摘 要：飛機(jī)導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)必須以飛機(jī)定位為基礎(chǔ)，而飛機(jī)定位是利用組合的DME以及VOR所形成的剛角距來實(shí)現(xiàn)的。文章首先闡述了民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，然后對(duì)民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成進(jìn)行了分析，保證了飛行安全。

關(guān)鍵詞：VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)；組合導(dǎo)航；機(jī)載設(shè)備

中圖分類號(hào)：V249.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0194-02

1 VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)概述

組合VOR-甚高頻全向無線電信標(biāo)以及DME-測(cè)距機(jī)所形成的導(dǎo)航系統(tǒng)便是VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)。而測(cè)量電臺(tái)方位以及飛機(jī)的測(cè)角系統(tǒng)是通過VOR來實(shí)現(xiàn)的。VOR作為一種區(qū)域性的導(dǎo)航設(shè)備，可以將不同的方位信息由地面臺(tái)傳遞至空中飛機(jī)，這樣飛機(jī)便很容易對(duì)地面臺(tái)的位置進(jìn)行確立。而實(shí)現(xiàn)二次雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)量是通過測(cè)距機(jī)實(shí)現(xiàn)固定應(yīng)答器與詢問器之間的距離來實(shí)現(xiàn)的。因此，飛機(jī)定位的實(shí)現(xiàn)便應(yīng)用了VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)，可以將等待飛行的飛機(jī)引導(dǎo)進(jìn)場(chǎng)、避開保護(hù)的空域，并實(shí)現(xiàn)航路與航路之間的間隔等。

2 民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理

從系統(tǒng)的工作原理來看，民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)可以在機(jī)載設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)飛機(jī)的磁方位進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)之間的相位差，并接收由地面VOR臺(tái)所發(fā)射的不同信號(hào)等。以上磁方位又名VOR或徑向方位，而要想獲取電臺(tái)的磁方位，僅需將其反向180°便可獲得，在指示器上，飛機(jī)以及電臺(tái)的方位均可顯示出來。如果將VOR地面臺(tái)比作一個(gè)燈塔，那么光線便可以通過周邊不同的方位進(jìn)行發(fā)射，并且可以發(fā)射旋轉(zhuǎn)光束等。同時(shí)，要想計(jì)算出觀察者的磁方位角，只需知道光速的旋轉(zhuǎn)速度以及記錄所發(fā)射的全方位光線轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)光束的間隔時(shí)間便可[1]。信號(hào)由VOR臺(tái)所發(fā)射時(shí)是一種低頻的信號(hào)，分為相當(dāng)于全方位光線的基本相位信號(hào)以及相對(duì)于旋轉(zhuǎn)光束的可變相位信號(hào)?？勺兿辔恍盘?hào)在VOR臺(tái)四周隨著徑向方位的不同，其相位也不同程度的發(fā)生著變化；而基本相位信號(hào)則不同，其在VOR臺(tái)四周任一方位上均擁有相同的相位。而飛機(jī)的磁方位決定了存在于可變相位信號(hào)與基準(zhǔn)之間的相位差。機(jī)載設(shè)備利用接收的VOR臺(tái)所發(fā)射信號(hào)將實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)相位差，至此VOR方位以及飛機(jī)的磁方位便因此獲取了。而系統(tǒng)測(cè)距機(jī)測(cè)量工作的開始是利用機(jī)載詢問器將詢問脈沖對(duì)發(fā)射進(jìn)程來開展的，地面信標(biāo)臺(tái)將會(huì)對(duì)以上脈沖進(jìn)行接收，并出現(xiàn)50μs的延遲。以此為基礎(chǔ)，地面信標(biāo)臺(tái)將對(duì)發(fā)射的脈沖對(duì)進(jìn)行回答，而機(jī)載詢問器利用脈沖對(duì)接收以及發(fā)射的經(jīng)過時(shí)間便可計(jì)算地面臺(tái)與飛機(jī)之間的斜距。最終，系統(tǒng)將利用距離指示器來將計(jì)算得出的信息顯示出來當(dāng)做一個(gè)常用的參數(shù)，3×108m/s的速度為電波的傳播速度。利用式（1）可以將地面信標(biāo)臺(tái)以及飛機(jī)間的斜距計(jì)算出來。

R=C/2（Tr-Td）-（Tr-Td）/τ（1）

式（1）中：τ-射頻電波的傳播速度為12.359，m/s；C-地面水平距離，m；Td-延遲時(shí)間，μs；Tr-脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，μs；R-斜距，nm。

3 民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成

3.1 VOR設(shè)備構(gòu)成

機(jī)載接收機(jī)以及地面全向方位導(dǎo)航臺(tái)從結(jié)構(gòu)組成上看構(gòu)成了VOR系統(tǒng)。其中定位誤差因較遠(yuǎn)的系統(tǒng)距離而相對(duì)較大，因此便出現(xiàn)了配合使用的DME。

3.1.1 地面設(shè)備

地面全方位導(dǎo)航臺(tái)發(fā)射功率高達(dá)50W，在25nm的不同距離中都可接收到，且一共有40個(gè)不同的波道，其頻率基本上都在108～111.95Hz中間，又名終端VOR臺(tái)。該導(dǎo)航臺(tái)相對(duì)于其它相同頻率的VOR臺(tái)來說，因其發(fā)射技術(shù)為低頻發(fā)射，所以并不會(huì)有干擾產(chǎn)生。但VOR的精度將由于密集的機(jī)場(chǎng)建筑物布局而受到影響，只可應(yīng)用在短距離的導(dǎo)航中。一般情況下，極坐標(biāo)定位系統(tǒng)的構(gòu)成是由DME以及終端VOR臺(tái)共同安裝的。終端VOR臺(tái)會(huì)與DME一起安裝，從而構(gòu)成極坐標(biāo)定位系統(tǒng)。將其與LOC安裝在一起，終端VOR臺(tái)將與跑道中心擁有一致的方位線，可以引導(dǎo)飛機(jī)著陸。而航路上的VOR為航路VOR，通常安裝在山頂?shù)葻o障礙物地點(diǎn)，能夠減少其所受干擾。此種設(shè)備的頻率在112～117.95Hz之間，共擁有頻道就120個(gè)。而若從工作的范圍出發(fā)，視距限制會(huì)影響到系統(tǒng)的工作范圍，VOR工作距離在飛機(jī)高達(dá)3萬英尺時(shí)要想達(dá)到200nm，那么其決定的因素包含了接受機(jī)的靈敏度、飛機(jī)高度以及發(fā)射功率等等。

3.1.2 機(jī)載設(shè)備

VOR機(jī)載設(shè)備如果從結(jié)構(gòu)組成出發(fā)，其構(gòu)成成分有天線、甚高頻接收機(jī)、指示儀表以及控制盒等，其方位處理措施各式各樣，設(shè)備的型號(hào)也豐富多彩，但卻擁有相似的功能。其中，駕駛員在導(dǎo)航與飛機(jī)定位時(shí)，將依據(jù)展示在指示器上的由接收機(jī)所供給的導(dǎo)航信息來確認(rèn)；而臺(tái)識(shí)別以及語音信息、向/背臺(tái)信號(hào)和方位信號(hào)等不同種信號(hào)便是由接收機(jī)來提供的，其接收并處理地面發(fā)射的方位信息；VOR的控制顯示由控制器來進(jìn)行控制，其功能也不盡相同，包含了音量的控制、頻率的選擇以及按鈕的試驗(yàn)等等?？刂坪性诂F(xiàn)代的飛機(jī)上共同使用了ILS、DME以及VOR系統(tǒng)。另外，為了避免機(jī)身將電波阻擋，一般會(huì)在垂直安定面或機(jī)身上進(jìn)行安裝天線，此天線也是由LOC以及VOR所共用的天線。全向水平極化的方向圖在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中出現(xiàn)在天線中，目的是為了在工作范圍內(nèi)接收更高頻率的信號(hào)。

3.2 DME設(shè)備構(gòu)成

DME系統(tǒng)二次雷達(dá)系統(tǒng)其構(gòu)成也包含了地面信標(biāo)以及機(jī)載設(shè)備等，其工作頻率在962～1213Hz之間，波道就有252個(gè)，間隔相鄰的波道的距離有1Hz。

3.2.1 土地面設(shè)備

DME地面信標(biāo)設(shè)備的類型豐富多彩，其中包括了控制單元、監(jiān)視器、電鍵盤、應(yīng)答器以及機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備等等。而由視頻信號(hào)處理、發(fā)射以及接收機(jī)的電路所構(gòu)成的應(yīng)答器是其中的主要設(shè)備。而接收、譯碼以及放大詢問信號(hào)的工作是由運(yùn)行在DME中的接收器來完成的，發(fā)送、放大并產(chǎn)生脈沖對(duì)的進(jìn)程則是由工作在DME中的發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備在頻率的收發(fā)上一一對(duì)應(yīng)，與詢問頻率相比，測(cè)距信標(biāo)臺(tái)所發(fā)射的頻率以63Hz為標(biāo)準(zhǔn)，或高或低。而在民用DME中有52個(gè)不用波道，分別為60～69X、Y以及1～16X。地面DME在設(shè)計(jì)時(shí)便可在同一時(shí)間服務(wù)于不同的近百架飛機(jī)。

3.2.2 機(jī)載設(shè)備

距離指示器、控制盒、詢問器以及天線等設(shè)備從結(jié)構(gòu)組成出發(fā)便構(gòu)成了機(jī)載DME設(shè)備。其中的控制盒可以轉(zhuǎn)換電路以及控制發(fā)信機(jī)，其與VOR使用了一個(gè)相同的控制盒。收發(fā)信機(jī)構(gòu)成了詢問器，而脈沖對(duì)之間的接收、放大、譯碼、發(fā)射以及產(chǎn)生等均可在其中實(shí)現(xiàn)。而飛機(jī)到地面信標(biāo)臺(tái)斜距的計(jì)算以及回答脈沖的有效性均等是由詢問器中的距離計(jì)算電路來進(jìn)行確保[2]。指示斜距的是距離指示器，其能顯示時(shí)間以及地速，而單個(gè)L波段天線的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)唯有在飛機(jī)沿著徑向線時(shí)才可獲取，其能接收以及發(fā)射信號(hào)，其工作頻率與VOR地面臺(tái)相配套存在。調(diào)定DME頻率的基礎(chǔ)是調(diào)諧好ILS頻率以及VOR，而DME設(shè)備將在工作時(shí)不間斷地對(duì)地面信標(biāo)臺(tái)進(jìn)行詢問。

4 結(jié)束語

綜上所述，國(guó)內(nèi)民機(jī)利用現(xiàn)有的技術(shù)平臺(tái)以及技術(shù)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了適于民用飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)，目的是為了更加安全地保障運(yùn)行中的民用飛機(jī)，而為了飛行安全，在飛機(jī)的引導(dǎo)以及定位上可應(yīng)用VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)。所以，通過文章的探討，相信可為未來相關(guān)的工作者帶來啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

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[2]沈笑云，褚世超，焦衛(wèi)東，等.DME/DME區(qū)域?qū)Ш降膶?dǎo)航臺(tái)優(yōu)選算法[J].中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，32（03）：31～36.

收稿日期：2018-8-12

作者簡(jiǎn)介：劉永順（1989-），男，山東青島人，本科，從事航務(wù)技術(shù)保障工作。