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1、导航原理与系统Navigation Principles and Systems倪育德倪育德中国民航大学中国民航大学第4章 测距机4.1 概述 4.2 DME的基本工作过程4.4 DME系统的工作特征 4.5 DME询问器 4.6 LDB-101测距机信标 Navigation Principles and Systems4.3 DME系统在导航中的应用4.1 概 述一、一、DMEDME的发展历史的发展历史 由英国在二战间研制的Rebecca-Eureka系统演变而来； 1959年被ICAO采纳为国际标准导航系统； DME的装备量在世界范围内呈上升趋势。DME是高精度的近程脉冲（时间）测距导航
2、系统CAUC4.1 概 述二、二、DMEDME的发展趋势的发展趋势CAUC4.2 DME的基本工作过程图片说明：DME信标常与DVOR信标合装在同一台站，但DME信标也可 与ILS的下滑信标合装。图中表示的是DME信标与DVOR信标合装的情况 ，在圆周上布置的天线为DVOR天线，而直立的是DME信标的天线。 CAUC4.2 DME的基本工作过程一、一、DMEDME测量的斜距测量的斜距斜距R飞行高度H水平距离R0DME信标 （应答器）DME机载系统 （询问器） 若8（HR），则RR0 ，其误差不会超过1； 在飞行的绝大部分时间内，都满足8（HR）。CAUC二、工作框图与时序（二、工作框图与时序（
3、1 1）4.2 DME的基本工作过程定时器编码器发射机接收机译码器距离 计算指示器I接收机译码器延时器编码器发射机机载询问器地面应答器A询问RF信号应答RF信号BCDEFGHJACAUC4.2 DME的基本工作过程二、工作框图与时序（二、工作框图与时序（2 2）12/36s 12/30s T2 T1 T1 T0 T 发射时刻 接收时刻 A B C D EFGHIJT1：RF询问/应答在空间的传播时间 视频询问 RF询问 应答器译码脉冲 视频应答 RF应答 询问器译码脉冲 T2：应答器“延时器”的延时（可调） T0：信标的固定（系统）延时 T：发射时刻与接收时刻的时差 电波单程传播时间为：T1=
4、0.5(T T0) CAUC4.2 DME的基本工作过程二、工作框图与时序（二、工作框图与时序（3 3）机载询问器测到的飞机与DME地面台之间的斜距R为 机载询问器计算的斜距R以海里（nm）为单位显示于十进制的距离指示器上。若时间以微妙计算，距离以海里计算，则得 12.359（s）是电波往返1nm所经历的时间。 CAUC4.2 DME的基本工作过程三、三、DMEDME的一般特性的一般特性 近程脉冲（时间）测距系统 电波采用视距传播，电波的极化形式为垂直极化 DME的分类 窄频谱特性的DME（DME/N） 宽频谱特性的DME（DME/W） 精密DME（DME/P） 辐射功率与作用距离 航路DME
5、：辐射功率1kW，作用距离200nm 终端DME：辐射功率100W，作用距离25nm 系统延时（T0） 航路DME： T0必须设置在50s 终端DME： T0可以不设置在50s DME/N的精度：优于0.5nm（2） CAUC一、定位一、定位NMLALBVOR/DME 定位 定位4.3 DME系统在导航中的应用DME-CMrArBrCLALBLCDME-A DME-BCAUC二、计算地速和到台时间二、计算地速和到台时间4.3 DME系统在导航中的应用斜距R飞行高度H水平距离R0 DME应答器DME询问器 测量斜距：R(t) 计算地速： 计算到台时间（TTS）：TTS=R(t)/KTS CAUC
6、三、避开保护空域和飞行等待三、避开保护空域和飞行等待4.3 DME系统在导航中的应用DME台R=常数飞行等待避开保护空域CAUC四、利用四、利用VOR/DMEVOR/DME实施近进实施近进4.3 DME系统在导航中的应用CAUC五、利用五、利用DME/DMEDME/DME或或VOR/DMEVOR/DME实行区域导航实行区域导航4.3 DME系统在导航中的应用CAUC一、一、系统的工作频段与波道（系统的工作频段与波道（1 1）4.4 DME系统的工作特征 工作频段：9621213MHz 机载询问RF：10251150MHz，f=1MHz，共有126个 询问RF 地面应答RF：9621213MHz
7、，f=1MHz，共有252个 应答RF f 询问 f应答 =63MHz Y波道X波道1个询问RF2个应答RFCAUC4.4 DME系统的工作特征 一、系统的工作频段与波道（一、系统的工作频段与波道（2 2）YXX 126个X波道：1X，2X， ，126X 126个Y波道：1Y，2Y， ，126Y DME共有252个波道， 但有52个波道（116X 、Y，6069X、Y）通 常不用。CAUC4.4 DME系统的工作特征 一、系统的工作频段与波道（一、系统的工作频段与波道（3 3）DME只使用252个波道中的200个波道的原因： VOR有160个波道，ILS有40个波道，它们一共只有 200个波道
8、； 为了避免DME与SSR之间可能产生的相互干扰： SSR的询问RF频率为1030MHz（69Y），应答RF频 率为1090MHz（3Y）。CAUC4.4 DME系统的工作特征 一、系统的工作频段与波道（一、系统的工作频段与波道（4 4）对于第N（N=1,2,126）波道 X波道 f询问=1025+（N1） MHz，1N 63 f应答= f询问63MHzY波道 f询问=1025+（N1） MHz，1N 63 f应答= f询问+63MHz X波道 f询问=1025+（N1） MHz，64N 126 f应答= f询问+63MHzY波道 f询问=1025+（N1） MHz，64N 126 f应答=
9、f询问63MHz CAUC二、脉冲编码格式（二、脉冲编码格式（1 1）4.4 DME系统的工作特征 3.5s12s12s3.5s36s30s询问 脉冲对应答 脉冲对询问 脉冲对应答 脉冲对Y波道X波道高斯包络询问/应答 RF脉冲对CAUC4.4 DME系统的工作特征 二、脉冲编码格式（二、脉冲编码格式（2 2）上升时间：tr=2.50.5s 下降时间：tf=2.50.5s 脉冲宽度：=3.50.5s 脉冲对间隔询问X波道120.5s 询问Y波道360.5s 应答X波道120.5s 应答Y波道300.5s CAUC二、机载询问器的询问（二、机载询问器的询问（1 1）1.询问器的工作状态 4.4
10、DME系统的工作特征 搜索状态：询问器在不断发射询问信号的过程中，搜寻应答器对 自己询问的应答信号，并初步确定这一应答信号相对于发射时刻 的时间间隔的过程。搜寻时间一般小于1s。在搜寻阶段，距离指示 器不给出距离读数。 跟踪状态：随着飞机与地面台之间距离的变化，询问器能够自动 跟踪应答器对自己的应答信号，得到连续的距离读数。 记忆状态（类跟踪状态）：距离计算电路根据信号丢失前已知的 距离变化率连续更新距离读数。 搜索 状态跟踪 状态记忆 状态超过了记忆时间（412s） 在记忆期（412s）内重新获得应答 CAUC4.4 DME系统的工作特征 二、机载询问器的询问（二、机载询问器的询问（2 2）
11、2.询问脉冲对的重复频率 搜索状态：询问脉冲对重复频率（PRF）=40150对/ 秒（Hz） 跟踪状态：询问PRF=1030Hz 记忆状态：询问PRF=1030Hz地面信标台每秒中辐射的脉冲对的数量存在一 个最大值（上限）CAUC4.4 DME系统的工作特征 二、机载询问器的询问（二、机载询问器的询问（3 3）3.询问器对自己应答信号的同步识别DME信标ABCD询问器采用“频闪搜索”技术，从众多 的应答信号中识别出对自己的应答信号。T1T2ABT3T4T1T2T3T4每一架飞机发出的相邻询问脉冲对之间的间 隔T是随机的，并且两个飞机发出询问的这种随 机性不可能相同。询问信号的这种随机性，导致了
12、应答脉冲对 的间隔也是随机的。CAUC4.4 DME系统的工作特征 二、机载询问器的询问（二、机载询问器的询问（4 4）4.询问器的自动等待DME信标ABCD 询问器的自动等待是询问器刚开 始请求某一地面台服务时所处的一 种判断自己是否发射询问脉冲对的 状态。 询问器处于自动等待状态时，不发射询 问信号，只是接收地面台辐射的信号。 询问器只有当1s钟内所接收到的应答脉冲 对数量超过650（或450）时，它才结束自动 等待状态而转为搜索状态。CAUC4.4 DME系统的工作特征 二、机载询问器的询问（二、机载询问器的询问（5 5）自动等待 Rx接收 Tx不发射搜索 Rx接收 Tx发射 PRF=9
13、0Hz跟踪 Rx接收 Tx发射 PRF=22.5Hz记忆 Rx接收 Tx发射 PRF=22.5Hz1s内接收的脉冲对 数量超过450连续15次询问 中收到7次有效 应答不能保持“7/15”重新满足“7/15”记忆时间超过11.2sCAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（1 1）地面应答器辐射的信号共有3种 对询问信号的应答脉冲对转发脉冲对 填充脉冲对 识别脉冲对1.应答脉冲对（1） 应答率：单位时间内应答器发射的脉冲对的平均 数量，即发射的脉冲重复频率（PRF）。 应答效率：CAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应
14、答（2 2）1.应答脉冲对（2） 最大应答率的计算DME的容量 为100架A/C95架A/C处于跟踪状态，询问PRF=24Hz5架A/C处于搜索状态，询问PRF=150Hz100架A/C 1s内发射的总询问数：3030信标台的应答效率小于100%信标台的最大应答率为：270090HzCAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（3 3）1.应答脉冲对（3） 接收机译码器延时器编码器发射机询问RF信号应答RF信号最大应答率 检测AGC 电路一旦检测到应答率大于2700Hz（过响应），则 AGC电路被启动，接收机中放增益降低。 CAUC4.4 DME系统的工作特
15、征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（4 4）1.应答脉冲对（4） DME信标ABCD一旦出现过响应，则 应答器的服务距离将逐渐 变小。 CAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（5 5）2.填充脉冲（1） DME信标如果应答器采用“有问才有答”的设计原则，将 会出现什么情况？ CAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（6 6）2.填充脉冲（2） 信标台存在最小应答率 ICAO规定，信标台的最小应答率应尽可能接近 700Hz。但实际DME信标大多采用1000Hz左右的最小 应答率。 填充脉冲是维持信标台最小应答率的一种脉冲 填充脉冲数=最小应答脉冲数转发脉冲数 （ 时间为在1s内） 一旦转发脉冲数达到或超过最小应答脉冲数，填充 脉冲便不复存在。 （时间为在1s内）CAUC4.4 DME系统的工作特征 三、地面应答器的应答（三、地面应答器的应答（7 7） 2.填充脉冲（3） 译码脉冲数 填充脉冲数 辐射脉冲数 0 1000 1 999 2 998 . . . 999 1000 1 0 1001 0 1002 0 . . . 2699 2700 2701 . . 3500 0 0 0 0 1000 1000 1
