通信导航监视设施通信导航监视设施是飞行签派专业的一门技术.docx

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通信导航监视设施通信导航监视设施是飞行签派专业的一门技术

1.5通信导航监视设施

通信导航监视设施是飞行签派专业的一门技术基础知识。

它要图例通讯、导航、雷达及其它一些辅助导航系统。

通过学习，获得一定的无线电基础知识，了解飞行签派服务实施的种类及其用途和作用原理，同时对新航行系统的方案及实施有一定的了解。

第一章绪论

通信系统分为平面通信和地空通信系统两类，地空通信未来以数据通信为主，甚高频实现数据链通信后，就可以实现自动相关监视。

导航系统分为终端区导航系统和航路导航系统两类，未来采用卫星导航后，可以取代地面NDB、VOR、DME、ILS等系统。

监视系统分为流量管理系统、终端区监视系统和航路监视系统。

新航行系统的特点是：

提供全球CNS系统的覆盖能力，空/地间实现数字化数据交换以及对无须装备ICAO准陆基精密着陆引导设备的机场跑道和其它着陆区提供导航和进近服务。

ICAO系统方案选用全球导航卫星系统（GNSS）用于导航。

数据通信可以采用三类媒体：

航空移动卫星数据链、二次监视雷达S模式数据链及甚高频数据链。

第二章无线电基础知识

无线电传播规律：

第一，无线电波在均匀媒质中传播时，是以恒定的速度沿直线传播；

第二，无线电波在不均匀媒质中传播时，除了速度要发生变化外，还会引起发射、折射、绕射和散射等现象，使得电波传播方向改变；

第三，无线电波在传播过程中，由于能量的扩散和被媒质的吸收，使得电波能量逐渐减少，场强逐渐减弱。

无线电波传播时，由于地面和大气的影响，形成了不同的传播方式，大体上分为四种：

第一，地波，沿地球表面传播的电波；

第二，天波，靠电离层反射而传播的电波；

第三，空间波，靠直射波和地面反射波合成的方式而传播的电波；

第四，散射波，利用对流层和电离层对电波的散射作用而传播的电波。

根据无线电波不同的传播特性，无线电的频率分成若干频段，其中有甚低频（VLF）频段、中频频段（MF）、高频频段（HF）、甚高频频段（VHD、特高频频段（UHF），超高频频段（SHF）及极高频频段（EHF）。

对于微波以上的频段，一般都用“字母”表示，例L频段，X频段，C频段及K频段等。

甚低频频段，频率低，靠地面和电离层的D层传播，称波导模传播方式，这种方式传播的特点是传播距离远，损耗小，但不够稳定；中频频段电波靠地面传播，信号稳定；高频频段，频率高，地面损耗大，主要靠天波传播，传播距离远，但是存在着衰落和越距等现象，信号极不稳定；甚高频频段以上的电波，靠空间波传播，传播距离为视距，信号同样存在衰落现象，但受干扰小，频段宽，容纳电台多。

第三章无线电通信系统

航空通信业务主要指航空固定业务（AFS）、航空移动业务（AMS）及航空通播业务三种。

民航地面业务通信网络中采用的电报格式有两种：

一种是AFTN电报格式，主要供航管使用；另一种是SITA电报格式，供航空公司使用。

每种电报格式均由五部分组成：

报头行，收电地址部分，发电地址部分，电文部分及电报结束符号。

平面通信包含管制移交通信、分组数据网、自动转报系统、卫星通信网及雷达数据传输等部分。

自动转报通信是一种使用自动转报系统将电报从来报电路转到去报电路的电传打字的通信方式。

它是由自动转报系统和用户两部分组成。

卫星通信网是一种以卫星技术为基础的平面通信网。

目前我国民航采用的是C频段和Ku频段转发器的卫星通信网。

地空通信系统分高频（HF）通信、甚高频（VHF）通信和航空移动卫星通信（AMSS）

等三种，而通信方式采用话音和数据链。

高频通信频率范围为2～29.999MHZ；甚高频通信频率范围为II8.00～I35.975MHZ；卫星通信频率范围采用C频段或ku频段。

航空移动卫星系统的业务有四种：

即空中交通服务（ATS）、航务管理通信（AOC）、

航空行政通信（AAC）和航空旅客通信（APC）。

前两种通信与飞行安全息息相关，因此，在通信中优先保证。

AMSS系统由：

空间段（S）、机载地球站（AES）、地面地球站（GES）和网络协调站（NCS）等组成。

第四章近程无线电导航系统

无线电导航的优点是：

不受时间、天气的限制；测定参量精度高；定位时间短，可以连续、适时地定位；导航设备简单，可靠。

无线电导航定位通常有：

θ一θ定位法；ρ一θρ定位法；ρ一ρ定位法及双曲线定位法。

无线电导航系统，一般分为近程导航系统（如：

NDB、VOR、DME及ILS）和远程导航系统（如：

OMEGA、LCS、IRS、DOPPLER及GNSS）两类。

无方向性信标（NDB）即是通常所说的导航台，它分航线导航台和终端导航台两种，工作于中频（MF）频段，对于发射功率为200瓦的NDB，其有效导航距离约300公里，该设备简单，便宜，但精度不高，误差≤2°。

机上ADF系统接收地面NDB信号，可以为飞机测向和定位，无线电方位信号可以从机上ADF或RMI、HSI上读得，而系统输出相对方位角与飞机航向有关。

甚高频全向信标系统（VOR）也是测角系统，工作于甚高频频段，受干扰小，测角精度高，机上VOR接收系统输出磁方位信号，从RMI，HSI上可以直接读得电台磁方位角（QDM）或飞机磁方位角（QDR），该方位角与飞机航向无关。

VOR台发射频率分A台和B台两种情况，A台为航线使用的VOR台，其工作频率范围为112.00～118.00MHZ；B台为终端使用的VOR台，其工作频率范围为108.00～112.00MHZ，第一位小数为偶数，航向台同样工作于该频段，但第一位小数为奇数，以视区别。

VOR能提供磁方位角，主要通过对两个30Hz的信号（基准相位信号和可变相位信号）比相来实现的，其相位差完全反映电台的磁方位角。

机上甚高频导航系统主要指VOR、DME和ILS系统的综合，一般情况下，VOR、DME、ILS（LOC和GS）使用频率是配套的，机上只选择VOR频率，其余设备（DME、ILS）的频率由数据总线统一调谐；但是在某些机场VOR、DME、ILS的工作频率不配套，此时，DME可以采用保持（HOLD）的方法。

HSI是综合罗盘，其航道偏离杆可以接收近程和远程导航设备的信号，近程可以接收VOR和LOC信号，指示航道偏离值。

DME系统由地面应答机和机上询问机组成，供测量飞机到电台的斜距，DME和VOR配合可以完成航线区域导航（RNAV）和进场时沿DME弧飞行的程序。

DME有效导航距离一般为200海里。

仪表着陆系统（ILS）是引导飞机着陆的主要导航设备，按最低性能要求，通常分三类，一般ILS系统只能达到I类最低性能要求，经过对系统改进、改善机场条件，增设辅助灯光系统后可以达到II类，采用全球导航卫星系统（GNSS）后可以达到III类。

ILs系统包括地面设备（发射）和机上设备（接收）两部分。

每部分均是由航向信标（LOC）、下滑信标（GS）及指点信标（MB）组成。

飞机同时接收航向、下滑信号可以实施精密进近，只接收航向信号则只能进行非精密进近，利用航向付瓣信号还能执行反航道（BS）进近（也属非槽密进近）。

航向台有效导航距离土I0"扇区范围约25海里，而下滑台有效导航距为10海里；因此，飞机ILS系统在进近中首先截获航向信号，而后截获下滑信号。

无论NDB还是VOR、DME机ILS系统均发射识别信号，调制频率为1020HZ，除NDB只发射二个英文字符的莫尔斯电码识别信号之外，其余台站识别符号均是三个英文字符的莫尔斯电码。

机载ILS系统包括ILS接收机、MB接收机、甚高频导航控制盒（VHFNAV）和天线四个部分组成。

航向和下滑信号输送到ADI和HSI指示。

仪表着陆系统存在一定的缺陷，如：

单下滑道的引导；信号靠地面反射而形成，极易受地面及周围物体影响，航向台频率靠近调频台，易受干扰，提高着陆等级涉及面广；频道窄等，因此，发展ILS系统受到限制，而GNSS系统的应用将完全克服上述弊病。

GNSS采用增强技术和措施后，可以支持飞机精密进近，可以在跑道任何方向上实现进近，向任意多的跑道提供任何形式的下滑道信号。

第五章远程导航系统

远程导航系统是全球导航系统。

远程导航系统分两类：

一类是自备式导航系：

如多普勒导航系统和惯佳导航系统；另一类是他备式导航系统，如罗兰C导航系统、奥米加导航系统和卫星导航系统筹。

远程导航系统均能为飞机提供位置坐标及其飞行中的有关导航数据（如航迹、偏流、航向、偏航距、偏航角、风向、风速及待飞距离和时间等）。

惯性导航系统核心组件是惯性组件（INU），典型系统由惯导组件、控制显示组件和方式选择组件组成。

惯导系统分两类：

一类是平台式惯导系统；另一类是捷联式惯性基准系统。

惯性导航系统自主性强，测量精度高，但存在随机误差，需定期对其校准。

为了使惯导系统工作正常，正常工作之前必须精确输入飞机现在位置坐标，而且要进行自对准。

自对准时间为15分钟。

惯导系统属于全球导航系统，可以为飞机提供位置坐标，导航数据以及飞机姿态和航向数据，大型飞机均装有2套～3套惯导。

飞行中惯导误差是不断增加的，应定期校正其误差，LTN一72R，不仅可以采用人工校正，同时可采用VOR／DME校正其误差，因此，飞行前还必须输入VOR／DME台站的坐标、频率、标高及磁差等参数。

卫星导航系统是全球定位系统。

它可以完成航路、终端和进近着陆的导航任务。

卫星导航的特点是：

具全球复盖；具高精度、满足各类用户及多功能的能力。

GPS系统由空间段、控制段和用户等三部分组成。

空间段主要指卫星星座，目前卫星星座主要是美国的GPS星座及前苏联的GLONASS星座，共有48颗卫星，每家均有三颗卫星作为备用星。

民航导航星工作在L频段，为了克服电离层所产生的延时误差，采用双频制（即有Ll和L2），而编码采用的是C/A码（粗码），军事上采用P码（精码）。

为了解决钟差对测距的影响，卫星接收系统必须接收四颗卫星信号，方能提供精确的位置坐标。

衡量卫星导航性能的主要有四个参数：

即定位精度、完好性、可用性及连续服务性。

为了很好地解决从航路至非精密进近，乃至精密进近的完好性、可用性和连续服务性的要求，空间和地面必须采用增强系统，空间增强采用组合星座或静地轨道，而地面增强采用广域增强（WAAS）和本地增强（LAAS）。

采用组合导航可以提高导航系统定位的可靠性和精度，弥补相互的缺点。

常用的组合导航系统有：

奥米加一惯导系统组合、奥米加一卫星系统组合，多普勒一卫星一惯导系统组合等。

第六章雷达监视系统

空管监视手段一般有雷达监视（RS），自动相关监视（ADS）、人工相关监视及合作独立监视等。

地面航管雷达目前有两类，一种是ATC/A一C模式航管雷达；另一种是ATC/S模式航管雷达（又称离散选址信标系统“DABS”）。

根据用途不同，常用的一次监视雷达（PSR）有：

航路监视雷达，其有效监视距离约500公里；机场监视雷达，其有效监视距离约150公里；精密进近雷达，其有效监视距离约50公里等。

二次雷达系统由地面雷达询问机及机上应答机组成。

询问频率1030MHZ，应答频率为1090MHZ，工作于L频段。

二次雷达较一次雷达的优点是：

（I）节省功率；

（2）受杂波干扰小；

（3）无闪烁效应；

（4）获得的信息丰富。

但二次雷达存在明显的缺点：

（I）同步窜扰；

（2）异步窜扰；

（3）应答机过载；

（4）分辨率低。

ATCRBS航管雷达询问脉冲有三个，目前我国民航使用的是A、C模式。

机上ATC应答机是由三部分组成，即ATC应答机，控制盒和天线。

按下控制盒“IDENT”识别按钮，可以使管制员雷达显示屏显示该架飞机的目标更为清晰。

应答脉冲码有12个，其中A1～D412个脉冲码为信息码，用来编排飞机代码和飞机高度码。

DABS航管雷达从技术上进行了三大改进，即采用了单脉冲技术、S模式选择性询问及数据通信。

飞机上的环境系统通常是指：

风切变系统；近地警告系统及空中交通警戒和避撞系统。

机上装载TCASII系统具有两种功能，一种是交通咨询功能，