引言
本文介绍VOR-DME导航。
VOR(甚高频全向信标, Very High Frequency Omni-Directional Range)和DME(测距仪, Distance Measuring Equipment)是传统航空导航的核心组成部分。VOR提供飞行器与地面导航台之间的方位信息，DME则提供飞行器与导航台之间的斜距。二者的结合为航空器提供了精确的二维定位能力，特别是在仪表飞行规则(IFR)下，为飞行员提供了可靠的导航支持。
在GNSS(全球导航卫星系统)主导的时代，VOR/DME仍然是航空导航中重要的备份系统，具有独特的技术价值和应用场景。
VOR系统
VOR的组成
VOR系统分为地面设备和机载接收设备两部分：
- 地面设备：
发射器：产生高频载波信号和调制信号。
天线阵列：发射全向参考信标和定向可变信号。
控制阵列：调制旋转信号，并实时校准信号精度。
- 机载设备：
接收机：接收并解调VOR信号，测量相位差。
天线：通常与LOC共用。
显示设备：如HSI(水平情况指示器)或CDI(航道偏离指示器)，直观显示方位信息。
工作原理
VOR通过发射两种相位调制信号，利用接收信号之间的相位差来计算飞行器的方位角(Radial)。
- 参考信号：
这是一个全向发射的信号，调制频率通常为30Hz，具有固定相位。
- 可变信号：
通过旋转天线以360°发射，每个方位角的信号相位对应该方位的角度。例如，0°方位的可变信号与参考信号同相，而90°方向的相位差为90°。
- 机载解调：
机载接收机对比接收到的参考信号和可变信号的相位，计算出飞行器相对于地面站的方位角。例如：
当相位差为0°时，飞行器位于地面站正北方向。
当相位差为90°时，飞行器位于地面站正东方向。
信号结构和调制
VOR的信号结构在技术上有以下特点：
载波频率：位于108.00至117.95MHz之间，采用AM调制。
30Hz调制: 提供相位基准。
识别信号： 采用1020Hz的摩尔斯电码，广播站点识别信息。
技术优势与限制
优势：
提供360°全向方位覆盖
信号稳定，受天气影响小
易于解码，精度约为±1°。
限制：
受限于视距传播，覆盖范围约为40至200海里。
信号可能受到地形遮挡或多路径干扰。
DME测距系统
DME系统组成
DME(Distance Measure Equipment)的核心组成与VOR类似，分为地面台和机载设备：
地面设备:
接收机：接收机载询问信号。
发射机：响应机载设备的询问，发出应答信号。
机载设备：
询问器(Interrogator):发送询问信号，并记录时间戳。
接收机：接收地面站的应答信号，计算信号往返时间。
天线：短刀天线，通常与应答机(二次雷达)天线共用。
工作原理
DME通过测量电磁波信号从发送到接收的时间间隔，计算飞行器与地面站之间的谢斜距。
询问信号:
飞机发送一组脉冲对信号(两脉冲间隔为12微秒)，询问地面站。
地面响应:
地面站在固定延迟(50微秒)后返回应答信号，包含相同的脉冲对特性。
时间测量与距离计算：
机载设备测量从发送询问到接收应答的总时间，减去固定延迟，计算信号传播时间。
特殊考虑:斜距与平距
DME测得的是飞行器与地面站之间的”测距”,而非”水平距离”。当飞行器位于高空时，需对DME的距离数据进行修正。
举个有趣的例子:飞机子啊FL350高度(约35000英尺)，直飞地面站时，DME显示距离为6.7海里，而实际水平距离接近于0。
信号特性
频率范围: 960MHz至1215MHz，分为询问频率和应答频率。
抗干扰能力: 通过随机脉冲间隔和唯一的频率分配，避免多机干扰。
VOR/DME联合导航
原理与机制
VOR和DME通常协同工作，以实现二维定位：
VOR提供飞行器的方位角
DME提供飞行器的距离(斜距)
通过这两项数据，机载设备可以精确计算飞机的位置。
应用场景
航路导航:曾经的主要导航应用，广泛应用于通航转场，支线导航，支持RNAV(区域导航)。
仪表进近:在无ILS的机场，VOR/DME进近是一种重要的非精密进近程序。
定位与间隔：空管使用VOR/DME定位飞行器，提供空中交通流量管理。
实例: VOR/DME进近
在机场进近程序中，飞行员可以使用DME距离和VOR径向联合完成标准进近程序。
VOR/DME进近是通过VOR和DME测定方位和距离后判断高度调整下滑角进行下滑的一种传统进近方式。
技术改进与未来发展
数字化升级：
新一代VOR/DME采用数字技术提高信号稳定性。
自动化监控功能提升了设备运行可靠性。
GNSS互补：
虽然GNSS成为主流导航系统，但VOR/DME作为独立系统，具有抗干扰性强的优势，是重要的备份设施。
区域整合与优化：
在空域整合背景下，VOR/DME站点布局正逐步优化，以支持现代空域管理需求。
