地美依導航系統

基本介紹

• 中文名：地美依導航系統
• 外文名：distance measuring equipment
• 屬性：導航系統
• 簡稱：DME

地美依導航系統

distance measuring equipment──DME

測距器（DME）是為飛機提供距離信息的近程航空導航系統。通過測量機載設備與地面台之間詢問-應答脈衝的傳播時間而測出飛機離地面台的距離。由於應答能力有限，一個地面台最多允許與110架飛機的機載設備配合工作。DME的技術源自於二戰期間廣泛套用的三雷達信標系統，後經二十多年的不斷改進與完善，於1961年正式投入使用，通常是與VOR（甚高頻全向信標）組合使用。

飛機對地面台測距用的國際民航標準導航系統，它採用飛機詢問和地面台應答的方式測距。1946年，國際組織規定地美依導航系統使用960～1215兆赫頻段,但在具體頻道分配上一直到1959年才正式確定。

組成和原理

地美依導航系統由機載詢問器和地面應答器組成。機載詢問器向地面傳送詢問脈衝對，地面應答器收到詢問信號後，延遲50微秒用另一頻率向飛機傳送應答脈衝對。機上確認是對本機詢問的回答後，測定發收時間，減去50微秒延遲,再除以2經過計算就得出飛機至地面台的距離。一般12微秒代表電波往返 1海里所需時間，用數字形式直接讀出。地美依導航系統地面台同時能對 100架飛機的詢問給以應答。機上詢問脈衝對的重複率有意做成不穩定的，所有飛機的脈衝重複率都不相同。因此，飛機可在發出詢問脈衝以後搜尋並捕獲與自己的詢問重複率完全相同的回答,經過判決,轉入跟蹤，連續指示隨飛行而變的飛機至地面台的距離。

性能和特點

地美依導航系統使用 126個頻道，可與伏爾導航系統（VOR）配對使用。地美依導航系統詢問和應答脈衝對編碼的間隔原來只有12微秒。近年來增加了一種詢問脈衝對間隔36微秒，應答脈衝對間隔30微秒的編碼。12微秒編碼稱為X模式,36微秒編碼稱為Y模式。這樣,系統的工作頻道已由原來的126個擴展為252個。

詢問器發射的脈衝峰值功率為 200瓦至1000瓦。應答器發射的脈衝峰值功率為100瓦至1000瓦,小功率台用於終端，大功率台用於航路。地美依導航系統的測距準確度，近距為±185米，遠距為±370米。導航系統測出的飛機至地面台的距離為斜距。如果飛機在地面台的 1海里之外，飛行高度在300米以上,則斜距與地面水平距離的差別可以忽略。地美依導航系統發射信號由於多徑反射，機上可能遇到假鎖定。假鎖定產生的距離誤差有時可大到幾海里。採用多路徑波抑制技術後，可消除多徑反射影響。

地美依導航系統與伏爾導航系統同台結合成為伏爾－地美依導航系統，屬極坐標式導航定位系統，可同時提供飛機對地面台的方位和距離。

套用與通信

甚高頻全向信標台使用甚高頻電波，直線傳播，不受天氣影響，準確度高。VOR的天線在發射時不停地轉動， 發射出的信號按方向改變而改變。飛機收到VOR信號時，機上的儀表按照信號的頻率和強度變化自動指示出正北方向和飛機相對於發射台的方向。VOR的作用有效範圍在200千米以內。通常在航路上每隔150千米左右建立一個VOR台。飛機根據航空地圖上標出的VOR台的位置， 就可以在航路上順利地飛行了。在使用VOR航路飛行時，駕駛員只能知道發射台的方向，但不能確定飛機與發射台之間的距離。當測距儀系統與VOR配套使用後，這個問題就解決了。DME的地面發射台和VOR台建在同一地點或建在機場附近。它所使用的頻率是超高頻，頻率在1000兆赫左右。這套系統由飛機上的詢問機和地面台站上的應答機構成。飛機上的詢問機向地面發出一對脈衝信號，這脈衝之間的間隔是隨機的，使不同飛機發出的信號都是不同的。地面應答機接受到這對脈衝信號後發回同樣的一對脈衝信號。把發出信號和收到返回信號所消耗的時間與無線電波傳播的速度相乘，就可以算出飛機與地面站之間的距離。測距儀可以測量出的距離最遠可達500千米，誤差僅為200米左右。在天空中飛行的各架飛機在詢問時所發出的脈衝對的間隔不同，在接收時只接收自己所發出的脈衝信號。同時有幾架飛機向地面站詢問時，它們的信號彼此不會混淆。VOR--DME系統的無線電波在天空中劃出一條明確的通道，這條空中通道就叫航路。飛機在航路上飛行，隨時可以從儀表上得知自己的航向和位置，根據地面管制員的調度，一個接一個地按航路點飛行，一直飛完全程。VOR--DME導航系統保證了飛機能安全有秩序地飛行，極大地提高了空中的交通流量和飛行安全。現在這個系統成為世界上大部分地區主要的導航手段。 建設VoR—DME的航路，費用很高。不可能把地面上所有台站之間都建立起航路。一般只能在中心城市之間或中心城市到一般城市之間設立航路。果飛機在兩個沒有航路的一般城市之間飛行，為了保證飛行安全，這時飛機不得不採取從一個城市沿著已有的航路飛到中心城市，再沿另一條航路飛往所要去的一般城市。這樣飛行不但浪費了燃油和時間，又使航路變得擁擠。在飛機上套用了電子計算機以後，才解決了這個問題。從兩個以上的VOR地面台站收到的信號經過飛機上的電子計算機處理後得出一條實際上沒有地面台站的航線，在這條航線上設定出假想的航路點，飛機按照這條航線飛行，同樣也可順利抵達目的地。這種專門設計的計算機被稱為航線計算機。飛機上配備了這種計算機後，就可以在能收到兩個以上VOR地面台站所發出的信號的地方，按照計算機計算出來的航線飛行，這種方法叫區域導航。它把VOR的導航範圍由幾條航路擴展為一個平面，這個平面就是各個VOR導航台站無線電信號所能覆蓋的整個平面。

VOR--DME系統使用的甚高頻和超高頻電波是直線傳播的，作用距離在200千米之內。在浩瀚的大洋或大面積的無人區中，是無法建造出聯接一條航路的諸多VOR站的。為了滿足遠距離導航的需要，又開發出羅蘭系統和歐米加系統。這兩種系統使用了低頻和甚低頻的無線電波，作用距離都在2500千米以上。在地球表面只要建立起不多的這類台站，就可以為飛機飛越大洋或遼闊的無人區導航。這種導航的缺點是精確度不夠高，而且需要功率非常強大的發射台。20世紀60年代以後，有關專業人士們又開始尋找更好的方式以取代無線電導航系統。