本書涵蓋了現代民航飛機上常用的無線電導航系統(tǒng),包括自動定向機、甚高頻全向信標、儀表著陸系統(tǒng)、高度表、測距機及全球定位系統(tǒng),同時還介紹了機載數據總線。本書重點關注民航機載無線電導航系統(tǒng)的內容,對于地面臺只作一般性介紹。結構安排上,基本按照每一種無線電導航系統(tǒng)來進行,首先介紹系統(tǒng)的基本組成、功能等,然后詳細講解該系統(tǒng)的工作原理;最后,結合當前主流機型上的相應系統(tǒng),講解系統(tǒng)的控制與顯示、基本操作和維護相關內容。
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中國民航大學電子信息與自動化學院航空電子系教師,副教授,碩士生導師。作為負責人完成校級教學改革研究項目一項、校級實驗技術創(chuàng)新基金項目一項、院級優(yōu)質課程建設項目一項,作為負責人在研校級示范課程建設項目一項
目錄
第1章 緒論 001
1.1 導航系統(tǒng)概述 001
1.1.1 導航的發(fā)展簡史 001
1.1.2 導航系統(tǒng)的任務 002
1.1.3 導航系統(tǒng)簡介 002
1.1.4 導航系統(tǒng)的發(fā)展方向 004
1.2 無線電導航原理簡介 004
1.2.1 地理坐標參量 004
1.2.2 導航參量 005
1.2.3 無線電導航的基本原理 008
1.2.4 區(qū)域導航介紹 013
1.2.5 無線電導航系統(tǒng)的基本指標 017
1.3 無線電導航系統(tǒng)簡介 019
1.3.1 無線電導航系統(tǒng)的分類 019
1.3.2 無線電導航系統(tǒng)介紹 019
1.3.3 無線電導航系統(tǒng)與其他機載電子系統(tǒng)的關系 021
1.4 無線電信號頻段劃分和傳播特性 021
1.4.1 無線電頻段的劃分 022
1.4.2 無線電導航系統(tǒng)占用的無線電頻譜 022
1.4.3 無線電信號的傳播特性 022
第2章 機載數據總線 028
2.1 ARINC429總線介紹 028
2.1.1 ARINC429特性 028
2.1.2 ARINC429信號特征 028
2.2 ARINC429總線的編碼方式 030
2.2.1 ARINC429字結構 030
2.2.2 BCD數據編碼 031
2.2.3 BNR數據編碼 032
2.3 ARINC429總線的收發(fā)器作用及工作原理 033
2.3.1 ARINC429數據字的創(chuàng)建 033
2.3.2 ARINC429發(fā)射器 034
2.3.3 ARINC429接收器 035
2.3.4 ARINC429數據字的解碼 036
2.4 新型數據總線AFDX介紹 037
2.4.1 AFDX網絡的組成結構 038
2.4.2 AFDX的虛鏈路 040
2.4.3 AFDX中的冗余管理 042
2.4.4 AFDX消息流及消息結構 043
2.4.5 AFDX傳輸協議棧 044
第3章 自動定向機 047
3.1 自動定向機概述 047
3.1.1 引言 047
3.1.2 自動定向機的功用 048
3.1.3 自動定向機系統(tǒng) 049
3.1.4 現代自動定向機的主要特征 054
3.2 自動定向原理 055
3.2.1 天線的方向性 055
3.2.2 環(huán)形天線的方向性 057
3.2.3 心臟形方向性圖 059
3.2.4 旋轉環(huán)形天線移相式自動定向 061
3.2.5 固定環(huán)形天線式自動定向 064
3.3 誤差與干擾 066
3.3.1 象限誤差的形成 066
3.3.2 自動定向機的象限誤差修正 068
3.3.3 電波傳播誤差 069
3.3.4 設備誤差 071
3.4 機載ADF系統(tǒng) 071
3.4.1 B737NG飛機機載ADF系統(tǒng) 072
3.4.2 B737NG飛機ADF系統(tǒng)自測試 074
第4章 甚高頻全向信標 076
4.1 VOR系統(tǒng)概述 076
4.1.1 有關的角度定義 076
4.1.2 VOR導航系統(tǒng)的用途 077
4.1.3 VOR工作頻率分配 078
4.1.4 地面臺的配置 079
4.1.5 VOR系統(tǒng)的基本原理 079
4.2 VOR地面臺發(fā)射信號 080
4.2.1 兩種信號的調制方式 080
4.2.2 CVOR臺工作原理 080
4.2.3 DVOR臺工作原理 085
4.3 VOR機載設備 090
4.3.1 組成與功用 090
4.3.2 VOR導航接收機 093
4.3.3 VOR方位測量電路 094
4.3.4 航道偏離指示電路 095
4.3.5 向/背臺指示電路 096
4.3.6 警告旗電路 097
4.3.7 VOR數字方位測量電路 097
4.4 機載VOR系統(tǒng) 098
4.4.1 B737NG飛機機載VOR系統(tǒng) 098
4.4.2 B737NG飛機機載VOR系統(tǒng)自測試 101
第5章 儀表著陸系統(tǒng) 104
5.1 儀表著陸系統(tǒng)概述 104
5.1.1 功用 104
5.1.2 著陸標準等級 104
5.1.3 儀表著陸系統(tǒng)的組成 105
5.1.4 儀表著陸系統(tǒng)的工作頻率 107
5.2 航向信標系統(tǒng) 108
5.2.1 航向信標發(fā)射信號 108
5.2.2 調制深度差和偏離指示的關系 110
5.2.3 航向信標覆蓋范圍 112
5.2.4 航向信標接收機 113
5.3 下滑信標系統(tǒng) 114
5.3.1 下滑信標輻射場 114
5.3.2 下滑信標接收機 116
5.4 機載LOC、G/S系統(tǒng) 116
5.4.1 B737NG飛機機載LOC、G/S系統(tǒng) 116
5.4.2 B737NG飛機機載LOC、G/S系統(tǒng)自測試 120
5.5 指點信標系統(tǒng) 122
5.5.1 指點信標發(fā)射信號 122
5.5.2 指點信標接收機 124
5.5.3 B737NG飛機MB系統(tǒng)概況及其操作 125
第6章 無線電高度表 127
6.1 無線電測距概述 127
6.1.1 脈沖法測距 128
6.1.2 頻率法測距 133
6.1.3 相位法測距 133
6.1.4 數字式測距 134
6.2 無線電高度表系統(tǒng)組成及功用 135
6.2.1 氣壓高度和無線電高度 135
6.2.2 無線電高度表的功用 136
6.2.3 無線電高度表的工作概況 137
6.2.4 無線電高度表的類型 137
6.2.5 無線電高度表系統(tǒng)的組成 137
6.3 普通FMCW高度表 139
6.3.1 發(fā)射信號特性 139
6.3.2 測高原理 139
6.3.3 差頻與高度的關系 139
6.3.4 差頻與平均差頻的關系 140
6.3.5 普通FMCW高度表階梯誤差 141
6.3.6 高度計算電路 142
6.4 等差頻FMCW高度表 142
6.4.1 測高原理 142
6.4.2 發(fā)射信號特性 143
6.4.3 工作方式 143
6.4.4 等差頻FMCW高度表原理框圖 144
6.5 影響LRRA性能的因素 148
6.5.1 飛機安裝延時校正 148
6.5.2 發(fā)射機對接收機泄漏信號的影響 149
6.5.3 多路徑反射干擾 149
6.5.4 散射干擾 149
6.5.5 多設備安裝減小互相干擾的方法 150
6.5.6 飛機傾斜和俯仰時對測高的影響 151
6.6 機載LRA系統(tǒng) 151
6.6.1 B737NG飛機機載LRA系統(tǒng) 151
6.6.2 B737NG飛機機載LRA系統(tǒng)自測試 156
第7章 測距機 158
7.1 測距機系統(tǒng)概述 158
7.1.1 測距機的功用 158
7.1.2 測距機系統(tǒng)的工作概況 159
7.1.3 機載設備 162
7.1.4 信號與技術參數 163
7.2 基本工作原理 166
7.2.1 信號產生與處理過程 166
7.2.2 距離測量與狀態(tài)轉換 168
7.2.3 應答識別——閃頻原理 171
7.3 DME詢問器 172
7.3.1 詢問信號的產生 172
7.3.2 應答信號的接收與處 理173
7.3.3 距離計算原理 175
7.4 機載DME系統(tǒng) 177
7.4.1 B737NG飛機機載DME系統(tǒng) 177
7.4.2 B737NG飛機機載DME系統(tǒng)自測試 181
第8章 衛(wèi)星導航系統(tǒng) 184
8.1 衛(wèi)星導航系統(tǒng)概述 184
8.1.1 GPS 184
8.1.2 俄羅斯GLONASS系統(tǒng) 187
8.1.3 GALILEO系統(tǒng) 188
8.1.4 我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 188
8.2 GPS的時空參考系統(tǒng) 189
8.2.1 地球坐標系 189
8.2.2 GPS的時間參考系統(tǒng) 191
8.3 GPS衛(wèi)星導航技術 193
8.3.1 GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號 193
8.3.2 偽碼擴頻和相關接收 196
8.3.3 C/A碼與P碼 198
8.3.4 GPS衛(wèi)星信號的構成 200
8.3.5 GPS衛(wèi)星的導航電文 202
8.4 GPS導航定位的基本原理 204
8.4.1 計算位置 204
8.4.2 差分GPS 207
8.4.3 廣域差分GPS及星基增強系統(tǒng) 209
8.5 機載GPS 212
8.5.1 B737NG飛機機載GPS 212
8.5.2 GPS工作模式 213
8.5.3 GPS數據顯示 214
參考文獻 216