DME系统在飞机导航系统的应用

DME系统在飞机导航系统的应用

乔方林

天津七六四通信导航技术有限公司天津300210

摘要：ＤＭＥ系统是飞机无线电导航广泛使用的一种近程导航设备。本文从ＤＭＥ在飞机导航中的用途入手，系统的介绍了当它与其他近程导航和着陆设备如甚高频全向信标（ＶＯＲ／ＤＶＯＲ）和仪表着陆系统（ＩＬＳ）相配合构成航线或机场导航设备时，所构成的使用方案。

关键词：组合导航；DME；系统仿真

引言

导航系统是飞机航行中不可缺少的重要组成部分，随着航空技术装备自动化和电子化水平的不断提高，可以利用的导航信息源越来越多，但对于任何一种导航设备，其性能和应用范围都有一定的局限性，为实现高精度、高可靠性的导航要求，就需要把多种单一的导航设备组合起来，构成一个有机的整体进行组合导航。本文主要针对陆基导航系统（VOR/DME）来对导航技术展开研究，并通过系统仿真对算法可行性进行验证。

一、DME导航系统概述

所谓的DME导航系统，其实就是测距机DME和甚高频全向无线电信标VOR组成的导航系统。利用VOR，则能够完成飞机与电台方位测角系统位的测量。作为区域性导航设备，VOR能够从地面台向空中飞机发送方位信息，可以帮助飞机确定相对于地面台的方位。利用测距机，则能够完成由询问器到固定应答器距离的二次雷达系统的测量。所以，使用VOR/DME导航系统，可以实现飞机定位。在等待飞机飞行的过程中，可以利用该系统引导飞机进场，并且实现航路间隔和避开保护空域。

二、航空VOR/DME导航系统的工作原理

从系统工作原理上来看，民用航空VOR/DME导航系统能够利用机载设备完成地面VOR台发射的两种信号的接收，同时完成信号位差的测量，从而获得飞机的磁方位。该方位又被称之为径向方位或VOR方位，将其反向180。，则能够获得电台磁方位，而这两个方位将都在指示器上显示出来。将VOR地面台当成是一个灯塔，其将向四周进行全方位光线的发射，并且完成自磁北方向进行顺时针旋转的光束的发射。此时，如果能够完成从全方位光线到旋转光束发射的时间间隔的记录，同时知晓光束旋转速度，就能够完成观察者磁方位角的计算。而VOR台发射的信号为低频信号，分别为可变相位信号和基本相位信号。其中，前者相当于旋转光束，后者相当于全方位光线。在VOR台周围，基本相位信号在各方位上的相位相同，而可变相位信号的相位将随着径向方位变化而变化。基准和可变相位信号间的相位差，由飞机磁方位决定。完成VOR台发射信号接收后，机载设备将完成信号相位差的测量，从而获得飞机磁方位和VOR方位。

三、航空DME导航系统的设备构成

（一）ＤＭＥ系统用作航线导航设备

ＤＭＥ系统用作航线导航设备时，主要有以下几种使用方案。

1.ＤＭＥ使用方案

这种方案就是Ｐ－Ｐ体制定位方案。这时飞机分别测得至两个航线ＤＭＥ地面信标台的距离来确定飞机的距离。为了提高定位精度，消除定位的多值性，在实践中也可以利用三个航线地面信标台所提供的距离信息进行定位，构成ｐ－ｐ＿ｐ体制定位系统

2.ＤＭＥ／Ｖ〇Ｒ／ＤＶＯＲ使用方案

这种方案就是Ｐ－９体制定位方案。在此方案中，飞机可同时接收来自ＶＯＲ或多普勒ＶＯＲ提供的以磁北为基准的方位信息和来自ＤＭＥ地面信标的距离信息，用以确定飞机位置。由于ｐ－ｅ方案是ＩＣＡＯ审定的标准近距导航系统，故使用最为方便。

3.ＶＯＲ／ＴＡＣＡＮ／（ＶＯＲＴＡＣ）使用方案

塔康（ＴＡＣＡＮ）是一种能给飞机提供到某一固定地面台的方位和距离信息的战术空中导航系统。实际上，它是一种军用航空ｐ－０导航系统。由于ＴＡＣＡＮ和ＤＭＥ系统具有相同的测距功能，因此，ＴＡＣＡＮ系统的机载设备与ＤＭＥ系统的地面设备，或者ＤＭＥ系统的机载设备与TＡＣＡＮ系统的地面信标可以互相配合工作，两者完全兼容。

所谓伏塔克（ＶＯＲＴＡＣ）就是将ＶＯＲ和ＴＡＣＡＮ信标台安装在一起，可同时为军用和民用飞机提供方位和距离信息的Ｐ－ｅ近距导航系统。在这种情况下，民用飞机的ＤＭＥ询问器可从塔康信标获得距离信息，机载ＶＯＲ接收机从ＶＯＲ地面台获得方位信息；军用飞机从塔康同时获得距离和方位信息。这样，军民两种飞机可获得各自所需要的导航信息，从ＡＴＣ的角度看两种军民两飞机可纳入统一的ＡＴＣ网，从而有效的利用空域。

（二）ＤＭＥ系统用作机场导航设备

ＤＭＥ系统用作机场导航设备尤其在某些不便于安装指点标的机场内，常由ＤＭＥ系统地面信标与丨ＬＳ相配合。即使在微波着陆系统（ＭＬＳ）代替ＩＬＳ功能后，ＭＬＳ仍然需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。

（三）DME设备构成

作为二次雷达系统，DME系统也由机载设备和地面信标设备构成。系统拥有252个波道，工作频率在962一1213MHz之间，与相邻波道之间拥有1MHZ的间隔。

（1）地面设备

DME地面信标设备有较多类型，具体包含监视器、机内测试设备、应答器、电键器和控制单元等。其中应答器为主要设备，由发射机、接收机和视频信号处理电路构成。在DME工作的过程中，发射机将完成脉冲对的产生、放大和发送，接收器则能够完成询问信号的接收、放大和译码。在收发频率上，地面设备与机载设备相对应。相较于询问频率，测距信标台发射频率将高或低63MHz。而民用DME的不用波道有52个，具体为1一16X、Y和60一69X、Y。在设计上，地面DME台能够同时为100架飞机提供服务。

（2）机载设备

从结构组成上来看，机载DME设备由控制盒、天线、询问器和距离指示器构成。而控制盒是与VOR共用的控制盒，可以进行发信机的控制和电路转换。询问器由收发信机构成，能够实现询问脉冲对的产生、放大、发射、译码和接收。在询问器中，存在有距离计算电路，可以确保回答脉冲对的有效性，同时完成飞机到地面信标台斜距的计算。距离指示器负责进行斜距指示，能够进行地速和时间的显示，但是只有在飞机沿着径向线时才能得到准确数据。DME的天线为单个L波段天线，能够进行信号的发射和接收，与VOR地面台拥有配套的工作频率。在VOR或ILS频率得到较好的调谐后，则能够完成DME频率调定。在工作的过程中，DME设备将持续询问地面信标台，直至地面信标台完成飞出系统作用距离的选择。

结语

利用现阶段国内民机技术和技术平台，从而完成适合民用飞机的导航系统设计，则能够为民用飞机的安全运行提供更多的保障。而DME导航系统可以在飞机定位和引导进场等方面得到应用，能够确保飞行安全。因此，相信本文对民用航空DME导航系统展开的研究，可以为相关工作的开展带来启示。

参考文献：

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