无线电领航--基本概念

bearyip

基本概念

本文主要是为了帮助大家迅速的了解无线电领航中的一些基本概念，具体每个概念后面涉及的原理或者相关知识点，我们会在以后的文章中说明。


1.各频率的波段

波段	频率
甚低频：VLF (Very Low Frequency)
低频：LF (Low Frequency)
中频：MF (Medium Frequency)
高频：HF (High Frequency)
甚高频：VHF (Very High Frequency)
特高频：UHF (Ultra High Frequency)
超高频：SHF (Super High Frequency)
极高频：EHF (Extremely High Frequency)

2.各种导航设备

DF：Direction Finder

DF：定向仪，曾经是主要的航空导航辅助工具，主要帮助迷失方向的飞机返回机场。它只提供飞机相对于台的方向，具体飞机当前的航向、速度、高度等信息一律不提供。

国内理解DF为：定向台，Direction finding station。

VDF：VHF Direction Finding

VDF：甚高频定向台，指的是配备使用甚高频（VHF）通讯波段的测向仪（DF），频率在118-136MHZ之间。当机场安装VDF的时，管制员可以通过VDF告知飞行员：飞机相对机场的方向。

VDF主要用于民航领域，类似的还有军事领域的UDF特高频定向台。

ADF：Automatic Direction Finding

ADF：自动定向仪，是一个机载设备，因此又称机载自动定向设备，它接收来自NDB或者LOC的信息，然后传递给飞行员。通常飞行员可通过仪表直接看出NDB或LOC台相对于飞机的方位。



NDB：Non-directional radio beacon 无方向性导航台。NDB常用在航路上，作用范围可达几百海里。

LOC：Locator 示位信标。LOC是一个低功率的NDB，常用在终端区，辅助进近，其作用范围为10-25海里。

NDB和LOC使用的频率在190-1750 kHz之间，处在低频（LF）和中频（MF）带。

VOR：VHF Omni-directional Range



VOR：甚高频全向信标，是一个地面甚高频无线电辅助设备，配合机载设备使用，可在360°范围内给航空器提供飞机相对于地面台的磁方位。利用频率介于108-117.95MHz的甚高频讯号来判断飞机本身的位置，以维持在设定的航道上。

VOR系统主要具有以下3种功能：

利用两个VOR台或利用一个VOR台和一个DME台组合确定飞机位置。

利用航路上的VOR台引导飞机沿航线飞行。

终端引导飞机进场和非精密进近。



根据不同用途VOR台分为两类：

A类，用于航路导航，频率112.00-117.95MHz，频道间隔0.05MHz，共计119个频道，发射功率200W，作用距离200海里。

B类，用于终端引导飞机进场进近，频率范围108.10-111.95MHz，频道间隔0.05MHz，且十分位为偶数，发射功率50W，作用距离25海里。

机载VOR接收设备主要包括控制盒、天线、甚高频接收机和指示器四大部分。常见的简易指示器如下图所示：



从下图我们可以学习如何使用指示器：



TO或FROM标志根据飞行员选择的路线告诉飞行员是在电台之前还是之后：





DME：Distance Measurement Equipment

DME：测距仪，常称为DME台，是一种通过无线电测量飞行器到导航台距离的装置。频率为特高频UHF，960MHz-1215MHz。

DME工作在超高频段，分机载设备和地面设备两部分。基本工作原理是：机载设备发射一个脉冲信号，地面设备接收到该信号后返回给机载设备一个应答信号。机载设备根据发射信号和接收到应答信号的时间差，就可以结合无线电波的速度算出飞行器与地面台站的距离。

应当注意的是，机载设备计算并显示出距离是飞行器与地面台站的斜边距离，通过简单的三角函数即可知道，飞行器在地面的投影与台站的距离是略小于这个斜边距离的。飞行器高度越高，距离台站越近，斜距误差也就越大。通常在十几海里以外误差可以忽略。

当DME地面设备和甚高频全向信标或者仪表着陆系统同时安装时，分别称做VOR-DME和ILS-DME。

ILS：Instrument Landing System



ILS：仪表着陆系统，俗称盲降系统，是目前应用最为广泛的飞机精密进近和降落导引系统。这是一种在诸如低云、低能见度的仪表气象条件下可以正常运行，使用无线电信号以及高强度灯光阵列来为飞机安全进近降落提供精密引导的陆基仪表进近系统。它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全降落。

一套ILS系统主要由两个子系统，一个提供水平引导（航向台Localizer：LLZ），另一个提供垂直引导（下滑台，Glide Slope或Glide Path：GP）。通过两个子系统的配合使得飞机准确降落在跑道上。而这个引导是由飞机上的ILS接收机对接收到的无线电信号的调制深度进行比较得到的。在一些机场安装有接收频率为75MHz的指点标。指点标的信号是灯光以及音响的提醒。





（航向台LLZ无线电原理）





（下滑台GP无线电原理）

在一些机场安装有接收频率为75MHz的指点标，分为外指点标（OM）、中指点标（MM）、内指点标（IM）。指点标的信号是灯光以及音响的提醒。在机场进场文件中公布了各指点标距离跑道的距离，结合飞机高度，可以帮助飞行员正确建立盲降（ILS）。指点标信息发送方式为摩斯电码，注意各个指点标的闪烁方式不同。



（蓝色外指点标）

外指点标安装在距离跑道入口6.5-11.1千米处，调制频率为400Hz，连续拍发每秒2划。驾驶舱中的指示是一个蓝色的闪烁灯，并且播放接收到的音频。设置其的目的是在中间以及最后进近阶段提供高度、距离以及设备运行情况的检查。外指点标时常与机场远台安装在一起，叫做LOM（Locator Outer Marker）。



（琥珀色中指点标）

中指点标安装在距离跑道入口0.9-1.2千米处，调制频率为1300Hz，交替拍发点划，每秒2划，每秒6点。驾驶舱中的指示是一个琥珀色的闪烁灯，并且播放接收到的音频。中指点标的作用是用来指示低能见度下的复飞点。中指点标时常与机场近台安装在一起，叫做LMM（Locator Middle Marker）。



（白色内指点标）

内指点标安装在距离跑道入口75-450米处，调制频率为3000Hz，连续拍发每秒6点。。驾驶舱中的指示是一个白色的闪烁灯，并且播放接受到的音频。内指点标通常飞机飞到安装在II类精密进近的诀断高处。



目前，一样可以提供距离信息的DME在很多地方替代了指点标。DME为飞行员在ILS下滑道时提供了更精确并且连续的监控信息，并且不需要在机场外额外安装设施。当它和ILS合装时，DME通常并不是安装在跑道头，而是考虑到各种误差安装在一个能提供与距跑道头距离误差最小的地方。当DME用于取代指点标时，必须有至少一台DME工作飞机才可以实施进近，而且对于DME可用的要求必须标注在精密仪表程序中。

MLS： Microwave Landing System

MLS：微波着陆系统，主要目的是取代ILS，但是由于GPS的发展，导致MLS的普及使用非常缓慢。因为GPS能够提供相似的精度，且不需要安装地面设备。

由于MLS主要安装在一些欧美大型机场，且目前受GPS的影响，也逐渐被关闭，因此这里我们不再对MLS进行过多的阐述。

PSR：Primary Surveillance Radar

PSR：一次监视雷达，简称一次雷达。其优势有两点：第一，不需要机载设备；第二，辅助管制员引导和管制飞机。

一次雷达能够检测并报告任何反射雷达波东西的位置。因此对于其作用范围内的飞机，鸟类，天气和陆地特征等都能显示，对于空中交通管制而言，这既是优点也是缺点。

如今，一次雷达仍然被管制员使用作为二次雷达的备用和辅助系统。

常见的一次雷达有：远程监控雷达（LRSR：Long-Range Surveillance Radar）、终端监测雷达：（TSR：Terminal  surveillance Radar ）、地面活动监视雷达(SMR：Surface Movement Radar)、监视进近雷达（SAR：Surveillance Approach Radar）、精密进近雷达（PAR：Precision approach radar）

AWR：Airborne Weather Radar

AWR：机载气象雷达，用于探测飞机前方与积雨云有关的强湍流和强降水区域，它也被用来提供飞机下面的地面地图。





SSR：Secondary Surveillance Radar

SSR：二次监测雷达，简称二次雷达，由询问雷达和应答机所组成。地面询问雷达发射电磁波，目标飞机上的应答机接收到询问电磁波后被触发，发射应答信号，询问雷达根据接收到的应答信号而工作，很容易知道飞机的二次雷达应答机代码、飞行高度、指示空速、马赫数、滚转角、地速、垂直速率、磁航向、真轨迹角等参数。

RNAV：Area Navigation

RNAV：区域导航，有必要说明一下，在英语文献中Area Navigation也称random navigation，因此简写为RNAV。RNAV被确认为一种导航方法，即允许飞机在相关导航设施的信号覆盖范围内，或在机载自主导航设备能力限度内，或在两者配合下沿所需的航路飞行。它创建了不必连接两个地面设施的新路线。

机载设备使用来自以下一种或所有导航系统输入的信息来自动确定飞机位置：

无线电辅助设备(VOR, DME, ILS, MLS)

全球导航卫星系统(GNSS)

惯性导航系统（INS）和惯性参考系统（IRS）

大气数据计算机(ADC)

时钟

大气数据计算机（air data computer：ADC）是现代玻璃驾驶舱中一个必不可少的航空电子组件。这台计算机不是一个单一的飞行仪表，它可以从飞机的全静压系统测定校准空速、马赫、海拔和海拔趋势数据。在部分超高速飞机（例如航天飞机）上，计算的是等效空速而非校准空速。

RNP：Required navigation performance

RNP：所需性能导航，指飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时，所需的导航性能精度，是一种基于性能的导航（Performance-based navigation，PBN），其使得航空器能够以特定的路径飞过两个三维空间上的点。RNP和同为性能基导航的RNAV(区域导航)的区别在于，RNP要求飞机有机载监视和告警系统，而RNAV没有这个要求。

FMS：Flight Management System



（在波音737-300上使用的FMS控制显示单元CDU）

FMS：飞行管理系统，是现代客机的一个基本组成部分的航空电子设备。FMS是一种专用计算机系统，可自动执行各种飞行任务，从而将机组人员的工作量减少到现代民用飞机不再搭载飞行工程师或导航员的地步。主要功能是飞行计划的飞行管理。FMS可以使用各种传感器（例如通常由无线电导航支持的GPS和INS）确定飞机的位置，FMS可以沿着飞行计划引导飞机。FMS通常从驾驶舱通过控制显示单元（CDU），包含小屏幕和键盘或触摸屏。FMS将飞行计划显示给电子飞行仪表系统（EFIS），导航显示（ND）或多功能显示（MFD）。FMS可以概括为由飞行管理计算机（FMC），CDU和串扰总线组成的双重系统。

所有FMS都包含一个导航数据库。导航数据库包含用于构建飞行计划的元素。这些是通过ARINC 424标准定义的。导航数据库（NDB）通常每28天更新一次，以确保其内容是最新的。每个FMS仅包含ARINC / AIRAC数据的一部分，与FMS的功能有关。

GNSS：Global Navigation Satellite System

GNSS：全球卫星导航系统，GNSS以一个或多个现有卫星星座为基础，辅以相关系统，以达到精度、完整性、可用性和连续性的水平，以满足民用航空界的要求。目前有4大全球卫星导航系统（GNSS），包括、美国的全球定位系统（ global positioningsystem, GPS ）、中国的北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（Galileo navigation satellite system, Galileo）和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（global orbitingnavigation satellite system, GLONASS）。

由于目前GPS的普及，导致GPS可以看作是GNSS的一部分。

GBAS：Ground Based Augmentation System



GBAS：陆基增强系统，即依靠地面设备接收卫星导航系统的信号，处理之后生成位置修正信息，通过甚高频设备发给机组。机载系统利用该信息得到更加精确的位置数据，以完成精密进近。尽管GBAS的主要目标是提供完整性保证，但它还可以提高位置误差小于1 m（1 sigma）的精度。GBAS有时也称为局域增强系统（LAAS）。

地面增强系统（GBAS）由一个GBAS地面子系统和一个GBAS飞机子系统组成。GBAS地面子系统提供两种服务：精确进近服务和GBAS定位服务。

SBAS：Satellite Based Augmentation System

SBAS：星基增强系统，SBAS通过纠正信号测量误差并提供有关其信号的准确性、完整性、连续性和可用性的信息，提高了GNSS信息的准确性和可靠性。

一些国家已经实施了自己的基于卫星的增强系统。例如，在欧洲，欧洲同步卫星导航覆盖服务（EGNOS）覆盖了欧洲联盟的大部分地区以及一些邻近的国家和地区。其他国家SBAS包括：

美国：广域增强系统（WAAS）

日本：Michibiki卫星增强系统（MSAS）

印度：GPS辅助的GEO-增强导航（GAGAN）

中国：北斗SBAS（BDSBAS）（开发中）

韩国：韩国增强卫星系统（KASS）（开发中）

俄罗斯：差分校正和监测系统（SDCM）（正在开发中）

ASECNA：针对非洲和印度洋的SBAS（A-SBAS）（开发中）

澳大利亚和新西兰：南方定位增强网络（SPAN）（开发中）



ABAS：Airborne Based Augmentation System

ABAS：机载增强系统，其目的是使用机载数据增强GPS的完整性，与GBAS和SBAS不同的是，ABAS不能提高精度(定位精度)。

PBN：Performance Based Navigation

PBN：基于性能的导航，指在相应的导航基础设施条件下，航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。

PBN包含两类基本导航规范：区域导航（RNAV）和所需性能导航（RNP）。

PBN概念的实施主要基于卫星导航（GNSS），可以逐步重新定义空域管理所需的基础设施，并考虑成本控制。充分利用了各种机载设备中已经具备的导航（GNSS），通信（CPDLC）和监视（ADS-C）功能，从而避免了昂贵的飞机改装。

END

扫码关注我们吧！

he11511250

666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666