1、无线电导航原理辅导提纲课件无线电导航原理课程辅导提纲军区空军自考办第一章 无线电导航概论 一、内容提要本章分五节，主要讲述了航空导航导的基本任务、航空导航的基本参量、导航技术的发展历程与技术特点，无线电波段的划分及此波段常用的导航设备、导航信号的特点、导航参数与位置线、位置线交点定位的方法，航空器对无线电导航的基本要求、无线电导航设备的种类和系统分类，对无线电导航系统的基本要求等内容。二、重点内容、要求 (一)航空导航基本概念 1、能够阐明航空导航各基本参量的定义及意义； 2、能够阐明各种导航方法的原理及特点； 3、能够把握航空导航的核心任务和主要任务。 (二)无线电导航基本理论 1、能够阐明
2、各波段无线电导航信号的传播方式及特点； 2、能够阐明位置线的定义以及位置线的分类； 3、能够理解无线电导航的物理基础； 4、能够掌握如何利用位置线交点法定位实现导航定位。 (三)无线电导航系统的分类及基本要求 l、能够说出无线电导航系统的分类方法； 2、能够说出对无线电导航系统各种性能指标的要求；3、理解工作容量的含义。三、典型例题（一）填空题1、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为 飞机真方位角 。2、惯性导航的物理依据是 牛顿第二 定律。3、飞机与两导航台距离之差相等各点的连线是一条 双曲 线位置线。4、飞机重心在空间运动时的轨迹称为 航迹 。5、飞机重心在空
3、间运动时的轨迹在地面上的投影称为 航线 。6、飞机重心点的子午线北向顺时针到飞机纵轴之间的夹角在水平面的投影称为 航向 。7、利用无线电技术测定飞机位置、方向和距离等参数，引导飞机航行的方法称为 无线电 导航。8、飞机所在点的磁子午线北端顺时针到电台方向的夹角在水平面的投影称为 电台磁方位 角。9、电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为 飞机真方位 角。10、电台所在点的磁子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为 飞机磁方位 角。11、飞机与地面投影点的垂直距离称为飞机的 真实 高度。12、由机场平面到飞机的垂直距离称为飞机的 相对 高度。13、飞机相对于
4、空气的运动速度称为 空 速。14、飞机相对于地面的运动速度称为 地 速。15、空速向量与地速向量之间的夹角称为 偏流角 。16、地速向量与风速向量之间的夹角称为 风角 。17、借助于地面上显著的地标和检查点，采用观测的手段来检查飞机位置的导航方法，称为 目视 导航。18、利用机上惯性导航设备测出飞机的加速度参数，而后再对时间积分，以求得飞机位置参数得方法，称为 惯性 导航。19、对于频率超过 30MHZ 以上的无线电波，可以穿透电离层而进入外层空间。20、飞机与固定导航台距离相等的各点连线是一条 圆位置 线。21、利用罗盘、空速表、领航时钟等机上仪表，通过领航计算出飞机的航向、距离、位置参数，
5、引导飞机航行的方法，称为 航位推测法 导航。22、无线电测向系统中，真方位角相等的各点连线是一条 直线位置 线。23、利用两条位置线交点来确定飞机位置的方法称为 位置线交点 定位法。24、利用两条双曲线位置线的交点确定飞机位置的方法称为测 距差 法定位。25、作用距离在5001000KM的导航系统称为 远程 导航系统。26、 工作容量 是指无线电导航系统能同时为多少架飞机服务的能力。（二）选择题 1、飞机相对地面的高度称为：( B ) A相对高度；B真实高度；C. 绝对高度；D以上均不是2、无线电测距系统利用电波的某些特性，计算出目标的距离。( C ) A. 利用电波具有绕射特性； B利用电波
6、的折射特性； C利用电波在空间传播的直线性；D利用电波在空间传播的恒速特性。3、飞机与固定电台之间的距离保持不变时，对应的位置线是：( A ) A . 圆形；B直线；C椭圆形；D双曲线形。4、飞机无线电高度表测量的高度是： ( C ) 高度。A. 飞机相对于海平面的高度；B. 飞机相对于机场平面的高度；C. 飞机相对于地面的高度； D. 飞机相对于另一架飞机的相对高度。（三）画图题1、画出飞机相对于某一地面导航台的电台相对方位角为30度的位置示意图。 2、某飞行区域磁差为偏东3，风向正东，风速100米/秒，飞机空速为100米/秒，磁罗盘测得磁航向为 27，画出航速三角形示意图并试求飞机地速。偏
7、东60，速度=150/sin60=171（四）简答题1、简要说明无线电导航方法的主要优、缺点? 要点：优点：可实现全天候，近、中、远距离工作；精度、准确性高；可以连续、迅速测出结果；设备简单、可靠；在某些方面、某些条件下是唯一的导航手段(比如着陆、空中管制等)缺点：保密性不强，容易受到干扰；工作区域有一定限制。2、飞机的磁航向是90度，导航台相对方位角为60度，计算出导航台的磁方位角。解：导航台磁方位角=磁航向角+电台相对方位角=90+60=150四、思考题、作业题1、解释飞机的真实高度，相对高度和绝对高度的含义。 答：飞机与地面投影点的垂直距离称为飞机的真实高度； 由机场平面到飞机的垂直距离
8、称为飞机的相对高度； 由纬度45度平均海平面到飞机的垂直距离称为飞机的绝对高度；2、区分电台真方位角，电台磁方位角，飞机真方位角，飞机磁方位角的概念。 答：飞机所在点的地理子午线北端顺时针到电台方向的夹角在水平面的投影称为电台真方位角； 飞机所在点的磁子牛线北端顺时针到电台方向的夹角在水平面的投影称为电台磁方位角； 电台所在点的地理子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机真方位角； 电台所在点的磁子午线北端顺时针到飞机方向的夹角在水平面的投影称为飞机磁方位角。3、简要描述航空导航的基本任务 答：在在各种复杂的气象条件下，采用可靠、有效、安全的方法，以规定的准确度，在在规定的时间内
9、把飞行器引导到规定的目标。也就是要完成对飞行器定位的。4、举例说明什么是位置线。位置线有什么作用。答题要点：飞机同基准点（导航台）导航参数相等的各点连线，称为位置线。比如：飞机与固定导航台之间的距离不变时，其位置线就是以电台为圆心，飞机和电台间距离为半径的圆。我们可以利用两条位置线的交点来确定飞机的位置。第二章 振幅无线电测向导航系统一、内容提要 了解无线电测向系统的功用与组成、无线电测向的物理基础；掌握环形天线、组合天线原理分析方法以及测角系统原理；掌握最大值、最小值、比较法测向的原理。掌握无线电罗盘系统的工作方式和定向误差分析；了解各波段测向特点及天线类型的选择。二、重点内容、要求(一)无
10、线电测向系统概论1、能够阐明无线电测向系统的功用与组成；2、能够阐明无线电测向的物理基础。（二）测向天线1、能够阐明对测向天线的一般要求；2、能够掌握环形天线、特殊环形天线以及组合天线的工作原理及分析方法；3、能够阐明天线效应的产生原因及其消除方法；4、能够阐明无极化误差天线的分类及消除极化误差的原理。(三)无线电测向器l、能够阐明无线电测向器的分类方法；2、能够阐明最大值法、最小值法、比较法测向的定义及特点；3、能够理解在最大值法测向时提高测向精度的方法；4、能够理解在最小值法测向时消除同相、异相效应及多值性的方法；5、能够掌握比较法测向的原理及比较法测向器的工作过程。(四)导航台-无线电罗
11、盘系统1、能够掌握导航台-无线电罗盘系统的工作方式；2、能够掌握各种测向误差的产生原因及其消除方法；3、能够说出各波段测向特点及天线类型的选择。三、典型例题（1）填空题1、在中长波的情况下，环形天线的方向函数为F= Cos 。2、机载无线电罗盘采用带铁心的多匝环形天线的目的，是为了提高环形天线的 有效高度 。3、匝数为N的多匝环形天线产生感应电势是同样面积单匝环形天线产生感应电势的N 倍。4、环形天线接收电波产生感应电势相位同所在点电场相位相差 90 度。5、机载无线电罗盘的工作频率，应选择在 中、长波 频段。6、无线电罗盘进行人工定向，采用的测向方法是 最小值 测向法。7、采用比较两个交迭方
12、向图波瓣振幅强度进行测向的方法，称为 比较法 测向。8、带铁心的环形天线与不带铁心的环形天线方向图 相同。9、环形天线的尺寸远小于波长时，具有 横8字 形方向图，接收左来波和右来波时产生的感应电势相位相差 180 度。（二）选择题1、当无线电罗盘采用心形方向图进行测向时，此种测向方法叫做：（C）A最大值法测向；B最小值法测向； C振幅比较法测向；D以上均不对。2、无线电测距系统的工作频率应选择在：（B）A中长波频段； B超短波频段； C短波频段； D超长波频段3、无线电罗盘的理想心形方向图，是在环形天线和垂直天线信号相位满足 同相或反相、振幅关系满足一定要求的条件迭加而成的，这两种信号的 振幅
13、应满足：(A)AU垂直=U环最大； B U垂直U环最大； CU垂直U环最大 ；D 以上均不正确。4、带随动系统的无线电测向器（自动无线电罗盘），天线系统需要：（A）A有环行天线，有垂直天线 B无环行天线，有垂直天线C有环形天线，无垂直天线 D无环形天线，无垂直天线5、无线电罗盘工作于“环”状态时：（A）A环行天线工作，垂直天线不工作；B环行天线不工作，垂直天线工作；C环行天线、垂直天线都工作；D环行天线、垂直天线都不工作。6、无线电罗盘工作于“收讯”状态时：（B）A环行天线工作，垂直天线不工作；B环行天线不工作，垂直天线工作；C环行天线、垂直天线都工作；D环行天线、垂直天线都不工作。7、无线电
14、罗盘工作于“定向”状态时：（C）A环行天线工作，垂直天线不工作；B环行天线不工作，垂直天线工作；C环行天线、垂直天线都工作；D环行天线、垂直天线都不工作。(三)简答题1、述环形天线天线效应是怎样产生的。答题要点：环形天线的对称性被破坏，使得在环形天线中，除了产生带有方向性的基本电势外，还将附加一无方向性电势，这使环形天线的方向性图发生畸变，产生测向误差，称为天线效应。四、思考题、作业题1、机上无线电罗盘环形天线感应电势与垂直天线感应电势之间的相位关 系是：(C) A。同相 B反相 C相位相差90度 D相位相差270度2、当利用转动环形天线进行最小值法测向时，可能引起：(B)A60度误差； B1
15、80度误差；C.90度误差； D.270度误差。4、垂直天线在水平面的方向函数为F()=1，当电波从=90方向入射时，垂直天线产生的感应电势振幅为5mv。问当电波从=180方向入射时，感应电势振幅为多少？解：垂直天线的方向函数为F()=1，所以产生感应电势振幅同电波入射与方向无关=90时，E=5mv =180时，E=5mv5、最简单的测角系统的组成和位置关系，并说明为什么测角系统不需要旋转环行天线就可以完成测向。 要点：由两个相互垂直的环形天线和一个测角器组成，其中测角器由两个相互垂直的与天线相连的固定线圈1、2，以及一个与1、2线圈有电感耦合的可转动线圈3组成。其中固定线圈l、2称为定子线圈
16、或场线圈，转动线圈3称为转子线圈或搜索线圈。固定线圈1、2的电气特性完全一致，两个环形天线的电气特性也完全一致。 通过推导(过程略)我们可以得到线圈3的感应电势E=E3maxCos(-)，由此可以看出搜索线圈中产生的感应电势与无线电波的入射方向有关，而是按Cos(-)的规律变化，也就是说测角系统具有方向性。搜索线圈中感应电势的最大值出现在-=0。或-=，这时搜索线圈平面与场线圈1平面所成的夹角和入射波与环形天线AA平面所成的角是相等的。即不需要旋转天线，直接测量搜索线圈平面与场线圈l平面所成的夹角，就可以确定方位。第三章 相位无线电测向导航系统一、内容提要 了解相位测向法的分类；了解干涉式相位
17、测向法的原理；掌握旋转天线方向图式相位测向法的原理；理解旋转无方向性天线式相位测向法的原理；掌握甚高频相位式全向信标的性能指标和工作原理；理解多卜勒相位测向器的工作原理。二、重点内容、要求(一)概述1、能够阐明相位测向法的分类；2、能够说出干涉式相位测向法的原理；3、能够掌握旋转天线方向图式相位测向法的原理；4、能够理解旋转无方向性天线式相位测向法的原理。(二)甚高频相位式全向信标1、能够理解甚高频相位式全向信标在航空导航中的应用；2、能够掌握甚高频相位式全向信标的性能指标；3、能够掌握甚高频相位式全向信标的工作原理。(三)多卜勒相位测向器1、能够理解多卜勒效应及其与导航测向的联系；2、能够理
18、解多卜勒相位测向器的工作原理。三、典型例题（一）填空题1、多卜勒导航系统，利用比较辐射振荡与接收振荡的 频率偏移 ，求出飞机与地球表面之间的相对速度。2、多卜勒测向器的测向方法就辐射场电参量和方向之间的关系来划分，是属于 相位式 测向。3、VOR测向系统的测向方法就辐射场电参量和方向之间的关系来划分，是属于_相位式 测向。4、VOR测向系统是基于利用辐射场的 调制包络相位 与基准方位的关系给出角坐标。（二）选择题1、伏尔（VOR）系统是一种系统：（A）A连续波相位式全向指向系统； B相位测距系统；C极坐标定位系统； D双曲线定位系统。（三）判断题1、伏尔（VOR）系统是一种测距差定位系统。F
19、四、思考题、作业题1、说明什么是多普勒效应，多普勒测向原理。结合多普勒测向器的组成及工作过程说明如何消除测向的误差。要点：接收者相对于信源有相对运动时，接收信号相对于发射信号将会产生多普勒频移，即两者有相对接近的运动时，接收信号的频率将会升高，反之，接收信号的频率将会降低。当一个接收天线相对于飞机电台信号有相对运动时，该天线所接收的信号将产生多普勒频移。我们利用一个无方向性的振子在水平面内做匀速圆周运动，在它接收离发射点比较远的飞机电台发射来的信号时，旋转天线上的感应电势是以天线旋转频率为调制频率的调频信号，该调频信号的调制包络相位是飞机电台方位的连续函数，测得该调制信号的相位就可得知飞机电台
20、的方位。以双振子的办法来消除测向的误差。2、 VOR系统属于哪种导航系统，简单说明其工作原理。答题要点：VOR系统属于无线电相位测向系统。其是基于利用辐射场的调制包络与方位的关系给出角坐标的。第四章无线电测距系统一、内容提要 了解无线电测距在导航中的应用；了解无线电测距的物理基础和分类方法；掌握无线电测距系统结构模型及其意义；掌握脉冲无线电测距系统的基本原理和测距方法；掌握测距系统自动化原理；掌握搜索速度对自动化脉冲测距系统性能的影响及其限制因素；掌握自动识别的意义与方法；理解调频无线电测距器的工作原理。二、重点内容、要求（一）概述1、能够阐明无线电测距在航空导航中的应用；2、能够说出无线电测
21、距的物理基础和分类方法；3、能够掌握无线电测距系统结构模型及其意义。(二)脉冲无线电测距系统1、能够掌握脉冲无线电测距的原理与实质；2、能够掌握各种脉冲测距系统的工作原理及其误差分析；3、能够掌握自动化脉冲测距系统的原理及各组成部分工作原理；4、能够掌握搜索速度对自动化脉冲测距系统性能的影响及其限制因素；5、能够掌握自动识别的意义与方法；6、能够理解脉冲测距系统性能指标的选取原则。(三)调频无线电测距器1、能够理解调频无线电测距器的工作原理；2、能够描述调频无线电测距器在实际导航设备中的应川。三、典型例题（一）填空题1、如果测距目标对测距器的询问信号具有转发功能，则称该测距目标为 有源 反射目
22、标。2、如果测距目标对测距器的询问信号不具有转发功能，则称该测距目标为 无源 反射目标。3、脉冲自动测距系统，能从最小测距距离到最大测距距离的整个测距范围内，自动地、周期性地搜索本机询问的反射信号。此种功能叫做 搜索 。4、自动化脉冲测距系统处于搜索状态时，跟踪脉冲在搜索电压的控制下进行搜索。这个搜索电压是一个 锯齿波 形电压。5、调频式无线电高度表式采用差频计时法进行飞机高度测定的，即依据 差频信号频率 计算出飞机真实高度。6、飞机频率测距系统发射机发射的信号是 调频 信号。7、无线电测距按无线电信号的不同形式，有频率测距、脉冲测距和 相位 测距三种基本方法。（二）选择题1、无线电测距系统的
23、工作频率应选择在：（B）A中长波频段； B超短波频段；C短波频段； D超长波频段。2、脉冲式无线电高度表进行测定飞机真实时，由于电波漫反射的影响，可能有很多回波脉冲出现。为了保证测高的准确性，高度表应：（A）A根据最先出现回波脉冲，计算飞机真实高度；A根据最后出现的回波脉冲，计算飞机真实高度；B根据在时间轴上处于中间位置的回波脉冲，计算飞机真实高度；D根据第二位出现的回波脉冲，计算飞机真实高度。3、调频式无线电高度表式采用差频计时法进行飞机高度测定的，即依据差频信号的参数计算出飞机真实高度。它依据的差频参数是：（B）A差频信号振幅；B差频信号频率；C差频信号相位； D差频信号时间。（三）判断题
24、1、频率测距系统的发射机发射的是调频信号。T2、频率测距是通过对发射信号和反射信号的频率差的测量来实现测距的。T3、频率测距系统的发射机发射的是周期性的脉冲信号。F4、脉冲测距是通过测量反射脉冲与发射脉冲的时间差来实现测距的;T;5、脉冲无线电测距系统的发射机发射的是周期性的脉冲信号。T6、调频无线电测距系统常用于小距离或小高度的测量。T7、相位无线电测距系统存在着准确性与单值性的矛盾。T（四）简答题1、简要说明为什么搜索速度不是越快越好。 答题要点：搜索速度变快使得搜索目标的时间变短，就此而言对测距是有利的。但是如果搜索速度过快，则在一个搜索周期内搜索脉冲与回波脉冲的重合次数减少，使干扰和噪
25、声被当作回波信号而截获的可能性增大，即容易造成错误截获。四、思考题、作业题l、自动化脉冲测距系统中，当搜索到发射脉冲时，系统自动的将电路由搜索状态转换为跟踪状态的特性，称为：(A)A自动截获； B自动甩掉； C自动记忆； D自动搜索。2、说明为什么根据电波的传播特性，可以完成对距离的测量。答题要点：因为电波在空间的传播可以认为是匀速、直线传播。并且电波遇到物体会发生反射。所以，只要完成对电波在空间传播时间的测量，就可以完成对两点之间直线距离的测量。3、简要说明调频式无线电高度表的基本工作原理。答题要点：通过改变发射信号的频率，把被测高度转换为信号的频率，然后以测量频率来决定被测高度。一般是采用
26、测量差拍频率来测量高度。4、己知无线电脉冲测距系统的发射脉冲重复频率为1000Hz。电波传播速度C=300米秒，求该测距雷达的单值最大测距范围。 解： Ym=C2F=150公里第五章近距导航系统一、内容提要了解塔康系统的发展历史；掌握塔康系统的定位方式及测向、测距原理；掌握塔康地面信标台的工作状态及发射信号格式；掌握塔康机载设备的组成及其工作原理；理解塔康系统的性能要求和系统特点。二、重点内容（一）塔康统工作原理l、能够掌握塔康系统的定位方式；2、能够掌握塔康系统的测向、测距原理。(二)塔康系统性能选择及地面台信号格式l、能够理解塔康系统的性能要求；2、能够掌握塔康地面信标台的工作状态及发射信
27、号格式。(三)塔康机载设备1、能够掌握塔康机载设备的组成；2、能够掌握塔康机载设备测向通道和测距通道的工作原理；3、能够理解塔康系统的特点。三、典型例题（一）填空题1、飞机所在点磁子午线北端，顺时针到飞机纵轴之间的夹角在水平面的投影称为 磁航向 。2、飞机-综合导航系统中，利用 极坐标 的方法确定飞机位置。3、近程导航系统所用频段的电波的传播方式主要是 视距传播 。4、塔康系统机载设备既能测向又能测距的工作状态是 收发 状态。5、塔康系统的工作容量对于测向而言是 无限的 。6、塔康系统的工作容量对于测距来说是 100架 ，其中 95% 处于跟踪， 5% 处于搜索。7、塔康系统测向中的精测是通过
28、测量 135HZ正弦波 的正斜率过零点与辅助基准脉冲间的 相位差 来测向。（二）选择题1、极坐标定位系统需要测量的导航参量是：（D）A距离和距离差；B方位和高度；C距离差； D距离和方位。2、下面关于塔康系统的叙述正确的是：（A）A塔康系统必须由地面设备和机载设备相配合工作B塔康系统可供机上人员确定系统作用范围内任一目标的位置C塔康系统仅能供地面人员确定飞机的位置D利用塔康系统定位需两个地面台3、塔康系统属于：（D）A圆位置线定位； B双曲线定位系统；C测距差定位系统； D测距测向定位系统。4、塔康系统的工作容量对于测向而言是：（D）A100架； B50架； C200架； D无限。5、塔康系统
29、测向中的精测是通过测量以下哪种波形的正斜率过零点与辅助基准脉冲间的 相位差来测向：（D） A15HZ正弦波； B135HZ方波； C15HZ方波 D135HZ正弦波 （三）判断题1、询问回答式的无线电测距系统，其询问通道和回答通道必须采用相同的频率。F2、塔康系统可供机上人员确定系统作用范围内任一目标的位置。F3、塔康系统仅能供机上人员确定飞机所在的位置。T4、塔康系统定位只需测定飞机与地面台的一个方位和一个距离数据。T5、塔康系统机载设备发出的询问信号包括测距和测向询问信号。F6、塔康系统在发出测距询问信号后，除接收到来自地面信标台的测距回答信号外，还同时接收到方位和识别信号。T7、塔康信标
30、台是实现系统定位的基点。T8、塔康系统虽然是一种定位系统，但它也可以用来测距和测向。T9、塔康系统是一种定位系统，它不能用来测距和测向。F10、塔康系统采用的是询问回答式的脉冲测距。T四、思考题、作业题1、塔康系统测向采用的是哪种测向方式?简要说明该测向方式的原理。 答题要点：采用的是旋转天线方向性图式相位测向。 其原理是，快速旋转天线方向图，产生接收场或辐射场以旋转周期为周期的包络调制，且该调制包络的相位是与方向性图在旋转中的位置（即方位)有关的，测出这种包络的相位，就可以确定方位。2、简要说明塔康系统的精测原理。答题要点：精测也是测量相位，与粗测不同的是它在粗测的心脏型方向图的基础上叠加了一个九波瓣方向性图。这样就相当于把整个360度方位区划分成九个40度的方位区。方向图旋转时，九个波瓣的每个波瓣扫过空间一点后便产生一个正弦波，该正弦波的频率为15HZ的9倍，即135HZ。机载设备利用135HZ正弦
