70年代以來又出現了都卜勒導航系統與其他機載電子系統相結合的多功能航空綜合系統。都卜勒導航系統（Doppler navigation system）是利用都卜勒效應測定都卜勒頻移，從而計算出飛機當時的速度和位置來進行導航（見無線電導航）。飛機因側風而偏航時，都卜勒雷達還用於測量偏流角的數值並對航向進行修正。都卜勒導航系統的優點是：無需地面設備配合工作；不受地區和氣候條件的限制；飛機速度和偏流角的測量精度高。缺點是：飛機姿態超過限度時，都卜勒雷達因收不到回波而不能工作；定位誤差隨時間推移而增加；都卜勒雷達的工作與反射面狀況有關。
基本介紹
- 中文名：都卜勒導航系統
- 外文名：Doppler navigation system
- 套用：多功能航空綜合系統
- 原理：計算速度和位置來進行導航
- 缺點：飛機超過限度時，收不到回波
- 學科：普通地質學
主要特徵,基本信息,主要套用,系統說明,系統套用,技術特點,性能數據,
主要特徵
都卜勒導航系統是指利用都卜勒效應進行導航的自備式導航設備的總稱。通常由都卜勒導航雷達、航向姿態系統、導航計算機、控制顯示器等構成。由都卜勒導航雷達測得的、與飛機地速和偏流角相對應的都卜勒頻移（即地面回波的頻率與雷達發射的電波頻率之差）信號，與航向姿態系統提供的飛機航向、俯仰、傾斜信號一併送入導航計算機，算出地速、偏流角；求得飛機位置及其他導航參數，控制顯示器顯示各種導航參數並實施對系統的操縱和控制。
基本信息
名 稱 都卜勒導航系統
體 制 調頻連續波
波 段 Ku
研製單位 Singer Company, Kearfott Division
研製時間 1972年
裝備時間 1978年
裝備機種 YAH-60A、AH-1S、UH-60A、CH-47D、CH-46E、BO-105VBH、BO-105PAH、CH-53D、UH-1H等
工作狀態 導航
現 狀 生產，服役中
主要套用
AH-64“阿帕奇”（Apache）——套用了都卜勒導航系統的直升飛機
AH-64“阿帕奇”（Apache）是美國麥.道公司根據美國陸軍提出的“先進攻擊直升機”（AAH）計畫研製的先進攻擊直升機。該機能在惡劣氣象條件下晝夜執行反坦克任務，並有很強的戰鬥、救生及生存能力。1975年9月，原型機首飛，1984年正式交付，1989年12月，在巴拿馬首次參戰，1991年的海灣戰爭和1999年北約對南聯盟軍事打擊中大量使用了AH-64，顯示了優異的作戰能力。現有型別：AH-64A，“先進阿帕奇”，“多階段改進計畫”（MSIP）；AH-64B，是AH-64A的改型，裝備全球定位系統（GPS），具有目標交接能力；AH-64C，是AH-64A的改型；AH-64D“長弓阿帕奇”，裝有“長弓”雷達，可攜帶射頻導引頭的“海爾法”飛彈；計畫改裝更大功率的通用動力公司的T700-GE-701C發動機，新的配電系統，雙倍於70千伏安的大型發電機及AN/ASN-157都卜勒導航系統。
系統說明
利用都卜勒效應實現無線電導航的機載系統。它由脈衝都卜勒雷達、航向姿態系統、導航計算機和控制顯示器等組成。都卜勒雷達測得的飛機速度信號與航向姿態系統測得的飛機航向、俯仰、滾轉信號一併送入導航計算機，計算出飛機的地速（見飛行速度）矢量並對地速進行連續積分等運算，得出飛機當時的位置。利用這個位置信號進行航線等計算，實現對飛機的引導。都卜勒導航系統的工作原理屬於導航方法的航位推算法（見飛機導航系統）。
系統套用
都卜勒雷達在1945年就已用於測量速度。1955年軍用飛機開始採用都卜勒導航。到了1962年，在長距離、跨洋航線上也採用了這種導航系統。初期的都卜勒導航系統採用電子管式都卜勒雷達和機電模擬式導航計算機，後來改用電晶體式都卜勒雷達和數字電子計算機。在這以後，都卜勒導航系統才發展成為組合導航系統，如都卜勒-慣性導航系統。
技術特點
AN/ASN-128都卜勒導航系統在1972年由美國陸軍投資開發，通過三個回合的硬體設計以及最後競爭性工程開發階段在1976年投標中獲得勝利，陸軍給了生產300部系統的契約，到1980年中交付完畢，該系統還轉讓給西德SEL公司生產了470部。它被美國陸軍列為標準型直升機都卜勒導航系統。該系統設計簡單，測速門限低，並且在低空時其信噪比幾乎為恆定，所以低空性能好，懸停精度高，因此為好多國家要求貼地飛行的武裝直升機所採用。此外該系統的輻射能量小，在戰場上抗電子偵察能力較強。由於它結構簡單，所以造價也相對低廉，電源簡單，可靠性較高。
系統有海洋自動修正能力，不需外加海/陸修正開關，可以用設入海面風和洋流來對海面風及洋流的影響進行校正。在感測器發生故障時它有備用的余度導航方式。它能在所有地貌上空實現三維懸停。其計算機的速度快，速度起伏和時間延遲小，噪聲功率譜密度小、能滿足與自動駕駛儀及火控系統的交聯。它能設入運動目標以進行修正。能通過已知地標，飛過待飛航點進行位置更新。在飛過機位目標上空時可進行目標存儲，並有即時位置顯示畫面凍結的功能。
該系統隨生產批量增大，實際可靠性有所改善。在1979～1981年間，其平均故障間隔時間一直停留在500小時左右。到1981年後實際可靠性不斷提高。由於各國使用維護條件不同，其可靠性統計值也不同，西德陸軍統計的MTBF值超過了2000小時。一些軍方在選用系統時做了不少試驗，如西德陸軍做了都卜勒導航系統的工作評估試驗，擴展評估試驗，飛彈發射試驗，士兵試用試驗以及聯合戰術評估試驗。
美國陸軍對AN/ASN-128的訂貨已排到了90年代初，到現今為止該系統已經生產了三千多套。由於它在生產中採用了表面安裝技術，它適合於大批量生產。當前它以每月50部的速度生產，其中約40部供美國陸軍，10部供出口。該系統已經出口希臘、西德、西班牙、日本、奈及利亞、澳大利亞等一些國家。它是世界上產量最多的直升機都卜勒導航系統。
性能數據
LRU 3
天線形式 印刷天線，收發共用
波束配置 時分四波束
波 束
轉 換 率 7.5Hz
發射功率 小於100mW，大於20mW
發射頻率 13325Hz±75MHz
測速範圍 縱向-93～650km/h
橫向 ±185km/h
垂直 ±25.4m/s
高度範圍 0～4267m
姿態範圍 在0～3048m高時
陸上 橫滾 ±45°
俯仰 ±30°
海上 橫滾 ±30°
俯仰 ±20°
測速精度 縱向 0.25%Vt+0.368km/h
(1σ) 橫向 0.25%Vt+0.368km/h
垂直 0.15%Vt+0.184km/h
其中 Vt = √Vx2+Vy2+Vz2 預熱時間 小於5s
冷 卻 不需
功 率 譜 對縱、橫向 0.005kn2/rad/s/kn
密 度 垂直 0.002kn2/rad/s/kn
線加速度 縱向 -1g ～ +2g
橫向 ±2g
垂直 -1g ～ +2g
方位變化
速 率 最大10°/s
俯仰變化
速 率 最大20°/s
橫滾變化
速 率 最大20°/s
導航精度 CEP 0.7～1.9% 隨航向系統精度而變，在航向精度為1σ，1°時CEP為1.3%
電源要求 RTA 12W
SDC 56.6W
CDU 30W
選件 SHIU 15W
體 積 RTA 7752cm3
SDC 9296cm3
CDU 3676cm3
選件 SHIU 1067cm3
重 量 RTA 4.76kg
SDC 5.67kg
CDU 3.18kg
選件 SHIU 0.91kg
MTBF 系統 (計算值) 2121h
系統 (84年現場統計值) 1250.9h
帶選件SHIU (計算值) 1750h
其中 RTA 12237h
SDC 7744h
CDU 3838h
SHIU 10000h
可維護性 一級(估算) 15min
(統計) 9min
二級(估算) 30min
(統計) 13min
自動截獲
跟蹤時間 <10s
BITE 95%置信度
分機概況
RTA
天線採用印刷天線，其設計能對由於水面散射係數變化而引起的都卜勒偏移的海面偏差產生自動補償。收發天線採用同一天線，天線罩與天線構成一體，天線製造簡單，造價低，體積小，重量輕。其造價為波導天線的1/5，由地形地貌引起的誤差為一般天線的1/6。
發射機採用體效應耿氏二極體振盪源，用變容二極體對發射源進行調製。其調製頻率為30千兆赫，調製係數為0.92%±15%。集成化收發電路由定向耦合器、鐵氧體雙工器、電橋、平衡混頻器等組成。
上述各部件與前置中頻放大電路、調頻驅動電路和波束驅動電路及天線校正單元一起組成收發機天線單元。
SDC
信號數據變換器由漏波抑制濾波器、頻率跟蹤器、定時接口電路，電源以及模擬數位訊號變換器組成。用濾波器對泄漏的載波進行抑制，但又保證直升機低速飛行時都卜勒信號的檢測，以滿足所需要的直升機懸停精度。SDC還提供系統各單元的電源。
CDU
計算機顯示單元採用Singer公司的專用晶片作為CPU，其指令字及數據字字長為16位。ROM的容量為16K位元組。RAM的容量也為16K位元組，所有機內自檢結果都在CDU上顯示，整個過程僅為18秒，它可以在不中斷導航和引導計算的同時進行自檢。可採用經緯坐標和UTM坐標，可存儲10個航點，計算機還有餘量可供進一步擴充。
選件SHIU
駕駛懸停指示器供駕駛、懸停指示用。它有導航和懸停二種工作方式。
