询问器工作状态及转换

三、询问器工作状态及转换

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。整个状态转换如图4-91所示。

图4-91 询问器工作状态转换

(1)自动等待。当所接收到的脉冲对数超过450对/s时,表示飞机已进入有效测距范围,测距机由自动等待状态转为搜索状态。

(2)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。

(3)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90对/s的询问率。

(4)跟踪。在经历4 s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/s降为22.5对/s,或者从40对/s降为12对/s。

(5)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4~12 s(典型时间为11.4 s),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,脉冲询问率又重新增加到90对/s。

【任务实施】

任务详情:设一架大型无人机从张家界三官寺机场起飞,往机场东北方向30 km处执行航测任务,现要求仅依靠DME设备了解无人机的实时位置。

具体实施步骤如下:

(1)登录http://ga.aischina.com/,查找张家界三官寺机场;

(2)在无人机工作区域附近,找到3个用于定位的DME地面设备的工作频率,注意当无人机附近有3个以上的DME地面设备时,去掉离无人机最近的地面设备,只选用剩余3个DME地面设备;

(3)一般飞机上只装有两部机载测距机,可先将其中两个地面导航台的工作频率设定为机载测距机的工作频率,测得两个距离,再将其中一个测距机的工作频率更改为最后一个地面导航台的工作频率,测得第三个距离。最终可由飞行管理计算机计算出飞机的具体位置。

在实际工作过程中,一般飞行管理计算机使用两台DME设备测量的数据和大气数据惯性基准组件(ADIRU)提供的惯性数据来获得无人机位置信息。

【拓展阅读】

区域导航

传统的无线电导航系统只能依赖VOR、DME、NDB等地面导航台进行单纯的向/背台飞行,而不能实现自由的跨台直飞,这就将飞机限制在导航台的覆盖范围之内,限制了飞机的飞行路径,造成空域资源得不到充分利用。随着民航业的迅速发展和空中流量的迅速增加,传统的无线电导航方法再也不能满足日益增长的航班流量需求,同时也束缚了国民经济的发展。这就有必要开发新的导航方法,所以国际民航组织就研究出了区域导航(Regional Area Navigation,RNAV)。目前,RNAV程序主要用于基础终端区的仪表进场程序与仪表离场程序。我国从2013年开始,在北京、广州、上海、深圳等地的民航机场的终端区开始逐步实施RNAV程序。

国际民航组织对区域导航(RNAV)的定义:区域导航是一种允许飞机在台基导航设备的基准台覆盖范围内或在自主导航设备能力限度内或在两者配合下按任何希望路径飞行的导航方法。从现代区域导航的发展来看,可以用于RNAV导航源的导航系统有VOR/DME、双DME、罗兰-C、欧米伽导航系统、惯性导航系统、全球卫星导航系统。

RNAV是一种能够在广阔的区域内,而非限制在定点之间,提供导航能力的导航系统。现代飞机已普遍使用以VOR/DME为基础的RNAV导航系统。其基本原理是通过连续测得飞机到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。

接下来,以VOR/DME为导航源的区域导航系统为例讲解区域导航的基本原理。图4-92所示为基于VOR/DME的区域导航原理,图中以VOR所在位置为坐标原点,建立极坐标系。已知航路点的极坐标为(ρ2,θ2),现通过机载导航设备测量出飞机到导航台的方位和距离,得到飞机的极坐标为(ρ1,θ1),需要求的是ρ3和θ3

图4-92 基于VOR/DME的区域导航原理

由三角形数学知识可得

这样就可获得沿预定航线飞行的航线角和距离,在飞机的移动过程中三角形也会变化,但通过连续求解该三角形就可以获得实时的航线角和航路距离。

由此可以看出传统无线电导航和RNAV的不同点,两者对比见表4-4。

表4-4 传统无线电导航和RNAV比较

区域导航相比原有的传统导航在设计理念方面有非常大的革新,区域导航能够脱离导航台的约束进行点对点的自由飞行(图4-93),区域导航充分利用现代成熟的计算机技术,便于发挥多种导航设备的优势。在定位技术中采用了余度技术和卡尔曼滤波技术后使精度和可靠性都大大提升。区域导航也能与自动驾驶和机载显示设备耦合,实现自动导航和显示器监视。与传统导航相比,区域导航的特点反映在航路结构、定位方法、导航计算等多方面。

图4-93 RNAV和传统无线电导航比较

【巩固提高】

1.DME有什么作用?

2.简述DME的测距原理。

3.已知VOR导航台测得的飞机磁方位角为60°,且和VOR导航台 同在一个位置的DME测得的飞机距离导航台为90 n mile,试在图4-94中 画出飞机的位置。

图4-94 导航台标志

【注释】

[1]1英尺=0.304 8m。