VOR导航台在民航中的应用

VOR导航台在民航中的应用

张征宇

十堰武当山机场管理有限公司湖北十堰442000

摘要

导航是一种为运载体航行时提供连续、安全和可靠服务的技术。由于飞机在空中必须保持较快的运动速度，留空时间有限，事故后果严重，对导航提出了更高的要求,对于航空运输系统来讲，导航的基本作用就是引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地。近年来，我国航空产业随着国民经济的持续增长，发展势头强劲，对陆基导航系统的要求越来越高，目前支持民航航路空中交通管理的VOR导航台等主要地面设备，对保证交通管制安全具有十分重要的作用。

关键词：空中交通管制；信号覆盖范围；VOR导航台

引言

陆基空中交通管理VOR导航台等主要地面设备存在着在不同高度、角度等条件下的盲区，这些盲区在不同的地域、电磁环境条件下呈现出不同的特点。目前，国外普遍采用ESRI公司出品的ArcGIS地理信息系统系列软件精确计算出VOR导航台的盲点，指导空管人员在实施空中交通管制过程中，指挥飞行人员规避这些盲点，有效地提高终端区复杂的环境下空中交通的有序性,充分发挥路机导航设备的导航性能,提高机场和航路的容量,保证飞行安全。

一研究意义

随着我国经济的快速发展，我国的民航业也正在不断壮大，国内的航班量快速增长，各个机场和航线也越来越繁忙。现如今，是我国全面建设小康社会至关重要的时期，是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期，国内外形势呈现新变化新特点。在社会发展的必然趋势下，民航发展迎来了新的春天，“十一五”期间我国民航业顺利完成了规划确定的主要目标和任务，航空业务规模快速增长，完成奥运、世博、亚运等重大运输保障，在汶川、玉树等突然事件紧急运输中发挥了极其重要作用。除此之外在整体发展、基础设施建设、行业管理能力、安全保障方面都有很大幅度提升。伴随国民经济的快速发展对民航业提出的新要求，航空运输持续安全，基础保障能力全面增强，服务能力基本满足需求，转变发展方式取得成效，竞争能力和国际影响力显著提高，在国家综合交通运输体系中的作用更加突出，对国家经济社会的贡献明显增大的目标。

导航台作为航空运输的基础一直起着关键性作用。DME与VOR导航台作为路基导航设备，可以直接为飞机定位[3]。通过不同飞行阶段的特定飞行程序设计，民航飞机实现安全的离场、航路、进场和进近着陆，飞行程序的设计是VOR导航台建设的依据，VOR导航台信号直接为飞行程序和飞机服务；同时，只有飞机在VOR导航台信号的覆盖范围内接受到准确可靠的信号，飞行程序才能够正常实施。

二VOR导航台在民航中的应用

中国民用航空导航系统是中国民用航空管制空域飞行安全和安全效益的重要保障。改革开放以来，随着国民经济的持续快速发展，民用航空事业也得到了高速的发展，我国新建、改扩建机场逐年增加，旅客运输量和飞行架次每年都以较高的比例增长。为了适应我国民航运输事业的快速发展，保障民用航空的飞行安全，提高民航运输和空域使用的效率，中国民航加强了空管基础设施的建设，使我国民航空管的通信、导航、监视能力得到了全面的发展和提升。

VOR(VHFOmnidirectionalRange)是一种相位比较测向近程导航系统。机载设备通过接收地面VOR导航台发射的甚高频电波,可直接测量从飞机所在位置的磁北方向到地面导航台的方位(VOR方位)以进一步确定飞机相对于所选航道的偏离状态。被ICAO(国际民航组织)所采用，1949年起成为国际标准航线的无线电导航设备用作航路导航，也用作非精密进近引导。

VOR的主要功能是对飞机进行定位。VOR机载设备测出从两个已知的VOR台到飞机的磁方位角，便可得到两条位置线，根据位置线相交定位原理即可确定飞机的地理位置。VOR台通常和测距台(DME)安装在一起（利用VOR测量飞机磁方位角，利用DME测量飞机到VOR/DME台的距离）也可确定飞机的地理位置。同时，VOR可以实现沿选定的航路导航。飞机沿预选的航道飞向或飞离VOR台，通过航道偏离指示指出飞机偏离预选航道的方向和角度，以引导飞机沿预选航道飞往目的地。

VOR导航台作为空管导航设施主要组成部分，也是空管设施建设重点之一。DME设备与VOR设备配合使用，共同组成距离—方位极坐标定位系统，直接为飞机定位，为飞机在离场、航路、进场、进近着陆等各个飞行阶段提供无线电导航信号引导。

为保障飞行器在进离场、进近、航路等各个飞行阶段均能接收持续有效的导航信号引导，从八十年代末期开始，中国民用航空导航系统经过多年的建设和规划，实现了在航路和航线上陆基导航由中波NDB为主到以VOR/DME为主的技术过渡，全国90％以上的民用航空运输机场建立了按照仪表飞行规则着陆的地面无线电导航设施，目前，在全国主要航路、航线的交叉点和转弯点以及机场终端区建设了VOR/DME导航台200余套。这些导航设施的使用，在航路航线划设、空域调整、机场进离场航线划设及提高导航精度方面，发挥了重要作用，构成了我国主要航路航线网。

三VOR/DME信号覆盖范围的影响因素分析

为保证RNAV的实施，首先需要强大的甚高频（VHF）数据通信链路，保证导航系统正常、稳定的工作；其次，对于助航设备（VOR/DME、DME/DME等）需要达到符合规定区域导航标准的精度，RNAV意味着指定的导航精度能力，航路上的容限通过导航精度与监视和通信相结合处理来实现。第三，为确保信号强度、精度和稳定性，需要通过飞行校验，保证导航信号的强度，对于部分设备在特定位置或时间达不到运行要求时，为保证正常的导航要求需评估剩余设备，并有相应应对措施。第四，导航设备其自身天线的方向性图设计和调试对导航覆盖范围的影响。第五，考虑地形对DME台信号覆盖范围的主要影响，对地形遮蔽情况的分析，首先要对接收机附近的地形进行可视性分析。可视性分析也称通视分析，它的实质属于对地形进行最优化处理的范畴，已经广泛应用在地理信息系统的各个方面。可视性分析的方法有两种，一种是可视线高程比较法：通过对DEM数据的高程值和实现的高度的比较来判断是否可见；另一种是斜率判断法：比较目标仰角是否大于地物的最大遮蔽角。通常采用后一种方法进行可视性分析研究。

四小结

随着空管技术的发展，陆基导航系统必须在导航能力、定位精度相关方面相应突破才能满足在PBN和RNAV实施中的更高要求；对PBN和RNAV设计来讲，必须评估支持系统运行的导航设施；针对目前的设备现状，可行方式主要是基于DME/DME和VOR/DME两种陆基导航系统。因此，确定陆基导航信号的覆盖范围和分析系统的导航精度是否可以支持相应导航规范下的技术要求是一个很有探讨价值的问题。本文分析了陆基导航系统的定位误差及其影响因素，并结合相关飞行数据，对相关航路进行了覆盖验证，为优化陆基导航台的布局提供支撑。

参考文献

[1]ICAO.Doc8168.ProceduresforAircraftOperations[S].2002.

[2]刘渡辉.我国区域导航航路和进离场程序设计方法研究[D].西南交通大学交通运输学院，2006，3.

[3]鲁敏，张金芳，范植华，李原野.基于DEM的视域分析与计算[J].计算机仿真，2006（05）.