DME

第六章测距机系统DME----DistanceMeasuringEquipment主要内容一．系统概述系统组成与功用DME信号格式与工作频率及与VOR/ILS频率配对关系二．DME系统的工作原理询问与应答的信号特性闪频效应工作方式（距离测量与状态转换）三．机载设备机载设备组成与控制显示功能机载设备系统方框图系统试验方法及指示一、系统概述1.系统功用测量飞机与地面测距信标台之间的斜距。提出问题？斜距信息在飞机导航中有什么用途？斜距信息在飞机导航中用途①定位②航路间隔③近进到机场④避开保护空域⑤在指定位置等待⑥计算地速和到台时间一、系统概述（续）一、系统概述（续）定位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。ρ-θ定位系统VOR+DMEθ-θ定位系统VOR+VORρ-ρ定位系统ρ-ρ-ρ定位系统双曲线定位系统回忆:定位方法一、系统概述（续）通常机载测距机系统所测得的是飞机到地面信标台之间的斜距，而上面我们讨论的位置线中所涉及的距离均指的是水平距离。两者的差值与飞机的飞行高度有关。参看图斜距／水平距离三角形。若已知斜距s，和飞行高度H，或仰角β，则可由下式求出水平距离G：飞机高度在30000ft左右，当飞机与测距台的距离在35nmile以上时，所测得的斜距与实际水平距离的误差小于1%；当飞机在着陆进近的过程中离测距台的距离小于30nmile时，其飞行高度通常也己降低(例如距离为6nmile时高度为5000ft)，因而所测得的斜距与水平距离的误差仍然为l%左右。所以在实用中把斜距称为距离是可以接受的。只有在飞机保持较高的高度平飞接近测距台的情况下，斜距与实际水平距离之间才会出现较明显的误差。定位一、系统概述（续）一、系统概述（续）近进到机场一、系统概述（续）避开保护空域飞行中，DME询问器连续地测量到所选地面台的斜距。当然，这个斜距是随飞机接近或离开信标台而变化的。因此，测量斜距的变化率就可给出飞机接近或离开信标台的速度。由DME询问器所测得的这个速度叫做地速(KTS)。显然，若飞机以信标台为圆心作圆周飞行时，DME距离指示器上指示的地速为零。一、系统概述（续）计算地速和到台时间显然，只有当飞机是在到地面信标台的航线上、且远离信标台飞行时，所测得的到台时间才是精确的。2.系统的组成一、系统概述（续）机载----询问器地面----应答机一、系统概述（续）系统基本工作方式•询问-应答方式实现测量距离•机载测距机发射射频脉冲对询问信号，地面测距信标台的接收机收到这一询问信号后，经过50μs的延迟，由其相应的“应答”信号发射；•根据询问脉冲与应答脉冲之间的时间延迟t，计算出飞机到测距信标台之间的斜距。)0(21ttcR)()/(36.1250)(NmnmusustR)(3.0250)(KmustR提出问题？①为什么有50μs的延迟？②询问应答信号的频率？格式？地面台的工作能力：可同时为100架飞机服务而且工作频率编码相同。那么怎样从接收应答脉冲中找到自己的询问应答脉冲对呢？③怎样识别地面台对自己的应答？④DME测距机什么情况下开始工作？⑤DME测距机的工作过程？地面台的配置：VOR/DMELOC/DME军用设备---TACAN的测距部分一、系统概述（续）一、系统概述（续）DME机载设备一、系统概述（续）电源115VAC400HZ音频识别信号1350HZL波段设备互抑制问题2台DME，2台ATC，2台TCAS它们都工作在同一波段，所以不应同时辐射信号，以免相互干扰。为此，当一台测距机工作时，该机所产生的约30μs宽的抑制波门即通过互联的电缆加到另外5台上，以抑制其发射，反之亦然。一、系统概述（续）(1)询问器主要由收发信机组成。发射机的作用是：产生、放大和发射编码的询问脉冲对；接收机的作用是：接收、放大和译码所接收的回答脉冲对。(2)控制盒控制盒对询问器收发信机提供需要的控制和转换电路。控制盒还可对甚高频导航接收机提供频率的选择。而且，控制盒可提供除与导航接收机配对的自动选择询问器工作频率外更多的频率选择能力。（3）距离指示器（4）天线询问器天线的作用是发射询问信号相接收回答信号。它是具有垂直极化全向辐射图形的单个L波段天线。一、系统概述（续）2.DME与VOR/ILS频率配对关系①回忆VOR/ILS工作频率•108.00-111.95MHZ频率间隔50KHZ80个波道小数点后第一位奇数LOC40个波道小数点后第一位偶数VOR40个波道•112.00—117.95MHZ频率间隔50KHZVOR120个波道•一共200个波道中：120+40个用于VOR,40个用于LOC一、系统概述（续）DME工作频率：962-1213MHZ252个波道波道间隔1MHZ测距信标台的发射频率比询问频率高或低63MHZ。②DME机载询问器---询问频率：1025-1150MHZ波道间隔1MHZ—126个波道采用频率复用技术---即相同X、Y波道：载频相同，脉冲对中脉冲间隔不同。询问信号格式：脉冲对间隔（脉冲对重复频率）是随机抖动的（在一个中心值附近随机变化）。系统概述（续）③DME地面应答器---应答频率：962-1213MHZ，波道间隔1MHZ126个X波道126个Y波道共有252个波道询问应答波道配合工作应答信号格式：一、系统概述（续）④询问频率与应答频率的关系无论询问还是应答信道频率间隔都是1MHZ，任何一个信道的发送与接收频率均差为63MHZ。一、系统概述（续）⑤DME与VOR/ILS频率配对关系一、系统概述（续）系统概述（续）•X/Y波道询问频率=1024+波道号例如：100X/Y波道询问频率=1024+100=1124MHz•应答频率与波道号的关系：1～63X/Y波道X波道应答频率=961+波道号Y波道应答频率=1087+波道号64～126X/Y波道X波道应答频率=1087+波道号Y波道应答频率=961+波道号当VOR频率小数最后一位是“0”时：配对DMEX波道当VOR频率小数最后一位是“5”时：配对DMEY波道（一）、询问和应答信号的特性询问---应答----计算----显示提出问题？在什么情况下询问？应答信号包含哪些？如何接收信号并识别？如何计算？二、DME系统的工作原理①机载询问器—发射询问信号②地面应答器---接收询问信号、延时、处理③地面应答器---发射应答信号④机载询问器---接收应答信号⑤机载询问器---处理、计算、输出1.机载测距机的询问发射机载测距机在接通电源后即可正常工作。但是，只有当飞机进入了系统的有效作用范围，在测距机接收到足够数量的测距信标台所发射的射频脉冲对信号的情况下，测距机才会产生脉冲对询问信号发射，以使测距信标台产生相应的应答信号。测距机所产生的询问脉冲信号的重复频率是变化的。当测距机处于跟踪状态时，询问脉冲信号的平均重复频率较低，通常在每秒10～30次之间；当测距机处于搜索状态时，询问重复频率较高，一般为40～150对/秒。典型测距机在跟踪状态的平均询问率为22.5对/秒；在搜索状态为90对/秒。二、DME系统的工作原理2.测距信标台的应答①询问应答测距信标台在接收到询问信号后，经过50μs的延迟，便产生相应的应答信号发射，以供机载测距机计算距离，这就是询问应答信号。应答信号和询问信号一样，也是射频脉冲对信号②断续发射在测距信标台中采取用接收机噪声来触发发射机产生脉冲对信号发射的方法，使测距台发射机在询问飞机很少的情况下也维持规定的发射重复频率，以使测距机系统正常发挥其功能。由于噪声所触发的脉冲信号是断续的，可以把测距信标台的这种发射脉冲称为断续发射脉冲，或者称为噪声填充脉冲，以区别于前面所说的在询问信号触发下所产生的应答发射脉冲。二、DME系统的工作原理③应答抑制所谓抑制，是指测距信标台在接收到一次询问脉冲对后，使信标接收机抑制一段时间，抑制的时间一般为60μs，特殊情况下可达150μs。在抑制的寂静期中，信标台不能接收询问脉冲。采取这一措施的目的是防止因多径反射信号而触发应答。④测距信标台的识别信号为了便于机组判别正在测距的测距信标台是否是所选定的测距信标台，各信标台以莫尔斯电码发射三个字母的识别信号。二、DME系统的工作原理总之，测距信标台所发射的射频脉冲信号可以分为三类：一类是由询问信号触发产生的应答脉冲对，这类应答脉冲对的数量取决于发出询问的机载测距机的多少；另一类是由测距信标台接收机噪声所触发的断续发射脉冲对；第三类是固定的识别信号脉冲对。第一、二类信号都是随机间隔的脉冲对，而识别信号则是等间隔的脉冲对。二、DME系统的工作原理3.测距机的接收机载测距机在每发射一对询问脉冲后即转入接收状态。所接收的信号中，既可能有测距信标台对本机询问的应答信号，也包括信标台对众多的其他飞机测距机的应答脉冲，此外还包括信标台的断续发射脉冲信号及识别发射信号。需要说明的是，即使飞机处于测距系统的覆盖范围之内，也并不是所有的询问都能得到应答的。这是因为，在众多飞机询问的情况下测距信标台每接收到一次询问信号，均会使它的接收机进入60μs的抑制期，从而使在后续的60μs期间内到达的询问信号得不到应答。除此之外，本架飞机上的ATC应答机在回答地面二次雷达询问的发射期间，以及在TCAS和另一套测距机的询问期间均会对本套测距机抑制约30μs；在测距信标台发射识别信号的点、划期间，也会使询问信号得不到应答。二、DME系统的工作原理二、DME系统的工作原理4.距离计算原理19250rtcR＝29359.1250rtR（二）、闪频效应为了获得距离信息，测距机首先必须解决的一个基本问题是如何从测距台的众多的应答信号中识别出对本机询问的应答信号来。应用闪频原理可以达到这一目的。所谓闪频，就是在测距机中设法使询问脉冲对信号的重复频率围绕一个平均值随机颤抖而不是固定不变。这样，同时工作的多台测距机的询问脉冲重复频率就会各不相同，为对所接收的应答信号进行同步识别提供了基础。询问的重复频率是由重复频率控制电路控制的。二、DME系统的工作原理二、DME系统的工作原理定时脉冲颤抖脉冲距离波门视频脉冲同步应答脉冲（三）、距离测量与状态转换二、DME系统的工作原理二、DME系统的工作原理机载测距机在接通电源后即可正常工作，即工作于自动等待状态。一、自动等待抑制发射，只接收当所接收到的脉冲对数超过450对每秒时，表示飞机已进入了有效测距范围，测距机由自动等待状态转为搜索状态。二、搜索询问信号的平均重复频率较高，如满足7/15准则，测距机即可结束搜索，转入预跟踪状态。三、预跟踪进入预跟踪状态后，测距机继续进行上述询问-接收识别过程。询问仍然维持较高的询问率90对/秒。二、DME系统的工作原理四、跟踪在经历4秒钟的预跟踪状态后，测距机进入正常的跟踪状态。询问率从搜索状态的90对每秒降为22.5对每秒，或者从40对每秒降为12对每秒。五、记忆若在跟踪状态由于某种原因使上述“7／15”准则得不到满足，则测距机将转为记忆状态。此时距离显示器所显示的距离读数继续更新。一旦信号重新获得，返回跟踪状态如果记忆状态持续4～12s（典型时间为11.4s）仍不能重新获得有效的应答信号，则测距机将转为搜索状态，脉冲询问率重又增加到90对每秒．1.机载设备组成与控制显示功能三、机载设备天线测距机控制板显示系统三、机载设备DME系统—询问器DME询问器调谐到252个频道并在DME范围内计算所有频道的距离信息。有200个DME频道用于甚高频导航频率。其它52个频道用于军用TACAN功能。DME接收频率高于或低于发射频率63MHz。以下是DME询问器的功能：—询问DME地面站—接收该地面站回复—接收音频标识符—计算斜距距离。导航控制面板向下列导航无线电系统提供频率输入和检测指令：—DME—ILS—VOR音频控制面板（ACP）允许机组收听DME地面站标识信号，该标识信号为1350Hz。EFIS控制面板上的模式