航空電子系統(tǒng)電子教案(無線電部分)課件

1、第二章 無線電導(dǎo)航系統(tǒng)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（基本內(nèi)容）無線電導(dǎo)航基礎(chǔ)DME 測距機(jī)甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)LRRA 無線電高度表全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)8/1/20221無線電導(dǎo)航基礎(chǔ)(補(bǔ)充)1、 導(dǎo)航基本概念1、 導(dǎo)航參量3、導(dǎo)航定位方法4、 無線電導(dǎo)航系統(tǒng)分類8/1/202221、導(dǎo)航基本概念8/1/202232、 導(dǎo)航參量 導(dǎo)航系統(tǒng)的功用就是獲取一個或多個各導(dǎo)航參量.（1）航向（HDG）由飛機(jī)所在位置 的磁北方向順時(shí)針測量到航向線的角度在水平面的投影。以磁北 為基準(zhǔn)的航向稱為磁航向；以真 北為基準(zhǔn)的航向稱為真航向。8/1/20224（2）方位角 是以磁北或真北為基準(zhǔn)，順時(shí)針量到水平面上某方向線的

2、角度。飛機(jī)方位角電臺方位角（VOR方位角）相對方位角 8/1/20225飛機(jī)方位角 VOR方位角 相對方位角 飛機(jī)航向角角度之間的關(guān)系： VOR方位角=飛機(jī)方位角+/-180O =相對方位角+飛機(jī)航向角8/1/202263、導(dǎo)航定位方法位置線 一個導(dǎo)航系統(tǒng)所測得的電信號的某一參量為定值時(shí)，該參量所對應(yīng)的接收點(diǎn)位置的軌跡線。直線 測向 VOR ADF圓 測距 DME LRRA雙曲線 測距差8/1/202273、導(dǎo)航定位方法 必須利用平面中的兩條或兩條以上的位置線相交，才能確定飛機(jī)的具體位置點(diǎn)。-定位系統(tǒng) VOR+DME-定位系統(tǒng) VOR+VOR-定位系統(tǒng)-定位系統(tǒng)雙曲線定位系統(tǒng) 測距差8/1/2

3、02284 、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)分類 按功能劃分（1）定位：DME VOR（2）測高：LRRA（3）著陸引導(dǎo)：ILS（4）環(huán)境檢測：WXR TCAS GPWS8/1/20229第一節(jié) DME測距機(jī)一、系統(tǒng)功用二、 DME工作原理三、系統(tǒng)組成及部件功用8/1/202210一、DME系統(tǒng)功用 通常，大型飛機(jī)的飛行高度在 30 000 ft左右,飛機(jī)與DME臺的距離在35 n mile以上，所測得的斜距R與實(shí)際水平距離的差別小于1%。飛機(jī)在著陸進(jìn)近的過程中與DME臺的距離小于 30n mile，其飛行高度通常也已降低（距離為6 n mile時(shí)高度為5000 ft），因而所測得的斜距與水平距離的差別仍然為

4、1%左右。所以在實(shí)用中把斜距稱為距離是可以接受的。只有在飛機(jī)保持較高的高度平飛接近測距臺的情況下，斜距與實(shí)際水平距離之間才會出現(xiàn)較大的誤差。利用測距機(jī)所提供的距離信息，結(jié)合全向信標(biāo)（VOR）系統(tǒng)所提供的方位信息，即可按-定位法確定飛機(jī)的位置，并進(jìn)而計(jì)算地速、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間和其他導(dǎo)航參數(shù)。這些計(jì)算是由FMC完成的。地面DME臺通常是和VOR信標(biāo)臺同臺安裝的。同樣，利用所測得的飛機(jī)到兩個或三個測距臺的距離，也可按-或-定位法確定飛機(jī)的位置，進(jìn)行各種導(dǎo)航計(jì)算。 利用機(jī)場測距臺和機(jī)場VOR臺，則可以實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的進(jìn)近引導(dǎo)。8/1/202211二、 DME測距機(jī)工作原理1、基本原理8/1/202212頻率及

5、波道選擇 在 9621213 MHz范圍中（L波段），共有 252個測距波道，波道間隔1 MHz。其中機(jī)載測距機(jī)的詢問發(fā)射頻率為10251150 MHz，測距機(jī)的接收頻率（測距信標(biāo)臺的發(fā)射頻率）比詢問頻率高或低 63 MHz 。 當(dāng)VOR和LOC頻率選定時(shí)，DME頻率即配對產(chǎn)生。 8/1/2022132、DME系統(tǒng)實(shí)際的工作方式（工作過程）8/1/2022143、應(yīng)答識別閃頻原理 為了獲得距離信息，測距機(jī)首先必須解決的一個基本問題是如何從測距臺的眾多的應(yīng)答信號中識別出對本機(jī)詢問的應(yīng)答信號來。 所謂閃頻，就是在測距機(jī)中設(shè)法使詢問脈沖對信號的重復(fù)頻率圍繞一個平均值隨機(jī)顫抖而不是固定不變。這樣，同時(shí)

6、工作的多臺測距機(jī)的詢問脈沖重復(fù)頻率就會各不相同，為對所接收的應(yīng)答信號進(jìn)行同步識別提供了基礎(chǔ)。8/1/2022158/1/2022164、距離計(jì)算 測距機(jī)發(fā)出的詢問信號與相應(yīng)的測距信標(biāo)臺應(yīng)答信號所經(jīng)歷的是往返距離2R。計(jì)入測距信標(biāo)臺的固定延遲50s。光速C=1.618 105 n miles。若時(shí)間以微秒計(jì)，距離以海里計(jì)，式中的12.359 us是射頻信號往返 1 n mile距離所經(jīng)歷的時(shí)間。8/1/202217三、系統(tǒng)部件組成及功用飛機(jī)上同上裝有兩套相同的（機(jī)載）測距機(jī)，每套的組成：*測距機(jī)（詢問器） *顯示器 RDDMI /EHSI*控制板 與 VHF NAV共用 *天線8/1/20221

7、88/1/202219系統(tǒng)部件功用DME詢問器 用于向地面發(fā)射詢問脈沖對，接收應(yīng)答脈沖對，對信號處理，計(jì)算距離并將計(jì)算所得到的距離數(shù)據(jù)送到DME指示器（數(shù)字距離信息）和飛機(jī)其它系統(tǒng)（模擬距離信息）。輸出音頻識別信號輸往AIS。顯示器 RDDMI EHSI ： 人工調(diào)諧，VOR/ILS方式下 左上角 三位數(shù)字顯示 100NM 顯示三位正整數(shù) 100NM顯示帶有一位小數(shù) 自動調(diào)諧，無距離顯示 右下角顯示AUTO8/1/2022208/1/2022218/1/2022223、控制板8/1/2022234、DME天線 與ATC天線可以互換8/1/202224小結(jié)一、系統(tǒng)功用二、 DME工作原理（工作頻

8、率、工作過程、閃頻原理、距離計(jì)算原理）三、系統(tǒng)組成及部件功用8/1/202225思考題DME系統(tǒng)功用、量程、工作頻率測距機(jī)的工作狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系距離計(jì)算原理DME部件組成與功用DME系統(tǒng)顯示8/1/202226第二節(jié) 甚高頻全向信標(biāo)系統(tǒng) 一、VOR的功能 二、 VOR系統(tǒng)的基本原理 三、機(jī)載VOR系統(tǒng)組成及部件功能 8/1/202227一、VOR的功能（一）VOR系統(tǒng)在航空導(dǎo)航中的基本功能1、定位8/1/2022288/1/2022292、沿選定的航路導(dǎo)航 （一）VOR系統(tǒng)在航空導(dǎo)航中的基本功能8/1/202230（二）有關(guān)的角度定義及角度關(guān)系8/1/202231 1、方位測量原理二、 VOR

9、系統(tǒng)的基本原理8/1/2022321、方位測量原理可變相位信號：用30Hz對載波調(diào)幅，相位隨VOR臺的徑向方位而變化。基準(zhǔn)相位信號：先用30Hz對9960Hz副載波調(diào)頻，然后調(diào)頻副載波再對載波調(diào)幅。而30Hz調(diào)頻信號的相位在 VOR臺周圍 360方位上是相同的。二、 VOR系統(tǒng)的基本原理8/1/2022338/1/2022348/1/2022352、航道偏離指示原理 二、 VOR系統(tǒng)的基本原理8/1/2022363、向背臺指示電路的指示原理 二、 VOR系統(tǒng)的基本原理8/1/202237三、機(jī)載VOR系統(tǒng)組成及部件功能1、VOR接收機(jī)VOR接收機(jī)接收和處理VOR臺發(fā)射的方位信息。接收機(jī)提供如下

10、的輸出信號8/1/202238三、機(jī)載VOR系統(tǒng)組成及部件功能8/1/202239三、機(jī)載VOR系統(tǒng)組成及部件功能8/1/2022408/1/2022418/1/202242小結(jié)一、VOR的功能 二、 VOR系統(tǒng)的基本原理 (方位測量原理,航道偏離指示原理)三、機(jī)載VOR系統(tǒng)組成及部件功能8/1/202243思考題VOR系統(tǒng)在導(dǎo)航系統(tǒng)中的基本功能有關(guān)角度定義及角度關(guān)系方位測量、向背臺指示原理VOR接收機(jī)提供的輸出有哪些？VOR頻率如何劃分?簡要說明VOR的兩個30Hz信號的區(qū)別8/1/202244第三節(jié) 儀表著陸系統(tǒng) 一、ILS的功用及著陸等級 二、 ILS系統(tǒng)組成及地面設(shè)備配置三、 ILS系

11、統(tǒng)的基本原理及顯示8/1/202245一、儀表著陸系統(tǒng)的功用及著陸等級1功用2著陸標(biāo)準(zhǔn)等級8/1/2022461功用 在惡劣氣象條件和能見度不良條件下給駕駛員提供引導(dǎo)信息，保證飛機(jī)安全進(jìn)近和著陸。 8/1/202247二、著陸標(biāo)準(zhǔn)等級類設(shè)施的運(yùn)用性能：在跑道視距不小于800m的條件下，以高的進(jìn)場成功概率，能將飛機(jī)引導(dǎo)至60m的決斷高度。類設(shè)施的運(yùn)用性能：在跑道視距不小于400m的條件下，以高的進(jìn)場成功概率，能將飛機(jī)引導(dǎo)至30m的決斷高度。a類設(shè)施的運(yùn)用性能：沒有決斷高度限制，在跑道視距不小于200m的條件下，著陸的最后階段憑外界目視參考，引導(dǎo)飛機(jī)至跑道表面。因此目叫“看著著陸”（see to

12、land）。b類設(shè)施運(yùn)用性能：沒有決斷高度限制和不依賴外界目視參考，一直運(yùn)用到跑道表面，接著在跑道視距50m的條件下，憑外界目視參考滑行，因此目叫“看著滑行”（see toxi）。c類設(shè)施的運(yùn)用性能：無決斷高度限制，不依靠外界目視參考，能沿著跑道表面著陸和滑行。8/1/202248二、 ILS的系統(tǒng)組成及地面設(shè)備配置ILS系統(tǒng)包括三個分系統(tǒng)：提供橫向引導(dǎo)的航向信標(biāo)（localizer）系統(tǒng)提供垂直引導(dǎo)的下滑信標(biāo)（glidealope）系統(tǒng)提供距離的指點(diǎn)信標(biāo)（marker beacon）8/1/202249航向和下滑信標(biāo)產(chǎn)生的引導(dǎo)信號8/1/202250三、系統(tǒng)工作基本原理1 航向偏離指示原理2

13、 下滑指示的基本原理3 指點(diǎn)信標(biāo)系統(tǒng)8/1/2022511 航向偏離指示原理航向信標(biāo)工作頻率為108.10111.95 MHz范圍中1/10 MHz為奇數(shù)的頻率，共有40個波道。地面航向臺沿跑道中心線兩側(cè)發(fā)射兩束水平交叉的輻射波瓣，跑道左邊的甚高頻載波輻射波瓣被90Hz低頻信號調(diào)幅，跑道右邊的甚高頻載波輻射波瓣被150Hz低頻信號調(diào)幅。當(dāng)飛機(jī)在航向道上時(shí)，90Hz調(diào)制信號等于150Hz調(diào)制信號。若飛機(jī)偏離到航向道的左邊，90Hz調(diào)制信號大于150Hz調(diào)制信號反之，150Hz調(diào)制信號大于90Hz調(diào)制信號8/1/202252航向信標(biāo)輻射場及偏離指示 8/1/2022532 下滑指示的基本原理下滑信

14、標(biāo)工作頻率為329.15335MHz的UHF波段，頻率間隔150 kHz，共有40個波道。航向信標(biāo)和下滑信標(biāo)工作頻率是配對工作的。機(jī)上的航向接收機(jī)和下滑接收機(jī)是統(tǒng)調(diào)的，控制盒上只選擇和顯示航向頻率，下滑頻率自動配對調(diào)諧。下滑接收機(jī)的通過對90Hz和150Hz調(diào)制音頻下滑的比較，引導(dǎo)飛機(jī)對準(zhǔn)下滑道。如所接收的90Hz信號等于150Hz信號，下滑偏離指針指在中心零位（C飛機(jī)）。若飛機(jī)在下滑道的上面，90 Hz音頻大于150Hz音頻，偏離指針向下指（A飛機(jī)），表示下滑道在飛機(jī)的下面。反之，飛機(jī)在下滑道下面時(shí)， 150Hz音頻大于90Hz音頻，指針向上指（ B飛機(jī)），表示下滑道在飛機(jī)的上面。8/1/2

15、02254下滑信標(biāo)輻射場和偏離指示8/1/2022553 指點(diǎn)信標(biāo)系統(tǒng) 指點(diǎn)信標(biāo)臺發(fā)射頻率均為75MHz。而調(diào)制頻率和臺識別碼各不相同，以便使飛行員識別飛機(jī)在哪個信標(biāo)臺上空。航道指點(diǎn)信標(biāo)臺安裝在沿著著陸方向的跑道中心線延長線上。在飛機(jī)飛越各指點(diǎn)信標(biāo)臺上空時(shí)，對應(yīng)的指點(diǎn)信標(biāo)指示燈亮，且可聽道各指點(diǎn)信標(biāo)臺所發(fā)射的不同的音頻編碼鍵控調(diào)制。8/1/2022568/1/202257小結(jié)一、ILS的功用及著陸等級 二、系統(tǒng)組成及地面設(shè)備配置(三個分系統(tǒng))三、 ILS系統(tǒng)的基本原理及顯示8/1/202258思考題LOC 、 G/S、MB功用什么是決斷高度？航向信標(biāo)系統(tǒng)發(fā)射與接收及顯示情況下滑道信標(biāo)系統(tǒng)發(fā)射與

16、接收及顯示情況指點(diǎn)信標(biāo)燈光指示和音頻提示8/1/202259第四節(jié) 無線電高度表8/1/202260一、無線電高度表的功用1、功用測高范圍為02500英尺，屬于低高度無線高度表主要用于飛機(jī)進(jìn)近著陸和起飛階段。無線電高度加到高度指示器，提供飛機(jī)相對地面的高度顯示。同時(shí)還通過輸出接口供給機(jī)上其他系統(tǒng)，作為計(jì)算參數(shù)。 8/1/2022612、無線電高度表的測高基礎(chǔ)：測高遠(yuǎn)離：LRRA天線向地面發(fā)射無線電波，經(jīng)地面反射后，再返回飛機(jī)。測高是測量電波往返傳播的時(shí)間t。式中：H 飛機(jī)離地高度 c 電波傳播速度因此，測高利用無線電的兩個特性： 無線電從地面的反射特性 電波傳播速度是常數(shù) （3108米/秒）8

17、/1/2022623、地面對電波的反射的類型： ？ 鏡面反射 散射（叫漫反射）漫反射的條件：地面不平度波長因此，無線電高度表應(yīng)使地面成漫反射，而不是用鏡面反射。若地面為鏡面反射時(shí)，飛機(jī)傾斜或俯仰時(shí)，接受不到地面反射信號4、工作頻率：4300MHz（c波段） 使用較高頻率，使地面成漫反射。8/1/2022635、無線電高度表的類型根據(jù)測量電波傳播時(shí)間t的方法不同，可分為： 普通FMCW高度表 屬于頻率無線電測距系統(tǒng) 等差頻FMCW高度表 脈沖式高度表 屬于脈沖測距系統(tǒng)8/1/202264二、無線電高度表的組成8/1/2022651、無線電高度顯示（RADH） RA顯示從-202500英尺，字是白

18、色，大于2500英尺，顯示空白。8/1/2022662、決斷高度顯示DH顯示在RA的上面，字是綠色。包括DH后面跟著是選定的決斷高度。EFIS控制板上DH選擇范圍是-20999英尺。顯示范圍是0999英尺。如果選擇DH是負(fù)值，則顯示空白。8/1/2022673、決斷高度警戒當(dāng)飛機(jī)下降到DH高度以下時(shí)，RA從白色變成黃色，DH顯示從綠色變成黃色，并在開始的三秒期間，字母DH閃亮。有的飛機(jī)還出現(xiàn)音響信號。8/1/2022684、決斷高度警戒結(jié)束決斷高度警戒可以自動結(jié)束或人工復(fù)位。自動結(jié)束出現(xiàn)在飛機(jī)著地或飛機(jī)爬升到比選定決斷高度高75英尺時(shí)。人工復(fù)位是通過按壓EFIS控制板上的復(fù)位按鈕實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位后

19、，RA顯示回到白色，DH顯示回到綠色。8/1/2022695、無效數(shù)據(jù)顯示當(dāng)RA或DH數(shù)據(jù)無效時(shí)，分別出現(xiàn)黃色警告旗。8/1/202270三、LRRA系統(tǒng)工作原理1、普通調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）高度表測高原理設(shè)：中心頻率為4300MHz，調(diào)制頻率FM為100Hz，頻移F為100MHz普通FMCW高度發(fā)射信號 8/1/2022711、普通調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）高度表測高原理測高原理： 發(fā)射機(jī)發(fā)射信號一路經(jīng)寬方向性天線發(fā)射到地面，取樣部分發(fā)射信號直接加到接收機(jī)信號混頻器（直達(dá)信號），與反射信號相混頻。8/1/202272差頻與高度的關(guān)系 高度越高，差頻越大，因此可用差頻的大小來測量高度。 普通FMC

20、W高度表階梯誤差 是指在一個調(diào)制周期內(nèi)，一個脈沖（差頻）所代表的高度。例如，發(fā)射信號的調(diào)制頻率為100Hz，頻移為100MHz，則： (Hz/米) 即頻率刻度為133Hz/米，也就是說高度變1米，差頻變化133Hz。 因?yàn)?米=3.28英尺，所以頻率刻度為40.5Hz/英尺。在整個測高范圍02500尺內(nèi)，差頻范圍是0101KHz。 8/1/2022732、 等差頻FMCW高度表測高原理 測高原理在等差頻FMCW高度表中，保持差頻Fb和頻段F不變，而調(diào)制周期TM是隨飛機(jī)高度變化的。由于發(fā)射信號是調(diào)頻連續(xù)波，而且差頻保持不變，故叫等差頻FMCW高度表。由于當(dāng)飛機(jī)高度增加時(shí)電波往返傳播時(shí)間t增加，因

21、此需增大調(diào)頻波的調(diào)制周期TM才能保持差頻Fb不變。反之，當(dāng)飛機(jī)高度減小時(shí)，電波往返傳播時(shí)間t也減小，因此需減小調(diào)頻波的調(diào)制周期。所以這種高度表實(shí)際上是用調(diào)制周期TM的大小來測量高度的。8/1/202274四、影響LRRA性能的因素1、飛機(jī)安裝延時(shí)（AID）校正2、發(fā)射機(jī)對接收機(jī)泄漏信號的影響 因此，發(fā)射功率不能太大，通常小于0.5瓦，接收機(jī)靈敏度不能太高，這就限制了無線高度表的測高范圍 8/1/2022753、多路徑發(fā)射干擾多路徑反射的弱信號也會被放大，而產(chǎn)生虛假的高度指示 減小多路干擾的方法是：如等差頻FMCW高度表，搜索要從零高度向高高度搜索，保證跟蹤最先到達(dá)的一次反射信號，就鎖定到這個正

22、確高度上（最短距離）。在普通FMCW高度表中，使用跟蹤濾波器（頻譜濾波器），跟蹤最低差頻，可濾除多路徑反射信號產(chǎn)生的差頻8/1/2022764、散射干擾 5、多設(shè)備安裝減小互相干擾的方法 6、飛機(jī)傾斜和俯仰時(shí)對測高的影響8/1/202277小結(jié)一、無線電高度表的功用二、無線電高度表的組成三、LRRA系統(tǒng)工作原理四、影響LRRA性能的因素8/1/202278思考題說明無線電高度表的功用，量程。說明無線電高度表的簡單工作原理（高度和頻率的關(guān)系）在有EFIS的飛機(jī)上，高度是如何顯示的？（即在EADI上的顯示內(nèi)容）高度表DH報(bào)警、ALT報(bào)警的出現(xiàn)及其復(fù)位方法8/1/202279第五節(jié) 全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)

23、GPS的功用與特點(diǎn)GPS的系統(tǒng)組成與工作頻率GPS地面支持網(wǎng)的組成衛(wèi)星導(dǎo)航電文偽碼測距原理GPS用戶設(shè)備GPS信號處理GPS工作方式系統(tǒng)檢查和使用8/1/202280一、GPS 的功用與特點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航是利用人造地球衛(wèi)星來進(jìn)行導(dǎo)航,相當(dāng)于把導(dǎo)航臺搬到天上,衛(wèi)星是空間導(dǎo)航臺. 導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)（Navstar Global Positioning System），簡稱GPS系統(tǒng)。特點(diǎn): GPS系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)，全天候?yàn)楹Ｉ?、陸上、空中、空間的用戶連續(xù)地提供高精度的位置、速度和時(shí)間信息，并且有良好的抗干擾和保密性能，對導(dǎo)航定位、大地測量，以及精密授時(shí)等均具有重要意義。 8/1/202281GPS系

24、統(tǒng)有21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆在軌的備用衛(wèi)星，它們平均配置在六個軌道上。衛(wèi)星發(fā)射用偽隨機(jī)碼（偽碼）調(diào)制的兩種頻率；L11575.42MHZ ,L21227.6MHZ。用戶設(shè)備用測量到幾顆衛(wèi)星的距離的方法，來確定觀察點(diǎn)的位置。GPS系統(tǒng)能連續(xù)提供三維位置（經(jīng)度、緯度、高度）、三維速度和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位。8/1/202282 偽碼有 P碼、CA碼、Y碼三種。 P碼信號，定位精度高，保密性好，僅供美軍和特許用戶使用，實(shí)時(shí)定位精度優(yōu)于16米，測速精度優(yōu)于 0.l米秒，授時(shí)精度優(yōu)于 0.1微秒。 CA碼信號供一般用戶使用，定位精度可達(dá) 2040米.美國采用SA(selective Avail

25、ability)技術(shù),把C/A碼的定位精度限制在100米范圍.CA碼采用差分 GPS技術(shù)，可以達(dá)到米級的定位精度；供測地用的采用無碼技術(shù)的用戶設(shè)備，可以達(dá)到厘米級的相對定位精度 。 8/1/202283P碼的精度高，但編制 P碼的方程式早已公開。美國計(jì)劃在必要時(shí)要實(shí)施 AS（Antispoofing反電子欺騙）政策，將 P碼加密編譯成 Y碼，Y碼的編制方程式嚴(yán)格保密。Y 碼用于有潛在威脅的軍事環(huán)境中。8/1/202284二、GPS的系統(tǒng)組成與工作頻率該系統(tǒng)由地面支持網(wǎng)、空中衛(wèi)星群和用戶設(shè)備三個子系統(tǒng)組成。8/1/2022851、地面支持網(wǎng)：監(jiān)控衛(wèi)星并根據(jù)測算結(jié)果向衛(wèi)星提供時(shí)間改正參數(shù)、衛(wèi)星星歷

26、等資料。 2、空中衛(wèi)星群：衛(wèi)星接收來自地面站的信息，并向用戶發(fā)射以 CA 碼和 P 碼調(diào)制的、帶有時(shí)間信息和衛(wèi)星星歷等導(dǎo)航參數(shù)的1575.42MHz和 1227.60MHz兩種載波頻率的信號。 3、用戶設(shè)備：接收衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)間信號和衛(wèi)星軌道信息，求得衛(wèi)星位置，利用時(shí)間信號和偽碼相關(guān)測量衛(wèi)星到測者的偽距，并由計(jì)算機(jī)解算用戶位置、速度等參數(shù)。8/1/202286GPS系統(tǒng)的地面支持網(wǎng)組成：GPS系統(tǒng)的地面支持網(wǎng)由五個監(jiān)測站、一個主控站和四個注入站組成。太平洋南大西洋印度洋北太平洋8/1/202287工作概況：監(jiān)測站收集衛(wèi)星及當(dāng)?shù)貧庀筚Y料送給主控站。主控站根據(jù)這些資料計(jì)算衛(wèi)星軌道等導(dǎo)航信息，然后由注

27、入站每隔8h向衛(wèi)星發(fā)送一次，更新衛(wèi)星資料，以便衛(wèi)星向用戶設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信息。GPS系統(tǒng)的地面支持網(wǎng)8/1/202288一、監(jiān)測站監(jiān)測站（MS）有5個，分別設(shè)在太平洋的夏威夷、科羅拉多的斯普林斯、馬紹爾群島的夸賈林島、印度洋的迪戈加西亞島、南大西洋的阿森松島等。每個監(jiān)測站有一臺用戶接收機(jī)，若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器，一架原子鐘和一臺計(jì)算機(jī)信息處理機(jī).它的任務(wù)是對所有視見衛(wèi)星每1.5s測量一次距離數(shù)據(jù)；監(jiān)測導(dǎo)航信息；收集當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣象數(shù)據(jù)；（通過環(huán)境傳感器收集當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，為了計(jì)算對流層校正數(shù)據(jù)）.監(jiān)測站的計(jì)算機(jī)控制所有數(shù)據(jù)的收集，并將得到的數(shù)據(jù)存貯，然后把這些數(shù)據(jù)送到主控站。8/1/202289二、主控

28、站主控站（MSC）設(shè)在美國科羅拉多州斯普林斯的聯(lián)合空間工作中心。它負(fù)責(zé)對系統(tǒng)控制部分的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)行全面的控制。 具體任務(wù)是：提供GPS系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)；處理由各監(jiān)控站送來的數(shù)據(jù),編制各衛(wèi)星的星歷；計(jì)算各衛(wèi)星鐘的偏差和電離層校正參數(shù)等，然后把不斷更新的導(dǎo)航信息送到注入站再轉(zhuǎn)發(fā)給衛(wèi)星。監(jiān)測站每6秒鐘將其所測得的衛(wèi)星距離信息和氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給主控站，主控站對測量結(jié)果中各種已知的偏差如電離層延時(shí)，對流層折射等進(jìn)行修正；然后進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理,得到衛(wèi)星位置、衛(wèi)星速度、衛(wèi)星的時(shí)鐘偏差等估值：然后按一定格式轉(zhuǎn)化為導(dǎo)航電文送入注入站.8/1/202290三、注入站 目前注入站有4個，分別位于美國的科得角，南大西洋的阿森

29、松島，印度洋的迪戈加西亞島和太平洋的馬紹爾群島的夸賈林島。 注入站為主控站和衛(wèi)星之間提供接口關(guān)系。它用 1754MHz1854MHz的頻率向衛(wèi)星注入有關(guān)數(shù)據(jù)。注入數(shù)據(jù)有用戶導(dǎo)航信息（包括時(shí)鐘校正參數(shù)、大氣校正參數(shù)、衛(wèi)星星歷及全部歷書數(shù)據(jù))。 8/1/202291三、衛(wèi)星導(dǎo)航電文 導(dǎo)航電文是衛(wèi)星提供給用戶的信息，它包括衛(wèi)星狀態(tài)(衛(wèi)星的健康狀態(tài))、衛(wèi)星星歷、電離層修正參數(shù)和衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)以及時(shí)間等內(nèi)容。8/1/202292一、導(dǎo)航電文及其格式導(dǎo)航電文是二進(jìn)制文件，它是按一定格式組成數(shù)據(jù)幀，按幀向外播送。每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)占用一幀.一幀由5個子幀組成一個幀。一幀50個字,每個字30個碼位,共1500

30、個碼位,時(shí)間30s.每個子幀10個字,時(shí)間6s.頭2個字為遙測字(TEL)和轉(zhuǎn)換字(HOW),由星載設(shè)備產(chǎn)生,后8個字為導(dǎo)航電文,由地面站注入給衛(wèi)星.25個幀組成一個主幀.一個主幀是一個完整的歷書, 歷書包括了所有在軌衛(wèi)星的簡略星歷數(shù)據(jù).(一幀)導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)圖8/1/2022931. TEL：遙測碼每個子幀的第一個字碼為遙測字（TEL），遙測字頭8位作捕獲導(dǎo)航數(shù)據(jù)的前導(dǎo)；隨后14位是遙測電文，內(nèi)容包括地面注入數(shù)據(jù)的狀態(tài)，診斷信息等，指導(dǎo)用戶是否選用該衛(wèi)星。 2.HOW:轉(zhuǎn)換碼每個子幀的第二個字碼為轉(zhuǎn)換碼.它可以輔助用戶從捕獲的C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼.3.導(dǎo)航信息:每個子幀中的后8個字為導(dǎo)航信

31、息或?qū)Ｓ秒娢?是由地面控制站注入給衛(wèi)星的。8/1/202294四、偽碼測距原理上一行是接收到的衛(wèi)星偽碼信號，下一行是接收機(jī)產(chǎn)生的偽碼信號，它的格式與衛(wèi)星的偽碼相同，由接收到的衛(wèi)星偽碼信號相對于接收機(jī)產(chǎn)生的偽碼信號的延遲量，就可得衛(wèi)星與用戶接收機(jī)之間的距離。這種未經(jīng)修正的距離稱為偽距。 8/1/202295五、GPS用戶設(shè)備GPS用戶設(shè)備包括GPS接收機(jī)及其天線，并包括內(nèi)部配套的或外部選裝的控制顯示設(shè)備。接收機(jī)和天線是用戶設(shè)備的核心部分。它的主要功能是接收GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星信號并進(jìn)行處理、量測和數(shù)據(jù)輸出。波音747-400飛機(jī)上有兩套GPS接收機(jī)和天線，其機(jī)載GPS接收機(jī)稱為GPS傳感組件（GPS

32、SU），它接收信號后算出飛機(jī)位置，并更新GPS時(shí)鐘。這些數(shù)據(jù)送給飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMCS），飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（ACMS）和數(shù)據(jù)管理組件（DMU）。在FMCS中的導(dǎo)航功能為利用GPS和其他導(dǎo)航傳感器一起綜合計(jì)算飛機(jī)位置，并能在CDU上讀出。8/1/2022968/1/202297六、GPS信號處理、射頻部分射頻部分的GPS天線接收衛(wèi)星信號，此信號經(jīng)濾波和放大然后送到A/D轉(zhuǎn)換器。、A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便進(jìn)行數(shù)字信號處理。8/1/202298、處理器信號處理器控制信號的捕獲跟蹤、測量時(shí)間、決定信號的有效性和數(shù)據(jù)解碼。處理器有12通道，可同時(shí)處理12個衛(wèi)星的信號。其中某幾個通道用以對已跟蹤衛(wèi)星處理數(shù)據(jù)，而另外幾個通道用以搜索捕獲新出現(xiàn)的衛(wèi)星。 8/1/202299、ARINC429接受器從IRU送來的數(shù)據(jù)，一部分用于初始方式，另一部分用于當(dāng)跟蹤衛(wèi)星不足4顆時(shí)的輔助方式。、導(dǎo)航計(jì)算利用從卡爾曼濾波器來的對4顆跟蹤衛(wèi)星作導(dǎo)航位置計(jì)算和更新，以確定用戶的實(shí)時(shí)位置。、GPS時(shí)鐘GPS時(shí)鐘必需由上述導(dǎo)航解去更新，不斷算出時(shí)鐘偏差。 8/1/2022100、ARINC429發(fā)送器不斷更新的GPS位置，速度和時(shí)鐘數(shù)據(jù)等信息由此發(fā)送給飛行管理計(jì)算機(jī)（FMC），并送到數(shù)據(jù)管理組件（DMU）。GPS接收機(jī)的輸出數(shù)據(jù)為： 機(jī)載GPS接收機(jī)可以提供給