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浅谈无线电技术在民航领域的应用

mdir 通航百科 2019-02-13 350 0 无线电民航

  无线电在民用航空领域发挥着重要的作用,在飞行器导航、航空管制、航行环境情况侦测等环节都扮演了重要的角色。

  导航:

  现代民用航空器飞行主要依靠无线电导航系统导航,其大致分为路基导航和卫星导航两类。卫星导航通常结合了GPS与惯性导航系统(INS-Inertial Navigation System),即在飞机依靠自带的陀螺仪等传感器测出自身的速度、位移、姿态后结合全球卫星定位确定准确的绝对位置,再与飞行电脑中输入的航线计划中的航点进行位置比对从而确定航向。而地基导航则是通过地面基站(常见有VOR-Very High Frequency
Omnidirectional Range甚高频全向信标系统与NDB-Non-Directional Beacon无指向性无线电信标)发出无线电波,由飞机接收后配合辅助仪器确定信标方位与距离,从而指引飞机从一个航标飞向另一个航标。另外,在飞机执行自动降落时,也是由机场跑道旁的基站发出无线电信号对飞机进行指引。比较典型的自动降落是ILS(instrument landing system仪表着陆系统),仪表着陆系统是由跑道旁的基站发出两束无线电波,分别向飞机提供垂直方向的下滑道指引与水平方向的跑道方向指引,从而实现引导飞机沿下滑道自动入场。可见无线电技术是现代飞行导航与自动驾驶技术的基石。


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  航空管制:

  航空管制同样对无线电技术有着不可消除的依赖性,而在这个领域无线电最大的应用表现在雷达上。飞机在一条航线上会经过一个又一个扇区,每一个扇区会配备有对空侦测雷达,由雷达发出无线电波经飞机反射回接收器后测算出飞机的位置。飞机飞入一个扇区后该扇区的空管人员能通过雷达看到每一架飞机的位置与高度,从而根据这些数据对飞机的航线与航行高度做出规划与调整以避免碰撞的发生,使该空域能有序安全运转。另外在机场也设有一套雷达系统,对滑行中、起飞、离场、进场与降落的每一驾飞机进行监控从而提供指引。除了使用雷达以外,机场与区域空管系统通常也会发射另外一种无线电波,而每架飞机上配备了一种叫应答机的设备,一旦仪器正常工作又收到了塔台发来的无线电信号,即会立刻自动做出回应。与雷达不同的是,这套系统是主动发射反馈的无线电信号,而非被被动侦察。此外,塔台与飞行员的交流、飞机之间的交流,也是通过不同频率的无限电波实现的,类似于对讲机的工作原理。当然对话使用的无线电波与导航用的无线电波会进行频率区分,通常NDB使用的频率在190-1750kHz,VOR使用的频率在108-118MHz之间,不同信标的频率不经相同,对话使用的频率通常介于118-130MHz之间,视不同机场不同功能而定,而航空管制雷达所使用的无线电频率通常大于1000MHz.

  航行环境情况侦测:

  上一个部分中提到了应答机这一种设备,但这种设备不只应用于空地之间,同时也应用于空空之间。现代飞机安装了一套名为TCAS(Traffic Collision Avoidance System空中防撞系统)的系统,即由每架飞机发出无线电信号,传播范围内的其他飞机上配备的应答机在收到信号后会做出回应,从而让每一架飞机了解自身周围飞机的位置与高度。一旦飞机间的距离小于安全距离有较大的碰撞风险时,这套系统会自动对飞行员发出警告,从而及时避免灾难的发生。此外,现代飞机上还装配有气象雷达,可以对前方气象情况进行实时监测。飞机上也装配有另外一套无线电装置,可以实时向地面发射无线电波,通过测算收发信号的时间得出飞机的对地高度,由于飞机的高度计显示的是飞机的海拔高度而非对地高度,这套系统特别是在飞机进近与降落时有非常大的作用。

  以上为无限电技术在民用航空领域的部分主要应用,如有错误或缺漏请指正。

  作者:电子科技大学 格拉斯哥学院 电子信息工程系2017级5班25号 文博

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