地美依导航系统

组成和原理

性能和特点

应用与通信

地美依导航系统

distance measuring equipment──DME

测距器（DME）是为飞机提供距离信息的近程航空导航系统。通过测量机载设备与地面台之间询问-应答脉冲的传播时间而测出飞机离地面台的距离。由于应答能力有限，一个地面台最多允许与110架飞机的机载设备配合工作。DME的技术源自于二战期间广泛应用的三雷达信标系统，后经二十多年的不断改进与完善，于1961年正式投入使用，通常是与VOR（甚高频全向信标）组合使用。

飞机对地面台测距用的国际民航标准导航系统，它采用飞机询问和地面台应答的方式测距。1946年，国际组织规定地美依导航系统使用960～1215兆赫频段,但在具体频道分配上一直到1959年才正式确定。

组成和原理

地美依导航系统由机载询问器和地面应答器组成。机载询问器向地面发送询问脉冲对，地面应答器收到询问信号后，延迟50微秒用另一频率向飞机发送应答脉冲对。机上确认是对本机询问的回答后，测定发收时间，减去50微秒延迟,再除以2经过计算就得出飞机至地面台的距离。一般12微秒代表电波往返 1海里所需时间，用数字形式直接读出。地美依导航系统地面台同时能对 100架飞机的询问给以应答。机上询问脉冲对的重复率有意做成不稳定的，所有飞机的脉冲重复率都不相同。因此，飞机可在发出询问脉冲以后搜索并捕获与自己的询问重复率完全相同的回答,经过判决,转入跟踪，连续指示随飞行而变的飞机至地面台的距离。

性能和特点

地美依导航系统使用 126个频道，可与伏尔导航系统（VOR）配对使用。地美依导航系统询问和应答脉冲对编码的间隔原来只有12微秒。近年来增加了一种询问脉冲对间隔36微秒，应答脉冲对间隔30微秒的编码。12微秒编码称为X模式,36微秒编码称为Y模式。这样,系统的工作频道已由原来的126个扩展为252个。

询问器发射的脉冲峰值功率为 200瓦至1000瓦。应答器发射的脉冲峰值功率为100瓦至1000瓦,小功率台用于终端，大功率台用于航路。地美依导航系统的测距准确度，近距为±185米，远距为±370米。导航系统测出的飞机至地面台的距离为斜距。如果飞机在地面台的 1海里之外，飞行高度在300米以上,则斜距与地面水平距离的差别可以忽略。地美依导航系统发射信号由于多径反射，机上可能遇到假锁定。假锁定产生的距离误差有时可大到几海里。采用多路径波抑制技术后，可消除多径反射影响。

地美依导航系统与伏尔导航系统同台结合成为伏尔－地美依导航系统，属极坐标式导航定位系统，可同时提供飞机对地面台的方位和距离。

应用与通信

甚高频全向信标台使用甚高频电波，直线传播，不受天气影响，准确度高。VOR的天线在发射时不停地转动， 发射出的信号按方向改变而改变。飞机收到VOR信号时，机上的仪表按照信号的频率和强度变化自动指示出正北方向和飞机相对于发射台的方向。VOR的作用有效范围在200千米以内。通常在航路上每隔150千米左右建立一个VOR台。飞机根据航空地图上标出的VOR台的位置， 就可以在航路上顺利地飞行了。在使用VOR航路飞行时，驾驶员只能知道发射台的方向，但不能确定飞机与发射台之间的距离。当测距仪系统与VOR配套使用后，这个问题就解决了。DME的地面发射台和VOR台建在同一地点或建在机场附近。它所使用的频率是超高频，频率在1000兆赫左右。这套系统由飞机上的询问机和地面台站上的应答机构成。飞机上的询问机向地面发出一对脉冲信号，这脉冲之间的间隔是随机的，使不同飞机发出的信号都是不同的。地面应答机接受到这对脉冲信号后发回同样的一对脉冲信号。把发出信号和收到返回信号所消耗的时间与无线电波传播的速度相乘，就可以算出飞机与地面站之间的距离。测距仪可以测量出的距离最远可达500千米，误差仅为200米左右。在天空中飞行的各架飞机在询问时所发出的脉冲对的间隔不同，在接收时只接收自己所发出的脉冲信号。同时有几架飞机向地面站询问时，它们的信号彼此不会混淆。VOR--DME系统的无线电波在天空中划出一条明确的通道，这条空中通道就叫航路。飞机在航路上飞行，随时可以从仪表上得知自己的航向和位置，根据地面管制员的调度，一个接一个地按航路点飞行，一直飞完全程。VOR--DME导航系统保证了飞机能安全有秩序地飞行，极大地提高了空中的交通流量和飞行安全。现在这个系统成为世界上大部分地区主要的导航手段。 建设VoR—DME的航路，费用很高。不可能把地面上所有台站之间都建立起航路。一般只能在中心城市之间或中心城市到一般城市之间设立航路。果飞机在两个没有航路的一般城市之间飞行，为了保证飞行安全，这时飞机不得不采取从一个城市沿着已有的航路飞到中心城市，再沿另一条航路飞往所要去的一般城市。这样飞行不但浪费了燃油和时间，又使航路变得拥挤。在飞机上应用了电子计算机以后，才解决了这个问题。从两个以上的VOR地面台站收到的信号经过飞机上的电子计算机处理后得出一条实际上没有地面台站的航线，在这条航线上设置出假想的航路点，飞机按照这条航线飞行，同样也可顺利抵达目的地。这种专门设计的计算机被称为航线计算机。飞机上配备了这种计算机后，就可以在能收到两个以上VOR地面台站所发出的信号的地方，按照计算机计算出来的航线飞行，这种方法叫区域导航。它把VOR的导航范围由几条航路扩展为一个平面，这个平面就是各个VOR导航台站无线电信号所能覆盖的整个平面。

VOR--DME系统使用的甚高频和超高频电波是直线传播的，作用距离在200千米之内。在浩瀚的大洋或大面积的无人区中，是无法建造出联接一条航路的诸多VOR站的。为了满足远距离导航的需要，又开发出罗兰系统和欧米加系统。这两种系统使用了低频和甚低频的无线电波，作用距离都在2500千米以上。在地球表面只要建立起不多的这类台站，就可以为飞机飞越大洋或辽阔的无人区导航。这种导航的缺点是精确度不够高，而且需要功率非常强大的发射台。20世纪60年代以后，有关专业人士们又开始寻找更好的方式以取代无线电导航系统。