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此外,衛星導航系統還可以綜合用于通信、交通管制、氣象服務、地面勘測、搜救、
授時等軍事、民用方面的應用。
在地球上空10900Nm 的軌道上,有21 顆工作衛星和3 顆備用衛星。每個衛星繞
軌道一周需要12 小時。如圖7.7-14 所示。
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圖7.7-14 全球定位系統示意圖
每顆衛星向外發射包括傳輸時間在內的信號。機載GPS 組件比較信號的接收時
間與發射時間,并計算出這一信號的傳輸時間。通過這一傳輸時間,就能確定直升
機到衛星的距離。因為無線電信號在空間傳播的速度是光速。
當機載GPS 能收到至少四顆衛星的信號時,它就能計算出直升機所在位置的緯
度、經度和高度。因為GPS 中存儲了所有衛星的軌道位置數據,它也被稱為星歷。
GPS 提供兩種服務,一種精確定位服務,用PPS 表示,它僅用于軍事方面。另一
種是標準定位服務,用SPS 是表示,它用于民用航空。
GPS 使用的頻率是1575.42MHz,其定位精度在15-25 米之間。在使用標準定位服務
時,其15 米的定位精度太低,這樣,直升機不能利用GPS 的定位數據著陸,定位精
度太低的不足,可以通過差分GPS 進行改善。即DGPS。
DGPS 是在機場上建造一個已知精確位置(緯度、經度、高度)數據的基準臺,
然后,利用GPS 計算該基準臺的位置,將已知位置數據與測量位置數據比較會產生
位置誤差。這一位置誤差信號發射到直升機,利用它修正GPS 計算出的位置誤差。
采用這種方法,可以使其定位準確度提高到大約3 米。如圖7.7-15 所示。
圖7.7-15 差分全球定位基本原理
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7.7.3 雷達系統
1.無線電高度表
無線電高度表的作用是測量直升機到地面的垂直距離,這一距離稱為無線電高
度。無線電高度表的測量范圍是0-2500ft,所以,該系統主要用于直升機的起飛、
近進和著陸階段。因此,這一系統也被稱為低高度無線電高度表,用LRRA 表示。
無線電高度表測高的基本原理,如圖7.7-16 所示。由收發機中的發射機產生一
個雷達信號,通過天線發向地面。該信號的一部分經地面反射回來,反射信號由第
二部天線接收。接收機計算發射信號與接收信號之間的時間延遲,并將其轉換成高
度信號輸出到顯示器上。
圖7.7-16 無線電高度表的測高原理
在大型直升機上通常有兩套無線電高度表,每套無線電高度表都有一臺收發機
和兩部天線, 兩部天線安裝于機身底部, 可以互換。其工作頻率范圍是
4200MHz-4400MHz,發射功率大約為100W。它既可以在傳統的高度表指示器上顯示,
也可以在主飛行顯示器(PFD)上顯示。無線電高度也送到到氣象雷達系統(WXR)
和自動飛行控制系統(AFS)。
現代先進直升機用PFD 顯示無線電高度,如圖7.7-17 所示。低于2500ft 的無
線電高度,以白色的數字的形式顯示在PFD 姿態指示區的下部。當無線電高度減小
時,附加在數字顯示之上的指針向上移動,表示直升機下降。在直升機接觸地面時,
指針到達水平位置。當無線電高度信號全部失效時,數字顯示由紅色的“RA”標簽
取代。在老式直升機上沒有PFD,其高度在ADI 上顯示。
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圖7.7-17 無線電高度及故障情況下PFD 上的顯示
典型的無線電高度表以模擬形式顯示高度,在固定的直升機符號后面有指針和
刻度盤或使用可移動條。當高度高于2500ft 時,指針隱藏在遮擋罩的后面,可移動
條顯示黑背景。如果RA 系統故障,在兩種顯示上都會出現紅色警告旗。
決斷高度用DH 表示,DH 的選擇既可以通過儀表上的旋鈕選擇,也可以在遙控控制
板上選擇。在現代直升機上,決斷高度也可以在MCDU 上輸入。
已選擇的決斷高度既顯示在無線電高度表上,也顯示在PFD 上顯示。在近進時,
當直升機的實際高度達到所選的決斷高度時,將發出話音警告。與此同時,無線電
高度顯示從綠色變為琥珀色,指針式高度表上的DH 燈亮。如圖7.7-18 所示。
圖7.7-18 DH 的設置及指示
2. 測距機
測距機用DME 表示,DME測距系統是通過機載詢問器與地面測距信標臺的詢問、
應答通信來測量直升機到地面測距信標臺之間的斜距,而不是直升機到地面臺的水
平距離,該斜距可近似看作直升機到地面臺的水平距離,兩者的誤差是和直升機到
地面臺的距離及直升機的高度有關,當直升機到地面臺的距離較遠(如35 海里以上)
且在巡航高度上飛行或在進近著陸過程中,所測得的斜距與水平距離的誤差通常為
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1%左右。直升機離地面臺越遠,斜距與水平距離越接近。如圖7.7-19 所示。
圖7.7-19 DME 測距示意圖
DME 系統與VOR 系統相結合(通常二系統的地面信標都裝在一起)可為直升機
提供- 定位,及區域導航引導;同時,也可以利用直升機到二個或三個地面測距
信標所測得的距離,為直升機提供-或--定位等。此外,DME 系統還可與其他
系統,如VOR 系統配合,實現對直升機的進近引導等。
DME 其工作頻率范圍是962MHz–1213MHz,它測量到地面臺的斜距顯示在ND 上。
DME 系統通過向地面臺發射信號,測量直升機到地面臺的斜距,該發射信號被稱
為詢問信號。接收機通過測量回答信號與詢問信號之間的時間計算出距離。這一時
間的長短與距離成正比,該距離以數字的形式顯示出來,其單位是海里。DME 地面
臺既與VOR 臺裝在一起,又與地面ILS 信標臺裝在一起。因此,當選定相應的VHF
導航頻率時,DME 的頻率也被自動調諧。
DME 系統由一臺收發機和一部天線組成,收發機安裝于電子設備艙,它產生詢問
信號,接收回答信號,并計算出斜距。DME 天線安裝于機身底部,DME 系統的天線與
ATC 系統的天線相同,因為這兩個系統工作于同一頻段。
DME 計算出的斜距可以在RMI 和導航顯示器(ND)上顯示。另外,在主飛行顯示
器(PFD)上也有斜距顯示。如果DME 系統沒有獲得回答信號,那么,用橫線取代數
字顯示。在探測到DME 系統發生故障時,顯示器上出現琥珀色的DME 警告框。如圖
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