民航通信系统系统-复习要点的答案

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一、名词解释（要点）

1. 短波传播的静区：天波传播和地波传播都接收不到信号的区域。通常是因为地波传播距离有限，而天波反射回地面的最近点又较远，导致中间出现无信号覆盖的区域。
2. 调制与解调：调制是将低频基带信号（如语音、数据）加载到高频载波上的过程；解调则是从接收到的已调载波信号中提取还原出原始基带信号的过程。
3. 频谱：信号所包含的各频率分量及其幅值和相位的关系，通常以频率为横坐标、振幅为纵坐标的频谱图来表示。
4. ACARS：飞机通信寻址与报告系统，是一种基于VHF/HF/卫星等数据链路的空地数据通信网络，用于自动发送和接收飞机状态报告和机组文本信息。
5. AMSS：航空移动卫星业务，利用卫星中继为航空器提供远距离的语音通信、数据通信，并支持ADS（自动相关监视）等功能。
6. 决断高度（DH）：在精密进近中，飞行员必须决定是继续进近着陆还是实施复飞的指定高度。如果在此高度未能建立足够的目视参考，必须立即复飞。
7. GPWS：近地警告系统。通过比较飞机的飞行轨迹、高度、下降率等参数与预定的安全包线，在飞机接近地面或存在可控飞行撞地风险时向机组提供目视和音响警告。
8. TCAS：空中防撞系统。通过监视周围飞机的二次雷达应答机信号，探测潜在碰撞威胁，并向飞行员提供交通咨询（TA）和决断咨询（RA），以辅助保持安全间隔。
9. PBN：基于性能的导航。规定了在特定空域内运行所需的导航性能要求（如精度、完整性等），而不依赖于特定的基础导航设施，其核心三要素为导航规范、导航设施和导航应用。
10. ADS：自动相关监视。飞机自动将机载导航系统获取的精确位置、高度、速度等数据通过数据链路发送给地面管制和其他飞机，分为ADS-B（广播式）和ADS-C（合约式）。
11. 民航数据链：用于航空通信的数字数据传输网络，通常以VHF、HF、卫星通信（AMSS）和S模式二次雷达作为传输媒介，支持ACARS、ADS-C、ADS-B等应用。

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二、填空题及答案

1. 通信系统中，最常用的两种模拟调制方式为 调幅（AM） 、 调频（FM） 。
2. 单边带（SSB）调制的优点是： 节省频带 、 节省功率 、 抗选择性衰落能力强 。
3. 根据机上天线的安装方式，可判断 HF与 VHF 通信信号是 垂直 极化，VOR/LOC共用天线的极化方式是 水平 极化。
4. AMSS的主要功能有： 提供数据通信 、 支持ADS 、 语音通信 。
5. ADF和 VOR识别信号频率典型值为 1020Hz 。
6. 雷达接收回波功率与目标距离间呈 四次方 关系。
7. DME信标的系统延时（固定延时）的典型值为： 50微秒（50 μs） ，询问信号与应答信号的频率差为 63 MHz。
8. 若 DME机上询问频率为 1087 MHz，则信标台转发频率为 1150 MHz 或 1024 MHz。
9. 存在静电干扰或雷暴云时，ADF的测向误差约是 20～40 度。
10. 在 DVOR中，30Hz可变相位信号的调制方式为 频率调制（或调频、FM）。
11. DME询问器的工作状态主要有 搜索 、 跟踪 、 记忆 、 保持 。
12. 已有的四个全球卫星导航系统分别是 GPS、Galileo(伽利略)、北斗(BDS)、GLONASS(格罗纳斯)。
13. GPS接收机实现定位需要至少接收到 4 颗卫星的信号。对于民航飞机，在采用高度辅助模式定位时，仅需要 3 颗卫星的信号。
14. GNSS增强技术中，WAAS 的全称是 广域增强系统 ，LAAS的全称是 局域增强系统 。
15. GNSS局域增强系统 LASS的覆盖距离约为 30 海里。
16. 机载 GPS的四种工作模式包括 获取模式 、 导航模式 、 高度辅助模式 和 辅助模式 。
17. 二次监视雷达得到的信息是 飞机代码（识别） 、 飞行高度 和 距离/方位（位置信息） 。
18. SSR与 S模式 SSR相比较，全呼叫询问格式相差 1 个脉冲。S模式二次雷达中，全呼叫询问格式包含 4 个脉冲，其中 ATCRBS应答机不予识别的是 P4 脉冲。
    解析：传统SSR全呼叫询问格式包含P1、P2、P3共3个脉冲；S模式增加了P4脉冲，共4个脉冲，ATCRBS应答机只识别前三个。
19. DABS的全称是 离散寻址信标系统 ，其询问数据采用 差分相移键控（DPSK）调制，应答数据采用 脉冲位置调制（PPM） 调制。
20. WXR的工作方式主要有 气象 、 气象+湍流 、 地图 、 测试 。
21. 现代气象雷达显示时表示大、中、小雨区域的颜色通常是 红 、 黄 、 绿 。
22. 无线电高度表 LRRA所采用的信号是 调频连续波（或 FMCW）。
23. TCAS II的 VSI 显示 TA 4.8-05↑，表示入侵飞机与本机相距 4.8 海里，位于本机 下方 500 英尺处，正以 超过 500 英尺/分钟 的速度爬升。
24. 相比 GPWS，EGPWS 增加了 TA（地形觉察） 警告和 TCF(地形净空基底) 警告。
25. 现代民航飞机上交流供电系统电压为 115 伏，频率为 400 赫兹。
26. PBN由 导航规范 、 导航设施 、 导航应用 三个要素组成。
27. 在 PBN规范中，RNAV的全称是 区域导航 ，RNP的全称是 所需导航性能 。
28. ADS分为 广播 式和 合约 式两种。
29. ADS-B可用的数据链包括 1090ES 、 UAT 、 VDL-4 。
30. 目前 ADS-C的应用环境以 海洋空域 为主，报告周期约为 每几分钟（或 1～5分钟） 。
31. 航空数据链一般将 VHF数据链 、 HF数据链 、 卫星数据链（SATCOM） 、 S模式二次雷达数据链 数据链作为传输媒介。
32. 中国民航 ADCC的 VHF数据链通信基频频率为 131.45 MHz。
33. 民航无线电设备中，使用了多普勒效应的设备有 DVOR 、 WXR 等。
34. 驾驶员对飞机着陆或复飞做出判断的最低高度称为 决断高度（DH） 。
35. 民航飞机跑道冲出预防系统（ROPS）的进近预警阶段，飞机进近至 2500英尺 无线电高度时自动激活，直至飞机接地、 发动机反推（或减推力装置） 启动后终止。
36. 根据 ICAO规定，水下定位信标在飞机坠入水中后发射 37.5k Hz 脉冲信号，且持续时间不少于 30 天。

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三、简答题及解析

1. 在民航通信中，HF和 VHF通信在天线设备、频道划分、作用范围等方面的差异。

• 天线设备：HF通信常采用长线天线或probe天线，通常为垂直极化；VHF通信多采用刀型天线，也是垂直极化。
• 频道划分：HF通信频率范围为2~29.9999 MHz；VHF通信频率范围为118.00~135.975 MHz。
• 作用范围：HF主要依靠电离层反射（天波）传播，作用距离远，适合跨洋和远距航线通信；VHF主要依靠空间波直线传播，限于视距范围，通信距离随飞行高度变化，通常用于终端区和陆地航线视距内通信。

2. 简述 ADF和 VOR的工作原理，比较其工作频段、所测参数的差别。

• 工作原理：
  • ADF利用环形天线的“8”字形方向性图接收地面NDB台发射的无方向性中长波信号，通过测定来波的相对方位进行定向。
  • VOR则是通过接收地面台发射的带有两个30Hz信号（基准相位信号与可变相位信号）的甚高频信号，比较两者的相位差来确定飞机相对于电台的磁方位。
• 频段：ADF工作在中长波段（190~1750 kHz）；VOR工作在甚高频段（108~118 MHz）。
• 所测参数：ADF测得的是飞机纵轴与飞机至导航台连线的夹角，即相对方位角（RB）；VOR测得的是磁北向与飞机至导航台连线的夹角，即**电台磁方位角（QDM）**或径向方位角（QDR）。

3. 详细叙述 ILS 系统的组成及各部分的工作原理及各自所完成的功能。

ILS（仪表着陆系统）主要由三部分组成：

• 航向信标台（LOC）：工作在108~112MHz。通过在跑道中心线两侧发射两个相交的带有90Hz和150Hz调制音频的波束，提供水平引导。飞行员根据接收信号比较两音频的幅度差，判断飞机偏左或偏右。
• 下滑信标台（GS）：工作在329~335MHz。原理类似LOC，通过在跑道入口前方发射上下相交的波束（150Hz在下，90Hz在上），提供垂直引导。指示飞机是否高于或低于预定下滑道。
• 指点标台（MB）：工作在75MHz。沿进近方向设置外、中、内指点标，垂直向上发射锥形波束。当飞机飞越时，机载接收机接收信号并发出特定的灯光和音响提示，为飞行员提供距离跑道入口的精确距离信息。

4. PBN导航规范中 RNAV和 RNP的关键不同是什么？RNP-1 中的“1”是指什么？

• 关键不同：RNP标准包含了机载设备的监视和告警导航性能要求，当导航性能不满足要求时系统能向机组告警；而RNAV标准则不包含此监视与告警要求。
• “1”的含义：代表在95%的飞行时间内，导航系统的系统总误差不超过1海里。

5. 以 GPS 为例，简述 GNSS 的工作原理。

GPS接收机通过接收至少4颗卫星发射的导航信号，测量信号从卫星传播到接收机的时间，计算出伪距。利用这4颗（或以上）卫星的伪距及星历数据提供的卫星坐标，建立方程组，即可解算出接收机的三维位置（经度、纬度、高度）以及消除接收机时钟与卫星时钟的钟差，实现精准定位。

6. 简述 SSR相对于一次雷达的优点，并描述 SSR询问和应答信号的格式，以及 S模式 SSR相对于传统 SSR的优点。

• SSR相对一次雷达的优点：①回波强度不依赖于目标反射面积；②无需飞机二次辐射闪烁干扰；③发射功率小，作用距离远；④可提供飞机代码和气压高度信息。
• 信号格式：询问信号由P1、P2、P3三个脉冲组成（P2用于抑制旁瓣）；应答信号由两个相隔20.3μs的框架脉冲及中间的12个信息脉冲组成（用于传达飞机代码或高度）。
• S模式优点：采用24位地址码进行离散寻址，实现选择性询问，彻底解决了传统SSR的同步窝扰和混叠问题；具有更强的数据通信能力（如支持ADS-B）；抗干扰能力更强。

7. 列举民航飞机主要无线电设备的功能和工作频率范围。

• HF通信系统：远距通信，2~29.9999 MHz。
• VHF通信系统：视距通信，118.00~135.975 MHz。
• ADF/NDB系统：中长波测向，190~1750 kHz。
• VOR系统：甚高频测向，108~118 MHz。
• DME系统：测距，L频段（962~1213 MHz）。
• ILS系统：进近引导，LOC（108~112 MHz）、GS（329~335 MHz）、MB（75 MHz）。
• SSR应答机：监视与识别，L频段（询问1030 MHz，应答1090 MHz）。
• 气象雷达（WXR）：气象探测，X频段（约9.3 GHz）。
• 无线电高度表（LRRA）：低高度测高，C频段（约4.3 GHz）。