无线电导航的发展历程
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1.无线电导航的发展历程无线电导航是20世纪一项重大的发明电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。
早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass),工作频率0.1一1.75兆赫兹。
1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为0.2一0.4兆赫兹,已停止发展。
1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee),工作频率为28一85兆赫兹。
1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制,1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。
1945年至1960年研制了数十种之多,典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。
奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等,另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar),这期间主要保留下来的系统如表1表1主要地基无线电导航系统运行年代表1.1 无线电导航发展的重大突破1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。
如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪(TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。
无线电导航的发展历程 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】1.无线电导航的发展历程无线电导航是20世纪一项重大的发明电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。
早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass),工作频率一兆赫兹。
1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为一兆赫兹,已停止发展。
1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee),工作频率为28一85兆赫兹。
1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制,1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。
1945年至1960年研制了数十种之多,典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。
奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等,另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar),这期间主要保留下来的系统如表1表1主要地基无线电导航系统运行年代表1.1 无线电导航发展的重大突破1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。
如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪(TRISPONDER)以及MRB-201,NAV-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与);突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。
我国无线电导航发展的回顾与几点建议摘要:由于全球卫星无线电导航系统的日益完善和广泛应用,无线电导航系统正在向以全球卫星无线电导航系统为主的方向发展。
虽然无线电导航发展历史中的各个主要无线电导航系统拥有各自的特点,有些是其它系统所不能替代的,但由于种种原因不得已而被关闭或面临被淘汰的危险,本文就我国无线电导航发展的回顾与几点建议进行了相应的探讨。
关键词:我国无线电导航发展的回顾建议无线电导航系统一般由装在运载体上的导航设备和设在地面或卫星上的导航台(站)组成,通过在导航设备和导航台站之间的无线电信号传播和通信获得导航信息,给运载体指示出实时位置或方位,使其顺利完成导航任务。
无线电导航已经广泛应用于航空、航海及航天事业中,并且在陆路交通、工农业生产、大地(海洋)勘探测量、旅游探险、科学研究等诸多方面发挥越来越重要的作用。
一、导航技术的概念所谓导航,就是将航行的载体从一地引导到另一地的控制过程。
现代导航技术的应用,必须选择导航方案,通过选用合适的、具有高可靠性和精度的导航设备来完成引导。
导航设备构成导航系统对各种导航要素进行处理,给出定位信息,以实现正确可靠的引导。
导航可以分为无线电导航、惯性导航、天文导航、多普勒导航和仪表导航等,方法上来看主要就是测角和测距。
二、无线电导航的现状纵观无线电导航的发明和发展史,一般都是通过单独或相互搭配地应用各种导航手段,实现为运载体提供实时方位或定位信息的目的。
到目前为止,无线电导航主要使用的还是陆基无线电导航系统,包括伏尔(vor)、测距器(dme)、塔康(tacan)、罗兰-c(loran-c)、无线电信标(radiobeacon)、仪表着陆系统(ils)、微波着陆系统(mls)、精密进近雷达(par)等。
自第二次世界大战以来陆续出现的这些导航系统相互搭配,构成了较为完备的导航混合体,基本满足了航空和航海等运载体在不同航行阶段对导航的不同要求,最近20年,以gps为主导的卫星导航技术得到了飞速发展,得到了广泛应用。
民航无线电导航系统以及未来发展趋势民航无线电导航系统是指民用航空领域中用于航空器导航和飞行管制的无线电通信和导航设备。
随着航空技术的不断发展,民航无线电导航系统也在不断完善和更新,以满足飞行安全和效率的需求。
未来,民航无线电导航系统将进一步发展,为航空行业提供更加先进和可靠的导航设备,推动航空行业向着更加智能、高效和安全的方向发展。
一、民航无线电导航系统的发展历程无线电导航系统是民航领域中至关重要的一部分,它通过无线电信号来帮助飞行员确定飞机的位置,以及指导飞机进行正确的航向和高度。
随着航空技术的不断进步,无线电导航系统也经历了多个阶段的发展。
最早的无线电导航系统是方向信标(VOR)系统,它在飞机上安装了接收机用来接收地面发射的无线电信号,通过计算飞机和信标之间的夹角来确定飞机的航向。
随后出现了仪表着陆系统(ILS)、全向标台(NDB)等导航系统,它们都在不同的程度上提高了航空器的导航能力和飞行安全性。
随着全球卫星定位系统(GPS)的发展和普及,卫星导航系统也逐渐成为了民航领域中的主流导航系统。
GPS系统不仅在精度和覆盖范围上有很大的优势,而且还可以提供更多的导航信息,为飞行员和航空管制员带来了更多的便利和安全保障。
目前,民航无线电导航系统已经形成了多元化的发展格局,包括地面导航设备和航空器上的导航设备两大部分。
在地面导航设备方面,各国民航部门已经建立了完善的导航站网络,包括VOR、ILS、NDB等一系列无线电导航设备,以及与之配套的雷达设备。
这些设备可以覆盖整个航空领域,并提供高精度的导航和飞行管制服务。
在航空器上的导航设备方面,现代飞机都配备了先进的导航设备,包括GPS接收机、惯性导航系统(INS)、VOR接收机等。
这些设备可以帮助飞行员在各种复杂的天气和飞行环境中准确地确定飞机的位置和航向,确保航行安全。
除了传统的无线电导航系统外,近年来,无线电导航技术还在不断发展,新的导航设备和系统不断涌现,如DME(测距设备)、GNSS(全球导航卫星系统)等。
船舶无线电导航船舶无线电导航,是航海中利用无线电波测定船位和引导船舶沿预定航线航行的技术,又称无线电航海。
无线电导航是根据无线电波的传播特性,测量地面,包括外层空间的导航台发射的无线电波参数,如频率、振幅、传播时间或相位,求得船舶相对于导航台的几何参数,如角度、距离、距离差或距离和,从而建立船位线,实现船舶定位和导航。
简介无线电波的基本传播特性为:在理想均匀介质中按直线传播,传播速度为常数;在两种介质的界面会产生反射。
无线电导航同其他定位、导航方法相比的优点是:全天候,定位精度和可靠性较高,作用距离较远,因而在导航技术中愈来愈占重要地位。
但是无线电导航必须依靠导航台的信息,易受自然或人为干扰,并且难免发生故障,因此不能完全代替航迹推算、陆标定位和天文定位(见天文航海)等基本方法。
实现船舶无线电导航是依靠由导航台(岸台)和船上无线电导航设备构成的船舶无线电导航系统。
船舶无线电导航系统按作用距离可分为近程(50~100海里)、中程(300~600海里)、远程(约1500海里)和超远程(5000海里以上)等导航系统。
目前国际通用的有无线电测向系统、康索尔、罗兰、台卡、奥米加、海军导航卫星系统等。
这些导航系统一般都是航海和航空兼用,但各有特殊要求。
雷达为另一类无线电导航系统,是自备式的集信号发射和接收于一体的系统,在海上主要用于探测和避让(见航海雷达)。
与雷达配合使用的雷达应答器、雷达指向标通常归入航标。
发展概况20世纪20年代以来,无线电导航的发展大致经历了三个阶段:①20~40年代,用无线电测向系统逐渐替代岸上的无线电测向站和直接提供方位信号的旋转式无线电指向标导航。
这时期发展的无线电导航系统主要是方位系统,属近中程,提供的位置线为大圆弧(岸测船)或恒位线(船测岸),在近距离可当作直线。
②40~60年代,无线电双曲线导航系统蓬勃发展,提高了船舶定位精度。
1943年美国建成中程系统罗兰-A;1944年英国建成中近程系统台卡;在此基础上,50年代末美国建成远程系统罗兰-C,并研制超远程系统奥米加。
民航无线电导航系统以及未来发展趋势民航无线电导航系统是民航领域中的重要技术之一,其作用是为飞行员提供导航和定位信息。
随着科技的不断进步和飞机的发展,民航无线电导航系统也在不断发展和完善。
本文将介绍民航无线电导航系统的基本原理和发展历程,以及未来发展趋势。
一、民航无线电导航系统的基本原理民航无线电导航系统主要包括全球定位系统(GPS)、仪表着陆系统(ILS)、非定向无线电信标(NDB)、距离测量设备(DME)、机载定位系统(RNAV)等。
这些系统基于不同的技术原理来实现导航和定位。
其中,GPS系统是一种基于卫星导航的系统,它通过在空间中部署一定数量的卫星,实现全球范围内的高精度定位和导航。
GPS系统对天气条件的限制较少,准确度较高,已成为民航领域的主流导航系统。
仪表着陆系统(ILS)是一种利用无线电信号来引导飞机准确着陆的系统,主要包括三个部分:光束导航系统(LOC)、滑行道偏差指示器(GS)和无线电高度测量仪(RA)。
ILS可以在恶劣天气下提供安全的引导。
当飞机进近的时候,ILS会向飞机发送信号,通过飞机上的接收设备,将信号解码后,反馈给飞行员,指引飞机准确定位和降落。
非定向无线电信标(NDB)是一种利用无线电信号定位飞机位置的系统。
NDB从地面发出信号,飞机上的接收设备通过解码信号,获取当前位置信息。
但由于信号干扰和多路径传播的影响,NDB的定位精度较差,已逐渐被GPS等新技术所替代。
距离测量设备(DME)是一种通过测量飞机与地面测量设备之间的距离来确定飞机位置的系统。
DME可以和导航系统、仪表着陆系统等进行结合使用,提供更为精确的导航和定位信息。
机载定位系统(RNAV)是一种基于飞机自身设备,通过计算飞行路线和位置信息,实现飞机自主导航的系统。
RNAV可以在空域内为飞行员提供准确定位和导航,尤其适用于跨国间的长途航班。
60年代,GPS系统被正式提出并开始研发工作。
90年代末,GPS系统已经成熟并得到广泛应用,成为民航导航的主流系统。
第1章绪论1.1导航的发展简史1.1.1导航的基本概念导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。
导航系统是确定航行体的位置方向,并引导其按预定航线航行的整套设备(包括航行体上的、空间的、地面上的设备)。
一架飞机从一个机场起飞,希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。
导航,即引导航行的意思,也就是正确的引导航行体沿预定的航线,以要求的精度,在指定的时间内将航行体引导至目的地。
由此可知除了知道起始点和目标位置之外,还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。
其中最主要的是知道航行体的位置。
1.1.2导航系统的发展在古代,我们的祖先一直利用天上的星星进行导航,在古石器时代,为了狩猎方便,人们利用简单的恒星导航方法,这就是最早的天文导航方法。
后来,随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展,人们利用导航传感器来导航,最早是我们祖先发明的指南针。
现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。
以航空领域为例,从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。
30年代出现了无线电导航系统,即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。
40年代开始研制甚高频导航系统。
1954年,惯性导航系统在飞机上试飞成功,从而开创了惯导时代。
50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。
1957年世界上第一颗卫星发射成功以后,利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程,并着手建立海事卫星系统用于导航定位。
随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用,由此显示出卫星定位的巨大潜力。
60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统,同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。
60年代后,无线电导航得到进一步发展,并与人造卫星导航相结合。
70年代以后,全球定位导航系统得到进一步发展和应用。
在此过程中,为了发挥不同导航系统的优点,互为补充,出现了各种组合导航系统,它们主要以惯性导航系统为基准。
我国无线电导航发展的回顾与对策建议孔兆坚【摘要】在过去的五十年里,我国的无线电导航技术获得了突飞猛进的发展和进步,无线电导航的事业也在不断壮大,由初期的一片空白逐步的发展到了如今的系统工程,无线电导航为我国的航空、航海、国防、经济等方面的发展都做出了巨大的贡献.本文对我国的无线电导航系统的发展进行了深入的探讨和分析,并针对我国的无线电导航提出了相关的建议和对策,同时也对未来的无线电导航的进一步发展做出了展望和期许.%In the past fifty years, the radio navigation technology in China has gained rapid development and progress, the radio navigation business is also growing, a blank stage gradually to the development of today's radio navigation system engineering, for the development of China's aviation, navigation, national defense, economy etc. have made tremendous contributions. In-depth discussion and analysis of the development of the radio navigation system of our country, and put forward relevant suggestions and Countermeasures for the radio navigation in our country, and made the outlook and expectations of further development of radio navigation in the future.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)017【总页数】2页(P130-131)【关键词】无线电导航;发展;对策【作者】孔兆坚【作者单位】中国民用航空中南地区空中交通管理局技术保障中心,广东广州,510405【正文语种】中文随着我国的经济和社会的不断进步和发展,我国的综合实力也在不断的提升,无线电事业也随之由小变大,由弱变强。
通信电子行业中的无线电导航技术无线电导航技术是现代通信电子行业的重要领域之一,其应用范围广泛,涉及到民用和军事领域,如航空、海洋、天文等领域均需要无线电导航技术的支撑。
在数字化时代,无线电导航技术也面临着新的挑战和机遇,要不断创新和发展,以满足不断变化的需求。
一、现代无线电导航技术的发展历程早在有线电传输时代,人们就开始研究无线电信号的传输和应用,其中无线电导航技术就是其中之一。
20世纪50年代至60年代,美国和苏联之间的冷战,促进了无线电导航技术的迅速发展,军事领域成为了技术创新的重要领域。
1960年代以后,GPS卫星导航技术的出现引领了无线电导航技术以数字化为方向的发展。
近年来,随着卫星导航技术不断发展,无线电导航技术也在不断更新升级。
二、现代无线电导航技术的应用领域航空和航海领域在航空和航海领域,无线电导航技术主要用于定位、导航和通信。
在飞机逃生、飞行安全、空域管理等方面,无线电导航技术发挥着至关重要的作用。
同时,卫星导航技术如GPS也被广泛应用于民用航空和航海领域,已成为行业标准。
天文和地质领域在天文和地质领域,无线电导航技术也有很重要的作用。
天文学家可以通过射电望远镜接收来自宇宙的射电波,来了解宇宙的构成和运动。
而地质学家则可以通过地震波的传播方式,进行地形勘测和勘探。
军事领域在军事领域,无线电导航技术担任着高精度定位、导航和通信的任务。
军方将无线电导航技术应用到无人机、导弹等方面,以强化自身军事实力。
三、现代无线电导航技术的发展趋势1. 无线电导航技术向数字化转型现代无线电导航技术已经向数字化转型,无线电导航信号频率的抽样率、转换率和嵌入量都呈指数增长,从而提高了导航的精确性和可靠性。
2. 大数据和机器学习的应用随着物联网和大数据技术的飞速发展,现代无线电导航技术的应用也逐步普及到各种各样的设备和应用当中。
机器学习技术的应用,使得设备能够自动学习,提高其智能化和自动化水平。
3. 无线电导航技术与互联网结合无线电导航技术与互联网的结合,使得导航变得更为简单和直接。
无线电导航的发展历程.1.无线电导航的发展历程无线电导航是 20世纪一项重大的发明电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。
早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass,工作频率 0.1一 1.75兆赫兹。
1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为0.2一0.4兆赫兹,已停止发展。
1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS,1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee, 工作频率为 28一 85兆赫兹。
1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A投入研制, 1944年又进行近程高精度台卡(Dessa无线电导航系统的研制。
1945年至1960年研制了数十种之多, 典型的系统如近程的伏尔(VOR、测向器 ( D ME、塔康 (Tacan、雷迪斯特、哈菲克斯 (Hi-Fix等 ; 中程的罗兰 B(Loran-B、低频罗兰 (LF-Loran、康索尔 (Consol等 ; 远程的那伐格罗布((Navaglohe、法康(Facan、台克垂亚(Dectra、那伐霍 (Navarho,罗兰 C(Loran-C和无线电网(Radionrsh等 ; 超远程的台尔拉克(Delrac和奥米加(Omega与。
奥米加; 空中交通管制的雷康 (Rapcon、伏尔斯康 (VOLSCAN、塔康数据传递系统 (Tacandata-link 和萨特柯((Satco等,另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar, 这期间主要保留下来的系统如表 1表 1主要地基无线电导航系统运行年代表1. 1 无线电导航发展的重大突破1960年以后, 义发展了不少新的地基无线电导航系统。
如近程高精度的道朗((TORAN、赛里迪斯(SYLEDIS、阿戈(ARGO、马西兰(MAXIRAN、微波测距仪(TRISPONDER 以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST 等等 ; 中程的有罗兰 D (Loran-D和脉冲八(Pulse8等 ; 远程的恰卡 (Chayka;超远程的奥米加 ((Omega 与 ; 突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。
空间电子技术与天文史话结课论文课题无线导航技术的历史现状和未来无线导航技术的历史现状和未来无线导航技术是指利用无线电引导飞行器沿规定航线、在规定时间达到目的地的航行技术。
利用无线电波的传播特性可测定飞行器的导航参量(方位、距离和速度),算出与规定航线的偏差,由驾驶员或自动驾驶仪操纵飞行器消除偏差以保持正确航线。
它通过无线电波的接收、发射和处理,导航设备能测量出所在载体相对于导航台的方向、距离、距离差、速度等导航参量(几何参量)。
通过测量无线电导航台发射信号(无线电电磁波)的时间、相位、幅度、频率参量,可确定运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何参量,从而确定运动载体与导航台之间的相对位置关系,据此实现对运动载体的定位和导航。
无线电导航根据运载工具的不同有不同的分类:船舶无线电导航和飞行器导航。
无线电导航有着不受时间、天气限制,精度高,作用距离远方,定位时间短,设备简单可靠等优点;但是它必须辐射和接收无线电波所以易被发现和干扰,需要载体外的导航台支持,一旦导航台失效,与之对应的导航设备无法使用,同时也易发生故障。
一、无线电导航发展历史20世纪20~30年代,无线电测向是航海和航空仅有的一种导航手段,而且一直沿用至今。
不过它后来已成为一种辅助手段。
第二次世界大战期间,无线电导航技术迅速发展,出现了各种导航系统。
雷达也开始在舰船和飞机上用作导航手段。
飞机着陆开始使用雷达和仪表着陆系统。
60年代出现子午仪卫星导航系统。
70年代微波着陆引导系统研制成功。
80年代,同步测距全球定位系统研制成功。
无线电导航在军事和民用方面有着广阔的应用前景。
无线电导航技术的发展分为以下三个阶段第一阶段(从20世纪初至二战前)在10s,欧洲发明航海用的无线电信标,利用船上的无线电测向设备提供导航定位信息。
在20s~30s,欧洲利用船上的雷达实现导航定位,欧洲美洲开始使用四航道信标,航空用的无线电信标以及垂直指点信标。
在这个阶段主要以测向技术为主,早期主要应用于航海,后来渐渐应用于航空。
航空无线电导航发展史
在第一次世界大战期间,无线电导航信标问世了。
人们把无线电导航信标安装到了机场附近,用于帮助飞机精确地飞向机场。
无线电导航信标发射莫尔斯电报码,作为无线电导航信标的识别信号,用于为飞机导航。
在飞机上,通过旋转环形天线找到信号为0的方向,就是指向无线电导航信标的方向。
后来,在航路上和机场跑道延长线上开始使用无线电指点信标。
无线电指点信标的垂直方向图,像一只燃烧的蜡烛。
当飞机飞过无线电指点信标时,就知道自己的位置了。
1946年,全向信标(VOR)出现。
全向信标的方向图是一个旋转的心脏图形,可以为飞机提供相对于磁北的方位角。
全向信标的最大优点就是为驾驶员提供的航线不受侧风的影响。
测距仪(DME)是从二次雷达技术中分离出来的。
飞机通过发出脉冲询问信号,并接收地面测距仪台的应答脉冲信号,完成对地面测距仪台的测距任务。
全向信标与测距仪通常设置在一起,这样,可以同时为飞机提供方位和距离信息。
多普勒全向信标是在1960年研制成功的,由于多普勒全向信标使用了直径达到13.5米的天线阵,因此多普勒全
向信标台受地形地物的影响就很小。
无线电导航具有不受季节、能见度影响等特点,因此,在全世界各国得到了迅速推广,至今仍在航空飞行中广泛使用。
仪表着陆系统中的航向台
全向信标台。
导航科普故事
摘要:
1.导航的发展历程
2.导航的原理与应用
3.导航技术的未来发展趋势
4.科普故事:导航的奇妙之旅
正文:
随着科技的飞速发展,导航技术已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。
从最初的地图指南针到如今的全球定位系统(GPS),导航的发展历程可谓是一部人类探索与征服自然的壮丽史诗。
一、导航的发展历程
1.古代导航:早在公元前,我国古代劳动人民就发明了指南针,为航海事业奠定了基础。
2.近代导航:20世纪中期,无线电导航技术诞生,标志着近代导航技术的开端。
3.现代导航:20世纪70年代,美国启动了全球定位系统(GPS)项目,为全球范围内的导航提供了精确的位置服务。
二、导航的原理与应用
1.导航原理:导航技术是通过接收卫星发射的信号,计算出自身所在位置的经纬度、海拔等信息。
2.导航应用:导航技术广泛应用于交通、户外探险、救援、军事等领域,
为人们的日常生活提供了极大的便利。
三、导航技术的未来发展趋势
1.精度提升:未来导航技术将进一步提高定位精度,为用户提供更加精确的位置服务。
2.多元化发展:除了卫星导航,地面无线电导航、惯性导航等多种技术将共同发展,形成互补优势。
3.智能化融合:导航技术与人工智能、大数据等技术的结合,将为用户提供更加智能、个性化的服务。
四、科普故事:导航的奇妙之旅
曾经有一位探险家在沙漠中迷失方向,靠着导航设备成功找到了出路;还有一位户外爱好者在徒步过程中,因为导航失误误入深山,最终获救。
这些故事都展示了导航技术的神奇魅力。
总之,导航技术已经渗透到了我们生活的方方面面,成为了现代社会不可或缺的重要工具。
1.无线电导航的发展历程无线电导航是20世纪一项重大的发明电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。
早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass),工作频率0.1一1.75兆赫兹。
1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为0.2一0.4兆赫兹,已停止发展。
1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee),工作频率为28一85兆赫兹。
1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制,1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。
1945年至1960年研制了数十种之多,典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。
奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等,另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar),这期间主要保留下来的系统如表1表1主要地基无线电导航系统运行年代表1.1 无线电导航发展的重大突破1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。
如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪(TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。
同时还开始发展组合导航与综合导航系统,以及地形辅助导航系统等。
表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。
表2几种常用的地基系统性能与用量*D为飞行距离。
1.2 无线电导航发展概括无线电导航是所有导航手段中最重要的一种。
由于电磁波的传播特性,发展异常迅速,迄今约有100个系统投人使用,而且已由陆基发展到星基,由单一功能发展到多功能;作用距离也由近及远并发展至全球;定位精度则由粗到精,高达厘米量级;应用领域则由军事领域步入国民经济以及国计民生诸领域了。
随着电子科学技术的飞速发展,大规模与超大规模集成电路的问世,以及微处理器的普遍采用等,使得导航设备业已进人小型化,数字化与全自动化,进而使导航台站实现了无人值守,下面介绍目前世界上正在使用的典型的无线电导航系统。
2. 几个典型的无线电导航系统2.1无线电信标1929年问世,精度3一100 (2drms),目前全球约有10000余个信标台,其中美国航空与航海信标分别为1800个与200个,各拥有美国用户18万与50万个。
我国第一个指向标台是1927年在长江花鸟山建成,1933年在山东成山头建第二座。
目前约有各种信标台6000余座,上万台无线电罗盘和信标台接收机,船用测向仪也有1000台左右。
虽然该类系统技术陈旧,精度又低,但价格低廉,使用简单,工作可靠,大量的民用飞机和小型船舶都用它。
因此,它将作为一种低成本与备份导航系统保留到了21世纪。
2.2台卡系统面世于1944年,作用距离370公里,定位精度可达15米,主要在欧洲使用。
其空中用户有1000个,海上用户30000有余,由于英国及其周围地区业已使用习惯,加上系统又作了技术改造,因此,它作为这一区域性导航系统可望用到2014年。
我国1973年研制成功,称“长河三号”。
它采用低频连续波相位双曲线定位体制,共生产固定岸台34套,定位接收机253台。
主要用于海上石油勘探和多次执行高精度重大科学试验任务。
2.3伏尔/测距器分别诞生于1946年和1959年,作用距离在视线距离之内,重复精度与相对精度分别约0.35 (2drms)和185米(2drms)。
现在全球约有VOR台2000个,用户不下20万个;DME用户约9万个。
由于GPS的起用,它们的作用就大大下降了。
甚高频全向信标((VOR)和超高频测距器((DME)两种系统配套工作可为飞机提供相对于正北的方位和到地面台的距离。
我国先后研制成功这两种无线电导航系统,一共建设有176套VOR和DME投人使用,使它成为我国民用航空的主要无线电导航系统。
2.4塔康频段和精度与OVR/DME相近,塔康军用,VOR民用,二者组合则VORTAC。
系统1954年建成,现有用户约1.7万个,舰基塔康将继续使用下去。
1965年我国成功研制了超高频测向/测距系统—TACAN,它在一个频段上实现了同时测向、测距,更适合军事上使用。
80年代又研发了Ⅲ型地面台和机载设备以及机动式的塔康地面台,并进行了小批生产和装备。
目前整个地面台生产装备了约65套,机载设备约793台。
该体制已成为我国军航的主要装备体制。
2.5罗兰A问世于40年代,工作频率为1950千赫,用于海上,作用距离白天700海里,夜间450海里;定位精度白天0.5海里,夜间数海里。
全球建有83个台,罗兰C问世后该系统陆续退出历史舞台。
1968年我国研制成功,叫“长河一号”工程,双曲线定位体制,覆盖我国沿海1000公里海域,从北部海域到海南岛沿海岸建设了10座导航台,昼夜发射导航信号。
舰船上安装“长河一号”船载定位仪,便可导航定位。
共计生产了4581台定位仪。
系统一直使用到1995年是当时我国军民舰船的主要导航设备。
2.6罗兰C第一个台链1957年建成。
作用距离地波2000公里,天波4000公里,定位精度地波460米(2drms),重复与相对精度为18-90米(2drms)。
目前,全球共建了大小台链约20个,近100个地面台,拥有用户已超过100万个,而且还在大量增加。
系统也还在发展,它作为军用已在美国完成历史使命,但作为民用将还在继续效力。
原苏联的类似系统叫“恰卡”。
1987年我国研制成功,称“长河二号”工程,它采用脉冲、相位双曲线定位体制,覆盖我国沿海全部海域,从南到北共建设六座脉冲功率为2兆瓦的大功率地面导航台,它们分布在广西省境内二座,广东、江苏、山东、吉林省境内各一座,组成了我国南海、东海、北海三个导航定位台链,形成了我国独立自主控制使用的远程无线电导航系统。
1993年东海、北海台链建成投入使用。
共生产“长河二号”导航定位接收机4500多台。
罗兰-C和奥米加分别是低频段(100kHz)和甚低频段(10~14kHz)含标准时间频率信息的双曲线导航、定位系统。
它们的作用距离大,覆盖面广,导航、定位精度高,在全球范围内得到广泛应用。
罗兰-C是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统,它是在40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。
当时要求是能全天候导引飞机,能远距离工作(离发射台926km),并且在一万多米的高空也能收到信号。
首批布站83个,称作罗兰-A,主要在太平洋地区,覆盖了北大西洋、北太平洋、北海和墨哥墨西哥湾。
两个站发射相同频率的信号,用户据此可确定自己的位置,精度可达到2.8km/926km,12.9~3.7km/ 2222.4km。
战后美国海岸警卫队把它的应用扩展到海上导航。
罗兰-A由于其台站的过时和维持费用的增加,在1980年退出使用,在改善的基础上研制了罗兰-B,罗兰-B使用3个台发射相同的频率信号,本想为港口和海湾提供精密导航,由于技术上的原因阻碍了其发展,1958年,罗兰-C 投入使用。
罗兰-C是一种远距离(1850km)、低频(100kHz)的双曲线无线电导航系统,它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。
较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离,多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。
根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件,罗兰-C可以提供100~200m的精度。
在60年代中期,美国空军开始研制罗兰-D,它是C型的一种短距、战术型的版本,作用距离限制在1100km。
2.7奥米加甚低频系统,全球8个地面台,于1982年全面建成,作用距离1.5万公里,精度3.7一7.4公里(2drms)。
全球用户约2.7万个,80%以上为民用用户,美国已于1997年关闭。
类似系统俄罗斯叫“ ”,仍在工作。
我国曾进行过研究与试验,经仔细论证没必要发展而停止工作。
一、概念奥米加导航系统 (Omega navigation system),是以地面为基准、工作在10~14千赫频段的无线电双曲线导航系统,是唯一基本上能覆盖全球的导航系统。
奥米加导航系统(Omega navigation system) 是一种超远程双曲线无线电导航系统。
其作用距离可达1万多公里。
只要设置8个地面台,其工作区域就可覆盖全球。
1972年,美国在北达科他州建立第一个奥米加正式导航台;1982年,在澳大利亚伍德赛德建成最后一个台,共8个台。
这8个奥米加导航台由多个国家管理, 分布在美国的夏威夷和北达科他州以及挪威、利比里亚、留尼汪岛、阿根廷、澳大利亚和日本。
二、原理和性能奥米加导航系统是由 8个台组成的覆盖全球的甚低频连续波比相双曲线系统,没有主台和副台之分。
每台都以由 4个铯钟组成的钟阵作为频率基准,都同步在统一的美国海军天文台标准频率上。
全系统共有4个导航频率,其中10.2千赫是导航基本频率,其他3个辅助导航频率是13.6、11劆和11.05千赫。
另外各台还发送各自的识别频率。
各台均按规定的程序发射导航电磁波。
奥米加导航系统采用时分工作体制。
在10秒周期内轮流发射信号,每个周期分8个节段,同一节段内各台发射信号的频率不同(见表)。
奥米加导航系统在同载频上比相而产生多值性。
在10.2千赫上比相,产生巷宽为8海里的巷道(1/2波长为一巷道)。
为了扩展巷宽,利用与3个辅助频率的差拍作用,将巷道分别展宽到24、72和288海里。
接收机用机内振荡器产生的基准信号来测量 2个或更多个台信号的相位。
内部振荡器可存储相位信息,使不同台的相对相位互比,输出是以百分周表示的相位差,可在记录器上连续记录。
用户在大区域内常能收到4~6个台的信号,可选用两对双曲位置线交角最佳的台。
奥米加台交错发射信号,发射时间长短不一,从0.9至1.2秒,但发射休止时间均为0.2秒。