1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)論文伏爾導(dǎo)航原理分析伏爾導(dǎo)航原理分析摘 要在航空無(wú)線電導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的今天，許多先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備應(yīng)用到航空導(dǎo)航領(lǐng)域當(dāng)中。伏爾系統(tǒng)作為近距導(dǎo)航系統(tǒng)之一，在航空導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)揮了極大作用。本文主要是簡(jiǎn)要介紹伏爾系統(tǒng)的工作原理，提出此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，分析測(cè)角不精確的原因，并且給出一些解決方法。伏爾系統(tǒng)是通過(guò)比較可變相位信號(hào)與基準(zhǔn)相位信號(hào)之間的相位差來(lái)確定飛機(jī)相對(duì)于伏爾地面臺(tái)磁北方向的方位角。伏爾系統(tǒng)有兩部分組成，伏爾地面臺(tái)發(fā)射信號(hào)，機(jī)載設(shè)備接收、處理、顯示信號(hào)。這些系統(tǒng)也在隨著時(shí)間的推移，慢慢地更新?lián)Q代，由CVOR發(fā)展到如今的DVOR。DVOR克服了一些CVOR的缺

2、點(diǎn)，但是仍有一些因素影響著DVOR的測(cè)量精度。解決伏爾系統(tǒng)存在問(wèn)題，需要從技術(shù)與管理方面共同下手。關(guān)鍵詞：導(dǎo)航 伏爾 多普勒Analysis of the Principle of VOR NavigationABSTRACTNowadaysw, with the development of aeronautical radio navigation technology, many advanced navigation equipments are applied in the field of Aeronautical navigation. As one of the short-r

3、ange navigation systems, VOR system plays a very important role in the field of aviation navigation. This paper mainly introduces the working principle of the vole system, puts forward the advantages and disadvantages of the system, analyzes the causes of inaccurate angle measurement, and gives some

4、 solutions. The VOR system determines the azimuth of the aircraft relative to the north direction of the VOR ground station by comparing the phase difference between the variable phase signal and the reference phase signal. The vole system consists of two parts: the vole ground station transmits sig

5、nals, and the airborne equipment receives, processes and displays signals. These systems are also gradually updated over time, from CVOR to todays DVOR. DVOR overcomes some shortcomings of CVOR, but there are still some factors that affect the measurement accuracy of DVOR. To solve the problems of v

6、ole system, we need to work together from the aspects of technology and management.Keywords: Navigation VOR DopplerII目 錄摘 要IABSTRACTII1引言11.1論文寫作的目的和現(xiàn)實(shí)意義11.2本課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及對(duì)所研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)21.3提出論文的中心論點(diǎn)22本論32.1伏爾導(dǎo)航概述32.2伏爾導(dǎo)航工作原理32.2.1伏爾系統(tǒng)組成.32.2.2伏爾測(cè)向原理.42.2.3伏爾導(dǎo)航缺點(diǎn).72.3 DVOR多普勒測(cè)向的原理72.3.1多普勒效應(yīng).72.3.2 多普勒伏爾.82.3.

7、3 CVOR與DVOR的區(qū)別.82.4多普勒伏爾測(cè)向的影響因素.82.4.1內(nèi)部影響因素.82.4.2外部因素.93結(jié)論11參考文獻(xiàn)12謝 辭131引言隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技進(jìn)步，航空領(lǐng)域的進(jìn)步也越來(lái)越明顯，航空安全性的要求也越來(lái)越高，其中導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)效性，準(zhǔn)確性，抗干擾性等性能在不斷地提高。在GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）完全建成投入使用之后，由于其受限的因素少，如天氣，地形因素，能夠穩(wěn)定精準(zhǔn)的定位，越來(lái)越受各民航企業(yè)的青睞，伏爾系統(tǒng)受到的影響很大。但是作為長(zhǎng)期使用的系統(tǒng)，并且目前伏爾系統(tǒng)僅在美國(guó)就有1000個(gè)左右,即使全球或者局部實(shí)現(xiàn)了新的的航行系統(tǒng)，伏爾系統(tǒng)仍將作為備用導(dǎo)航系統(tǒng)而存在，所以在短

8、時(shí)間內(nèi)是不會(huì)暫停使用的。近距導(dǎo)航系統(tǒng)多用于飛機(jī)機(jī)隊(duì)的編排，飛機(jī)著陸指等方面，于2018年有幸參觀了第十二屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)，作為一名飛行器制造工程的學(xué)生，要以專業(yè)的角度看待飛行表演所用到的近距導(dǎo)航系統(tǒng)。本文討論的伏爾系統(tǒng)，是航空近距導(dǎo)航系統(tǒng)之一，主要是討論伏爾系統(tǒng)的使用、與其他系統(tǒng)的配用情況，種類，以及不同種類的優(yōu)缺點(diǎn)，提出此系統(tǒng)的存在的問(wèn)題以便日后改進(jìn)，有利于此系統(tǒng)更好地為航空業(yè)服務(wù)。1.1論文寫作的目的和現(xiàn)實(shí)意義伏爾系統(tǒng)，即甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)，是一種連續(xù)波相位式全向指向系統(tǒng)，系統(tǒng)有機(jī)載部分與地面臺(tái)兩個(gè)部分，通過(guò)兩個(gè)部分的發(fā)射與接收信號(hào)，利用比相方法來(lái)測(cè)定飛機(jī)相對(duì)于地面臺(tái)的磁方位角。通常

9、，伏爾系統(tǒng)常與測(cè)距器一起使用，組成伏爾/測(cè)距臺(tái)，形成一個(gè)有方位信息與距離信息的地位系統(tǒng)。或者直接用兩個(gè)已知間隔距離的伏爾臺(tái)，運(yùn)用相似三角形的原理，已知距離和兩個(gè)角度，來(lái)確定飛機(jī)的位置。飛機(jī)飛行的航線是靠此系統(tǒng)指示飛行的。且主要通過(guò)定位與導(dǎo)航來(lái)確定飛機(jī)的航線以達(dá)到指引飛行的目的。由于伏爾系統(tǒng)通常都與測(cè)距器配合使用，所以研究伏爾系統(tǒng)的同時(shí)探究測(cè)距器的工作原理是必要的。首先對(duì)伏爾導(dǎo)航的基礎(chǔ)性的知識(shí)進(jìn)行整理，對(duì)伏爾導(dǎo)航進(jìn)行概述，探索無(wú)線電導(dǎo)航的側(cè)向與測(cè)距方法，且了解伏爾系統(tǒng)的測(cè)方位的過(guò)程以及探索普通伏爾測(cè)向與多普勒伏爾測(cè)向的區(qū)別。航空導(dǎo)航通常需要解決三個(gè)問(wèn)題：確定飛機(jī)的位置，飛機(jī)的航向以及飛機(jī)（或者待

10、飛）時(shí)間，這些參數(shù)都需要通過(guò)測(cè)向或者測(cè)距（測(cè)距差）來(lái)獲得。導(dǎo)航系統(tǒng)可以根據(jù)作用距離的長(zhǎng)短分為三種，即遠(yuǎn)距導(dǎo)航系統(tǒng)，近距導(dǎo)航系統(tǒng)還有著陸系統(tǒng)。近距導(dǎo)航系統(tǒng)可用于等待著陸，起飛編隊(duì)，航線飛行等各種狀態(tài)的飛機(jī)的飛行。雖然各種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷地應(yīng)用民航領(lǐng)域乃至其他領(lǐng)域。此課題研究的為近距導(dǎo)航系統(tǒng)，近距導(dǎo)航系統(tǒng)一般是指作用距離在500km左右的系統(tǒng)，這個(gè)距離相當(dāng)于超短波傳播的直視距離。雖然各種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷地應(yīng)用民航領(lǐng)域乃至其他領(lǐng)域。但是作為備用系統(tǒng)之一，對(duì)伏爾系統(tǒng)的改進(jìn)依然對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航的安全性，準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性有一定的意義。1.2本課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及對(duì)所研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)伏爾導(dǎo)航通常與其他系統(tǒng)組合使用，且

11、通過(guò)實(shí)踐證明這種組合方式的可行性。孟繁東、胡應(yīng)東的民用飛機(jī)中的IRS/VOR/DME組合導(dǎo)航技術(shù)研究通過(guò)仿真軟件對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，證明VOR在與其他系統(tǒng)組合時(shí)可達(dá)到預(yù)期的效果；劉志川的關(guān)于民用航空VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)的研究對(duì)VOR/DME的使用方法的研究，以及應(yīng)用的探究證明了此系統(tǒng)的可行性；梁輝的陸基導(dǎo)航設(shè)備VOR/DME信號(hào)覆蓋分析證明VOR/DME在克服各種影響因素的情況下，仍可以做到精準(zhǔn)導(dǎo)航；王海斌、錢偉的NDB,VOR與GPS導(dǎo)航方式的分析比較分析三種導(dǎo)航方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且指明他們?cè)诓煌I(lǐng)域中運(yùn)用的作用；王軍正的ILS/VOR模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在電路方面給出了模擬方案，詳細(xì)介

12、紹每個(gè)單元的電路實(shí)現(xiàn)方案；劉曉華的多普勒效應(yīng)與THALES DVOR設(shè)計(jì)介紹，分析調(diào)頻原理與多普勒效應(yīng)，簡(jiǎn)述部分設(shè)計(jì)原理。前人對(duì)伏爾導(dǎo)航的研究已經(jīng)相對(duì)成熟，每個(gè)文獻(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的某個(gè)方面都非常深入。此次所選的課題針對(duì)應(yīng)用的原理與方法進(jìn)行結(jié)合探討。1.3提出論文的中心論點(diǎn)伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)自從被規(guī)定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)民用導(dǎo)航系統(tǒng)，已有接近70年左右的歷史，不斷的地完善更新。例如最開(kāi)始的普通的伏爾到多普勒伏爾，普通的伏爾對(duì)環(huán)境地形的要求很嚴(yán)格，當(dāng)伏爾設(shè)備的環(huán)境比較差時(shí)，由于山脈或者周圍建筑物的反射，會(huì)造成非常大，不能接受的誤差。為了克服這個(gè)誤差，德國(guó)的科學(xué)家與工程師們發(fā)明了多普勒伏爾，顧名思義，多普勒伏爾是采用多普勒

13、效應(yīng)而工作的。盡管如此，一些不可避免的原因，使伏爾系統(tǒng)不斷地被更加高級(jí)，更加完善的導(dǎo)航系統(tǒng)取代，如GNSS,GPS等先進(jìn)的系統(tǒng)。所以伏爾相比較先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，成為此論文中心論點(diǎn)，想了解優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，就必須了解伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，工作原理，使用方式，伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展史，以及如何根據(jù)缺點(diǎn)提出改進(jìn)的方案或者就前人已經(jīng)改進(jìn)過(guò)的系統(tǒng)進(jìn)行分析。本論文將分別四個(gè)部分論述此問(wèn)題，分別對(duì)伏爾導(dǎo)航進(jìn)行概述，探索無(wú)線電導(dǎo)航的側(cè)向與測(cè)距方法，且了解伏爾系統(tǒng)的測(cè)方位的過(guò)程以及探索普通伏爾測(cè)向與多普勒伏爾測(cè)向的區(qū)別。通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撌龇绞剑詈蟮贸龆嗥绽辗鼱柕姆绞剑约岸嗥绽辗鼱柛臃蠝y(cè)向的要求。2本論

14、2.1伏爾導(dǎo)航概述伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)是空中導(dǎo)航用的甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)，這種系統(tǒng)可以讓飛機(jī)接收伏爾地面臺(tái)所有方向所發(fā)射的方位信號(hào)，在伏爾系統(tǒng)可以覆蓋的范圍內(nèi)可以檢測(cè)到飛機(jī)相對(duì)于伏爾地面臺(tái)的磁方位角。目前所有的民航運(yùn)輸機(jī)都裝有VOR機(jī)載設(shè)備，69%的通用飛機(jī)都有一部以上的VOR設(shè)備，VOR的用戶約在20萬(wàn)以上，VOR系統(tǒng)的應(yīng)用在民用航空中的應(yīng)用非常普遍。此系統(tǒng)是在第二次世界大戰(zhàn)之后首先發(fā)展起來(lái)的近距導(dǎo)航系統(tǒng)。大約在20世界50年代左右，成為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的近距航空導(dǎo)航系統(tǒng)，接著又成為國(guó)際民航組織所采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)近距導(dǎo)航系統(tǒng)。我國(guó)大約在20世紀(jì)60年代左右開(kāi)始使用甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)。通常，伏爾系統(tǒng)都與測(cè)距系統(tǒng)配合使

15、用，達(dá)到測(cè)距測(cè)向的作用。兩個(gè)系統(tǒng)組合在一起就變成了伏爾/測(cè)距器臺(tái)。伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用廣泛：做為機(jī)場(chǎng)的引導(dǎo)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的出航與歸航；航路上的伏爾臺(tái)可以作為檢查點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)交通管制；與測(cè)距器配合使用，組成VOR/DEM或VOR/TACAN極坐標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的定位。根據(jù)服務(wù)有效范圍可以分為以下三種：1標(biāo)準(zhǔn)低高度VOR，有效高度在1000英尺到18000英尺之間有效范圍半徑40nm；標(biāo)準(zhǔn)終端VOR，有效高度在1000英尺到12000英尺之間，有效范圍半徑為25nm；標(biāo)準(zhǔn)高高度VOR，有效高度14500英尺到60000英尺，有效半徑為100nm。終端VOR主要用于儀表進(jìn)近使用，高高度VOR和低高度VOR主

16、要用于航路導(dǎo)航，部分分布在機(jī)場(chǎng)附近的也可以用作儀表進(jìn)近使用。2.2伏爾導(dǎo)航工作原理伏爾系統(tǒng)利用其伏爾地面臺(tái)形成的輻射場(chǎng)調(diào)制包絡(luò)的相位與飛機(jī)方位角之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系為提供飛機(jī)位置關(guān)系。.2.2.1伏爾系統(tǒng)組成通常，伏爾系統(tǒng)有兩個(gè)組成部分，一個(gè)是地面設(shè)備，另一個(gè)是機(jī)載設(shè)備。地面設(shè)備根據(jù)作用可以分為兩種，終端伏爾臺(tái)與航路伏爾臺(tái)。伏爾臺(tái)工作于108MHz-118MHz之間，每隔50kHz一個(gè)頻道，一共有兩百個(gè)頻道，但是伏爾系統(tǒng)只占了一百六十個(gè)。終端伏爾臺(tái)又稱為地面全向方位導(dǎo)航臺(tái)，工作頻率在108.00-111.95MHz之間，擁有40個(gè)頻道，以及50W發(fā)射功率，工作距離能夠達(dá)到25海里。由于這種導(dǎo)航臺(tái)

17、用的是低功率發(fā)射技術(shù)，所以不會(huì)對(duì)相同頻率的其他的導(dǎo)航臺(tái)產(chǎn)生干擾。但是當(dāng)建筑物密集的時(shí)候，伏爾的精確度會(huì)受到其他路徑的干擾，所所以只能在短距離導(dǎo)航的得到應(yīng)用。通常情況下，這種伏爾是與測(cè)距器配合使用的，由此獲得飛機(jī)的極坐標(biāo)系統(tǒng)。將此伏爾與航向道裝在一起時(shí)，終端伏爾臺(tái)將與跑道中心方向擁有同樣的方位線，可以用來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)的著陸。航路上的伏爾成為航路伏爾臺(tái)，通常安裝在例如山頂這樣沒(méi)有障礙物的地方，這樣子可以減少其所受到的干擾。航路伏爾工作頻率在112.00-117.95MHz之間，擁有120個(gè)頻道。從工作范圍方面來(lái)看，系統(tǒng)的工作范圍會(huì)收到視距的影響，具體由接收機(jī)的靈敏度，飛機(jī)高度和發(fā)射功率等一些其他的因素

18、所決定。當(dāng)飛機(jī)飛行高度達(dá)到30000英尺的時(shí)候，伏爾的工作距離可以到達(dá)200海里。從結(jié)構(gòu)的組成上看，伏爾機(jī)載設(shè)備由天線，甚高頻接收機(jī)，指示儀表和控制盒構(gòu)成。雖然設(shè)備型號(hào)種類繁多，擁有不同的方位信息處理方式，但是大體上功能是一致的。天線由于擁有全向水平無(wú)極化的方向圖，可以在工作范圍內(nèi)完成甚高頻信號(hào)的接收。接收機(jī)可以提供飛機(jī)的方位角信號(hào)，向/背臺(tái)信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)和臺(tái)識(shí)別等多種信號(hào)，能夠完成地面設(shè)備所發(fā)射出來(lái)的方位信息的接收與處理。指示儀表能夠?qū)⑺邮盏降膶?dǎo)航信息轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字或者圖表展示在飛行員的面前，從而幫助飛機(jī)的導(dǎo)航與定位。控制盒能夠進(jìn)行伏爾的控制顯示，擁有頻道選擇，音量控制和試驗(yàn)按鈕等功能。

19、總結(jié)來(lái)說(shuō)，伏爾機(jī)載設(shè)備主要的作用有三個(gè)：第一個(gè)，定義伏爾航道，接收伏爾信標(biāo)的輻射場(chǎng)，給飛機(jī)偏離預(yù)定航道的情況；第二個(gè)，指示飛機(jī)能否飛越過(guò)某一個(gè)伏爾臺(tái)；第三是獲得并且指示飛機(jī)相對(duì)于伏爾臺(tái)的磁方位，飛機(jī)磁航向，伏爾臺(tái)方位以及相對(duì)方位角等信息。如圖所示為機(jī)載設(shè)備的組成與功能。2.2.2伏爾測(cè)向原理伏爾系統(tǒng)的作用是獲得飛機(jī)所在位置相對(duì)于伏爾臺(tái)的磁北方位角。伏爾系統(tǒng)是甚高頻全向信標(biāo)臺(tái)的簡(jiǎn)稱，所以工作頻段屬于甚高頻頻段，在108MHz-118MHz之間，為連續(xù)波工作體制。以下為伏爾地面臺(tái)工作原理伏爾地面臺(tái)為組合型天線，即方向性天線與無(wú)方向性天線組合在一起工作。方向性天線可以采用環(huán)形天線或矩形天線，可以單匝

20、也可以多匝，其方向性圖為8字形；無(wú)方向性天線一般采用垂直天線，其方向性圖為圓形。當(dāng)這兩種天線組合在一起工作時(shí)伏爾地面臺(tái)的天線方向性圖為旋轉(zhuǎn)的心臟形方向性圖。之所以飛機(jī)上伏爾接收機(jī)接收的信號(hào)幅度調(diào)制包絡(luò)具有不一樣的相位，是因?yàn)轱w機(jī)相對(duì)于地面伏爾臺(tái)的位置不一樣。心臟形方向性圖的函數(shù)為：f（）=1+cos。當(dāng)以為角頻率的心臟形方向性圖不斷旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)調(diào)幅輻射場(chǎng)，這個(gè)輻射場(chǎng)在不相同方位所調(diào)制包絡(luò)出來(lái)的相位是不一樣的，這個(gè)相位與方位角相對(duì)應(yīng)，由于調(diào)幅輻射場(chǎng)的相位隨著飛機(jī)的位置不同，一直在發(fā)生改變，就像判斷物理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要一個(gè)參照物一樣，測(cè)量這個(gè)隨著飛機(jī)位置改變而發(fā)生的調(diào)幅輻射場(chǎng)相位，同理需要

21、一個(gè)信號(hào)，即基準(zhǔn)的相位電壓。這個(gè)基準(zhǔn)相位信號(hào)不會(huì)因?yàn)轱w機(jī)位置的改變而改變，始終與磁北方位的可變相位信號(hào)的同相。除了磁北相位同相的基準(zhǔn)相位外，還需要一個(gè)基準(zhǔn)相位信號(hào)來(lái)測(cè)定相對(duì)于地球磁北方向的方位。中央無(wú)方向性天線將伏爾臺(tái)的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射出去，基準(zhǔn)信號(hào)先是用頻率為30Hz的余弦信號(hào)對(duì)9600Hz分載進(jìn)行調(diào)頻，然后再用這個(gè)已經(jīng)被調(diào)頻過(guò)的分載頻對(duì)載頻調(diào)幅，接著再輻射出去。無(wú)論飛機(jī)在伏爾臺(tái)的什么方位，基準(zhǔn)信號(hào)的相位都是一樣的，都是在磁北方向，不隨方位的改變而改變。基準(zhǔn)信號(hào)相位始終與磁北方位的可變相位相同。以磁北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，當(dāng)飛機(jī)處于伏爾臺(tái)的正北方向時(shí)，基準(zhǔn)相位為0，可變相位為0，機(jī)載接收機(jī)收到的兩種信號(hào)的

22、相位差為0；當(dāng)飛機(jī)處于伏爾臺(tái)北偏西30時(shí)，基準(zhǔn)相位為0，可變相位相對(duì)磁北方向?yàn)?0，機(jī)載接收機(jī)接收到的兩種信號(hào)相位差為30。以伏爾地面臺(tái)為中心，磁北方向就像坐標(biāo)軸上的縱軸，當(dāng)信號(hào)與縱軸重合時(shí)為0，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向?yàn)闇?zhǔn)，若可變信號(hào)處于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90時(shí)，機(jī)載接收機(jī)接收到的信號(hào)差為90；倘若處于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180，則機(jī)載接收機(jī)接收到的信號(hào)差為180；同理，若處于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)270時(shí)，則接收到的信號(hào)差就為270。由上述可證，機(jī)載接收機(jī)收到伏爾臺(tái)發(fā)射出基準(zhǔn)相位信號(hào)與可變相位信號(hào)之間的相位差即飛機(jī)相對(duì)于伏爾臺(tái)的方位角。基準(zhǔn)相位信息是30Hz信號(hào)對(duì)9960Hz副載波調(diào)頻后得到的信號(hào)，調(diào)頻指數(shù)為16，頻偏為480H

23、z，調(diào)頻副載波在對(duì)載波進(jìn)行調(diào)幅。設(shè)： Urm為基準(zhǔn)信號(hào)振幅；為載波角頻率；m為調(diào)幅度；為30Hz角頻率；s為9960Hz副載波角頻率；mp為調(diào)頻幅度。則信號(hào)的波形為：U=Urm*cost1+m*cos（st+mpcost）可變相位信號(hào)的產(chǎn)生為：從高頻發(fā)射機(jī)從取出一部分功率，然后去掉調(diào)幅部分，進(jìn)行功率放大，輸出沒(méi)有調(diào)制過(guò)的純載波，它與基準(zhǔn)相位信號(hào)的載波是同相，并且同頻的，接著加到測(cè)角器，于是測(cè)角器將載波分解為余弦調(diào)制的邊帶波和30Hz的邊帶波，設(shè)：Uvm 為可變相位信號(hào)的幅度；q為方位角（磁北方向0）。于是合成信號(hào)為：Uv（t）= Uvm*cost（cos*cost+ sin*sint）= Uv

24、m*cost*cos（t-）地面伏爾臺(tái)發(fā)射的是水平極化波，所以飛機(jī)上要要水平天線來(lái)接收伏爾信號(hào)。圖2-1 vor地面臺(tái)工作原理以下為機(jī)載設(shè)備工作原理。為了機(jī)載接收機(jī)可以將區(qū)分可變相位信號(hào)與基準(zhǔn)相位信號(hào)開(kāi)來(lái)并且準(zhǔn)確的得出兩個(gè)相位信號(hào)之間的相位差，確定飛機(jī)的相位，伏爾基準(zhǔn)相位信號(hào)與可變相位信號(hào)分別采用兩種不同的調(diào)制方式。30Hz的基準(zhǔn)相位信號(hào)先是對(duì)分載頻進(jìn)行調(diào)頻，然后用這個(gè)被調(diào)頻過(guò)的分載頻對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)幅；30Hz的可變相位相位直接對(duì)在進(jìn)行調(diào)幅。這兩種信號(hào)的波形因?yàn)檎{(diào)制的方式不一樣，最后波形的形狀也不一樣，所以機(jī)載接收機(jī)的中的濾波器可以將可變相位信號(hào)與伏爾發(fā)射的基準(zhǔn)相位信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。然后分別對(duì)這兩種

25、信號(hào)進(jìn)行檢波，即振幅檢波與頻率檢波。將通過(guò)振幅檢波與頻率檢波的相位進(jìn)行對(duì)比，所產(chǎn)生的相位差就是飛機(jī)相對(duì)于伏爾臺(tái)磁北方向的方位角。飛機(jī)上得機(jī)載設(shè)備又很多種類，但有通用的的原理。首先伏爾信號(hào)經(jīng)過(guò)甚高頻超外差接收機(jī)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，變頻，振幅檢波，將基準(zhǔn)相位信號(hào)與可變相位信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。然后將接收機(jī)輸出的向臺(tái)/背臺(tái)信號(hào)，航道偏離信號(hào)，方位信號(hào)以及警告信號(hào)送到指示器部分。航道信號(hào)預(yù)示飛機(jī)是否偏離了航道；向臺(tái)/背臺(tái)信號(hào)指示飛機(jī)是否越過(guò)了每一個(gè)伏爾臺(tái)；警告信號(hào)就是對(duì)接收機(jī)完好監(jiān)視的結(jié)果。下面主要探討接收機(jī)對(duì)方位信號(hào)，即識(shí)別碼信號(hào)，基準(zhǔn)相位信號(hào)以及可變相位信號(hào)的調(diào)解過(guò)程：（1） 音頻信號(hào)通過(guò)300-3000H

26、z的帶通濾波器，取出鍵控的1020H識(shí)別音頻，得到1020Hz可識(shí)別信號(hào)；被加入到飛機(jī)的內(nèi)話系統(tǒng)。（2） 信號(hào)通過(guò)9960Hz的帶通濾波器后，將經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)進(jìn)行放大處理以及限幅處理，得到s（t）信號(hào)。再將信號(hào)進(jìn)行鑒頻以及濾波，就可以得到角頻率為的基準(zhǔn)信號(hào)。但是因?yàn)榇嬖谑艿皆肼暩蓴_的影響，這會(huì)使得幅度調(diào)解后的信息依然會(huì)含有少量的幅度信息，如果直接鑒頻的話就會(huì)產(chǎn)生失真的現(xiàn)象，因此不能直接鑒頻，需要將通過(guò)9960Hz的帶通濾波器的信號(hào)，先通過(guò)限幅器，這樣子就可以減少因?yàn)榉日{(diào)制后存在幅度信息所帶來(lái)的影響，9960Hz的調(diào)頻信號(hào)通過(guò)濾波器之后就可以鑒別出頻率為30Hz的基準(zhǔn)相位信號(hào)。（3） 與基準(zhǔn)相

27、位的調(diào)制方式不一樣，經(jīng)過(guò)帶通濾波器后再放大限幅的s（t）信號(hào)通過(guò)截止頻率30Hz的低通濾波器，并且通過(guò)直流分量后就可以調(diào)解出可變相位信號(hào)。（4） 通過(guò)上面提交的步驟可分別得到可變相位信號(hào)和基準(zhǔn)相位信號(hào)。將可變相位信號(hào)與基準(zhǔn)相位信號(hào)進(jìn)行鑒相處理，再通過(guò)低通濾波器，即可得到基準(zhǔn)相位信號(hào)與可變相位信號(hào)的相差，即飛機(jī)相對(duì)于伏爾地面臺(tái)磁北方向的方位角。圖2-2 vor信號(hào)調(diào)節(jié)過(guò)程2.2.3伏爾導(dǎo)航缺點(diǎn)作為早期的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)具有，成本低，航線多，近距導(dǎo)航精度高等特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)。最初的伏爾指的是CVOR，但是CVOR對(duì)周圍環(huán)境要求高，當(dāng)COVR周圍的環(huán)境差的時(shí)候，例如周圍的高山或者建筑物因?yàn)榉?/p>

28、射的原因，使其傳播過(guò)程產(chǎn)生傳播誤差。因此，后期科學(xué)家利用多普勒效應(yīng)工作，發(fā)明了DVOR，克服了上述的缺點(diǎn)。所以目前的大部分伏爾系統(tǒng)是多普勒甚高頻信標(biāo)臺(tái)。2.3 DVOR多普勒伏爾的測(cè)向原理 CVOR就是我們平常說(shuō)的普通伏爾，也就是最原始伏爾，但是由于其受到場(chǎng)地因素的影響，會(huì)使測(cè)量的結(jié)果容易產(chǎn)生誤差，所以科學(xué)家就研究了可以克服這種影響因素的DVOR，就多普勒伏爾。2.3.1多普勒效應(yīng)生活中存在這樣子的現(xiàn)象，當(dāng)正前方有一輛車開(kāi)過(guò)來(lái)，以人為參照物，人聽(tīng)到迎面而來(lái)的車的喇叭聲的音調(diào)會(huì)比車離人而去的時(shí)候音調(diào)高。這是因?yàn)樾盘?hào)接收者與信號(hào)發(fā)出者相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，波的頻率發(fā)生一些變化，信號(hào)者接收到的波的頻率與信號(hào)發(fā)

29、出者的波的頻率不一樣，即發(fā)生頻偏，這就是多普勒效應(yīng)。利用這一效應(yīng)，使伏爾系統(tǒng)中接收天線和發(fā)射天線之間發(fā)生相互運(yùn)動(dòng)，就與上述講到的聲音音調(diào)產(chǎn)生變化的情況一樣，接收天線的電動(dòng)勢(shì)頻率就不再等于發(fā)射天線饋電的頻率，產(chǎn)生頻移現(xiàn)象。 2.3.2 多普勒伏爾 普通的伏爾為了減少場(chǎng)地對(duì)測(cè)量結(jié)果的誤差，所以對(duì)安裝的場(chǎng)地要求極大，但是這種通過(guò)改善場(chǎng)地條件的而減少測(cè)量誤差的方法不實(shí)用，因?yàn)橐恍┑貐^(qū)本身就是非常復(fù)雜的所以就有科學(xué)家通過(guò)改善地面臺(tái)，發(fā)明多普勒伏爾，由此大大的減少了傳播誤差。 多普勒伏爾就是利用多普勒效應(yīng)，作用與普通伏爾一樣，發(fā)出帶有方位的信號(hào)。其天線系統(tǒng)與普通伏爾的天線的組合天線系統(tǒng)不一樣，它的系統(tǒng)如同

30、一個(gè)星系，由一個(gè)無(wú)方向的中央天線與由52個(gè)天線單元組成的圓陣天線組成。基準(zhǔn)信號(hào)30h H z由無(wú)方向性的中央天線發(fā)出，中央天線的方向性為圓形。圓陣天線輻射的信號(hào)與中央天線輻射信號(hào)產(chǎn)生9960Hz的頻率差，就可以得產(chǎn)生可變相位信號(hào)。其機(jī)載設(shè)備接收，處理信號(hào)的方式與普通伏爾一致2.3.3 CVOR與DVOR的區(qū)別兩種伏爾的區(qū)別就在于地面臺(tái)的區(qū)別，兩種系統(tǒng)的機(jī)載設(shè)備是一致的。多普勒伏爾顧名思義就以多普勒效應(yīng)為工作原理進(jìn)行工作的，飛機(jī)通過(guò)逆時(shí)針不斷旋轉(zhuǎn)的無(wú)方向性發(fā)射天線形成多普勒效應(yīng)，即利用多普勒效應(yīng)，產(chǎn)生可變相位信號(hào)，這也是為什么要將這樣子的伏爾系統(tǒng)成為多普勒信標(biāo)的唯一原因。但是并非像CVOR那樣子

31、簡(jiǎn)單機(jī)械旋轉(zhuǎn)地天線，信標(biāo)臺(tái)不是通過(guò)單個(gè)旋轉(zhuǎn)某個(gè)天線，而是將若干個(gè)天線均勻分布在一個(gè)圓周上，然后對(duì)這些天線元順序饋電，模擬單個(gè)天線旋轉(zhuǎn)，使飛機(jī)接收到的信號(hào)頻率與天線發(fā)射信號(hào)的頻率不一樣，出現(xiàn)頻移現(xiàn)象，所出現(xiàn)的頻移現(xiàn)象隨著來(lái)自不同方向的飛機(jī)所接受到的信號(hào)頻率的改變而發(fā)生改變，于是形成了與方位有關(guān)系的電磁場(chǎng)。2.4多普勒伏爾測(cè)向的影響因素雖然多普勒伏爾克服了CVOR所存在的周圍環(huán)境對(duì)測(cè)量精度的影響。但是其本身的內(nèi)部因素以及環(huán)境因素依然可以影響測(cè)向的準(zhǔn)確度與精度。2.4.1、內(nèi)部影響因素 影響設(shè)備精度的本質(zhì)原因來(lái)自于設(shè)備本身，所以DVOR設(shè)備本身是第一影響因素。一臺(tái)設(shè)備從研究，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，出廠等過(guò)程中

32、需要經(jīng)過(guò)非常多到的程序和工序，過(guò)程中的任何一項(xiàng)技術(shù)的不成熟，不完善都有可能造成設(shè)備的誤差。另外，調(diào)試測(cè)試安裝的過(guò)程也非常重要，存在偏差，或者安裝不合理等因素著直接影響設(shè)備的可靠性。與設(shè)備有關(guān)的內(nèi)部因素有：（1） 地面站臺(tái)天線間隔的誤差 地面站臺(tái)天線間隔的誤差，大部分是因?yàn)閂OR天線系統(tǒng)的天線間隔與其波長(zhǎng)相比起來(lái)不能忽略，而這不能忽略的部分，就會(huì)導(dǎo)致天線系統(tǒng)產(chǎn)生的“8”字形方向性圖失真，接著方向性圖旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。所以產(chǎn)生了誤差。（2） 接收設(shè)備指示誤差 接收指示誤差是因?yàn)榻邮掌髟O(shè)備與設(shè)計(jì)存在偏差，這是在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)設(shè)備不完善等因素引起的，對(duì)于全方位選擇器來(lái)說(shuō)，也是同樣的道理。（3） 極化誤差 極

33、化誤差是指接收垂直極化波而產(chǎn)生的誤差，當(dāng)飛機(jī)的飛行姿態(tài)傾斜或者天線傾斜時(shí)會(huì)產(chǎn)生這種誤差，傾斜的斜率越大，產(chǎn)生的誤差就越大。相對(duì)于地球表面的場(chǎng)矢量方向影響了電磁波的極化方式。盡管是同一個(gè)系統(tǒng)的天線方向，由于極化方式的不同，產(chǎn)生的響應(yīng)是不一樣的。所以這就導(dǎo)致了不同的方位指示，只有用了設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)定的極化方式才可以將電臺(tái)或者伏爾地面臺(tái)準(zhǔn)確的方位測(cè)量出來(lái)。如果有別的極化方式的存在，就會(huì)導(dǎo)致測(cè)向誤差的出現(xiàn)。2.4.2外部因素 在伏爾系統(tǒng)中，無(wú)論是信號(hào)的發(fā)射或者接受，都是依靠電磁波的傳播來(lái)測(cè)向的。波面不失真，也是準(zhǔn)確測(cè)向的必要條件之一。但是在發(fā)射或者接受的過(guò)程中，會(huì)有一些外部因素導(dǎo)致波陣面失真，從而無(wú)法準(zhǔn)確

34、得到發(fā)射地準(zhǔn)確的地點(diǎn)。外部因素有：（1） 場(chǎng)地誤差無(wú)線電測(cè)角設(shè)備的周圍環(huán)境都會(huì)對(duì)測(cè)角的結(jié)果產(chǎn)生影響。就像人發(fā)出聲音后，在一個(gè)房間內(nèi)可以聽(tīng)見(jiàn)自己的回音一樣，發(fā)射的電磁波接觸到物體時(shí)，就會(huì)再次產(chǎn)生入射波。而當(dāng)這些設(shè)備受到入射波的激勵(lì)后就會(huì)產(chǎn)生二次輻射場(chǎng)，與原來(lái)的輻射場(chǎng)疊加，使波陣面產(chǎn)生畸變，然后失真。這就導(dǎo)致了飛機(jī)無(wú)法獲得準(zhǔn)確的方位。當(dāng)周圍的物體，如天線，樹(shù)林，機(jī)身或者山丘等物體越接近測(cè)角設(shè)備，產(chǎn)生的測(cè)角誤差越大。（2） 海岸效應(yīng)和山區(qū)效應(yīng)當(dāng)電波從海洋跨越過(guò)海岸線到陸地時(shí)，由于從水到空氣，傳播介質(zhì)發(fā)生了改變，折射角不再等于入射角，折射角會(huì)小于入射角，使電波的傳播方向發(fā)生了改變，所以產(chǎn)生了測(cè)角誤差，這種稱為海岸效應(yīng)或者海岸線誤差。當(dāng)電波穿越比較的山丘時(shí)不會(huì)產(chǎn)生太大的誤差，但是當(dāng)穿越海拔比較高的山時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，因此產(chǎn)生誤差。（3） 無(wú)聲錐的影響伏爾地面臺(tái)由垂直天線和環(huán)形天線或者矩形天線一起工作，當(dāng)垂直天線發(fā)射信號(hào)時(shí)，垂直天線的正上空信號(hào)很弱，因此當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)在伏爾地面臺(tái)