Дальномерная система DME. Бортовое и наземное оборудование систем ближней навигации

10.4. Дальномерная система DME Система DME (Distance Measuring Equipment) предназначена для определения дальности на борту ВС относительно наземного РМ. DME работает в диапазоне частот 960-1215 МГц с вертикальной поляризацией излучаемых колебаний и имеет 252 частотно-кодовых канала. При совмещении радиомаяков VOR и DME антенна дальномера монтируется над антенной системой VOR. Радиомаяк Канал приема и декодирования сигналов запроса Запрос f1 Канал кодирования и передачи сигналов ответа Ответ f2 Генератор СВЧ Приемопередатчик Шифратор Индикатор Дешифратор Блок измерения дальности Самолетный дальномер Упрощенная структурная схема системы DME Момент излучения ответного сигнала РМ дополнительно задерживается на 50 мкс для обеспечения минимальной измеряемой дальности, равной нулю. При отсутствии запросных сигналов дальности от ВС наземный РМ непрерывно излучает кодированные пары импульсов в виде хаотической импульсной помехи (ХИП) с частотой повторения 2700 Гц. Эти сигналы формируются из шумов приемника, чувствительность которого при этом максимальна. После приема ХИП маяка самолетный дальномер автоматически начинает производить запрос маяка, в зоне действия которого он находится. Для запроса используется также кодированные пары импульсов. При появлении запросных сигналов дальности одна часть ответов формируется на запросные сигналы, другая – по шумам. При увеличении числа запросов дальности от ВС, находящихся в зоне действия РМ, выше 2700 в секунду, чувствительность приемника РМ снижается и ВС, находящиеся на больших расстояниях от РМ, не обслуживаются. В бортовом ПРМ для выделения «своих» ответных сигналов дальности используется их временное стробирование, основанное на том, что задержка ответного сигнала на свой запрос не зависит от момента излучения запросного сигнала, а определяется только дальностью до РМ, которая либо постоянна, либо медленно изменяется за время между соседними запросами. При этом частота излучения запросных сигналов снижается со 150 Гц до 30 Гц. При работе с маяками TACAN и DME запросные и ответные сигналы (двухимпульсные посылки) имеют два кода: код Х и код Y. Для запросных сигналов (полоса частот 1025-1150 МГц) код Х = 12 мкс, код Y = 36 мкс. Для ответных сигналов в полосе частот 962-1024 МГц код Х = 12 мкс, в полосе частот 1151-1213 МГц код Y = 30 мкс. Сигнал опознавания излучается РМ через каждые 40 с в течение 5 – 10 с независимо от того, попадают в этот промежуток времени сигналы ОД и ХИП или нет, т.е. сигнал опознавания имеет приоритет перед сигналами ОД и ХИП. Сигнал опознавания представляет собой импульсные пары, манипулированные посылками кода Морзе, соответствующими буквенному коду, присвоенному радиомаяку. Чему равен разнос частот между каналами в системе DME? Какова ширина спектра сигнала (основной лепесток) в дальномерном канале РСБН? Разнос частот между каналами составляет 1 МГц. Достаточно малый разнос каналов приводит к влиянию боковых лепестков спектра импульсных сигналов на соседние частотные каналы. Для исключения этого сигналы системы DME имеют специальную форму, близкую к колокольной, и относительно большую длительность – 3,5 мкс на уровне 0,5 амплитуды импульса, а также большую длительность переднего и заднего фронтов (3-3,5 мкс). Форма и параметры огибающей радиоимпульсов одинаковы для сигналов ХИП, ЗД, ОД и сигнала опознавания. Для повышения точности измерения дальности разработана система DME-P (Precision DME), в которой на малых расстояниях увеличивается крутизна нижней части переднего фронта импульсов с соответствующим расширением полосы пропускания трактов приемников. При работе с маяками DME/Р используются два режима работы: Initial Approach (IA) и Final Approach (FA). При нахождении ВС на дальности 13 км и более от маяка DME/Р используется одна кодовая расстановка между радиоимпульсами запроса – начальный этап (IA) захода на посадку; при дальности менее 13 км – другая кодовая расстановка – конечный этап (FA) захода на посадку. Режим FA характеризуется более высокой точностью измерения дальности. Переход от IA к FA происходит автоматически. При работе с маяками DME/Р запросные и ответные сигналы имеют четыре кода: Х, Y, Z и W. Для запросных сигналов: режим IA код Х = 12 мкс, код Y = 36 мкс, код Z = 21 мкс, код W = 24 мкс режим FA код Х = 18 мкс, код Y = 42 мкс, код Z = 27 мкс, код W = 24 мкс Для ответных сигналов: код Х = 12 мкс, код Y = 30 мкс, код Z = 15 мкс, код W = 24 мкс. Параметр СД-67 СД-75 по каналу запроса 1025...1150 1025...1150 по каналу ответа 962...1213 926...1213 252 252 0... 370 0...370 260+0,05%D 400 23,5 12 Частотный диапазон, МГц Число частотно-кодовых каналов Диапазон измеряемых дальностей, км Погрешность измерения дальности, (2), м Масса, кг Вопросы для самоконтроля 1. Для чего сигнал ответа в наземном радиомаяке DME задерживается на 50 мкс? 2. Почему в системе DME используются сигналы с огибающей колоколообразной формы? 3. Какова дальность действия системы DME? 4. Что произойдет с дальностью действия системы DME при увеличении плотности воздушного движения в зоне обслуживания наземного радиомаяка? 5. В чем отличие принципов работы наземных радиомаяков дальномерного канала системы РСБН и DME? 6. Что общего в работе наземных радиомаяков системы DME и дальномерного канала РСБН? 10.5. Бортовое и наземное оборудование систем ближней навигации РСБН-85 Реж имы работ ы 1. Режим «Навигация» - определение азимута и дальности относительно АДРМ. 2. Режим «Навигация 2Д» - определение двух дальностей до РМ, выбранных в ВСС по геометрическому фактору при попеременном переключении номера ЧКК от ВСС. 3. Режим «Посадка» - определение углового отклонения (к, г) относительно линии планирования и дальности до ретранслятора. 4. Режим «Контроль» - выдача тестовых значений измеренных координат (полнота контроля 0,98). Предусмотрены два режима управления - автоматический и ручной. Автоматический режим - управление от ВСС; Ручной режим - управление либо от КП РТС или от автономного пульта управления (ПУ). РСБН-85 обеспечивает выдачу измеренных координат и трансляцию параметра “Курс ВПП”, прием управляющей информации и входного слова “Курс ВПП” в виде биполярного кода со скоростью 12,5 кбит/с. Состав БНП: 1. Устройство ВЧ (передатчик). 2. Модуль НЧ. 3. Приемник. 4. Модуль ИНП-М1 (измеритель навигационных параметров): - СЦВУ-М1 (специализированное цифровое вычислительное устройство); - предпроцессор азимута; - предпроцессор посадки. 5. Модуль ОНПС (определение навигационно-посадочных сигналов): - предпроцессор АРУ;  К ,  Г , Г о т. К , Г о т. Г о т К У Р С -М П -2 АИ “3 5 ”, “3 6 ” П ри ем н ы й тракт О твет Д (2 А Д П Р, Б С С ) З ап ро с Н И М оноблок БИ О (Б И А Д , Б С , Б О ) Г о т. А А зи м . П ер едатч и к С З Д -П М Блок реле  Блок ком м утац ии К У Р С -М П -2 Ц И А -1 Г о т. Д Д альн . Щ итки п ереклю ч ен и я кан алов З ап р о с Д А Ф С “П и о н - Н П 7 6 ”  К ,  Г , Г о т. К , Г о т. Г БЦ ВМ Структурная схема РСБН-7с САУ  И Д Р -2 И Д Р -2 ТКС СВ С СП У И н форм ац и я от других н авигаци он н ы х си стем ТФПС Вх.У Ц СВК ИД УУ УМ Пр.У Сч М Ш Огр УВЧ Пс См-1 Д УПЧ2 См-2 УПЧ1 ВУ ДШ ТПОС Ск Гет Структурная схема радиодальномера СД-75 ПУ Инди каторD Входное устройство (Вх.У) - для предварительной частотной селекции принимаемого ответного сигнала и его усиления. Циркулятор (Ц) - для развязки трактов приема и обработки сигналов (ТПОС) и тракта формирования и передачи сигналов (ТФПС). ТФПС: селектор каналов (СК), синтезатор частот (СЧ), предварительный усилитель (Пр.У), усилитель мощности (УМ), шифратор (Ш) и модулятор (М). С пульта управления (ПУ) подаются сигналы на СК для выбора частоты излучения, формируемой СЧ. Шифратор вырабатывает сигнал, управляющий кодовой расстановкой пары видеоимпульсов, формируемых модулятором. Модуляция производится в Пр.У. Сформированный кодированный высокочастотный сигнал усиливается в УМ и через Ц и Вх.Ц поступает на передающую антенну. ТПОС: ограничитель амплитуды (Огр), УВЧ, преселектор (Пс), смесители (См-1 и См-2), усилители промежуточной частоты (УПЧ-1 и УПЧ-2), амплитудный детектор (Д), видеоусилитель (ВУ), дешифратор (ДШ), гетеродин (Гет). ТПОС построен по супергетеродинной схеме. После усиления, двойного преобразования по частоте и фильтрации принимаемого ответного сигнала детектор выделяет его огибающую, представляющую собой пачку из двух видеоимпульсов. Дешифратор формирует из них импульс, передний фронт которого фиксирует момент приема ответного сигнала. Цифровой измеритель дальности (ИД) измеряет временной интервал между моментом формирования сигнала запроса и моментом приема ответного сигнала. Процессы формирования и обработки сигналов синхронизируются устройством управления (УУ). Контроль работоспособности радиодальномера осуществляется Азимутально-дальномерны й радиомаяк CVOR431/DME435 Радиомаяк DVOR-2000 Система РМА-90/РМД-90 Система дистанционного управления системами навигации РМА-90/РМД-90 I вариант РМА РМД ВПП Управление и контроль БлокДУ ДУ Блок АТС АТС Вы ход Модем Панель информации КДП Переносной КПУ DME-900 Distance Measuring Equipment Certified for use aboard most Boeing and Airbus aircraft, the Rockwell Collins DME-900 is distance measuring equipment that delivers proven reliability and performance. It backs up spacebased positioning and navigation technologies within transformational airspace programs such as the United States NextGen and the Single European Sky. Distance measuring equipment occupies a growing position on most Air Navigation Service Provider and regulatory roadmaps. The DME-900’s highly efficient parallel ranging technique allows it to perform fewer than 15 interrogations per second – half the allowed average. A comprehensive self-test monitor supports smart dispatch decisions by determining its operational status to a better than 99 percent confidence level. The unit meets all essential level HIRF requirements and provides advanced power interrupt capability and BITE interfaces for Boeing and Airbus aircraft VOR-900 VHF Omnidirection Range / Marker Beacon Receiver The VOR-900 brings you the latest generation of the highly successful Rockwell Collins VOR radios. Using digital technology, the VOR-900 maximizes bearing accuracy by minimizing effects of temperature variation and aging. Implementation of 30-Hz bandpass filters in firmware gives you improved tracking of ground-station modulation frequency variations, and contributes to increased navigation sensitivity and better rejection of undesired components of received signal modulation. And our attention to its modular design and quality component selection means you get a system that accommodates ground station and environmental anomalies – and tolerates the system environment without nuisance warnings. Малогабаритны й радиодальномер ВНД-94 предназначен для измерения наклонной дальности меж ду воздушны м судном и наземны ми радиомаяками DМЕ/Р, DМЕ/N (DМЕ/W), а такж е радиомаяками системы TACAN. ВНД-94 новое поколение бортовой аппаратуры, в которой использованы последние достижения в вычислительной технике и в конструировании микросборок СВЧ. ВНД-94 может работать в режиме сканирования с 5 маяками. По своим параметрам удовлетворяет требованиям ICAO, соответствует требованиям НЛГС, а также TSO FAA. Эффективен в работе на самолетах и вертолетах как местного, так и общего назначения благодаря: - малой массе - низкому энергопотреблению - отсутствию необходимости в амортизационной раме и обдуве - простоте эксплуатации - гибкости сопряжения с внешними системами - высокой надежности. В состав радиодальномера ВНД-94 входит запросчик, индикатор ИСД-3 и антенна АМ-001.