06 導(dǎo)航基礎(chǔ).ppt

1、第六章 導(dǎo)航基礎(chǔ),6.1 導(dǎo)航參量 6.2 導(dǎo)航定位基礎(chǔ) 6.3 區(qū)域?qū)Ш交A(chǔ),6.1 導(dǎo)航參量,6.1.1 大地坐標(biāo)和經(jīng)緯度 6.1.2 導(dǎo)航參數(shù),6.1.1 大地坐標(biāo)和經(jīng)緯度,飛機(jī)是相對于地球表面運(yùn)動的，在導(dǎo)航中通常利用地理坐標(biāo)(大地坐標(biāo))來表示飛機(jī)的位置。 (一)大圓和大圓航線 任何平面與地球表面的相交線都是圓。 大圓:通過地心的平面與地球表面相交的圓,把地球分成兩半，是地球表面上最大的圓。 小圓:不通過地心的平面與地球表面相交的圓。 大圓航線：沿大圓連線飛行的航線。 大圓弧連線是地球表面上任何兩點(diǎn)之間距離最短的連線。,(二)赤道和緯度,通過地心且與地軸相垂直的平面，把地球分成南北兩個半

2、球，平面與地球表面的交線稱為赤道。 在大地坐標(biāo)中，赤道相當(dāng)于平面直角坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)軸。,圖6-1赤道、緯度和經(jīng)度,(二)赤道和緯度,其余與地軸相垂直的平面與地球表面的交織都是小圓，這些小圓稱為緯圈(緯線)。 緯圈平面都是和赤道平面相平行的，緯圈與地心的連線與赤道平面之間的夾角，就是這個緯圈的緯度(縮寫為Lat)。 用緯度可以表示地球上任何一點(diǎn)的南北位置。 赤道的緯度為0度； 赤道以北為北緯(N)0-90度，北極的緯度為90度N； 赤道以南為南緯(S)0-90度，南極的緯度為90度S。,(三)子午線和經(jīng)度,包含地軸的平面與地球表面的交線那是大圓。這些大圓都通過地極，稱為經(jīng)圈，經(jīng)圈總是與緯圈正交的

3、。 經(jīng)圈的一半叫作經(jīng)線，又叫子午線。 國際上約定，以通過英國倫敦南郊的格林尼治天文臺子午儀中心的經(jīng)線，作為起始經(jīng)線，又叫本初子午線。,起始經(jīng)線相當(dāng)于平面直角坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)軸。,以起始子午線(0度子午線)為基推，可以用經(jīng)度(縮寫為Long)來表示其他經(jīng)線的位置。 地球表面上任意一點(diǎn)的經(jīng)度，就是通過該點(diǎn)的子午線平面與起始經(jīng)線平面之間的夾角。 起始子午線向東為東經(jīng)(E)0180度；以西為西經(jīng)(W) 0180度。 用緯度和經(jīng)度來表示地球上任何基點(diǎn)在大地坐標(biāo)中的地理位置。,6.1.2 導(dǎo)航參數(shù),(一)航向 (二)方位角 (三)航跡與航跡角 (四)所需航跡角(DTX) (五)航跡角誤差(TKE或TAE)

4、(六)偏流(DA) (七)航路點(diǎn)(WPT) (八)距離(DIS) (九)偏航距離(XTK) (十)地遍(GS) (十一)空速(AS) (十二)風(fēng)速(WS)與風(fēng)向(WD) (十三)估計到達(dá)時間與待飛時間(ETA).,6.1.2 導(dǎo)航參數(shù),(一)航向(HDG) 航向(角)是由飛機(jī)所在位置的經(jīng)線北端順時針測量到航向線(飛機(jī)縱軸前線的延長線在水平面上的投影)的角度。 磁航向:以磁經(jīng)線為基準(zhǔn)的航向； 真航向:以真經(jīng)線為基準(zhǔn)的航向。,(二)方位角 方位(bearing)角是以經(jīng)線北為基準(zhǔn)，順時針量到水平面上某方向線的角度， 例如在圖6-5中。北（N）、東（E）、南（S）、西（W）的方位角分別為0度、90度

5、、180度、270度；電臺的方位角是40度。,圖6-5方位角,表示方位時可以用磁經(jīng)線為基準(zhǔn)，也可以用真經(jīng)線為基準(zhǔn)。 以磁經(jīng)錢為基準(zhǔn)的方位角叫磁方位角； 以真經(jīng)線為基準(zhǔn)的方位角叫真方位角。,電臺方位角和飛機(jī)方位角,表示方位時,必須明確以哪一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。 當(dāng)從飛機(jī)A處觀察地面電臺S時，從A點(diǎn)處的經(jīng)線北端量到飛機(jī)與電臺的法線AS的角度S稱為電臺方位角； 如果從電臺S處觀測飛機(jī)，從S處的經(jīng)線北端量到電臺與飛機(jī)的連線SA的角度A，則稱為飛機(jī)方位角。,圖6-6電臺方位角和飛機(jī)方位角,相對方位角,在飛機(jī)上觀測地面或空中目標(biāo)，也常以飛機(jī)縱軸的前端同觀測線在水平面上的夾角來表示目標(biāo)的方向，這一角度稱為相對方位角

6、r。,圖6-7相對方位角,例如， 圖(a)中,電臺的相對方位角為330度； 圖(b)中,另一架飛機(jī)的相對方位角也是330度(-30度)。 自動定向機(jī)所測量的是電臺的相對方位角。,圖6.8導(dǎo)航參量,(三)航跡與航跡角(TK) 航跡線或航跡(TK):飛機(jī)重心在地面的投影點(diǎn)的移動航跡。 飛機(jī)在某一時刻的實(shí)際運(yùn)動方向角就是該時刻飛機(jī)的航跡角。 航跡角是從經(jīng)線北端順時針量到航跡去向的角度。 (四)所需航跡角(DTK) 所需航跡(角)是飛行員所希望的飛機(jī)的運(yùn)動方向。 在圖6-8(a)中就是經(jīng)線北端與連接航路點(diǎn)(WPT)0和航路點(diǎn)1的粗淺之間的夾角。 有時也可以把所需航跡叫作待飛航跡。 (五)航跡角誤差(T

7、KE或TAE) 航跡角誤差是所需航跡和實(shí)際航跡間的夾角，即所需航跡與地速向量之間的夾角。 航跡角誤差通常標(biāo)明左(L)或右(R)。,(六)偏流(DA) 在存在測風(fēng)時，飛機(jī)的實(shí)際航跡就會與飛機(jī)的航向不一致，航向線與航跡線之間的夾角，稱為偏流角。 當(dāng)航跡線偏向航向的右邊時，規(guī)定偏流角為正值。 6-8所示偏向左側(cè)，規(guī)定偏流角為負(fù)值。 (七)航路點(diǎn)(WPT) 航路上，用于飛機(jī)改變航向、高度、速度等或向空中交通管制中心報告的明顯位置，稱為航路點(diǎn)。 (八)距離(DIS) 指從飛機(jī)當(dāng)前位置至飛住的目的地或前方航路點(diǎn)之間的距離，即待飛距離。 通常，航路是由幾個航路點(diǎn)連成的折線航路。在不加聲明時，距離是指飛機(jī)沿指

8、定航路飛往目的地的沿航距離。 兩個航路點(diǎn)之間的距離為連接兩個航路點(diǎn)的大圓距離。,(九)偏航距離(XTK) 指從飛機(jī)實(shí)際位置到飛行航段兩個航路點(diǎn)連線之間的垂直距離。 (十)地速(GS) 飛機(jī)在地面的投影點(diǎn)移動速度叫作地速。 地速是飛機(jī)相對于地面的水平運(yùn)動速度。 (十一)空速(AS) 空速是飛機(jī)相對于周圍空氣的運(yùn)動速度。 (十二)風(fēng)速(WS)與風(fēng)向(WD),風(fēng)速與風(fēng)向提飛機(jī)當(dāng)前位置處大氣的運(yùn)動速度與方向。風(fēng)向風(fēng)速是相對于地面而言。 空速SA、風(fēng)速SW和地速SG三者的關(guān)系為 SG=SA+SW 當(dāng)風(fēng)速等于零時，飛機(jī)的地速等于空速。,圖6-9地速、空速、風(fēng)速的向量關(guān)系,(十三)估計到達(dá)時間(ETA)與待

9、飛時間. 估計到達(dá)時間是從飛機(jī)目前位置到飛行目的地(或前方航路點(diǎn))之間的估計飛行時間。 估計到達(dá)時間是以格林尼治時間為基準(zhǔn)的。 待飛時間是自飛機(jī)當(dāng)前位置起，按飛機(jī)當(dāng)?shù)牡厮僦档扔嬎愕难睾骄€飛達(dá)目的地的空中飛行時間。,6.2 導(dǎo)航定位基礎(chǔ),6.2.1 概述 6.2.2 位置線與導(dǎo)航定位方法 6.2.3 導(dǎo)航定位的基本原理,6.2.1 概述,一、導(dǎo)航的基本概念 導(dǎo)航的領(lǐng)域是很廣泛的，導(dǎo)航的定義從就字面上說，就是引導(dǎo)航行的意思。 導(dǎo)航的定義： 導(dǎo)航是有目的地、安全有效地引導(dǎo)運(yùn)動體(船只、潛艇、地面車輛以及飛機(jī)、宇宙飛船等)從一地到另一地的控制過程。,從導(dǎo)航的定義出發(fā)， 導(dǎo)航的過程一定是從目的地開始。

10、根據(jù)要飛往的目的地來選擇航線、確定距離、安排時間表，這就是飛機(jī)的進(jìn)程； 為了使飛機(jī)遵照事先安排的時間表，沿著所選定的航線飛行，必須要使飛機(jī)在某一方向上(一般稱為航向)、以一定的速度飛行，為了得到所要求的速度和航向，要通過駕駛儀表來控制飛機(jī)飛行的加速度。 控制飛機(jī)軸線加速度是為了遵守進(jìn)程中的時間表； 控制飛機(jī)橫向加速度是為了改變飛機(jī)的航向; 控制垂直面內(nèi)加速度是為了爬高、或下降。,圖6一10基本的導(dǎo)航環(huán)-導(dǎo)航過程,引導(dǎo)環(huán),航向和航速環(huán),控制環(huán),“駕駛”指的就是飛機(jī)飛行加速度的控制。,基本的導(dǎo)航環(huán),“引導(dǎo)環(huán)”（外環(huán)）是通過導(dǎo)航系統(tǒng)對飛機(jī)位置的測量，并根據(jù)所規(guī)定的航線來確定飛機(jī)進(jìn)程中的航向和航速。

11、“控制環(huán)”（內(nèi)環(huán)）是得到所要求的航向和航速的一個環(huán)節(jié)。 “航向和航速環(huán)”（中環(huán)）則是導(dǎo)航過程中的紐帶， 它把導(dǎo)航與普通的觀測區(qū)別開來，因為觀測只涉及到位置； 它也把導(dǎo)航與無目的滑翔區(qū)別開來，因為滑翔只涉及到駕駛。,二、導(dǎo)航的基本課題,一個領(lǐng)航員，不管他采用什么樣的導(dǎo)航方法，都是為了解決三個基本的導(dǎo)航課題： 1、如何確定他的位置； 2、如何確定他從一個位置向另一個位置前進(jìn)的方向； 3、如何確定壓離(或速度、時間)；,對每個航行領(lǐng)航員來說，他都是在利用導(dǎo)航手段不斷確定他中的位置、方向、距離、時間和速度。這些通常稱之為“導(dǎo)航參量”。 在這些導(dǎo)航參量中，對慢速運(yùn)動體來說，或?qū)τ谶h(yuǎn)距離航行來說，“位置”

12、是關(guān)鍵。 按傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，導(dǎo)航系統(tǒng)就是定位系統(tǒng)。 但是，在現(xiàn)代航空中的兩個變化： 極高的飛行速度：當(dāng)飛行速度很快時，駕駛員關(guān)心的導(dǎo)航參量是“航向”和“距離”，以解決“到終點(diǎn)或下一個航路點(diǎn)要經(jīng)哪條航線?還有多遠(yuǎn)?”的問題； 交通密度的增加：使得飛機(jī)在空中活動范圍受到嚴(yán)格的限制，這時所需要的是連續(xù)的、適時的駕駛信息輸出，以便通過制導(dǎo)計算機(jī)來實(shí)行自動操縱。,總之，由于導(dǎo)航的目的和對象的不同，要求解決的問題也會有所區(qū)別。 但從根本上說，導(dǎo)航就是為了給領(lǐng)航員提供航行中的位置、方向、距離和速度這些導(dǎo)航參量。 因此，導(dǎo)航的研究，就是要弄清楚這些導(dǎo)航參量如何地進(jìn)行測量和如何地運(yùn)用；而導(dǎo)航的實(shí)踐，就是運(yùn)用所得到的

13、結(jié)果來保證運(yùn)動體安全而有效地航行。,三、導(dǎo)航的分類,導(dǎo)航分成四大類： 觀測導(dǎo)航、推算航法、天體導(dǎo)航和無線電導(dǎo)航。 1、觀測導(dǎo)航 它是利用某種觀測儀器(包括肉眼)經(jīng)常地或連續(xù)地對所熟悉的地物或?qū)Ш皆O(shè)施進(jìn)行觀測，以便確定運(yùn)動體的位置和運(yùn)動方向的一種導(dǎo)航。 這種導(dǎo)航簡單、可靠；但能見度低，或在海洋、沙漠中無熟悉地標(biāo)可供觀測時，就無法導(dǎo)航了。 現(xiàn)代雷達(dá)導(dǎo)航就是居于這種導(dǎo)航。,2、推算航法 它是根據(jù)運(yùn)動體的運(yùn)動方向和所航行的距離(或速度、時間)的測量，從過去已知的位置來推算當(dāng)前的位置，或預(yù)期將來的位置，從而可以得到一條運(yùn)動軌跡。以此來引導(dǎo)航行。 這種導(dǎo)航克服了觀測導(dǎo)航的缺點(diǎn)。因為它不需要對地標(biāo)或地面導(dǎo)航

14、設(shè)施進(jìn)行觀測，不受天氣、地理條件的限制，保密性強(qiáng)。 是一種自備式導(dǎo)航，但隨著航行時間和航行距離的增長，位置累積誤差越來過大，因此，航行一定時間后，需要進(jìn)行位置校準(zhǔn)。 在航空導(dǎo)航的早期階段，航向的測量是用磁羅盤，距離的測量是用空速表和航空鐘。在現(xiàn)代航空中，則發(fā)展為慣性導(dǎo)航和多卜勒導(dǎo)航。,3、天體導(dǎo)航 天空中的星體(太陽、月亮、其他行星、恒星等)相對于地球有一定的相對運(yùn)動軌道和位置。通過觀測兩個以上星體的位置參數(shù)(如仰角)，來確定觀測者在地球上的位置，從而引導(dǎo)運(yùn)動體航行，就是天體導(dǎo)航。 它和推算航法一樣，也不需要地面支撐設(shè)施。具有保密性強(qiáng)的特點(diǎn)。由于它的定位精度高，因而人們常用它來校正推算航法的累

15、積誤差。很顯然，天體導(dǎo)航的缺點(diǎn)是要受時間(白天與黑夜)、氣象條件的限制，而且定位時間較長，操作計算也比較復(fù)雜。,4、無線電導(dǎo)航 無線電導(dǎo)航是借助于運(yùn)動體上的電子設(shè)備接收和處理無線電波來獲得導(dǎo)航參量的一種導(dǎo)航。 無線電導(dǎo)航的特殊優(yōu)點(diǎn)是： 不受時間、天候的限制； 精度高，幾米的定位精度也是可能達(dá)到的；定位時間短，甚至可次連續(xù)地、適時地定位； 設(shè)備簡單、可靠； 在復(fù)雜氣象條件下或夜間飛機(jī)著陸中，無線電導(dǎo)航則是唯一的導(dǎo)航手段。 無線電導(dǎo)航的一個先天性缺點(diǎn)是： 它必須要輻射和接收無線電波，因而易被發(fā)現(xiàn)和干擾，其地面設(shè)施也易道破壞。,四、對理想的通用定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的要求 1、全球覆蓋：系統(tǒng)必須在地球表面下

16、或表面上、空中任何位置上工作。 2、絕對準(zhǔn)確度和相對準(zhǔn)確度都必須很高。對準(zhǔn)確度的要求，無論是絕對的和相對的，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況在24000米之內(nèi)。 3、準(zhǔn)確度應(yīng)不受環(huán)境影響：不管用戶的位置、速度和加速度如何，系統(tǒng)的準(zhǔn)確度都應(yīng)能達(dá)到；應(yīng)該不存在多路徑誤差或信號傳播通過大氣層、電離層產(chǎn)生的誤差，如果產(chǎn)生了這些誤差，應(yīng)能從數(shù)據(jù)中適當(dāng)除去。 4、有效的實(shí)時反應(yīng)；定位數(shù)據(jù)的更新率可隨運(yùn)動而連續(xù)變動。 5、無多值解：如果存在解的多值性，設(shè)備應(yīng)能自動地或由操作員很快地進(jìn)行分辨。,6、容量無限：系統(tǒng)應(yīng)能容納無數(shù)用戶，且不會降低性能。 7、未經(jīng)準(zhǔn)許的用戶不能使用系統(tǒng)導(dǎo)航以達(dá)到他所要求達(dá)到的目的。 8、系統(tǒng)必須在現(xiàn)巳

17、分配的頻譜帶寬之內(nèi)工作而不干擾別的系統(tǒng)。 9、全體用戶共用一個坐標(biāo)格網(wǎng)。 10、高的平均無故障間隔。 11、體積、重量、價格、平均修復(fù)時間、部署時間和電源消耗都要小。 12、適當(dāng)擴(kuò)大用戶：設(shè)備應(yīng)具有機(jī)載式、艦載式、車載式和背負(fù)式等多種形式。 13、通信能力強(qiáng)。,6.2.2 位置線與導(dǎo)航定位方法,一、位置線 所謂位置線，就是通過導(dǎo)航系統(tǒng)所測得的電信號所對應(yīng)的導(dǎo)航參量為定值時，該參量值所對應(yīng)的接收點(diǎn)位置的軌跡線。 二、位置線的種類與導(dǎo)航系統(tǒng) 導(dǎo)航系統(tǒng)可能的位置線有直線、圓、雙曲線等。 相應(yīng)地，可以把導(dǎo)航系統(tǒng)劃分為測向系統(tǒng)、測距系統(tǒng)及測距差系統(tǒng)。,測向系統(tǒng)，如全向信標(biāo)、自動定向機(jī)的位置線是直線。 測

18、距系統(tǒng)的位置線是平面上的圓。 測高系統(tǒng)的位置線也是一個圓，不過這個圓是以地心為圓心、以地球半徑與飛機(jī)離地高度之和為半徑的。在可以把地球表面看成是平面的范圍內(nèi)，才可以把等高線看成是與地平面平行曲直線。 測距差系統(tǒng)，如利用測距差原理工作的奧米伽導(dǎo)航系統(tǒng)、羅蘭系統(tǒng)等，其位置線為雙曲線，這類系統(tǒng)又可以叫作雙曲導(dǎo)航系統(tǒng)。,三、導(dǎo)航定位方法 1、-定位系統(tǒng) 利用測距系統(tǒng)的圓形位置線與測向系統(tǒng)的直線位置線相交的方法，可以確定接收點(diǎn)(飛機(jī))的具體位置M，這種定位方法稱為-定位，也稱為極坐標(biāo)定位。見圖6-12(a)。,在實(shí)用中，利用同臺安裝的全向信標(biāo)臺和測距臺即可實(shí)現(xiàn)上述-定位。 機(jī)載氣象雷達(dá)也是用-方法來確定

19、危險氣象目標(biāo)的位置的。 有的氣象雷達(dá)顯示器中所采用的電子束掃描方式，就是這種極坐標(biāo)掃描。,2、-定位系統(tǒng) 通過測定對于兩個導(dǎo)航臺的方位，可以獲得兩條徑向直線，從而通過這兩條直線的交點(diǎn)可確定飛機(jī)的位置。,利用兩個VOR臺，可進(jìn)行上述-定位； 利用自動定向系統(tǒng)也可進(jìn)行上述-定位。,3、-、-定位系統(tǒng) 利用2個或3個測距臺，即可進(jìn)行上述-或-定位。,4、雙曲線定位系統(tǒng) 通過測量到一組導(dǎo)航臺的距離差，可以得到一組雙曲線；同時測量到另一組導(dǎo)航臺的距離差，又可以得到另一組雙曲線。 利用這兩組雙曲線的交點(diǎn)，即可確定飛機(jī)的位置。,6.2.3 導(dǎo)航定位的基本原理,一、無線電導(dǎo)航的基本原理 無線電導(dǎo)航是借助于載體

20、上的電子設(shè)備接收和處理無線電波獲得導(dǎo)航參量，以保障載體安全、準(zhǔn)確、及時地到達(dá)目的地的一種導(dǎo)航手段。 優(yōu)點(diǎn)：不受時間、天氣的限制；精度高；定位時間短；設(shè)備簡單、可靠等。 缺點(diǎn)：在于它必須要輻射和接收無線電波，因而易被發(fā)現(xiàn)和干擾，且絕大多數(shù)無線電導(dǎo)航設(shè)備需要載體外的導(dǎo)航臺支持工作，一旦導(dǎo)航臺失效，將使與之相應(yīng)的無線電導(dǎo)航設(shè)備在此期間無法使用。,無線電導(dǎo)航原理： 無線電波在空間的傳播過程中具有下列特性： (1)無線電波在理想均勻媒質(zhì)中，沿直線傳播； (2)無線電波經(jīng)電離層反射后，入射波和反射波在同一鉛垂面內(nèi)。 (3)無線電波在不連續(xù)媒質(zhì)的界面上會產(chǎn)生反射； (4)在理想均勻媒質(zhì)中，無線電波傳播的速度

21、恒定。 利用上述特性，通過無線電波的發(fā)射、接收和處理，無線電導(dǎo)航設(shè)備能夠測量出所在載體相對于導(dǎo)航臺的方向、距離、距離差和速度等導(dǎo)航參量(幾何參量)。,在二維或三維空間內(nèi)，若導(dǎo)航臺的位置已知，相對于該位置的某一幾何參量相同的點(diǎn)的軌跡應(yīng)為一條曲線或一個曲面，該曲線或曲面稱為位置線或位置面。 顯然，要單值地確定載體的位置，至少需要測定兩條位置線(在二維空間內(nèi))個位置面(在二縮空間內(nèi))，然后利用相交定位法完成定位。 在二維平面內(nèi)，經(jīng)常采用的位置線及其相交定位法如圖614所示。,圖6一14位置線及其相交定位,測向定位系統(tǒng) 直線位置線定位， 或“-”定位， 如ADF、VOR；,測距定位系統(tǒng) 圓位置線定位

22、或“-”定位) 如DME；,測距測向定位系統(tǒng) 圓一直線位置線定位 或“-”定位 如TACAN(塔康)；,測距差定位系統(tǒng) 雙曲線位置線定位 如臺卡（Derca）、羅蘭（LORAN）、奧米加(Omega)；,測距測距差定位系統(tǒng) (圓一雙曲線位置線定位),圖6一14位置線及其相交定位,航空導(dǎo)航是空間導(dǎo)航，因此要用位置面相交來定位，再經(jīng)過換算得到飛機(jī)在地平面上的鉛垂投影的地平面位置。,二、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的分類 (一)按測量電信號的不同參量分類 (1)振幅式無線電導(dǎo)航系統(tǒng)； (2)頻率式無線電導(dǎo)航系統(tǒng)； (3)脈沖(時間)式無線電導(dǎo)航系統(tǒng) (4)相位式無線電導(dǎo)航系統(tǒng)， (5)混合式(如脈沖相位式)無線電

23、導(dǎo)航系統(tǒng)， (二)按位置線的幾何形狀分類 (1)直線位置線系統(tǒng)(測向系統(tǒng)，或測角系統(tǒng))； (2)圓位置線系統(tǒng)(測距系統(tǒng))； (3)雙曲線位置線系統(tǒng)(測距差系統(tǒng))； (4)混合位置續(xù)系統(tǒng)(圓一直線位置線系統(tǒng)，,(三)按作用距離分類 (1)近程導(dǎo)航系統(tǒng)(約為100km500km)； (2)中程導(dǎo)航系統(tǒng)(約為500km1000km) (3)遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)(約為2000km3000km) (4)超遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)(大于10000km)。 (四)按系統(tǒng)中機(jī)載設(shè)備的獨(dú)立程度分類 (1)他備式導(dǎo)航系統(tǒng)(系統(tǒng)中有載體外的設(shè)備) (2)自備式導(dǎo)航系統(tǒng)(系統(tǒng)中無裁體外的設(shè)備) (五)按飛機(jī)的飛行階段分類 (1)航路導(dǎo)航

24、系統(tǒng)(保證飛機(jī)在預(yù)定航線上安全飛行的導(dǎo)航系統(tǒng)) (2)終端區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)(保證飛機(jī)進(jìn)近引導(dǎo)和著陸的導(dǎo)航系統(tǒng))。,三、常用航空無線電導(dǎo)航系統(tǒng) (1)無線電高度表（RA）； (2)全球定位系統(tǒng)(GPS)； (3)自動定向機(jī)（ADF）； (4)甚高頻全向信標(biāo)(VOR)； (5)測距機(jī)(DME)； (6)塔康(TACAN)系統(tǒng)； (7)儀表著陸系統(tǒng)(ILS)系統(tǒng)； (8)空中交通管制(ATC)系統(tǒng)； (9)微被著陸系統(tǒng)(MLS)； (10)氣象雷達(dá)（WXR）； (11)精密進(jìn)近雷達(dá)(PAR)； (12)羅蘭(LORAN)系統(tǒng)； (13)多卜勒(DOP)導(dǎo)航。 無線電導(dǎo)航所占用的頻率范圍幾乎覆蓋了所有的無

25、線電頻段。,6.3 區(qū)域?qū)Ш交A(chǔ),6.3.1 區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）的基本概念 6.3.2 區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）系統(tǒng),6.3.1 區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）的基本概念,區(qū)域?qū)Ш?，就是指那些能夠在一個廣闊的區(qū)城內(nèi)(而非限制在定點(diǎn)之間)提供導(dǎo)航能力的導(dǎo)航系統(tǒng)。 現(xiàn)代民用飛機(jī)已普通使用以VORDME為基礎(chǔ)的RNAV系統(tǒng)，即VORDME.RNAV系統(tǒng)。它是一種利用VOR的方位角、DME的斜距以及氣壓高度作為基本輸入信號，來計算飛機(jī)到某個航路點(diǎn)的航向和距離的導(dǎo)航和引導(dǎo)系統(tǒng)。 圖6-15為VORDME.RNAV系統(tǒng)示意圖。,圖6-15.VORDME.RNAV系統(tǒng),6.3.2 區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）系統(tǒng),一、RNAV

26、的基本原理 VORDME.RNAV的基本原理是：通過連續(xù)地測得飛機(jī)到VORDME地面信標(biāo)臺的方位相距離信息，從而獲得飛往某個確定的航路點(diǎn)的航向和距離。,圖6-15的ABC就叫做RNAV三角形。 A代表一飛機(jī)在地面上投影點(diǎn)的位置， B是VOR/DME地面信標(biāo)臺的位置， C為某個航路點(diǎn)的位置，,假定以磁北(N)方向作為角度關(guān)系的基準(zhǔn)方向，則RNAV三角形的各邊與角度： 其中1、1可通過VORDME地面信標(biāo)測得，為已知量； 且對某個特定的航路點(diǎn)來說，2、2為確定量，可由駕駛員輸入導(dǎo)航計算機(jī)或從導(dǎo)航計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。,RNAV三角形的兩邊(1、2)及其夾角(1、2)為已知，故可求得3和3，即飛機(jī)到航

27、路點(diǎn)的距離和磁方位(航跡角)。,RNAV三角形可用模擬方法來求解，為此，可將它畫成如圖616所示的矢量三角形。 把RNAV三角形的每個元素用個矢量來表示，矢量的大小利方向分別代表距離和角度。 例如：可用正弦波或者矩形波的振幅和相位來分別代表距離(1、2)和角度(1、2)。由圖316所示的RNAV三角形的矢量解中可見，矢量33為二個矢量（11和22 ）之和，即 332211,式中，負(fù)號表示22與11之矢量差，1表示飛機(jī)到VORDME地面信標(biāo)臺的方位，即電臺方位。,圖6一17RNAV三角形的矢量解,現(xiàn)代民用飛機(jī)的RNAV系統(tǒng)均利用計算機(jī)來求解RNAV三角形。 先要將RNAV三角形表示在直角坐標(biāo)系內(nèi)

28、，然后再根據(jù)直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)的關(guān)系寫出3、3的表達(dá)式，并將解RNAV三角形的有關(guān)公式編成程序，連同三角函數(shù)數(shù)值表均存儲在導(dǎo)航計算機(jī)的只讀存儲器(ROM)中備用。,圖6-18直角坐標(biāo)(x、y)和極坐標(biāo)(、)的關(guān)系,式中,因此,(1)(y2-y1)(x2-x1)0，則3在第一、三象限內(nèi)； (2)(y2-y1)(x2-x1)0，則3在第二、四象限內(nèi)； (3)(y2-y1)=0， 則3=0，180； (4)(x2-x1)=0， 則3=90,270。 由于3是連續(xù)計算的量，所以不會出現(xiàn)多值性問題。 利用RNAV系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航時，往往還需要計算航線偏差，這時需要解圖3-18的航線偏差三角形。,航線偏差通常以

29、距離給出，這是因為駕駛員總想知道的是究竟飛機(jī)偏離預(yù)定航線有多遠(yuǎn)。 在航線偏差三角形中，由于其中一邊(3)和所有角度均為已知量，故可用余弦定理求得航線偏差距離()：,圖6-19 航線偏差三角形,得,如果為負(fù)值，那么飛機(jī)向左偏離預(yù)定航線。,對于精確導(dǎo)航來說，上述的RNAV三角形必須是在水平面內(nèi)的投影，遺憾的是飛機(jī)到DME地面信標(biāo)的距離是按斜距(s)給出的。 為了得到水平距離(G)，必須解圖6-20所示的斜距三角形。 信標(biāo)海拔高度必須從飛行數(shù)據(jù)存儲組件、自動數(shù)據(jù)輸入組件或通過鍵盤饋送進(jìn)入設(shè)備， 而飛機(jī)高度可從編碼高度計算得到。由圖6-20可知,式中：G：水平距離； A：飛機(jī)的海拔高度 E：信標(biāo)天線離

30、海平面的高度 S：飛機(jī)到VORDME地面信標(biāo)臺的斜距,圖6-20.斜距三角形,二、RNAV系統(tǒng)方框圖,圖621為典型的RNAV系統(tǒng)方框圖。 RNAV系統(tǒng)由導(dǎo)航計算機(jī)、VOR接收機(jī)、DME詢問器、中央大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)、控制顯示單元、水平狀態(tài)指示器和自動駕駛側(cè)滾通道所組成。,導(dǎo)航計算機(jī)是RNAV系統(tǒng)的核心，其基本任務(wù)是接收導(dǎo)航傳感器送來的導(dǎo)航信息，包括來自VOR接收機(jī)的方位和DME詢問器的斜距，以及來自中央大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)的氣壓高度，并按預(yù)編的程序連續(xù)地求解RNAV三角形，得到飛往某個航路點(diǎn)的航跡，包括距離和磁方位。,假如VHF系統(tǒng)正確地調(diào)諧到VORDME信標(biāo)設(shè)備，RNAV計算機(jī)所能接收到的飛機(jī)相對于

31、導(dǎo)航臺位置的有關(guān)信息如圖622所示。,導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫或者是存儲在導(dǎo)航計算機(jī)內(nèi)，或者是在外部存儲器中。 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫包括：實(shí)現(xiàn)RNAV導(dǎo)航所需要的城市之間的航線、導(dǎo)航設(shè)備(VORDME信標(biāo))及航路點(diǎn)的全部信息。,圖6一23航路點(diǎn)的參數(shù),每個航路點(diǎn)的參數(shù)：經(jīng)度和緯度、高度、導(dǎo)航設(shè)備的頻率、航路點(diǎn)到VORDME地面信標(biāo)臺的距離及磁方位。,控制顯示組件的作用是：將有關(guān)信息(如飛行計劃裝入信息3輸入導(dǎo)航計算機(jī)；顯示導(dǎo)航信息。 在某些RNAV系統(tǒng)中，導(dǎo)航計算機(jī)還可給航線偏差指示器(在HSI上)發(fā)送航線偏差信號，向時給自動駕駛儀發(fā)送橫向操縱指令。,三、VORDME.RNAV的基本方式 1、-方式 在由飛機(jī)位置(A)、航路點(diǎn)位置(B)和VORDME地面信標(biāo)臺位置(C)構(gòu)成的RNAV三角形ABC中，已知AC邊長度(DME距離)、BC邊長度(由數(shù)據(jù)庫得到)和ABC（飛機(jī)方位角與航路點(diǎn)方位角之差），故可計算出AB邊的長度，它給出