基本介紹
- 中文名：全方位測向-測距設備
- 外文名：omnibearing-distance facility
- 領域：導航
- 屬性：測向-測距設備
- 組成：全向信標和測距設備
- 相關名詞：測距器
簡介,全向信標,概述,特點,運作,測距設備,帶有獨立定時器的測距器,不帶獨立定時器的測距,詢問回答式測距,相關設備,
簡介
全向信標
概述
能向工作區內的所有方向提供方位信息，並能向任一方向上提供磁方位指示的無線電台，叫做全向信標。
全向信標（OR）是一種用於飛機的短距離無線電導航系統，使得具有接收單元的飛機能夠通過接收由固定地面無線電信標網路傳輸的無線電信號來確定其位置並保持其航向。它使用108.00至117.95 MHz的非常高頻頻段的頻率。在1937年開始在美國發展並在1946年部署之前，全向信標是商業和通用航空使用的世界標準航空航行系統。到2000年，世界各地約有3000個全向信標站，其中美國有1,033個，到2013年減少到967個，隨著GPS的廣泛採用，更多的台站正在退役。
全向信標地面站發出全向主信號，並且高度方向性的第二信號由相控天線陣列傳播並在空間中順時針旋轉30次。該信號被定時，使得其相位（與主機相比）隨著次級信號旋轉而變化，並且該相位差與“旋轉”信號的角度方向相同（使得當信號被傳送90度從北向順時針方向，信號與主機相差90度）。通過將次級信號的相位與主機進行比較，可以確定來自車站的飛機的角度（方位）。這條位置稱為全向信標的“徑向”。來自兩個不同全向信標站的徑向交點可用於固定飛機的位置，如早先的無線電測向（RDF）系統。
全向信標站是相當短的範圍：信號是發射機和接收機之間的視線，可用於高達200英里。 每個站廣播包括導航信號，標識符和聲音的VHF無線電複合信號，如果裝備的話。 導航信號允許機載接收設備確定從信標站到飛行器的方位（從信標站相對於磁北方向）。 電台的標識符通常是莫爾斯電碼中的三個字母的字元串。 語音信號（如果使用的話）通常是車站名稱，飛行中記錄的通知或現場飛行服務廣播。 在某些地方，這種語音信號是連續記錄的危險的航空天氣諮詢服務或HIWAS的廣播。
特點
由於組合的因素，全向信標信號提供比NDB更大的精度和可靠性。最重要的是，全向信標提供從車站到不依飛行器風向或方向變化的飛機的方位。 VHF無線電在地形特徵和海岸線周圍不易受到衍射（過程彎曲）的影響。相位編碼比雷暴干擾更少。
全向信標信號從一對VOR信標提供90米（300英尺）的可預測精度，在2海里的2西格瑪；與小於13米的全球定位系統（GPS）的精度相比，95 %。
全向信標站依靠“視線”，因為它們在VHF頻帶中工作 - 如果發射天線在接收天線完全清晰的一天不能看到，就不能接收到有用的信號。如果山脈干預，這將全向信標（和DME）範圍限制在地平線上或更近。雖然現代固態發射設備的維修保養比舊機組少得多，但是在主要航路上提供合理的覆蓋範圍所需的廣泛的車站網路是運行當前氣道系統的重要成本。
運作
全向信標分配在108.0 MHz和117.95 MHz之間的無線電信道（間隔為50 kHz）;這是在超高頻（VHF）範圍內。前4 MHz與儀器著陸系統（ILS）頻段共享。為了離開ILS通道，範圍為108.0至111.95 MHz，100 kHz數字始終為偶數，因此108.00,108.05,108.20,108.25等是VOR頻率，但108.10,108.15,10830,108.35等等保留給ILS在美國。
全向信標將方位角（來自信標站的方向）編碼為參考信號和可變信號之間的相位關係。全向信號包含調製連續波（MCW）7wpm莫爾斯碼站標識符，通常包含幅度調製（AM）語音信道。傳統的30Hz參考信號在9,960Hz副載波上進行頻率調製（FM）。可變幅度調製（AM）信號通常是從定向天線陣列的燈塔狀旋轉中每秒30次獲得的。雖然較老的天線被機械旋轉，但是當前的安裝以電子方式進行掃描，以獲得沒有移動部件的等效結果這通過通常為60個定向天線的圓形陣列來實現，每個天線的信號由相位延遲的30Hz參考信號進行幅度調製以匹配每個單獨天線的方位位置。當在飛行器中接收到複合信號時，檢測AM和FM 30Hz分量，然後進行比較以確定它們之間的相位角。
測距設備
帶有獨立定時器的測距器
定時器產生一個由基準振盪器形成的時間(或相位)標準。在測距開始之前．將兩個定時器相互校對好，使其起始時間(或相位)相同。定時器I控制發射機的發射時間(或相位)，當信號經過一定的傳播時間被接收機接收後，與定時器Ⅱ的時間進行比較，測量出時間差(或相位差)後即可確定電波的傳播時間r，然後按下述公式即可求得所測距離，即R=c×r。由於這種方式是直接利用發射機輻射的信號，所以工作距離較近，適合於近距離導航參數的計算。
不帶獨立定時器的測距
不帶獨立定時器的測距器根據目標的特點可分為無源反射式和詢問回答式兩種。
(1)無源反射式測距
此類測距器的定時器兼有控制發射機的起始時間與測量時間間隔的基準時間兩種功能。距離計算公式為
式中，τ為電波總的傳播時間。
與帶有獨立定時器的測距方式相比，由於是無源反射，因而接收到的信號強度較弱。為了保證正常工作，需要有較大的發射功率和較高的接收靈敏度。雷達測量目標的距離和在飛行器上測量距地面的相對高度多採用該方式。
詢問回答式測距
詢問回答式測距與無源反射式測距的不同之處在於，由接收機和發射機組成的回答器代替了原來的無源反射目標，而詢問器則與無源反射式測距器的組成相同。
相關設備
測距系統是無線電測量設備中實現距離測量功能的系統，它是接收機完成信號捕獲後的主要功能之一，一般稱為測距機。測距系統的發展經歷了從電子管階段、電晶體階段，到中、小規模積體電路階段，再到大規模積體電路階段和以數位訊號處理為主的數位化階段。現已逐步向功能模組化、軟體化的方向發展。測距系統的功能也從跟蹤測量單個目標，發展到不僅能對同一波束內的多個目標進行連續跟蹤，而且能對不同波束內的多個目標進行跟蹤和測量。另外，採用數位化、軟體化、模組化技術和相參積累、雜波對消、脈衝壓縮等信號處理技術，極大地提升了測距系統的測距精度和跟蹤能力。
