DME概述.docx

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DME概述

DME概述

1DME简介

距离测量设备DME（DistanceMeasuringEquipment）是一种非自主的脉冲式（时间式）近程测距导航系统。

从1959年起，它已成为国际民航组织（ICAO）批准的标准测距系统，其装备在世界范围内呈上升趋势，获得广泛的应用。

它是通过测量无线电波在空间的传播时间来获取距离信息的。

它的出现与雷达技术的发展有密切关系，但它的工作方式与一次雷达又很不相同，它不是使用信号的无源反射，而是利用转发方式来工作，它由机载询问器（机载DME询问机）和地面应答器（DME天线和地面DME台）组成。

测量仪测量的是飞机与地面DME台之间的斜距R，如图0所示。

计算公式如下

R=1/12.359（T-T）C

0其中R是机载询问器计算出的飞机与DME台之间的斜距，以海里（NM）为单位显示于十进制的距离指示器上。

T是有机载询问器测量获得的询问信号与相应应答信号之间的时间间隔，以微秒（μs）为单位；

T为地面应答器的固定延时，以微秒（μs）为单位，典型值为01/25

50μs；

式中的12.359是射频信号往返1海里所经历的时间，以微秒（μs）为单位。

飞机上的测距仪测量的是飞机与地面DME台之间的斜距R，而实际上飞机驾驶员需要的是飞机与地面DME台之间的水平距离R0，用斜距R代替水平距离R的误差不会超过1%。

这主要是因为：

当飞0机的飞行高度在30000英尺左右时，飞机与DME台的距离很远，所以测得的斜距与实际水平距离的误差小于1%；当飞机近进着陆离DME台很近时，飞机的飞行高度已降低，所以测得的斜率与实际水品距离的误差仍然小于1%；一旦飞机进入仪表着陆系统（ILS）工作oo~4区域，沿下滑道下滑时，由于下滑道和跑道水平平面的夹角为2DME测得的斜距与实际的水平距离已非常接近，其误差更小于0.3%，所以实际中把斜距R当做水平距离R是可以的。

只有飞机保持较高0的飞行高度接近DME地面台时，斜距R与水平距离R之间才会出0现较大的误差。

从频谱特性和工作体制来划分，DME系统分为三种，这就是窄频谱特性的DME/N，宽频谱特性的DME/W以及精密的DME/P。

精密的DME/P是微波着陆系统（MLS）的测距设备，它只用于终端区；DME/N和DME/W既可配置在终端区，也可配置在航路上，常用DME/N。

布置在航路的DME，其辐射功率较高，一般为1.25KW，系统延时T必须设置在50μs，它常与仪表着陆系统（ILS）的下滑0信标（GS）装在一起，为进近着陆飞机提供联系的离理论着陆点（或下滑点）的距离信息，也可提供离跑道入口的距离。

2DME系统的组成

DME系统是一种询问——应答式脉冲测距系统，由机载设备和地面设备组成，见图1。

2/25

DM系机载设地面设询问控制距离显示天应答监视控制单机内测试设天线、电键

图1DME系统的组成

2.1DME系统地面设备

DME系统地面设备由应答器、监视器、控制单元、机内测试设备、天线和电键器组成。

应答器是DME系统地面设备的主要组成部分，它由接收机、视频信号处理电路和发射机组成。

接收机的作用是接受、放大和译码所接受的询问信号；视频信号处理电路的主要作用是对询问脉冲译码，并经过一定的时间的延迟后，产生编码回答脉冲对；发射机的作用是产生、放大和发送回答脉冲对。

现在民航使用的DME设备通常具有全固态设计、微机控制及采用双监控器、双应答器构型等特点，从而大大提高了地面信标设备工作的可靠性、精度和可维修性，如AWA公司生产的LDB—102型测距设备和ALCATEL公司生产的FSD-40/45型测距设备等。

以AWA公司生产的LDB—102型测距设备为例。

LDB—102型测距机由接收机单元（RV）、发射机驱动器（TD）、测试询问器（TI）、发射机电源模块、监视单元、1千瓦射频放大单元（仅用于1kW设备）、控制和测试单元（CTU）、射频面板、交流电源单元、天线、远端维护与监视系统（RMM，通常与VRB—52D型DVOR共同使用）等组成。

3/25

图2为设备简要框图及信号流程（以1kW单机为例），以下介绍1kW单机系统，双机系统的每一个应答机与之相同。

150W设备除1kW射频放大单元外，其余流程相同。

各模块功能简介如下：

接收机模块主要提供接收的功能。

发射机驱动器上有脉冲整形板、激励器、中频功放器、功率调制放大器。

测试询问器包括主板、射频产生器、调制和检测器、应答检测器以及衰减器。

测试询问器是一个独立的工作单元，它以一定的速率模拟飞机进行询问，测距机（DME）应答机将这些询问脉冲作为正常的询问并给出相应的应答。

监视器从天线以及相连的测试询问器上获得输入信号，这些信号代表了设备运行的参数，并且监视器对每一个信号进行通过/失败检测。

这个通过/失败结果由控制与测试单元获得并且根据所需进行告警指示或者产生控制行动。

控制和测试单元监视、控制并且测试LDB—102型测距机（DME）内部不同的功能。

1千瓦射频功率放大器由功率分配器，功率合成器和10个250W的射频放大模块组成。

射频面板位于控制与测试单元后的机柜后部。

所有的天线反馈及耦合元件，使150W或1kW设备功率放大器降低射频衰减和泄露。

射频面板上安装有定向耦合器、环流器和接收机预选滤波器。

发射机电源模块产生发射机驱动器所需的电流，在150W机器中，射频功率放大器的所需电源也由此产生。

交流电源单元用于将220V交流变压后，给设备提供所需24V直4/25

流等，并给备用电源充电。

52DVRB——102（通常还有远端维护和监视系统负责监视LDB关机操作。

它包括台的操作和状态参数，并且可以进行开/型DVOR）和中央监视终端系统等。

（NMP）站维护处理器它是一个包含四个串口的信号板台站维护处理器安装在机柜上，字节电池后备的内存和一个电池备份的实时时钟。

0.5M计算机，包含486）至少IBM兼容机（中央监视终端系统安装在监控中心，它包括一个以及中央监视终端系统软（Windows3.11）和一个工业标准操作系统件。

型天线。

通常使用内扫DME/NChu天线和内扫描天线有两种：

DME/N型天线。

描

天线耦合信号天线询问脉冲

定向耦合器

应答脉冲测试询问器模块

监控器模块环流器

预选滤波器接收机故障线路发射机驱动器射频放大器1KW

发射机电源模块

关控制/设备开控制和测遥控遥控状态指示试单元主识别相关识别码

图2LDB—102型测距设备简要框图及信号流程

信号流程如下：

来自飞机的询问信号被测距机（DME）的天线接收，天线连接到测5/25

距机（DME）设备上的射频板。

信号流经定向耦合器和环流器后到预选滤波器。

环流器的作用是防止耦合的发射机输出直接进入接收机。

预选滤波器包含三个调谐到接收频率的耦合谐振腔，它隔离中频镜象频率，隔离伪频率并且对发射机输出频率更进一步衰减。

然后，询问信号送到接收机模块。

接收机检测并解码“通道视频”而且对同步回答触发脉冲对编码。

如果必要，随机应答脉冲对被加上，对于同步应答保持一个最小应答率945Hz。

通过减少接收机灵敏度，最大应答率被限制在2800Hz。

1350Hz的识别码在每40秒发送一次。

接收机输出应答脉冲对触发发射机驱动器模块上的调制产生器，送到1千瓦射频功放模块。

发射机驱动器的激励频率由接收机模块上的本地振荡器提供。

功放上的输出被送回到射频板上，经过环流器和定向耦合器到天线，对飞机发送应答信号。

在双机系统上，射频板上含一个同轴转换中继，当一台发射机连接到天线时，另一台发射机连接到假负载。

设备中还包括一个测试询问器和一个监控器，这两个单元一起用于检测测距机的性能。

测试询问器连续地向测距机（DME）询问这如同模拟一架飞机，发射机对这些信号进行应答，然后监控器检测并处理应答信号对应答信号各项参数进行门限比较。

测试询问器产生的询问脉冲通过定向耦合器到信标接收机，应答机对这些询问的应答也通过此定向耦合器送到测试询问器。

2.2DME系统机载设备

机载DME系统由询问器、距离指示器、天线和控制盒组成。

机载DME询问器由发射机、接收机和距离测量电路等组成，完成信号的发射、接受和距离的测量。

控制盒对询问器收发信机提供需要的控6/25

通信或导航接收机提供频率的选择。

VHF制和转换电路，还可以对台的斜距，飞机的地速DMEDME距离指示器可以显示飞机到地面询问天线的作用是发射询问信号和接受回以及飞机到台时间等信息。

波段天线。

答信号，它是具有垂直极化全向辐射图形的单个L系统机载设备的主要组成部分，目前的典型产品DME询问器是。

系列DMECollinsDME-700、BendixDME-37ADME询问器等700有

环行发射输功率放大激励低通滤波频率合成激励功放触发脉冲触发脉冲接收机输入频率合成器调谐本振激励监控器接收机预选器调谐自动增益控制视频输入ARINC视频处理器输出距离处理器ARINC音频输出115VAC400Hz稳压飞机电源电源非稳压3DME-700组成简化框图图

以CollinsDME-700为例，CollinsDME-700在对台工作方式时可提供多个所选地面信标台的距离信息；在自由扫描工作方式时，可提供在其工作范围内的所有地面信标台的距离信息。

距离信息供给飞行管理计算机系统用于高精度定位，并可在驾驶舱显示。

另外，在上述两种工作方式时，还可以提供所选信标台的音响信号。

CollinsDME-700由机壳、电源、频率合成器、激励器、功放、接收机、视频处理器、距离处理器、和监控器等组件组成。

如图3是CollinsDME-700组成简化框图。

7/25

各模块功能简介如下：

机壳组件包括母板组件、后部插座、射频连接板和环行器/低通滤波器组件。

电源组件的作用是把115V、400Hz飞机电源变换为DME工作所需要的直流电压。

频率合成器组件的功能是为所选择的DME信道产生正确的发射机信号。

它包括一个VCO和一个稳定主控振荡器（SMO）。

VCO产生L波段信号，并经由激励器-功放组件放大和调制。

SMO包括锁相环，用以给VCO产生调谐电压。

激励器组件调制并放大来自频率合成器的L波段信号，供给功放脉冲的RF输出信号，供给接收机连续波（CW）激励信号。

激励器包括4级放大器和1级调制器。

功放组件由RF放大器和调制器组成。

它放大并整形加到天线上去的RF脉冲信号。

接收机接受选择、放大和检波输入的地对空信号。

它由预选器、63MHz中放和10.7MHz中放/检波器组成。

视频处理器由脉冲对译码器、中放自动增益控制（AGC）放大器、输入/输出（I/O）装置、数字/模拟（D/A）转换器、ARINC429总线接口电路、识别滤波器和音频放大器组成。

完成的基本功能是：

对中频视频输出译码；控制接收机中频增益；调谐接收机预选器；与ARINC接口；提供音频识别信号。

距离处理器由CPU、存储器电路、发射机脉冲对编码器。

自检信号产生器、控制总线接口和包括距离时钟在内的距离计数器网络组成。

它的功能是：

给DME发射机产生激励器和功放触发脉冲；测量第一个询问脉冲与所接受的第一个视频脉冲之间的时间间隔。

8/25

内部故障的设备。

它由故障监控监控器组件提供检测DME-700面板自检开关及输出电路和DME-700电路、非易失性存储器、输入/故障指示器组成。

（DME/P）

密测距机2.3精它提供精密的一个必要组成部分，DME/P是微波着陆系统（MLS）测距功能。

地面信标应答器的方框图可以将它看作是DME/P图4为典型的方式询问，另一个则FA由两个独立的应答器所组成：

一个用于回答方式询问。

每个应答器均由接收机、信号处理电路和发IA用于回答方FAIA方式和射机组成。

两个应答器公用一个接收机，用于接受式询问。

方式回答延迟调整FA至方式回答延迟调整IA

自动延迟稳定监视器峰值振幅查找方式延迟IA（询问器）（询问器）（PAF）窄带IF（800KHz宽带窄带脉宽鉴别器费里斯鉴别器对数放大器带通滤波器）译码器来自ADS接收机宽带IF（3.5MHz延迟—衰减—比较对数放大器FA方式延迟（DAC）带通滤波器）优先级逻辑编码器发射机调制器RF回波抑制输入/输出随机脉冲对定时与控制定时与控制

图4DME/P系统地面信标应答器方框图

图5为典型的DME/P系统机载询问方框图。

它由接收机、信号处理电路、发射机及其IA、FA方式编码器等电路组成。

9/25

不产生距离估信号确同步距搜索确800KH窄I搜索跟译码距离相关脉宽鉴别费里斯鉴别接收带通滤波器跟踪更新号设脉冲检测电峰值振幅（PAF距离计数IF（3.5MH宽数据滤波速率限制距离估时带通滤波器方式编I自动延迟发射（ADC方式编F估计丢最后距离信数据系统机载询问器方框图图5DME/P系统的测距原理DME33.1测距原理系统测距是从机载询问器向地面信标发射询问脉冲对开始DME?

s的固定延迟后，发射应答的，地面台接受这些询问脉冲对经过50?

s固定延迟，称为主延迟。

其作用是：

一50。

其中脉冲对，见图6（相应则使对询问的回答时间统一；二则可读出距离指示器零海里处?

s延迟也叫做零。

因此，5与地面信标台所在机场跑道的接地点处）海里延迟。

询问器的距离计算电路根据从发射询问脉冲对至接受应答脉冲对之间所经过的时刻差，计算出飞机到地面信标台的斜距。

10/25

询问脉冲对发射机回答脉冲对RF应答编号RF询问1213126X——........1025102564Y——102463X——........9621X——

接收机地面信标台1150....10881087

1151——1150——1088——1087——

指示器

接收机机载DME64X63Y..

收、发信机......1Y126Y......

发射机

...

..

的测距原理示意图图6DME

8s/10m3?

飞机到地，即由于点播传播速度可以认为是一个常数，面信标台的斜距可以用下式来表示：

tt?

c?

?

DR?

t?

R?

t

DR?

2

——询问器与应答器之间的距离，以海里为单位；式中Rt——自发射询问脉冲对到接受回答脉冲对之间所经过的时R间，以微秒为单位；?

s50t?

——地面信标台接受询问和发送回答之间的延迟时D间；?

12.359?

以微1海里并返回所需要的时间，——射频电波传输

秒为单位。

频闪原理3.2关键在于识要测定发射询问脉冲对到接受应答脉冲对的时刻差，接受信号可能别处从地面应答器应答的机载询问器本身的应答信号。

对其他飞机测距机询问的应包括地面台对自己询问信号的应答信号、11/25

答信号以及地面信标台断续发射的脉冲和识别信号。

为了识别地面应答机的应答信号，机载询问机通过所谓的频闪搜索原理来实现。

频闪搜索的基本原理是：

使询问器在开始询问的一段时间内，产生一串重复频率随机变化的询问脉冲对，于是地面台对飞机的应答脉冲对重复频率也按一定规律随机变化。

由于它们的变化规律是随机的，具有独特的变化形式，因而可以和其他飞机询问和地面台应答脉冲对重复频率的随机变化加以区别，这样就可以使询问器辨认出对自己询问的应答。

4DME系统的信号特征和系统性能

（1）工作频率

962~1213MHz频段内。

机载询问器的询问频率DME系统工作在1025~1150MHz962~1213MHz频段。

在频段，地面信标台的回答频率在

DME系统信道安排为X和Y两种信道。

X信道编排为：

1X,2X,……,126X；Y信道编排为：

1Y,2Y,……，126Y。

这样，DME系统共有256个信道。

无论询问还是回答信道，相邻两个信道频率间MHzMHz，即631隔为.任何一个信道的发送和接受频率差均为f?

f?

63MHzIRff——信标台的回答频率。

——询问器的询问频率；式中RIDME系统的X/Y信道安排见图7。

其中X信道126个，Y信道MHz；在6363X126个。

在头信道内，回答频率比机载询问频率低MHz。

而头63Y信道内，回答频率高于机载询问频率6364X~126XMHz；在64Y~126Y63信道内，回答频率比机载询问频率高信道内，MHz。

63回答频率比询问频率低

12/25

.

信道安排图7X/Y

个信道的工作能力，但其中252DME系统设计为具有尽管民用和Y;60~69X1~16X和52个信道往往是不用的。

这52个信道是：

有个，共20070~126X和Y；Y。

DME实际上只能工作在17~59X和YVOR连用方式中，DME/VOR和DME/ILS原因是：

信道上。

其一，在MHzMHz应ATC200个信道；其二，避开10301090和和ILS只占用答器工作频率，以避免与它们之间可能的干扰。

地面台安装在一ILS系统地面信标台往往与DMEVOR和由于）工作频DME/VOR/ILS起，为了充分利用频谱，有关导航设备（如VORVOR控制面板上选定一个率一般是配对分配的。

例如：

当在）规ICAO频率时，DME的频率也就自动地调定了。

国际民航组织（1DME定的甚高频导航与系统的频率配对列表于表中。

13/25

1频率配对分配表表

甚高频导航频率（分配DME系统信道MHz非配对信道1~16

17~56

偶数编号的ILS/VOR奇数编号的机场跑道152********2793012333015?

?

DME1距离DME方位VOR气压高度

134.4~135.9

108.0~112.0配对?

292762421VOR/DMEDME2

DME信道与ILSDME信道与57，58信标台

配对ILS

非配对信道3018

133.3~134.2112.0~117.99

0333跑道

6

60~69，59，VOR/DME

70~126

VOR27

）

（2）脉冲对及脉冲间隔的机载询问器和地面应答器，发射的信号都是脉冲对，对DME?

s；射频脉冲对的包络为钟形脉冲，脉冲12于X信道，脉冲间隔为?

s8宽度为3.5。

。

见图?

s0.53.5?

?

s0.53.5?

XX?

s?

120.5?

s?

0.512

YY?

s?

0.536?

s0.530?

b.DME系统回答信号格式a.DME系统询问信号格式脉冲脉冲下降上升时间时间

AA9A.A501..00脉冲宽度脉冲间隔系统发射脉冲的形状c.DME8DME信号格式和脉冲形状图

脉冲对重复频率（3）应答为保证记载询问器的正常工作以及地面应答器的容量限制，14/25

机发射的应答脉冲不能低于945对每秒，同时不能高于2800对每秒。

（4）识别信号

在我国，DME的识别信号为三个英文字母的摩尔斯电码。

（5）系统延时

?

s，50代表地面应DME的系统延时根据国际民航组织的规定为答机收到询问信号经过处理后发射应答喜好的时间差，其目的在于克服多路径反射波的干扰。

（6）DME的容量限制

国际民航组织规定，DME最多能为100架飞机提供距离信息。

（）覆盖范围和测距精度

DME的有效覆盖范围为200nmile，在有效覆盖范围内，系统的测距误差不大于0.5nmile。

5DME系统在飞机导航中的应用

DME提供的斜距信息在飞机导航中可有多种用途：

（1）定位

DME作为自动飞行控制系统的传感器所提供的距离信息，送到飞行管理计算机系统（FMCS）用于飞机的精确定位。

（2）航路间隔

为确保飞机的飞行安全和正常，所有在航路飞行的飞机均必须按指定的高度层和一定的距离间隔飞行。

而航路间隔可利用DME提供的距离信息来实现。

（3）进近到机场

在某些情况下，驾驶员可以利用DME提供的距离信息操纵飞机以某个方位飞向DME/VOR信标台，然后转弯以便在新的方位上飞行到某个位置时再作圆周飞行，使飞机最后进入着陆航向，见图9。

15/25

中指点信标远指点信标

1224152118?

1

DME使飞机进近到机场图9利用

（4）避开保护空域可以操纵飞机在距空中禁区有时驾驶员为了避开某个空中禁区，朝时，再径个新的线方位一，圆距某一离上作周飞行待飞到10。

DME/VOR信标飞行，见图（5）在指定位置等待距离指DME驾驶员可根据航站DME所提供的距离信息，保持示器读数为常数，即做圆周飞行，以等待进场着陆。

计算地速和到台时间（6）询问器连续地测量到所选地面信标台的斜飞机在飞行中，DME所以测量斜距。

由于这个斜距是随飞机接近或离开信标台而变化的，距的变化率就可给出飞机接近或离开信标台的速度。

系统是飞机无线电导航广泛使用的一种近程导航设备。

它DME当它与其他近程导航和既可用作导航设备，也可用作机场导航设备。

相配（ILS）（VOR/DVOR）着陆设备如甚高频全向信标和仪表着陆系统合构成航线或机场导航设备时，可有多种使用方案：

16/25

0333

18

保护空域

利用DME避开保护空域图10

DME系统用作航线导航设备（a）

DME系统用作导航设备时，主要有以下几种使用方案：

DME/DME使用方案?

?

?

?

DME飞机分别测得至两个航线这种方案就是体制定位方案。

消除定地面信标台的距离来确定飞机的位置。

为了提高定位精确度，在实践中也可同时利用三个航线地面信标台所提供的距位的多值性，?

?

?

?

?

11离信息进行定位，构成体制定位系统，如图。

17/25

飞机?

使用方案（b）VOR/DME使用方案（a）DME/DME使用方案11DME/DME和VOR/DME图

使用方案?

DME/VOR/DVOR?

?

?

体制定位方案。

在此定位方案中，飞机可同时这种方案就是提供的以磁北为基准的方位信息和来子DVORVOR或接受来自?

?

?

ICAO地面信标的距离信息，用以确定飞机的位置。

是由于DME审定的标准近距导航系统，故使用最为普遍。

VOR/TACAN（VORTAC）使用方案?

是一种能给飞机提供到某一固定地面的方位和距离塔康（TACAN）?

?

?

导航体系。

它是一种军用航空信息的战术空中导航系统。

实际上，系统TACANDME系统具有相同的测距功能，因此TACAN由于与系统的机载设备与系统的地面设备，或者DMEDME的机载设备与TACAN系统的地面信标可以互相配合工作，两者完全相容。

系统用作机场导航设备DME（b）

系统用作机场导航设备时，可有以下三种使用方案：

DMEDME/ILS使用方案?

系统地面信标与在某些不便于安装指点标的机场内，常由DMEMLS功能后，代替即使在微波着陆系统ILS相配合。

（MLS）（ILS）仍需18/25

要有提供距离信息的相应设备，即精密测距机（DME/P），只不过DME/P可提供更加精确的距离信息而已。

?

DME/TVOR/DVOR使用方案

?

?

?

体系定位系统类似，即由机场这与航线DME地面信标与机场全向信标（TVOR）或机场多普勒全向信标（DTVOR）相配合，构成?

?

?

体制定位系统。

此方案既可以更加有效的利用空域外，还可以提高在ILS进