无线电导航基础

第1章绪论

1.1导航的发展简史

1.1.1导航的基本概念

导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。导航系统是确定航行体的位置方向，并引导其按预定航线航行的整套设备（包括航行体上的、空间的、地面上的设备）。

一架飞机从一个机场起飞，希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。

导航，即引导航行的意思，也就是正确的引导航行体沿预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内将航行体引导至目的地。由此可知除了知道起始点和目标位置之外，还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。其中最主要的是知道航行体的位置。

1.1.2导航系统的发展

在古代，我们的祖先一直利用天上的星星进行导航，在古石器时代，为了狩猎方便，人们利用简单的恒星导航方法，这就是最早的天文导航方法。

后来，随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展，人们利用导航传感器来导航，最早是我们祖先发明的指南针。现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。

以航空领域为例，从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。

30年代出现了无线电导航系统，即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。

40年代开始研制甚高频导航系统。

1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功，从而开创了惯导时代。

50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。

1957年世界上第一颗卫星发射成功以后，利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程，并着手建立海事卫星系统用于导航定位。随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用，由此显示出卫星定位的巨大潜力。

60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统，同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。

60年代后，无线电导航得到进一步发展，并与人造卫星导航相结合。

70年代以后，全球定位导航系统得到进一步发展和应用。

在此过程中，为了发挥不同导航系统的优点，互为补充，出现了各种组合导航系统，它们主要以惯性导航系统为基准。

80年代以后，导航系统主要朝着以惯性导航系统为基础的组合导航系统，可组合的传感器除了GPS外还有星光、地形和各种无线电导航装置。

1.1.3导航系统的任务

导航系统的任务是确定载体的位置，并把载体由目前所在的地点按照给定的时间和航线引导到目的地，为此导航系统应该能够提供以下导航信号：

1）载体质量中心所在地的“定位信号”；

2）载体的“定向信号”；

3）载体的“速度信号”。

根据以上导航信号，需要调整载体的航行方向和速度，保证载体按照给定的时间和航线到达目的地。

1.2导航系统简介

1.2.1无线电导航系统

无线电导航系统是利用无线电技术测量导航参数，包括多普勒效应测速、利用雷达原理测量距离和方位、用导航台来定位等，它是一种广泛使用的导航系统。

此系统的优点是：不受使用时间和气候条件的限制，设备较简单，可靠度较高等。但它输出的信息主要是载体位置且工作范围受地面台覆盖区域的限制，这种系统的工作与无线电波传播条件有关，在某种程度上受人工干扰的影响。

1.2.2卫星导航系统

卫星导航系统是天文导航和无线电导航结合的一大产物，不过是把无线电导航台放在人造卫星上罢了。当然，这种导航方法只有在航天技术充分发展的今天才有实现的可能。20世纪60年代初，旨在服务于美国海军舰只的子午仪卫星导航系统出现了，70年代提供给民用，利用装在航行体上的接收机，接收导航卫星发出的无线电信号，并测量因卫星相对卫星接收机用户不断运动而产生的多普勒频移，由此确定航行体在地球上的位置等导航参数。

GPS是美国国防部研制的第二代卫星导航系统。在过去的几年，使全球航行系统和空中交通管制系统发生深刻变革的根源是卫星导航。ICAO 将其命名为GNSS，其中可能包括各国或组织的空间卫星系统。

GNSS=GPS+GLONASS+INMARSAT-III+MTSAT+GIT……。目前，已经达到完全运行状态的卫星导航系统只有美国研制的全球定位系统（GPS）。

1.2.3天文导航系统

天文导航系统是利用天文方法观测星辰日月等天体来确定航行体的位置，以引导航行体沿预定航线到达目的地的一种导航方法。

天文导航最早在航海方面发展起来，利用六分仪人工观测星体高度角来确定航行体的位置，现在发展为星体跟踪器测高度角及方位角来推算航行体在地球上的位置及航向。它是利用光学或射电望远镜接收星体发射来的电磁波去跟踪星体，在地球附近导航将受到云层及气象条件的限制，在空气稀薄的高空和宇宙航行，则是比较理想的。它也是一种自主式的导航系统，不需要地面设备支持，不受人工或自然形成的电磁干扰，不向外辐射电磁波，隐蔽性好，且误差不随时间积累。

1.2.4惯性导航系统

惯性导航是一种自主式的导航方法，它完全依靠自主的机载设备完成导航任务，和外界不发生任何光、电联系，因此隐蔽性好，工作不受气象条件的限制。

惯性导航的基础理论乃是牛顿力学基本定律，其中主要技术手段是用加速计测量载体的运动加速度，用陀螺装置提供一个基准坐标系，再从中推算出所需要的导航参数。但是随着计算的时间的推移，容易产生积累误差。

1.2.5多普勒导航系统

多普勒导航系统是一种自主式远程导航定位系统，它不需要导航台，又称多普勒雷达，它的工作频率为8800MHZ。多普勒导航系统的主要用

途是测定飞机的地速、偏流，进而计算飞机的位置、航程、待飞时间等导航参量。其测速精度约为航行精度的1/100-1/1000，并且抗干扰能力强。

多普勒雷达是利用多普勒频移效应来测量飞机的地速的。民航飞机应用的多为调频连续波多普勒雷达，雷达天线向下方发射4个锥形波束，以获取地速偏流信息。工作性能与反射面的形状有关，如在水面或沙漠上空工作时，由于反射性不好就会降低性能。多普勒导航系统的绝对定位精度不是很高，在现代跨洋远程飞机上逐渐被其他导航系统取代。

1.2.6组合导航及其他导航系统

飞行器的发展对于导航系统在精度、可靠性等方面都提出了越来越高的要求。

民航飞机上应用的组合式导航系统一般有惯性导航系统和无线电导航系统组成的组合导航系统。也有惯性导航系统、卫星导航系统和无线电导航系统组成的组合导航系统。卫星导航系统可以提供全球三维位置、速度和时间，它与惯性导航系统有很强的互补性。这样的组合导航系统可以有许多优点：限制了惯性导航系统的漂移，提高了GPS接收机的抗干扰能力和快速捕获能力，提高整个系统的容错能力。也可以在某些条件不具备时单独使用无线电导航系统、GPS、惯性导航系统。

除了上述几类导航系统外，还有磁罗盘、陀螺罗盘、空速表等一般普通导航仪表。这些仪表虽然提供的航向及速度不够精确，但作为导航应急使用往往是十分必要的。

1.3导航系统的发展方向

导航系统的发展趋势是惯性/多传感器组合导航系统，它具有高精度、高可靠性、高自主性、高动态性、高抗干扰性等自身性能，并根据实时情

况、传感器信息的可靠程度动态的、智能的选择导航传感器信息源，提供一个容错的融合导航信息来满足航行任务需求。

当然，惯性导航系统的地位是任何导航系统都无法替代的，组合导航系统都是以惯性导航系统为主的。以惯性导航系统为主的组合式导航系统的发展从比较简单的惯性/多普勒、惯性/大气数据、惯性/天文、惯性/无线电导航等组合方式开始，发展到惯性/无线电/GPS、惯性/地形匹配、惯性/GPS/惯性图像匹配，以及多种系统和传感器组合的惯性/地形加景象匹配/GPS则合式导航系统，甚至有什么信息源就有利用什么信息源的多传感器组合系统。

目前民航上先进的导航系统就是惯导/大气数据/无线电导航/GPS/地形加景象匹配式的组合导航系统。

第2章无线电导航简介

2.1无线电导航原理简介

2.1.1无线电导航的基本原理

一、对理想通用定位和导航系统的要求

理想的导航系统应能满足下列要求：

1）全球覆盖：系统必须在地球表面下或表面上、空中任何位置上工作。

2）绝对准确度和相对准确度都必须很高：准确度要求，无论是绝对的和相对的，应根据应用情况在2-4000米之内。

3）准确度应不受环境影响：不管用户的位置、速度和加速度如何，系统的准确度都应能达到；应该不存在多路径误差或信号传播通过大气层、电离层产生的误差，如果产生了这些误差，应能从数据中适当除去。

4）有效的实时反应：定位数据的更新率可随运动而连续变动。

5）无多值解：如果存在解的多值性，设备应能自动地或由操作员很快地进行分辨。

6）容量无限：系统应能容纳无数用户，且不会降低性能。

7）敌人不能使用：未经准许的用户不能使用系统导航，以达到他所要求到达的目的。

8）有抗电子战能力：敌人不能侦察、干扰或蒙蔽系统的正常工作。

9）没有频率分配问题：系统必须在现已分配的频谱带宽之内工作而不干扰别的系统。

10）全体用户共用一个坐标格网。

11）高的平均无故障间隔。

12）体积、重量、价格、平均修复时间、部署时间和电源消耗都要小。

13）适当扩大用户：设备应具有机载式、舰载式、车载式和背负式等多种形式。

14）通信能力强。

很显然，上述各种要求之间是存在着许多矛盾的，虽然导航经过了漫长的发展史，直到科学技术已经大大发展的今天，仍然不能在一个系统里把这些要求完善地统一起来。因此，各类、各种导航系统都因它能满足一种或一些特定的要求而存在、而发展着，从而导致了许多导航类别的产生；同时，随着科学技术的不断进步，各类导航中的各种导航系统，为更好地满足上述各种要求，又不断地完善、不断地改进着。在空间领域已经得到广泛的开发和利用的基础上，一种具有多种新技术、能同时适应多种导航要求的崭新系统必将随之而来，这就是把天体导航和无线电导航合为一体的卫星导航系统。

二、采用无线电导航手段的可能性

无线电导航的过程，就是通过无线电波的发射和接收，测量飞机相对于导航台的方向、距离等导航参量的过程，而测量和运用这些导航参量的可能性则基于电波的以下传播特性：

1）无线电波在理想均匀介质中，按直线（或最短路径）传播；

2）无线电波经电离层发射后，入射波和发射波在同一铅垂面内；

3）无线电波在传播路径中，若遇不连续介质时发生反射；

4）在理想均匀介质中，无线电波传播速度为常数。

根据1）、2）两个特性，可以测定无线电波的传播方向，从而确定飞机相对于导航台的方向，实现角坐标测量。根据1）、4）两个特性，可以测定无线电波在导航台和飞机之间的传播时间，从而确定飞机到导航台的斜距。如测定电波有两个导航台到飞机的时间差，则可确定飞机到这两个

导航台的距离差。特性3）是雷达导航的基础，正是由于这个特性，才能通过无线电波发现飞机并确定飞机相对于雷达所在位置的角坐标和距离。

20世纪20～30年代，无线电测向是航海和航空仅有的一种导航手段，而且一直沿用至今。不过它后来已成为一种辅助手段。第二次世界大战期间，无线电导航技术迅速发展，出现了各种导航系统。雷达也开始在舰船和飞机上用作导航手段。飞机着陆开始使用雷达和仪表着陆系统。60年代出现子午仪卫星导航系统。70年代微波着陆引导系统研制成功。80年代，同步测距全球定位系统研制成功。无线电导航在军事和民用方面有着广阔的应用前景。

三、位置线、位置面和定位方法

无线电导航，尽管它千差万别，但都是通过接收和处理无线电信号来实现的。在导航台位置精确已知的情况下，接收并测量无线电信号的电参量（如振幅、频率、相位或延迟时间等），根据有关的电波传播特性，转换成导航需要的、接收点相对于该导航台坐标的导航参量——位置、方向、距离、距离差等，这就是无线电导航的实质所在。

处于某一特定位置上的接收机，在某一时刻接收并测得的无线电信号的电参量当然是个确定的值，由它转换过来的导航参量也将是个确定的值。根据一个（注意：不是两个或两个以上）导航参量，是不能唯一地确定该接收点位置的。由一个导航参量只能确定接收点的可能位置是在与该导航参量相对应的轨迹线（如果发射台和接收机都在地平面上的话）上，或是在一个轨迹面（如果发射台和接收机中一个在地面另一个在空中的话）上。前者称为位置线，后者称为位置面。

由此可见，要单值地定位，测得一个导航参量，即获得一条位置线（或一个位置面）是不够的，至少是两个（平面定位）或两个以上（空间定位）。

这种用几何线（或几何面）相交来完成定位的方法是普遍采用的，它是无线电导航原理的一个重要组成部分，通常称之为“几何原理”。

导航系统可能的位置线有直线、圆、双曲线等，相应地，可以把导航系统划分为测向系统、测距系统和测距差系统。

测向系统，例如甚高频全向信标、自动定向机的位置线是直线，参见图2-1（a）。

测距系统，例如无线电高度表、测距机的位置线是平面上的圆，参见图2-1（b）、（c）。

测距差系统，例如利用测距差原理工作的奥米伽导航系统、罗兰系统等，其位置线为双曲线，参见图2-1（d）。这类系统又可以叫做双曲导航系统。

航空导航，除了飞机高度较低而又远离导航台，因而可以近似地看作平面导航外，严格的讲都是空间导航的问题。因此，要用位置面相交来定位，在进行换算来得到飞机的地面位置。但实际上，在远距离导航中，飞机的高度同它到最近的导航台的距离相比较是很小的，作为平面导航来考虑不会引起明显的误差；即便是近距离导航，在飞机上装有数据计算机和有高度数据输入的情况下，也可以通过计算校正来测得飞机的地平面位置。

由以上讨论可知，在研究平面导航问题时，必须利用平面中的两条或两条以上的位置线相交，才能确定飞机的具体位置点。

图2-1位置线

按照所利用的位置线的形状，可以把导航定位分为ρ-θ定位系统、ρ-ρ定位或ρ-ρ-ρ定位系统、θ-θ定位系统和双曲定位系统。这里的ρ表示距离，θ代表角度或方位。

ρ-θ定位系统利用测距系统的圆形位置线与测向系统的直线位置线相交的方法，可以确定接收点（飞机）的具体位置M ，这种定位方法也称为极坐标定位，参见图2-2（a ）。

在实用中，利用同台安装的全向信标台和测距台即可实现上述ρ-θ定位。

（a ）圆位置线

（b ）直线位置线

（d ）双曲线

（c ）等高线

机载气象雷达也是用ρ-θ定位来确定危险气象目标的位置的。有的气象雷达显示器中所采用的电子束扫描方式，就是这种极坐标扫描。

θ-θ定位系统通过测定对于两个导航台（例如两个VOR台）的方位，可以获得两条径向直线，从而通过这两条直线的交点M确定飞机的位置，如图2-2（b）所示。

ρ-ρ定位系统测定到两个导航台的距离以获得两个圆形位置线，通过这两个圆的交点即可确定飞机的位置，见图2-2（c）。

但两个圆可以有两个交点M1和M2，因此在这样的系统中还需设法解决这一位置的模糊问题。如果同时测量到3个分离的导航台的距离而获得三条圆形位置线，则三个圆就只可能有一个公共交点M1了，因而也就不再存在位置模糊问题，这就是ρ-ρ-ρ定位系统，参见图2-2（d）。

利用2个或3个测距台，即可进行上述ρ-ρ或ρ-ρ-ρ定位。

图2-2定位方法

双曲定位系统通过测量到一组导航台的距离差，可以得到一组双曲线；同时测量到另一组导航台的距离差，又可以得到另一组双曲线。利用这两组双曲线的交点，即可确定飞机的位置。

奥米伽导航系统既可以应用ρ-ρ和ρ-ρ-ρ定位方法，又可应用双曲定位方法。

四、无线电导航基本结构

N

A

B

（a ）ρ-θ定位

（c ）ρ-ρ定位

（d ）ρ-ρ-ρ定位

综上所述，无线电导航的本质及其过程可概括成如图2-3所示的结构图。

这个无线电导航结构图，可以说是无线电导航的“纲”，因为它概括了所有无线电系统的基本内容，这些基本内容的要点如下：

1）一个或若干个精确地知道其地理位置的发射台及由它发射的无线电信号；

2）无线电信号的电参量（如振幅A、频率ω、相位φ、时间t）中的一个或多个携带着导航信息，经过电波传播到达接收机；

3）接收机接收和处理无线电信号，测出所需要的电参量，再根据电波传播特性，转换成相应的导航参量（如距离R、距离差ΔR、方位θ、飞机高度h及航向、航速等）；

4）根据得到的导航参量及精确的发射台的地理位置，就可以在地图上获得一条相对于该发射台的位置线（或位置面）；

5）两条位置线或三个位置面相交，就可以得到飞机的平面（或空间）位置。

知）

图2-3无线电导航结构图

从这个结构图中，不仅可以较好地理解无线电导航的基本过程，而且还可以清楚地看出各种无线电导航系统的区别之所在：几十年的无线电导航发展史，尽管形成了多种多样的无线电导航系统，但它们没有根本的区别，它们的区别正如图2-3所示，只在于发射台放置的位置不同（地面上、飞机上或卫星上）、所利用的电波电参量不同（振幅A、频率ω、相位φ、时间t）以及采用位置线或位置面的形式不同（直线或平面、双曲线或双曲面、圆或球面），仅此而已。

2.1.2区域导航介绍

空中交通史上的首批航路是沿地面台点设计的，在作出向、背台飞行的区别和台点的频率、航路宽度、飞行高度的规定后，飞机按设计的航路飞行，管制员按该航路计划实施管制。由于当时还没有机载计算组件，飞机按逐台导航方法飞行。

随着VOR/DME成功地运用于导航和机载计算设备，出现了RNAV 概念并得以初步应用。

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。这也正是目前陆基航行系统条件下RNAV航路设计的特点。虽然可依靠机载计算组件作用，在导航台的覆盖范围内设计一条比较短捷航路，但仍按地面是否有导航台来设计航路。

陆基系统的RNAV航路可缩短航线距离，但飞行航路仍受到地面导航台的限制。卫星导航系统的应用，从根本上解决了由于地面建台困难而导致空域不能充分利用的问题。星基系统以其实时、高精度等特性使飞机在飞行过程中能够连续准确地定位。在空域允许情况下，依靠星基系统的多功能性，或与FMC的配合，飞机容易实现任意两点间的直线飞行，或者最大限度地选择一条便捷航路。一般来说利用卫星导航，飞行航路不再受地面建台与否的限制，实现了真正意义上航路设计的任意性。因而卫星导航技术的应用使RNAV充分体现了随机导航的思想。

一、区域导航的基本概念

所谓区域导航（RNAV），就是指那些能够在一个广阔的区域内（而非限制在定点之间）提供导航能力的导航系统。显然，具有RNAV能力的导航系统是很多的，诸如早期的台卡系统、他备式罗兰和奥米伽导航系统、自备是多普勒和惯性导航系统等等。

现代民用飞机已普遍使用以VOR/DME为基础的RNAV系统，即VOR/DMERNAV系统。它是一种利用VOR的方位角、DME的斜距以及气压高度作为基本输入信号，来计算飞机到某个航路点的航向和距离的导航和引导系统。图2-4为VOR/DMERNAV系统示意图。

图2-4VOR/DMERNAV系统

二、区域导航的基本原理

VOR/DMERNAV的基本原理是：通过连续地测得飞机到VOR/DME 地面信标台的方位和距离信息，从而获得飞往某个确定的航路点的航向和距离。这一基本原理可归结为连续地求解一个RNAV三角形问题。参看图2-5的RNAV三角形，图中A代表飞机在地面上投影点的位置，B是VOR/DME地面信标台的位置，C为某个航路点的位置。△ABC就叫做RNAV三角形。

图2-5RNAV三角形

假定以磁北（N）方向作为角度关系的基准方向，则RNAV三角形的各边与角度关系如下：

AB=ρ1——VOR/DME地面信标台与飞机之间的距离；

θ1——从VOR/DME地面信标台到飞机的磁方位，即飞机方位；

BC=ρ2——VOR/DME地面信标台与航路点之间的距离；

θ2——从VOR/DME地面信标台到航路点的磁方位；

AC=ρ3——飞机与航路点之间的距离；

θ3——从飞机到航路点的磁方位。

其中ρ1、θ1可通过VOR/DME地面信标测得，为已知量；且对某个特定的航路点来说，ρ2、θ2为确定量，可由驾驶员输入导航计算机或从导航计算机数据库中调用。这样，RNAV三角形的两边（ρ1、ρ2）及其夹角（θ2-θ1）为已知，故可求得ρ3和θ3，即飞机到航路点的距离和磁方位（航迹角）。

RNAV三角形可用模拟方法来求解。为此，可将它画成如图2-6所示的矢量三角形。把RNAV三角形的每个元素用一个矢量来表示，矢量的大

小和方向分别代表距离和角度。例如：可用正弦波或者矩形波的振幅和相位来分别代表距离（ρ1、ρ2）和角度（θ1、θ2）。

图2-6RNAV 三角形的矢量解

由图2-6所示的RNAV 三角形的矢量解中可见，矢量ρ3∠θ3为二个矢量-ρ1∠θ1和ρ2∠θ2之和，即

式中，负号表示ρ2∠θ2与ρ1∠θ1的矢量差。-θ1表示飞机到VOR/DME 地面信标台的方位，即电台方位。

实际上，现代民用飞机的RNAV 系统均利用计算机来求解RNAV 三角形。为此，先要将RNAV 三角形表示在直角坐标系内，然后再根据直角坐标与极坐标的关系写出ρ3、θ3的表达式，并将解RNAV 三角形的有关公式编成程序，连同三角函数数值表均存储在导航计算机的只读存储器（ROM ）中备用。

图2-7直角坐标（X 、Y ）和极坐标（ρ、θ）的关系 图2-7表示直角坐标与极坐标的关系，即 因此 式中

-ρ1∠ρ3∠θ31∠θ1

22

如果

1）（y 2-y 1）/（x 2-x 1）＞0，则θ3在第一、三象限内，或在东北（NE ）、西南（SW ）象限内；

2）（y 2-y 1）/（x 2-x 1）＜0，则θ3在第二、四象限内，或在西北（NW ）、东南（SE ）象限内；

3）y 2-y 1=0，则θ3=0°，180°； 4）x 2-x 1=0，则θ3=90°，270°。

由此可见，计算出现了多值性，但应指出，由于θ3的计算是连续进行的，每次只变化一个很小的增量，所以不会引起多值性问题。

利用RNAV 系统进行导航时，往往还需要计算航线偏差，这是需要解图2-8的航线偏差三角形。

图2-8航线偏差三角形

航线偏差通常以距离而不是以角度给出，这是因为驾驶员总想知道的是究竟飞机偏离预定航线有多远。在航线偏差三角形中，由于其中一边（ρ

3）和所有角度均为已知量，故可用余弦定理求得航线偏差距离（ρ）：

线

θ3

无线电导航的发展历程

1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率0.1一1.75兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为0.2一0.4兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NAV-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。 1.2 无线电导航发展概括 无线电导航是所有导航手段中最重要的一种。由于电磁波的传播特性，发展异常迅速，迄今约有100个系统投人使用，而且已由陆基发展到星基，由单一功能发展到多功能;作用距离也由近及远并发展至全球;定位精度则由粗到精，高达厘米量级;应用领域则由军事领域步入国民经济以及国计民生诸领域了。

无线电导航系统讲义

无线电导航系统讲义-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

航空无线电导航系统 第一章 绪论 导航与导航系统的基本概念 1.导航导航的基本含义是引导运行体从一地到另一地安全航行的过程。导航强调的是“身在何处，去向哪里”是对继续运动的指示。导航之所以定义为一个过程，是因为它贯穿于运动体行动的始终，遍历各个阶段，直至确保运行达成目的。应当说大部分运行体都是由人来操纵的，而对那些无人驾驶的的运行体来说，控制是由仪器或设备来完成的，这时的导航就成为了制导。近年来人们将定位于导航并列提出。事实上定位提供的位置参量是一个标量，只有将其与方向数据联合起来成为矢量，才能服务于运行体的航行。因此定位与测角、测距一样是导航的技术之一，通过定位可以实现导航。也可以说定位是静态用户要求的；但对动态用户而言要求的是导航。 2.导航系统导航系统是用于对运行体实施导航的专用设备组合或设备的统称。导航系统是侧重于实现特定导航功能的设备组合体，组合体内的各部分必须按约定的协调方式工作才能实现系统功能，而导航设备一般是指导航系统中某一相对独立部分或产品，或实现某一导航功能的单机。导航及无线电导航系统的分类导航是一门基于“声、光、电、磁、力”的综合性的应用科学，实现 导航的技术手段很多，按其工作原理或主要应用技术可分为下述类别：（1）天文导航——利用观测自然天体（空中的星体）相对于运行体所在坐标系中的某些参量实现的导航称为天文导航。（2）惯性导航——利用牛顿力学中的惯性原理及相应技术实现的导航称为惯性导航。（3）无线电导航——利用无线电技术实现的导航称为无线电导航。（4）地磁导航——利用地球磁场的特性和磁敏器件实现的导航称为地磁导航。（5）红外线导航——利用红外线技术实现的导航称为红外线导航。（6）激光导航——利用激光技术实现的导航称为激光导航。（7）声纳导航——利用声波或超声波在水中的传播特性和水声技术实现的导航（用于对水下运行体的导航）称为声纳导航。（8）地标或灯标导航——利用观测（借助光学仪器或目视）已知位置的地标或灯标实现的导航称为地标或灯标导航。 2.无线电导航系统的分类无线电导航是导航中的一大分支，是当今应用最广、发展最快、在导航家族中站主导地位的一类导航技术。下面介绍几种常用的无线电导航系统分类：（1）按用户使用时相对依从关系分类 1 ○自备式（或自主式）导航系统。这类导航系统仅依靠装在运行体上的导航设备就能独立自主地为该运行体提供导航服务。 2 ○他备式（非自主式）导航系统。这类导航系统必须有运行体以外且安装位置已知的导航设备相配合才能实现对该运行体的导航。这些居于运行体之外的配合实现导航功能的导航设备及其附属设备通常称为导航台站，而装在运行体上的导航设备通常称为该导航系统的用户设备或载体设备。可见、他备式（非自主式）导航系统是由台站和用户设备共同组成的，所以它的用户设备必须依赖于台站，这与自备式导航系统明显不同。（2）按无线电导航台站安装地点

无线电基础知识

【音频】：通常指300～3400赫（Hz）间的频率。 【射频】无线电发射机通过天线能有效地发射至空间的电磁波的频率，统称为射频。若频率太低，发射的有效性很低，故习惯上所称的射频系指100千赫（KHz）以上的频率。 【视频】电视信号所包含的频率范围自几十赫至几兆赫，视频是这一频率的统称。 【载波】起运载信息作用的正弦波或周期性脉冲，叫做载波（或载频），随着信号波的变化，使载波的幅度、频率或相位作相应的变化。 【信号】用来表达或携带信息的电量。 【信道】按传递信息的特性而划分的通路。包括可能实现而尚未实现的通路在内。 【模拟信号】在时间上是连续的或对某一参量可以取无限个值的信号。 【数字信号】所谓数字信号，是指信号是离散的、不连续的。这是信号只能按有限多个阶梯或增量变化和取值。换言之，对于数字信号，只需计算阶梯的数目而无需考虑阶梯内信号的大小（最常用的是二进制编码）。 【波段】在无线电技术中，波段这个名词具有两种含义。其一是指电磁波频谱的划分，例如长波、短波、超短波等波段。其二是指发射机、接收机等设备的工作频率范围的划分。若把工作频率范围分成几个部分，这些部分也称为波段，例如三波段收音机等。 【波道】通信设备工作时所占用的通频带叫波道。通常一个通信设备在它所具有的频率范围内有许多个波道。 【通频带】一个电路所允许顺利通过的电流的频率范围，称为该电路的通频带。一般规定在电流等于最大电流值的0.707倍范围内上下两个频率之间的宽度为通频带。 【频率覆盖】通信设备工作的频率范围，称为频率覆盖。而最高工作频率与最低工作频率之比，称为频率覆盖系数。【截止频率】用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。 在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。两个截止频率之间的频率范围称为通频带。 【频率稳定度】振荡器产生的频率由于种种原因而发生变化，这种频率变化的大小与额定频率的比值称为频率稳定度。它是衡量通信系统质量好坏的重要指标。提高频率稳定度多采用参数稳频，晶体稳频及频率合成等。 【残波辐射功率容许限度】系指除基波辐射以外的谐波辐射、寄生辐射和相互调制产生的任何残波辐射功率的最低容许值，以分贝或毫瓦、微瓦表示。 【频带宽度】有时称必要带宽。系指为保证某种发射信息的速率和质量所需占用的频带宽度容许值，以赫（Hz）、千赫（KHz）、兆赫（MHz）表示。 【选择性】无线电接收机将所需电台的信号，从许多不同频率的电台信号中挑选出来的能力，叫做选择性。接收机的选择性愈好，愈不易受其它电台的干扰。因此，选择性是决定接收机质量的重要参数之一。 【灵敏度】无线电接收机对微弱信号的接收能力，叫做灵敏度。如果某一接收机能收到很弱的信号，则该接收机的灵敏度就高，反之灵敏度就低。因此，灵敏度也是决定接收机质量的重要参数之一。 【保真度】也叫逼真度。指接收机的输出信号与输入信号的相似程度，即接收机对于信号中各频率能否同等放大，加以复原、而不产生失真的能力。如无线电接收机的保真度愈好，它输出的语言、音乐就愈逼真。 【发射机输出功率】是指发射机提供给电磁辐射器（天线）的射频功率称为发射机的输出功率。 【发射机的杂散辐射】在标称输出阻抗的负载上测量，发射机载频功率小于25W时，任何一个离散频率的杂散辐射功率不超过2.5ｕW。当发射机的载频功率大于25W时，任何一个离散频率的杂散辐射功率应低于发射载频功率 70dB。 【邻频道功率】对于160、450MHz频段，落在邻频道16KHz带内的功率，应较载频功率低70dB。对于900 MHz 频段，落在相邻的第二个频道32 KHz带内的功率，应较载频功率低65dB。 【平均功率】发射机在规定的条件下，在比最低调制频率相对应的周期长得多的时间内馈送到规定实验负载上的平均功率。 【峰包功率】发射机在规定的调制条件下，在调制包络峰值处高频一周期内送到规定实验负载上的平均功率。 单边带发射机的额定输出功率以峰包功率标称。

无线电导航教程1 VOR,DME,NDB

无线电导航教程1 VOR,NDB,DME VOR：very high frequency ommi-directional range，甚高频全向无线电信标 VOR信号发射机和接收机的工作频率在108.0-117.95 MHz 之间。VOR 台站发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位是变化的，同时象灯塔的旋转探照灯一样向360度的每一个角度发射，而向各个角度发射的信号的相位都是不同的，它们与基准信号的相位差自然就互不相同。由于VOR的无线电信号与电视广播、收音机的FM广播一样，是直线传播的，会被山峰等障碍物阻隔，所以即使距离很近，在地面也很少能接收到VOR信号，通常要飞高至离地2000-3000英尺才收到信号，飞得越高，接收的距离就越远。在18000英尺（5486米）以下，VOR最大接收距离约在40到130海里（1海里=1.852公里）之间，视障碍物等因素而定。在18000ft以上，最大接收距离约为130海里。 DME：distance measuring equitment，测距装置 前面提过，有的VOR台站是带有DME的，DME工作在UHF频段，但空勤人员不必理会它的频率，只要调好VOR的频率，接收到信号，过一会，距离数字就会计算出来显示在仪表板上。简单工作原理是这样的：机载DME发射信号给地面台站上的DME，并接收地面DME应答回来的信号，测量发射信号与应签信号的时间差，取时间差的一半，就可计算出飞机与地面台站的直线距离。但应注意，仪表板上显示的距离是飞机与地面台站的斜边距离，单位为海里。由

勾股定理可知，飞机在地面的投影与台站的距离应略小于这个斜边距离的。同样道理，DME仪表板上显示的速度也是“斜”的，表示飞机与台站的“距离缩短率”，单位是节，它既不等于地速，也不等于表速。根据DME显示的距离、速度，可大致估算飞机的地速和到达台站所需时间。 NDB：non-directional beacon，无方向性信标 NDB是现今仍在使用中，最古老的电子导航设备，在一些没有仪表着陆系统[的小机场附近，常建有廉价的NDB台站，用作导航、着陆指引。其名称“无方向性”是指台站向各个方向发射的信号都是一样的，不象VOR那样互相有（相位）差别。飞机上的NDB信号接收机叫做ADF(automatic direction finder，方位角指示器)。ADF的仪表头只有一支指针，当接收到NDB信号，ADF的指针就指向NDB台站所在的方向。如果飞机径直朝台站飞去，指针就指着前方，当飞机飞过台站并继续往前飞，指针会转过180度指向后方。

无线电导航基础

第1章绪论 1.1导航的发展简史 1.1.1导航的基本概念 导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。导航系统是确定航行体的位置方向，并引导其按预定航线航行的整套设备（包括航行体上的、空间的、地面上的设备）。 一架飞机从一个机场起飞，希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。 导航，即引导航行的意思，也就是正确的引导航行体沿预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内将航行体引导至目的地。由此可知除了知道起始点和目标位置之外，还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。其中最主要的是知道航行体的位置。 1.1.2导航系统的发展 在古代，我们的祖先一直利用天上的星星进行导航，在古石器时代，为了狩猎方便，人们利用简单的恒星导航方法，这就是最早的天文导航方法。 后来，随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展，人们利用导航传感器来导航，最早是我们祖先发明的指南针。现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。 以航空领域为例，从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。

30年代出现了无线电导航系统，即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。 40年代开始研制甚高频导航系统。 1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功，从而开创了惯导时代。 50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。 1957年世界上第一颗卫星发射成功以后，利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程，并着手建立海事卫星系统用于导航定位。随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用，由此显示出卫星定位的巨大潜力。 60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统，同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。 60年代后，无线电导航得到进一步发展，并与人造卫星导航相结合。 70年代以后，全球定位导航系统得到进一步发展和应用。 在此过程中，为了发挥不同导航系统的优点，互为补充，出现了各种组合导航系统，它们主要以惯性导航系统为基准。 80年代以后，导航系统主要朝着以惯性导航系统为基础的组合导航系统，可组合的传感器除了GPS外还有星光、地形和各种无线电导航装置。 1.1.3导航系统的任务 导航系统的任务是确定载体的位置，并把载体由目前所在的地点按照给定的时间和航线引导到目的地，为此导航系统应该能够提供以下导航信号： 1）载体质量中心所在地的“定位信号”； 2）载体的“定向信号”； 3）载体的“速度信号”。

无线电导航系统 罗兰

无线电导航系统罗兰-C 【概述】罗兰的全称是远程导航，是一种远程双曲线无线电导航系统，作用距离可达2000公里，工作频率为100千赫。罗兰-C是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统，它是在40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。罗兰-C是一种远距离(1850km)、低频(100kHz)的含标准时间频率信息的双曲线无线电导航系统、定位系统，它的作用距离大，覆盖面广，导航、定位精度高，在全球范围内得到广泛应用。它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离，多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件，罗兰-C可以提供100～200m的精度。【原理】罗兰C定位原理到两定点距离差为一常数：双曲线（具有双值性）副台延时：ts＝β主副＋Δβ主副：主台→副台电波传播时间Δ：副台编码延时船台测时间差：Δt＝β主副＋Δ＋t副－t主β主副：消除双值性；Δ：识别各副台罗兰C系统由设在地面的1个主台与2～3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差，即可获得飞机到主、副台的距离差。距离差保持不变的航迹是一条双曲线。再测定飞机对主台和另一副台的距离差，可得另一条双曲线。根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。这一位置由显示装置以数据形式显示出来。由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高，只能起粗测的作用。副台发射的载频信号的相位和主台的相同，因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。测量相位差就可得到距离差。由于100千赫载频的巷道宽度（见奥米加导航系统）只有1.5公里，测量距离差的精度很高，能起精测的作用。测量相位差的多值性问题，可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差，所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。1968年研制成功的罗兰D导航系统提高了地面发射台的机动性，是一种军用战术导航系统。【应用领域】罗兰C 系统是一种陆基远程无线电导航系统,用于舰船、飞机及陆地车辆的导航定位。该系统的主要特点是覆盖范围大, 岸台采用固态大功率发射机, 峰值发射功率可达2MW, 因此其抗干扰能力强,可靠性高。我国建有3 个罗兰C 导航台链, 是一种为我国完全掌握的无线电导航资源, 可覆盖我国沿海的大部分地区, 在战时具有重要意义。卫星导航是通过在地球上空布设若干个导航卫星, 发播导航电文, 接收机通过接收到卫星导航电文数据来解算出位置数据。由于卫星导航覆盖范围广( 可全球覆盖) 、全天候、高精度等优点, 得到了广泛应用。目前可用的卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS 以及我国的双星导航卫星, 欧洲的GALILEO 导航卫星系统将在2008 年建成使用, 日本也计划发展区域卫星导航系统。但卫星导航系统也有其弱点, 卫星导航系统是星基导航, 由于卫星距地面较高, 卫星发射信号功率受到限制等因素, 使得卫星导航信号微弱, 易被干扰。由于星基无线电导航和陆基无线电导航各有其优缺点, 并且各自独立, 因此, 研究罗兰C 和卫星导航的优势互补以及它们的组合应用具有一定的现实意义。【背景】Loran（罗兰）是远程导航的缩写，罗兰C（Loran C）是于五十年代末在第二次世界大战中期成功研制罗兰A的基础上改进并投入使用的远程双曲线导航系统，1974年向民用开放。罗兰C的地面发射系统是由至少3个发射台组成的台链，彼此精确同步。用户接收来自2个台的信号时，只要测出它们到达的时间差，便知道自己处于一条以这两个台为焦点的双曲线上；同时又测出另外两个台信号的时间差，便又得知处于另一条双曲线上；显而易见，用户必然处于这两条双曲线的交点上，从而可确定出用户的位置。从1945年到1974年，罗兰仅由美、苏两个大国掌握，苏联建立了类似于罗兰C 的恰卡（Chayka）导航系统，后加拿大加入美国的罗兰C应用体系，八十年代中期国际航空界正式启用罗兰C，随后欧盟建立了多个罗兰C台链，日本、韩国、我国、印度也都相继建了台链。到目前为止，全世界共建成了30多个罗兰C台链。在陆基无线电导航系统中，罗兰C的用户是最多的，大多数是用于航海，也用作航空和陆上导航。虽然GPS的问世对

导航基础

1.VOR（Very High Frequency Omnidirectional Radio Range）的工作原理 伏尔系统是一种近程无线电导航测角系统，采用了相位式测角原理，其中，普通伏尔系统采用的是相位式旋转天线方向性图法测角原理，而多普勒伏尔系统采用的是相位式旋转无方向性天线法测角原理。 普通伏尔系统（CVOR）测角原理为旋转天线方向性图的相位式测角，即通过旋转伏尔信标发射天线的方向性图，在空中形成包含方位信息的调幅波信号，该调幅信号的包络信号电相位与飞机所在的方位角度具有一一对应的关系，在空中360°范围内的任一一架飞机上的机载伏尔接收机，通过对包络信号电相位的测量得到所在方位经线的角度值。 VOR系统于1949年被国际民航组织批准为国际标准的无线电导航设备，是目前广泛使用的陆基近程测角系统之一。VOR台的发射机有两种形式即普通VOR(CVOR)和多普勒VOR(DVOR)。机载VOR接收机对两种VOR台都是兼容的。 VOR发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的，也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。向360度(指向磁北极)发射的与基准信号是同相的（相位差为0），而向180度(指向磁南极)发射的信号与基准信号相位差180度。飞行器上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以计算出自身处于信标台向哪一个角度发射的信号上。VOR通常与测距仪(DME)同址安装，在提供给飞行器方向信息的同时，还能提供飞行器到导航台的距离信息，这样飞行器的位置就可以唯一的被确定下来。 VOR系统主要具有以下3种功能； ①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。 ②利用航路上的VOR台引导飞机沿航线飞行。 ③终端引导飞机进场和非紧密近进。DVOR的测角误差在1°，精度±2°~±4°， 而CVOR的测角误差为2°～3°，精度±1°。 2. ILS仪表着陆系统Instrument Landing System 盲降是仪表着陆系统ILS （Instrument Landing System）的俗称。因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下，引导飞机进近着陆，所以人们通常将仪表着陆系统称为盲降。仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统。全世界的仪表着陆系统都采用ICAO（国际民航组织）的技术性能要求，因此所有配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。 仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS) 又译为仪器降落系统，是目前应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它的作用是由地面发射的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，最终实现安全着陆。 方向引导系统 航向台(Localizer, LOC/LLZ)，位于跑道进近方向的远端，波束为角度很小的扇形，提供飞机相对与跑道的航向道(水平位置)指引； 下滑台(Glide Slope, GS或Glide Path,GP)，位于跑道入口端一侧，通过仰角为3度左右的波束，提供飞机相对跑道入口的下滑道(垂直位置)指引。 距离参考系统 指点标，(Marker Beacon)，距离跑道从远到近分别为外指点标(OM)，中指点标(MM)和内指点标(IM)，提供飞机相对跑道入口的粗略的距离信息，通常表示飞机在依次飞过这些信标台时，分别到达最终进近定位点(FAF)、I类运行的决断高度、II类运行的决断高度。 测距仪，(Distance Measuring Equipment, DME)，有时会和仪表着陆系统同时安装，

无线电导航原理与系统

无线电导航原理与系统 无线电导航是一种通过使用无线电技术来确定位置和导航的方法。它通过接收和处理从地面或者卫星发射的信号来确定接收器的位置和方向。无线电导航系统的原理涉及到以下几个方面。 首先，无线电导航依赖于距离和方向的测量。无线电导航系统通常使用三角测量原理来确定位置。接收器同时接收到至少三个信号，并测量每一个信号到达接收器的时间差。通过测量这些时间差，接收器可以计算出到每个信号源的距离。而通过将这些距离和信号源的位置进行三角测量，接收器可以得出自身的位置。 其次，无线电导航还依赖于卫星。全球定位系统（GPS）是无线电导航系统中应用最广泛的卫星导航系统之一。GPS系统由多颗卫星组成，这些卫星都在地球轨道上运行。接收器接收到这些卫星发射的信号，并使用这些信号来计算出自己的位置。通过接收到多颗卫星的信号，接收器可以通过三角测量计算出自身的位置。 此外，无线电导航还涉及到信号处理和解调。当接收器接收到从地面或卫星发射的信号时，它需要将这些信号进行处理和解调，以便得到有用的信息。信号处理涉及到去除噪音、增强信号等操作，以保证接收到的信号的质量。解调则是将信号转化为数字信息，从而可以进行位置和导航计算。 最后，无线电导航还依赖于地面设备。除了卫星之外，无线电导航系统还依赖于

地面设备，如基站和测量站。这些设备用来发射信号，并与接收器进行通信。地面设备的准确性和稳定性直接影响到无线电导航系统的精确度和可靠性。 综上所述，无线电导航系统的原理涉及到距离和方向的测量、卫星导航、信号处理和解调以及地面设备。通过利用这些原理，无线电导航系统能够准确地确定位置和导航。无线电导航在航空、航海、军事等领域有着广泛的应用，为人们的出行和导航提供了重要的帮助。

大学船舶无线电技术基础教案

大学船舶无线电技术基础教案 大学船舶无线电技术基础教案 课程目标： 本课程旨在介绍船舶无线电通信技术的基础知识，包括无线电信号传输原理、天线系统设计、电波传播特性、雷达原理等。通过学习，学生将掌握船舶无线电通信技术的原理、方法、应用以及相关维护和管理知识，为今后从事相关工作打下坚实基础。 教学内容： 第一章无线电通信基础知识 1.1 无线电通信的定义和基本概念 1.2 无线电信号的特性和分类 1.3 电磁波的特性和传播模式 1.4 无线电接收机和发射机的原理和组成 1.5 调频和调制的原理和应用 第二章船舶无线电通信与导航设备 2.1 船舶通信设备的种类和应用 2.2 VHF通信设备的使用方法和规范 2.3 船舶雷达的原理和应用 2.4 GPS导航系统的原理和应用 第三章无线电天线系统设计 3.1 天线系统的作用和分类 3.2 天线系统的特性和选择 3.3 天线系统的安装和调试 第四章电波传播特性与干扰 4.1 电波传播的基本特性

4.2 船舶无线电通信中的传输障碍和干扰 4.3 电波传输参数的计算和估算 第五章船舶无线电通信和应急通信 5.1 船舶无线电通信规范和技术标准 5.2 船舶无线电应急通信系统的组成和应用 5.3 船舶无线电通信的安全性和保密性 教学方法： 本课程采用多种教学方法，包括理论授课、案例演示、模拟操作、实验教学、团队合作等。通过多种教学手段，既能让学生明确相关知识的基本理论和操作方法，又能培养其分析和解决实际问题的能力。 评估方法： 本课程将采用多种评估方法，包括考试、论文与报告撰写、小组讨论、实验报告等方式。通过课堂上和课下的多种评估方法，既能考查学生对相关知识的掌握情况，又能鼓励学生深入思考、提高综合素质。同时，建议学生积极参加国内外有关科技、指导等方面的论坛和竞赛，拓宽视野，增长经验。 参考教材： 1.《实用船舶无线电技术》陈文勇等著暨南大学出版社 2.《通信工程导论》神农等著高等教育出版社 3.《短波通信技术》神仙等著机械工业出版社 4.《雷达原理》小明等著国防工业出版社 5.《电波传播学》张平等著北京航空航天大学出版社 备注： 本教案中所阐述的具体内容仅供参考，实际情况请根据实际情况进行调整。教学评估方式、教材可根据不同学校的教学特点进行选择。

无线电知识

无线电知识 无线电是一种将电能转化为电磁波进行传输的技术，广泛应用于通信、导航、遥感等领域。下面将介绍一些关于无线电的基本知识。 首先，无线电的发明是在19世纪末期，由意大利科学家马可 尼发现的。他发现了电磁波的存在，并成功地将电磁波用于远距离通信。从那时起，无线电技术开始飞速发展。 无线电通信的原理是，通过一个发射机产生电磁波，并通过天线将电磁波发送出去。接收机则通过另一个天线接收电磁波，并将其转化为声音、图像或数据。无线电通信可以实现远距离的信息传输，大大方便了人们的生活和工作。 使用无线电通信的频段有很多，每个频段都有其特定的用途。最常见的频段包括AM（幅度调制）和FM（频率调制）广播，以及无线电电视、卫星通信等。不同的频段有不同的传输特性和范围，因此需要根据具体的通信需求来选择合适的频段。 除了通信之外，无线电还有许多其他的应用。例如，无线电导航系统使用长波和短波电磁波来确定船舶和飞机的位置。遥感技术利用外部的电磁波辐射，如雷达和卫星，来获取地球表面的信息。无线电还被用于科学研究，探索宇宙中的星体和宇宙起源。 在无线电技术的发展过程中，人们不断探索和创新，提出了许多新的应用和技术。例如，蓝牙技术使得无线设备之间可以进

行短距离的无线通信。Wi-Fi技术使得我们能够在家中或办公室中无线上网。这些新技术的出现，极大地方便了人们的生活和工作。 然而，无线电技术也存在一些问题和挑战。首先是频谱资源的有限性，随着无线电应用的增加，频率资源变得越来越紧张。其次是隐私和安全的问题，无线电通信很容易被窃听和干扰。此外，无线电波辐射对人体健康也有一定的影响，需要合理使用。 总的来说，无线电技术在现代社会中起着重要的作用。它不仅改变了我们的通信方式，还推动了科技的发展。随着技术的不断进步和创新，无线电将继续发挥更大的作用，满足人们日益增长的通信需求。

无线电技术的基础知识

无线电技术的基础知识 无线电技术虽然听起来似乎很高大上，但实际上它是基于一些 相对简单的原理和知识的。本文将对无线电技术的基础知识进行 探讨。 一、电磁波 电磁波是无线电技术的基础，它既是一种能量也是信息的载体。电磁波的频率范围很广，包括无线电、微波、可见光、红外线、 紫外线和X射线等。无线电波就是指频率低于300GHz的电磁波，而微波波段则指在无线电波和红外线之间的那个频段。无线电波 是最广泛应用的电磁波之一，它可以用于通讯、导航、雷达和卫 星等领域。 二、频率 频率是指电磁波的震荡次数，在无线电通讯中，频率通常用赫 兹（Hz）或千赫兹（kHz）来表示。不同频率的无线电波在大气 中的传播距离和传播方式有所不同。一般而言，低频无线电波可

以穿透障碍物传播更远，而高频无线电波的传播路径则更加直线化，适合用于远距离通讯。 三、调制 调制是指将信息信号和载波信号进行合成的过程。在无线电通讯中，我们通常需要将语音、图像等信息转换成一种比较容易传输的形式，这个过程就是调制。调制可以分为模拟调制和数字调制两种。常见的模拟调制方式包括调幅、调频和调相，而数字调制则包括ASK、FSK和PSK等。 四、天线 天线是将无线电波从电缆或者其他终端设备中传输到空气中的重要组件。天线的类型和设计因用途而异。例如，亚波长天线特别适用于VHF和UHF频段的通讯，而卫星通讯天线则需要具备高增益和高方向性等特性。现代数字通讯系统中的智能天线可以在多个方向之间进行快速切换，以保证通讯质量。 五、接收机和发送机

在无线电通讯中，发送机用于将信息转换为无线电波，而接收 机则将无线电波转换回原始的信息。发送机和接收机通常需要具 备不同的功能和技术，如放大、滤波、频率合成等。一些高级应 用还需要具备优秀的干扰抑制和信号处理能力。 六、信噪比 信噪比是指接收到的信号强度和环境噪声强度之比。在无线电 通讯中，信噪比往往决定了通讯质量的好坏。因此，我们需要采 用一些措施来提高信噪比，如增加天线增益、减少噪声干扰、用 多普勒补偿等。 七、传输线路和转换器 传输线路和转换器是无线电技术的核心组成部分。传输线路可 以将信号从发送机传输到接收机，常见的传输线路包括同轴电缆、微带传输线和光纤传输线等。转换器则将不同类型的无线电信号 转换为需要的信号类型，例如，在卫星通讯中，我们需要使用上 下变频器将发送机信号频率转换为卫星通讯所需的频率。

[无线电基础知识课件]无线电入门基础知识

[无线电基础知识课件]无线电入门基础知识 导语：对于无线电基础，掌握相关名词解释非常重要。下面是无线电基础知识课件：无线电通信名词解释，欢迎大家阅读和参考。1、无线电的发现与发展 无线电的通信起源可以追朔到100多年前的无线电的发现。1831年，英国法拉弟首先发现了电磁感应现象。1865年，英国科学家麦克斯韦在前人研究电磁现象的基础上，并于1873年建立了完成的电磁波理论。1887年赫兹验证了电磁波的存在，1895年意大利的马可尼和俄国的波波夫分别利用电磁波成功地进行了莫尔斯电码的发射和接收的实验，发展了无线电，开创了人类开发利用无线电的新纪元。无线电经过了一百多年的发展，逐步被人类所认识，并被广泛运用于国防建设、经济发展、社会生活的各个领域，在人类社会的发展中起到了重要的推动作用。 其中，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，被誉为无线电通信的先驱。后人为了纪念他，用他的名字命名了频率的单位。 1905年7月，北洋大臣袁世凯在天津开办了无线电训练班，购置马可尼无线电机，在南苑、保定、天津等处行营及部分军舰上装用，用无线电进行相互联系。开办了中国第一所中央政府所属军用无线电报学堂。 中国人自己开办的第一个广播电台是由无线电专家刘瀚1926年10月1日在哈尔滨创办的。 早期，国际无线电机构划分了专门的无线电频率用于海上船舶遇险呼救，呼救信号是SOS。 1958年5月1日，新中国的第一家电视台――北京电视台成立，并试验播出，1958年9月2日，正式播出。北京电视台是中央电视台的前身。

2、什么叫无线电 无线电对无线电波使用的通称。是一门专门研究利用无线电波传送各种信息的技术学科。 3、什么叫无线电波 无线电波是电磁波的一部分，它通过电场和磁场的交替变化，以3×108米/秒(光速) 在自由空间（包括空气和真空）向各个方向传播。其频率一般为3KHz－300GHz。 4、什么是无线电波段 无线电波根据波长和频率，可分为超长波、长波、中波、短波、超短波、微波等波段（也称频段）。长波,主要用于导航，引导舰船和飞机按预定线路航行。中波作为大众媒介的信息渠道，我们平时就是在这个波段收听本地电台的中波节目。短波作为远距离通信频率。超短波作为电视的信使。此外，还有一部分用于高质量的调频广播。 长波，指波长为1000～*****的无线电波。长波传播时，具有传播稳定优点。其传播方式主要是绕地球表面以电离层波的形式传播，作用距离可达几千到上万公里，此外，在近距离（200至300公里以内）也可以由地面波传播，主要用于对潜艇的通信和远洋航行的舰艇通信等。 中波，指波长为100～1000米的无线电波，主要用于广播、导航和通信等方面。中波传播兼有长波和短波传播的某些特点。它既可以沿地表面绕射传播，也可以通过电离层反射传播。 短波：是指波长在100～10米范围内的无线电波。短波可以沿地面以地波方式传播，也可通过电离层反射以天波方式传播。短波的主要传播途径是天波，依靠电离层来反射传播的。广泛用于远距离通信和广播。 微波，是使用波长在0.1毫米至1米之间的无线电波。微波不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。

无线电基础入门知识资料汇总

无线电基础知识 4.1无线电频段的划分 4.2信号频谱带宽4.3传输线 P159频率高低排列：X 射线 ＞可见光 ＞无线电波 高频率 J EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF ELF 宀 长波长 P160频谱指什么？幅谱和相谱的总称。频谱描述的是（频率和幅度的大小） 将各正弦分量的幅度按照其频率的高低依次排列，得到振幅频谱，简称幅谱。 将各正弦分量的初相位按照其频率的高低依次排列，为相位频谱，简称相谱。 P162将传送信号所必须的频率范围成为信号的带宽 视的每个频道：7 ~ 8 MHz . P165入＞＞ L ,短线。短线适用于集中参数电路。当入~ P167如果把传输线上的分布电容和分布电感看成是均匀分布的，为均匀无损耗电路 P167传输线上的特性阻抗？ Zc = 上 传播速度：V = 1 V C ；/L C P168为什么飞机上用同轴光缆？电阻损耗小r 射损耗低 P170在传输线上导致能量消耗的是？ “分布电阻：。传输线越长，电阻越大，损耗越大。这种损耗可以通过放大器 加以解决。 P168传输线的种类：平行双线传输线（ 200MHz 以下）、同轴传输线（3GHz ）。 P171同轴传输线只能传输 3GHz 以下的信号，高于 3GHz 由波导来传输。 P172当R=Z C 时，传输线上为什么波？ 只有入射波，没有反射波。高频信号呈波浪式地向终端传播, 当RMZ c 时，传输线上为什么波？（行 -驻波，选项只有 混合波） 的开路线相当于串联谐振，阻抗为零；小于 X /4的开路线相当于电容。 电压驻波比VSWR :传输线上相邻电压波腹与电压波节之比。 uf ur F L = Z C ur = 0 , VSWR = 1,行波状态。 RMZ C VSWR > 1 ,行--驻波状态。 R = 0 或S , uf = ur , VSWR = ,驻波状态。 P158电磁波的波长与频率之间的关系？反比 入=c/f 入波长c 光速f 频率 P163电话通信：3kHz ;传输高品质音乐需要（传输带宽高）： 30 Hz ~ 16 kHz ;超短波无线电广播： 150 kHz ;电 L ,长线。长线适用于分布参数电路。 并且电能全部 传输到负载上，这种状态称为行波状态。 （传输信号源的能量必须采用行波状态。 ） P176 P174 入/4的短路线相当于并联谐振，阻抗为无穷大；小于入 /4的短路线相当于电感。 入/4 P175 VSWR = uf ur uf 入射波电压ur 反射波电压

船舶无线电基础习题答案

船舶无线电基础习题答案 船舶无线电基础习题答案 船舶无线电通信是航海中不可或缺的一部分，它承担着船舶与陆地、其他船舶 之间的通信任务。为了确保船舶无线电通信的顺利进行，船舶无线电基础知识 的掌握是必不可少的。下面将针对一些常见的船舶无线电基础习题进行解答， 帮助读者更好地理解和掌握相关知识。 1. 什么是VHF无线电通信？ VHF无线电通信是指在频率范围为30MHz至300MHz之间进行的无线电通信。在船舶上，VHF无线电通信主要用于短距离通信，如船舶与附近海岸、其他船 舶之间的通信。 2. 什么是GMDSS系统？ GMDSS（全球海上遇险和安全系统）是国际海事组织（IMO）制定的一套全球 海上通信和导航系统，旨在提高船舶遇险时的求救效率和航海安全水平。它包 括多种通信设备，如卫星通信设备、VHF无线电设备等。 3. 如何使用VHF无线电呼叫其他船舶？ 使用VHF无线电呼叫其他船舶时，首先要设置正确的工作频率和呼叫方式。然后，按下PTT（Push To Talk）按钮，说出船舶的名称和自己的呼号。等待对方 回应后，进行正常的通话。 4. 如何使用VHF无线电进行紧急呼叫？ 在紧急情况下，使用VHF无线电进行呼叫时，首先要选择正确的紧急频道（通 常为频道16）。然后，按下PTT按钮，说出“MAYDAY”（表示紧急求救）并重复三次，接着说明船舶的名称、位置、遇险情况和请求的帮助。

5. 如何进行VHF无线电通信的监听？ 进行VHF无线电通信的监听时，应选择正确的工作频率，并将接收器调至相应频率。同时，要确保接收器的音量调节适中，以免错过重要的通信信息。 6. 什么是EPIRB？ EPIRB（紧急位置指示无线电信标）是一种用于发射紧急信号的设备，主要用于船舶遇险时的求救。它能够通过卫星定位系统（如GPS）确定船舶的位置，并发出求救信号，以便救援人员能够及时找到遇险船舶。 7. 如何使用EPIRB进行求救？ 使用EPIRB进行求救时，首先要确保EPIRB的电源开关打开，并将其放置在船舶上易于寻找的位置。在遇险时，按下EPIRB上的求救按钮，设备将自动发射求救信号。同时，也可以手动触发EPIRB的求救信号。 8. 如何避免VHF无线电通信干扰？ 为了避免VHF无线电通信的干扰，应遵守以下原则： - 不要在频率上进行无意义的对话或无关紧要的通信。 - 不要在VHF无线电设备附近放置可能干扰通信的电子设备。 - 不要在不需要的情况下长时间开启VHF无线电设备。 通过对以上习题的解答，我们可以更好地理解船舶无线电通信的基础知识。在实际操作中，正确使用船舶无线电设备，遵循相应的通信规范和操作流程，将有助于提高航海安全水平，并保障船舶与外界的有效沟通。

浅谈甚高频全向信标(VOR)系统

浅谈甚高频全向信标(VOR)系统 关键词甚高频全向信标导航 摘要甚高频全向信标（ＶＯＲ）是现代航空无线电测向的一种地面导航设备，被广泛应用于短距及中距制导。多普勒甚高频全方位信标（ＤＶＯＲ）是常规ＶＯＲ的进一步发展。它利用多普勒效应及宽孔径天线系统从而使它能产生更加精密得多的方位角信号。本文通过对甚高频全向信标原理介绍，使我们能够对其有一个初步的了解。 一、甚高频全向信标系统概念 VOR（甚高频全向信标测距）是一种用于航空的无线电导航系统,由美国从20世纪20年代的“旋转信标”发展而来，1946年作为美国航空标准系统，1949年被ICAO采纳为国际标准导航系统。其工作频段为108.00 兆赫- 117.95 兆赫的甚高频段，并且在全球范围内作为中短距离航空器引导方式的无线电导航设备。这一设备可以进行远程控制和远程监视。 DVOR导航设备是传统VOR设备的改进。通过利用多普勒效应和宽幅度天线，它可以提供相对来说更加精确的方位角信息。DVOR导航系统一般应用于地理条件恶劣的地区。 VOR系统的运行的理论基础是测量地面站发射的2个30Hz的信号的相位偏移。一个信号（参考信号）在所有方向上的相位都相同。而对于第2个30Hz的信号（变化信号）来说，它与参考信号之间的相位偏移就是与方位角相关的函数。机载的接收机通过测量两个信号之间的相位偏移就可以计算得到方位角。 DVOR系统可以和DME（Distance Measuring Equipment）系统联合使用形成DVOR/ DME台站。这样飞行器就可以通过单个DVOR/DME台站的位置来判定自身的位置。 DVOR设备可以安装在10英尺高的建筑内。DVOR天线系统则安装在地网上，其高度依据实际情况而定。 二、VOR/DVOR信号的产生 VOR台产生的射频信号由2个30Hz的正弦波调制。这两个30Hz的信号之间有确定的相位关系，与从什么方向接收到此信号有关。相位关系反映了地面台站的正北方向和飞行器方向相对于地面台站之间的夹角（方向角）。2个30Hz信号中1个是方向无关的信号（参考信号），与此同时，第2个30Hz的信号随着方向角的变化而变化（可变信号）。参考信号和可变信号是由不同的方式调制的。 方向无关信号的载波频率为f0±9660Hz，频偏为±480Hz。载波通过调幅产生，调制深

浅谈航空无线电的基本类型及常见干扰源

浅谈航空无线电的基本类型及常见干扰 源 摘要：无线电在航空飞行中发挥着至关重要的作用。无线信号的传输对于环境要求相对较高，如果周围存在干扰因素，那么就会导致无线电信号质量下降，严重的可能会对航空飞行安全造成威胁。文章分析了航空无线电基本类型与常见干扰因素，并提出了有效的干扰应对措施，以供参考。 关键词：航空无线电干扰源防范措施 1航空导航无线电装置基本类型 1.1 航空通信系统 该系统的核心成分为机载电台，各种电台的功能不同。短波调幅功能，一般用在远距离空地通信；而超短波功能，则通常用在空地指挥通信。处于无线电装置运用环境，需借助多种装置来协作，以达到理想通信网络功能。优质的通信网络，需要具有这些方面特征：调谐形成的噪音不大；发射装置具备较好自动性，能够达到自动检查，同时适应性理想，可以应用于大部分通信环境，需要确保信号接收不间断性。 1.2 航空导航系统 它属于综合性系统，涉及到多类装置，进而来实现不一样功能。比如无线电罗盘，无线电罗盘接收机主要用来接收和处理环形天线和垂直天线接收到的地面导航台的信号，将处理后的方位信息送至指示器，显示出飞机与地面电台的相对方位角，并分离出地面台的音频识别信号，送至飞机的音频系统。无线电罗盘不仅可以接收地面NDB台的信号，也可以接收中波民用广播电台和商用电台（900kHz和999kHz）的信号，并在应急情况下利用这些电台为飞机定向导航，基于该系统为飞行提供的位置信息支撑，保证飞机在规定航线内飞行，确保飞行航线无误。

2 通信系统无线干扰种类 2.1 互调干扰 此问题的发生为非线性线路导致，出现频率较少，不过可能引起通讯失真情况，甚至会引起事故。通过探究与分析，可把该干扰分成两种，也就是接收机以及发射机干扰。前者一般出现于混频器，并且接收多信号时出现；而后者一般出现于各个信号发射存在矛盾、彼此碰撞，其中发生与具体信号彼此矛盾的频率。 2.2 交调干扰 针对实际、干扰信号，一旦二者发生同步，而装置非线性能影响到信号，在变化突出的情况下，干扰难以得到清除。这个时候，即便监测检波器运转，也难以避免发生信号干扰情况，唯有信号幅度减小时，方可降低干扰信号。 2.3 杂散干扰 针对有用信号，如果其中存在着谐波以及杂波，则会引起发生杂散干扰，对于无线网以及宽带，随着二者覆盖范围持续延伸，使得大功率无线电台得到进一步普及。实际上中国航空通信频段，与这些装置频段存在相似性，功率设计相当大。一些部门未正确认知更新设备的意义，即便老化也不主动升级，这造成该类干扰难以得到全面消除，极大影响到通信质量。 3 常见无线电干扰源 3.1“黑广播”干扰 “黑广播”作为推销违法药品、假药等无线电广播广告手段，非法占用频率范围为87～108MHz的正常调频广播频段。但由于大部分“黑广播”设备为了节省成本，设备粗制滥造，完全不符合国标标准，并且为了覆盖范围，架设在高山或者高楼处以大功率发射非法信号，其产生的杂散波很容易落到民航108-137MHz 之间的通信导航频段，严重影响正常飞行秩序，关于“黑广播”查处。例如，2018年6月中旬到七月初，成都市无线电监测站经过近半个月的不懈努力和艰苦奋战，先后成功查获了9个影响西南航空频段的蜂窝式“黑广播”窝点，解除了