利用中波电台导航定位,卫星导航利用什么波

导航：

• 1、无线电定位
• 2、ADF-NDB系统有哪些导航应用？
• 3、二战时飞机如何导航
• 4、飞机是靠什么导航的？
• 5、为什么中波导航系统还在用？

无线电定位

无线电定位(或导航)系统一般根据频率进行分类，高频无线电系统包括肖兰导航系统(短距离精密导航系统)、雷达导航系统，所使用的频率范围在3GHz～9GHz(波长为3cm～10cm)，精度很高，但其传播路径基本为直线，所以其测量范围约为40km(与天线高度有关);中频系统有短程相位导航系统，Decca导航系统，Toran和相位比较导航系统，频率范围为1.5MHz～3MHz，无线电波传播时可以沿地球的曲率进行弯曲，测量范围为150km;低频导航系统中常见的有:罗兰-C导航系统，使用的频率为100kHz，测量范围为2000km，而全球Omega系统的发射频率为10kHz～15kHz。

也可以根据测量的方式对无线电定位系统进行分类:①测量射频脉冲在移动站与岸基站之间的传播距离;②测量两个或者多个岸基站信号的传播时差(或相位差)。

雷达与肖兰系统的基本原理相同，肖兰系统与雷达的区别就是肖兰的目标是岸基站，岸站接到脉冲信号后，将信号放大再发射出去，这样测量点收到的信号就会增强。一般使用两个或多个岸站，用交汇法确定移动站的位置。

雷达和肖兰系统都是高频系统，雷达的频率范围是3000MHz～10000MHz，肖兰则为225MHz～400MHz。因为大气层对高频无线电波的反射很弱，所以这些方法的测量距离只是在直线视野内。如果标准天线的高度为30m，肖兰的测量范围大约为80km。如果可将肖兰的岸上站放在海边的小山上，则测量范围就可增至250km。在某些热带或亚热带地区，大气温度梯度很高，对无线电波的折射很强，所以测量范围可达300km或更远。

船与岸上站之间距离的测量精度可达±25m，有的还可达到±5m。产生定位误差的主要原因与连接测量船与岸上站之间直线的夹角有关，一般在30°～150°之间结果都是可接受的。

另外还有些设备的原理与肖兰相同，极易携带，测量精度非常高，可以达到5m。

罗兰-C需要发射频率为100kHz的编码序列脉冲信号，有原子钟精确地控制发射的时间。现在的原子钟相对较便宜，且可靠，也就有可能在船上安装一个原子钟。这也是现在地震船上的标准设备。利用原子钟可以精确记录信号的发射时间，根据记录结果可以得到发射机的量程，这种确定量程的过程称为ρ(rho)模式，如果需要两个或三个发射机才可确定量程，则称为ρ-ρ，ρ-ρ-ρ模式。虽然波长为3km，但是量程的测量精度仍可达20～30m。因为传播距离较长，所以如果地面的传导率或大气的湿度有微小的变化，无线电波的传播速度会产生微小的变化，但对测量结果来说，就会产生相当大的传播误差。为减小这种误差，应在施工地进行校准。船载原子钟会发生缓慢的漂移，所以应该每隔几天对原子钟校准一次。

如果两个岸上站同时发射无线电脉冲或编码序列脉冲信号，移动站R就会记录下两个信号到达的时差，求出船与两个岸上站之间的距离差，与两个岸上站之间的距离差为常数的点组成的轨迹是双曲线，其焦点分别是这两个岸上站A和B。如果只测量一次，只可以确定过移动站的一条双曲线PQ。再测量另一对岸上站(B和C)之间的时差，可以确定另一条双曲线WV，移动站R就是这两条双曲线的交点(图3-3)。

图3-3 由记录时差绘出的双曲线坐标

上述原理就是罗兰和奥米加相位比较模式的基础。这两类设备是美国政府使用的远程无线电导航系统。奥米加是一种全球范围的导航系统，但是波长太长(20～30km)，而电离层每一天和季节性的变化等可能影响它的精度。误差大于1km。如果操作比较仔细，相位比较的罗兰-C的精度可接近ρ-ρ模式的罗兰-C的精度。

中波无线电定位系统可以从几个站台发送连续波形，通过比较所接收到的各个波形的相位来确定移动站的位置。地震勘探中使用的相位比较系统的频宽为1.5MHz～40.MHz，量程为650km。

再回到图3-3，岸上站A和B同时发射稳定的连续正弦信号，这两个信号在AB连线的中点M处是同相位的。如果一个载有相位比较器的移动站在M点或在AB垂直平分线MN上，则相位差为零，如果 在相位比较器上显示的就是在P点的相位差，如果移动站从P点出发，沿着使相位为常数的方向移动，其轨迹就是双曲线PQ。通常如果一个点R沿着这种方式移动，使

RA-RB=nλ，n=±1，±2，±3，±4……

就会形成图中所示的双曲线族。

两条相邻的零相位差的双曲线之间的区域称为通道(lane)。如果从一个已知点开始记录连续的相位差变化，就会知道在任何时刻移动站的位置。利用第二对岸上站(例如B和C)发射不同频率的无线电波，可以得到第二个双曲线族，因此就可得到移动站的另一个双曲线坐标，随着离基站的距离越来越远，通道宽度增加，测量精度降低;两条双曲线相交的角度变小，测量精度也会降低。测量精度一般在30m～100m之间。如果中间丢失了一段连续的通道，则根据相位差只能确定移动站在一个通道内的相对位置而不能确定这个站究竟在哪个通道内。在某个已知位置上按一定的顺序，周期地改变频率，可以确定某个通道的位置。如果在中频系统中加上原子钟，就可以将中频系统当作测距设备来使用。

联测可以消除传播误差的影响，提高测量的精度，也就是在一个移动站上对一个固定站同时使用多种方法进行观测。使用联测或至少两种测量方法，测量精度可达1m～3m。

ADF-NDB系统有哪些导航应用？

ADF-NDB（Automatic Flight Director-NonDirectionalBeacon自动定向机-无向信标）是近程振幅测角导航系统。工作频率在150-1750KHz；频率间隔0.5KHz。由于精度不高，一般只能用于辅助导航。如图1-1所示，为各个导航系统的发展及运用情况。由图可见随着GPS、SBAS、GBAS等新兴导航系统的出现，ADF逐渐退出历史舞台。但该系统分设备简单、体积小、价格低廉，还能接收中波民用广播电台信号，在紧急情况下可发挥作用，所以至今依旧保留。



图1-1各导航系统运用趋势

机载ADF通过环形天线进行辨向，利用最小值振幅测角法测出电台方位角。方位信息由ADF形成在M型或E型调幅信号中，通过接收NDB信号，ADF解算相对方位角。利用飞机磁航向加上相对方位角便可得到电台方位角，电台方位角反向180°便可获得飞机方位角。FMC利用地形数据库里两个NDB电台的位置经纬度，便可实现方位-方位（θ-θ）定位。

显示ADF的常用仪表为无线电方位距离磁指示器（RDDMI Radio Dual Distance Magnetic Indicator 无线电双距磁指示器）及ND或者EHSI。如图1-2所示，指示器顶端固定标记（航向标记）可指罗盘（可转动的刻度盘）的刻度为飞机的磁航向，指示器ADF指针指示罗盘上的刻度数为地面导航台的磁方位角。



二战时飞机如何导航

二战时期已经有了无线电，机载雷达远还没有普及。

当时的导航主要靠地面参照物，在浓雾天气或海上则靠陀螺仪、罗盘和地图乃至日光月光星光，所以当年的航线制定都是要寻找明显地面参照物的。

无线电导航类似收音机收听节目，二战常有以某地广播电台为导航节点导航的，因为无线电是沿直线传播的，只要你偏离了航线，你就收不到这人电台了。

二战时没有电子计机，所以只用了陀螺仪保持航线，再由导航员计算飞机速度和飞行时间，得出的飞机当前位置，偏差较大，适用于跨洲际飞行，由于航程遥远，且要飞过海洋，路中没有无线电台才用的。

飞机是靠什么导航的？

飞机导航系统可以确定飞机的位置并引导飞机按预定航线飞行的整套设备（包括飞机上的和地面上的设备）。

早期的飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航。飞机上有了简单的仪表，靠人工计算得出飞机当时的位置。30年代出现无线电导航，首先使用的是中波四航道无线电信标和无线电罗盘。

40年代初开始研制超短波的伏尔导航系统和仪表着陆系统（见无线电控制着陆）。50年代初惯性导航系统用于飞机导航。50年代末出现多普勒导航系统。60年代开始使用远程无线电罗兰C导航系统，作用距离达到2000公里。

为满足军事上的需要还研制出塔康导航系统，后又出现伏尔塔克导航系统及超远程的奥米加导航系统，作用距离已达到10000公里。1963年出现卫星导航，70年代以后发展全球定位导航系统。

扩展资料：

导航方法：

导航的关键在于确定飞机的瞬时位置。确定飞机位置有目视定位、几何定位和航位推算三种方法。

目视定位：

目视定位是由驾驶员观察地面标志来判定飞机位置；航位推算是根据已知的前一时刻的位置和测得的导航参数来推算当前飞机的位置；几何定位是以某些位置完全确定的导航点为基准，测量出飞机相对于这些导航点的几何关系，最后定出飞机的绝对位置。

几何定位：

以某导航点为基准确定飞机相对于导航点的位置，从而定出飞机的位置线（即某些几何参数如距离、角度保持不变的航迹）。再确定飞机相对于另一导航点的位置，定出另一条位置线。两条位置线的交点就是飞机所在的位置。

三种位置线：相对方位角为恒值的位置线是一条通过导航点的直线；距离为恒值的位置线是以导航点为中心的圆周；到两个导航点的距离差为恒值的位置线是双曲线。也可用雷达来确定飞机的位置。

航位推算：

根据已知的前一时刻飞机位置和测得的导航参数推算当时飞机的位置。例如根据测出的真实空速和飞机的航向，在给定风速和风向条件下利用航行速度三角形计算出地速(见飞行速度、仪表导航)，再把地速对时间进行积分。

代入起始条件──前一时刻的位置，即可得到当时的飞机位置。多普勒雷达能直接测出地速和偏流角，经过积分也可得到飞机的位置。

惯性导航实质上也是进行航位推算,由惯性元件测得加速度,经过两次积分得到位置信息。航位推算是近代导航的主要方法，利用这种方法的导航系统只依靠飞机上的仪器而与外界无关，且不易受无线电干扰，可进行全球导航。

全球卫星导航系统（GNSS）是星基导航系统的核心。它主要包括美国国防部掌握的GPS和前苏联从80年代开始建设现在由俄罗斯空间局管理的GLONASS，以及由西欧欧洲空间局正在建设的NAVSAT系统。

GPS是目前应用最广泛的卫星导航系统，但在航空应用方面却受到了技术和政策的干扰，在纯民用的NAVSAT系统投入使用前，用户还没有自主选择的空间，所以使用的还是INS/GPS 这种组合，这也是现在我们最主要和最常用的导航方式。

所以我们平常所说的GPS位置，对飞机而言，其实就是GPIRS，即INS/GPS的混合位置 。

惯性导航系统：利用安装在惯性平台上的,3个加速度计测出飞机沿互相垂直的3个方向上的加速度,由计算机将加速度信号对时间进行一次和二次积分，得出飞机沿3个方向的速度和位移，从而能连续地给出飞机的空间位置。

测量加速度也可不采用惯性平台，而把加速度计直接装在机体上，再把航向系统和姿态系统提供的信号一并输入计算机，计算出飞机的速度和位移，这就是捷联式惯性导航系统。

天文导航系统：以天体（如星体）为基准，利用星体跟踪器测定水平面与对此星体视线间的夹角（称为星体高度角）。高度角相等点构成的位置线是地球上的一个大圆。测定两个星体的高度角可得到两个大圆，它们的交点就是飞机的位置。

组合导航系统：由以上几种导航系统组合起来所构成的性能更为完善的导航系统。

参考资料来源：百度百科-飞机导航系统

为什么中波导航系统还在用？

中波导航系统是在第一次世界大战期间问世,是最早使用的地基式无线电导航系统,初期用于引导船只的出航、归航,后来很快发展用于航空导航。