导航原理与系统技术报告技术报告题目：自动定向机(ADF)与多普勒甚高频全向信标（VOR）的导航原理分析班级：姓名：学号：指导老师：目录摘要 (3)ADF/NDB导航系统概述 (4)一、ADF系统概述 (4)二、ADF/NDB系统组成 (5)（一）地面发射台 (5)（二）机载设备 (5)三、机载设备组成及控制显示 (6)（一）机载ADF的类型 (6)（二）ADF机载设备构成 (6)四、ADF/NDB工作原理 (7)（一）NDB工作原理 (7)（二）ADF工作原理 (8)1.天线定位 (8)2.测角器 (9)3.无线电磁指示器RMI (9)五、ADF/NDB系统小结 (10)（一）定向误差 (10)（二）特点 (10)（三）缺点 (10)VOR导航系统概述 (11)一、VOR系统概述 (11)二、VOR系统组成 (12)（一）地面发射台 (12)1.VOR导航台 (12)2.DME测距仪 (13)（二）机载设备 (13)1.VOR控制盒 (13)2.天线 (13)3.接收机 (14)4.指示仪表 (14)三、VOR工作原理 (15)（一）VOR台工作原理 (15)（二）VOR导航原理 (15)四、VOR系统小结 (16)（一）定向误差 (17)（二）特点 (17)（三）缺点 (17)ADF与VOR导航系统对比 (17)一、相同点对比 (17)二、不同点对比 (18)三、总结 (18)摘要民用航空的基础是导航技术。

对于航空运输系统来说，导航的基本作用就是：引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地，为空域提供基准，确定空域、航线的关键位置点。

航空导航应用的安全性要求高，需达到精准导航的要求，空中交通管理可称为航空导航的最高端应用。

空管的发展推动着航空导航新技术和装备的研发，而航空导航技术也不断地满足空管的发展需求，从而促进了世界民用航空事业的发展。

按照设施类型，导航技术分为自主式导航和他备式导航，他备式导航又可分为陆基导航和星基导航：NDB、VOR、DME和ILS属于陆基导航；GNSS属于星基导航；INS属于自主式导航。

而自动定向机(ADF)与多普勒甚高频全向信标（VOR）的工作方式类似，都是通过机载设备和陆基设备进行配合通信以达到导航的目的。

在本次技术报告中，将着重于自动定向机(ADF)与多普勒甚高频全向信标（VOR）的导航原理、优缺点以及技术对比等方面进行研究和分析。

ADF/NDB导航系统概述一、ADF系统概述自动定向机ADF是一种进程振幅测角导航系统，用于作为辅助导航，1925年开始实验，1927年首次使用。

ADF接收机使用来自地面站的调幅信号来计算ADF地面站（NDB）相对飞机纵轴的方位，ADF也接收标准调幅无线电广播。

特别地，ADF选用的是中长波，其原因是ADF定向主要使用地面波，中长波衰减少。

ADF的功能：测量飞机到达选择地面台的相对方位角，进行定位、导航、引导进近和向背台飞行；收听气象报告和中波广播。

如图为机载ADF及NDB导航台共同组成的导航系统二、ADF/NDB系统组成ADF/NDB系统如名称一般，分为机载设备部分和路基设备两个部分，两部分互相配合完成辅助导航任务。

（一）地面发射台1.归航台NDB，190~550kHZNDB是构成ADF/NDB系统不可或缺的路基系统，按用途来分又可划分为两种，即航线导航台和双归航台着陆系统，前者安装在航路某些检查点上，供飞机在航线上的定向和定位用，其发射功率大，工作距离远；后者安装在跑到中心延长线上，供飞机ILS系统使用（需要两个导航台，故称双归航台），通常与外指点信标台安装在一起的叫远台，发射功率大，与中指点信标台安装在一起的叫近台。

因为DBD的信号是全向发射的，故叫做无方向信标。

其电波极化方向为垂直极化波。

识别码发射：NDB识别码为摩斯电码，分为等幅报发射和调幅报发射，前者键控等幅信号，摩斯电码点划期间发射等幅载波；后者载波连续发射，摩斯电码电码点划期间监控1020Hz调幅。

一般归航台以调幅方式发射识别码，防止载波中断引起的ADF指针摆动。

2.标准中波广播电台，550~1750 kHZ（二）机载设备机载设备部分主要包括定向接收机、控制盒、方位指示器、环形天线及垂直天线。

在之后的机载设备中将会具体介绍。

三、机载设备组成及控制显示（一）机载ADF的类型按天线类型分有旋转环形天线式和固定环形天线式。

前者是当环形天线线圈平面对准电波来向时，天线停止转动；后者环形天线不动，转动接收机内测的搜索线圈，当其感应信号为零时停止转动，这时搜索线圈的转角就是相对方位角。

按接收机类型分有调幅式（M型）ADF和调相式ADF。

前者是通过环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个调幅信号的ADF；后者为通过环形天线信号和辨向天线信号相加，获得一个相位调制信号的ADF，相位变化作为定向误差信号。

（二）ADF机载设备构成如图展示了ADF机载设备的各组成部分及控制盒可控旋钮和窗口等。

四、ADF/NDB工作原理（一）NDB工作原理我们知道ADF/NDB导航系统中，地基设备无方向信标（NDB）台是引导飞机飞行定位的参考点，属中频（中波）中距离区域导航系统，工作频率在190-1750KHz，有效距离约250公里。

它不像天波，不用担心有视野遮挡导致无法使用，NDB台正如其名，是全向发射电波信号的，ADF通过天线接收其发射信号并确定其位置，每个NDB 台拥有自己的名称、识别码（摩斯码）以及特定的频率。

NDB的发报方式又有两种，即之前提到过的等幅报即调幅报，前者具有发射效率高，作用距离较远的特点，主要用于航路定位上；后者发射频率较低，作用距离较近，终端NDB必须工作在这一状态下。

NDB因为造价低，早期研发等原因，在如今VOR,TACAN等导航台的竞争下仍保留着较大基数，但它没有测距功能，如果需要测距时，则需要靠飞两条方位线，计两方位线夹角，计时，看地速计算三角形来确定。

（二）ADF工作原理自动定向机ADF作为机载部分，其工作片段是190kHz—535kHz，有345个频道。

1.天线定位大多数的飞机采用两个环形天线和一个垂直天线来确定角度。

使一个环形天线固定于当飞机对准电台时接收信号最大，另一个环形天线对准电台时接收信号最小，也就是让接收信号的强弱与飞机的纵轴移动而变化，其接收信号的强弱则在最小点时转换。

这一信号在同垂直天线接收的信号叠加就可以确定电台的方位。

a.环形天线环形天线除与来波正交时为零，其他角度上会反应接收信号的强弱，如果只使用一个环形天线，则无法判断对称角度，于是再加入一个环形天线，让二者所得波相加便可判断出对称点（除180°）的角度。

如图所示，两个环形天线叠加后的电势，对称的角度其相位不同。

b.垂直天线垂直天线及前文提到的辨向天线，它是一种无方向天线，利用环形天线同垂直天线相结合的方法可实现单值定向。

其原理是环形天线信号与辨向天线信号相位差90°，环形天线与辨向天线信号结合可消除一个零点，即实现了单值定向。

2.测角器老式的ADF采用旋转环形天线式ADF，需要外置的环形天线长度增加，安装和使用不便，于是在环形天线和垂直天线下安装了搜索线圈形成了测角器，作为固定环形天线式ADF使用，采用旋转测角器来代替环形天线的选择。

3.无线电磁指示器RMI无线电罗盘指示的角度是以飞机纵轴为基准顺时针转向飞机到导航台连线的夹角，而要知道飞机相对于导航台的方位，就必须知道飞机的航向，所以飞机通常把罗盘和自动测向仪的指示部分结合在一起，即构成了无线电指示器RMI。

如图所示，RMI和航向指示器相结合，当航向指示器为30°，ADF显示120°时，那么飞机需要150°的转角才能对准NDB台。

五、ADF/NDB系统小结通过上述对ADF/NDB组成及工作原理的简述，可以总结出以下工作任务中会发生的误差及使用优缺点：（一）定向误差由于ADF依靠NBD发射的无线电波实现定向，而无线电波在传播过程中会受到：电离层的反射误差、飞机表面的二次辐射造成的象限误差、夜间效应、山区效应以及飞跃海岸线时一起指向海面方向的海岸效应等。

（二）特点ADF体积小，重量轻，价格便宜以及使用方便；可以使用NDB、海岸信标、民用无线电条幅广播台辐射的信号，可以与无线电高度表，航向信标系统等配合ILS着陆。

（三）缺点没有故障旗，需要频繁确认NDB台信号，没有测距功能。

VOR导航系统概述一、VOR系统概述甚高频全向信标VOR也是一种无线电导航系统，因为它的工作频段为108.00MHz—117.95 MHz的甚高频段，VOR发射机发送的信号有两个：一个是相位固定的基准信号；另一个信号的相位随着围绕信标台的圆周角度是连续变化的，也就是说各个角度发射的信号的相位都是不同的。

向360度（指向磁北极）发射的与基准信号是同相的（相位差为0），而向180度（指向磁南极）发射的信号与基准信号相位差180度。

飞行器上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以计算出自身处于信标台向哪一个角度发射的信号上。

VOR通常与测距仪(DME)同址安装，在提供给飞行器方向信息的同时，还能提供飞行器到导航台的距离信息，这样飞行器的位置就可以唯一的被确定下来。

VOR的功能：提供给飞行器距离VOR台的方向和距离信息，进行定位导航、引导进近和向背台飞行；配合ILS系统引导飞机着陆。

两个VOR台可以确定飞机的位置二、VOR系统组成首先VOR可以分为两类，即传统甚高频全向信标CVOR和多普勒甚高频全向信标DVOR，二者对比来看，前者可变信号为AM信号，而后者可变信号为FM信号，对于机载接收机而言二者没有多大区别，加之目前更多的使用的是多普勒甚高频全向信标DVOR，在下文中我们将着重简述多普勒甚高频全向信标，简称VOR。

与ADF/NDB系统相类似，VOR系统也分为机载和路基设备，两部分互相配合，共同完成辅助导航的任务。

（一）地面发射台1.VOR导航台作为整个VOR系统的核心，VOR导航台采用360°全向发射两种信号的方式，通过让飞机收到带有相位差的信号来判断方位的方式来工作。

安装在机场的叫终端VOR台（TVOR），使用108.00—111.95MHz 之间的40个波道，发射功率为50W，工作距离有25海里，其短距离低功率的原因是作为机场导航使用，建筑物密集会影响VOR精度且不能干扰同频率上工作的其他VOR台。

常与LOC装在一起引导飞机着陆。

安装在航路上的叫航路VOR台（EVOR），通常需要选址在无障碍物的地点以降低因地形效应引起的台址误差和多路径干扰等，使用112.00—117.95MHz之间的120个波道，发射功率为200W，工作距离有200海里。

常与DME装在一起引导飞机向背台飞行及定位。