可以工作在数千公里的距离上。

技术先进的主动发送应答器使用在通信卫星上或者太空船上，它们在一个范围或者频率带宽上接受输入信号，并且同时在不同的带宽上传送信号。这个设备类似于无线电话网的转发器。一般，原始输入信号发送自地球表面一点，称作卫星上行链路。而发送信号，通常发向地球表面一点或者一个区域，称为下行链路。这些发送应答器有时候可以运行在整个太阳系的范围内。

GPS

导航的最基本作用是引导飞机、舰船、车辆等运载体，以及个人，安全准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。按照工作方式不同，可以分为自主式导航系统非自主式导航系统。无线电导航系统是非自主导航的典型应用模式，一般由导航台和装在运载体上的导航接收设备组成，二者用无线电波相联系。根据导航台设在陆上或是设在卫星上，相应的分别称为陆基导航系统和卫星导航系统，总称为无线电导航系统；而自主式导航系统，只用载体设备就能提供充分的导航信息，安全性很强，是导航技术发展的另一个方向。

20世纪二三十年代，随着航空、航海技术的发展，出现了四航道信标与无线电罗盘以及一些原始的推算导航仪器，主要依赖的导航信息是航向。随后，为了提高安全性和经济性，保证载体沿预定的航道、航路飞行，实时位置成为最重要的导航信息，使驾驶员能随时判定运载体是否在规定的航路或航道中行驶，避免相撞、触礁或搁浅。对于军事航行，必须服从航路航道区统一的规定，或是在敌战区执行任务时，还要选择避开敌方火力范围，沿敌方不易发现或有地形隐蔽的航线到达目的地，也需要实时的定位信息。
目前的无线电导航系统基本都是在第二次世界大战期间及以后逐渐发展起来的，设备技术不断改进，而体制却基本保持不变。陆基无线电导航系统最重要的两个牲能参数是导航信号覆盖范围和产生的定位精度，两者常常不可兼得，即覆盖范围很大的系统，其导航精度和导航数据的更新速率常常较低，而提供高导航精度的系统往往只有有限的覆盖范围。造成这种效果的原因是：如果选择大的覆盖范围，则只能选择很低的信号发射频率，使电波在地球表面与电离层之间形成的“大气波导”中来回反射，可传到很远的地方，但山于低频电波传播受到电离层变动、地表导电性能变动的影响，精度难以保持高水平。另一种选择是用较高的频率，此时可以设计出具有较高精度的导航系统，但高频电波沿直线传播而且要穿透电离层，并且地球表面弯曲和地形起伏，因此一个导航台只能覆盖小的区域。
卫星导航系统的出现，彻底解决了这一对矛盾。导航台搬到了外层空间的卫星上，单台覆盖面积很大，多颗卫星组成星座就可以覆盖全球。而发射的电波频率很高，可以顺利穿过电离层，提供高的导航精度。
本文主要结合西门诺尔飞机上的GNS430的原理和使用，介绍GNS430上的全球卫星定位系统GPS单元。
1 GPS的原理及工作方法
1.1 全球定位系统GPS概况
GPS是“Global Positioning System"即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资100多亿美元而建立的。其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。在海湾战争中，涌现了大量高科技装备，而GPS全球卫星定位系统则是使用最广泛的一种。人们普遍认为是GPS技术在整个海湾战争中充分显示了威力，起了至关重要的作用，从而赢得了战争的胜利。
飞机导航系统（aircraft navigation system）

确定飞机的位置并引导飞机按预定航线飞行的整套设备（包括飞机上的和地面上的设备）。发展概况　早期的飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航。飞机上有了简单的仪表，靠人工计算得出飞机当时的位置。30年代出现无线电导航，首先使用的是中波四航道无线电信标和无线电罗盘。40年代初开始研制超短波的伏尔导航系统和仪表着陆系统（见无线电控制着陆）。50年代初惯性导航系统用于飞机导航。50年代末出现多普勒导航系统。60年代开始使用远程无线电罗兰C导航系统，作用距离达到2000公里。为满足军事上的需要还研制出塔康导航系统，后又出现伏尔塔克导航系统及超远程的奥米加导航系统，作用距离已达到10000公里。1963年出现卫星导航,70年代以后发展全球定位导航系统。

导航方法　导航的关键在于确定飞机的瞬时位置。确定飞机位置有目视定位、航位推算和几何定位三种方法。

目视定位是由驾驶员观察地面标志来判定飞机位置；航位推算是根据已知的前一时刻的位置和测得的导航参数来推算当前飞机的位置；几何定位是以某些位置完全确定的导航点为基准，测量出飞机相对于这些导航点的几何关系，最后定出飞机的绝对位置。

飞机导航系统按工作原理可以分为：①仪表导航系统。利用飞机上的仪表所提供的数据计算出飞机的各种导航参数。②无线电导航系统。利用地面无线电导航台或空间的导航卫星和飞机上的无线电导航设备对飞机进行定位和引导。③惯性导航系统。利用安装在惯性平台上的3 个加速度计的测量结果连续地给出飞机的空间位置和速度。如果把加速度计直接装在飞机机体上，并与航向系统和姿态系统结合起来进行导航便构成捷联式惯性导航系统。④天文导航系统。以天体为基准，利用星体跟踪器测得星体高度角来确定飞机的位置。⑤组合导航系统。将以上几种导航系统组合构成的性能更为完善的导航系统。

大白猪 · 发表于 2009-12-25 14:26:13

DME 介绍

佛门少爷 · 发表于 2009-12-25 15:40:17

收藏他挺好

f214216709 · 发表于 2009-12-26 17:20:28

紧急救援装置???

marygirl0530 · 发表于 2009-12-28 21:57:27

收藏了仔细研究之后再来切磋啊

qiunai · 发表于 2010-1-6 23:23:52

号厉害啊，懂这么多啊，真的是要好好学习下啊，多谢楼主啊

kkdong_04 · 发表于 2010-1-17 22:29:13

只能说很牛。

chj3ds · 发表于 2010-1-18 11:10:20

很向下

lihang20052006 · 发表于 2010-1-18 11:25:00

十分感谢

mogujiajia · 发表于 2010-3-1 21:17:17

十分感谢

angelo · 发表于 2010-4-30 23:21:47

讲得很详细

fang1983816 · 发表于 2010-5-1 13:29:35

感谢一个

bscaoyang · 发表于 2010-5-4 09:12:49

楼主真是厉害,服了!

89255828 · 发表于 2010-5-4 09:17:09

恩不错```解说的很详细`

jiwu851121 · 发表于 2010-5-4 09:39:45

楼主辛苦了！！！

feime · 发表于 2010-12-1 06:38:05

讲的非常好，谢谢楼主！谢谢谢谢@

yan1234567 · 发表于 2010-12-1 23:30:45

好全，牛

jcy313735995 · 发表于 2010-12-3 07:29:10

很好啊，很全

我的1965 · 发表于 2011-7-9 11:04:43

导航方面对我来说真的很弱哦

liqease · 发表于 2011-7-13 11:21:24

好资料，不用下载附件

janson@su · 发表于 2012-9-11 20:14:25

哈哈了解了

wawjever · 发表于 2012-9-12 07:42:16

不错的资料

maoshan · 发表于 2012-9-20 15:55:54

楼主辛苦

adf11 · 发表于 2012-9-21 21:02:42

描述得很是详细啊！谢谢楼主！

不错么 · 发表于 2012-11-21 11:53:29

楼主好人啊，这么大篇幅的介绍很详细，还不要机务米下载，万分感谢！

cjl850106 · 发表于 2012-11-24 11:15:34

感谢感谢啊

zdwsuper · 发表于 2013-6-6 07:48:29

俺是来冒个泡的56

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