DVOR导航台迁址的实例分析与启示

陆逸华

随着经济社会发展，原有的DVOR导航台与周边环境不兼容的情况越来越严重，研究全向信标（VOR）迁址问题日益重要。我们利用基于几何绕射理论（GTD/UTD）的电磁模型，对其进行建模研究和系统分析。地网尺寸和高度是主要影响因素，另外不同的地面视为不同的辐射天线和工作环境，调幅信号的估计值是地网尺寸、高度以及环境的函数，这些研究结论有助于VOR导航台站的选址、迁址及性能分析。

【关键词】多普勒全向信标 9960Hz调幅 电磁建模

1 概述

随着经济社会发展，原有的DVOR导航台与周边环境不兼容的情况越来越严重，研究DVOR迁址问题日益重要。一般而言，在现有的选址条件下需要架高VOR设备才能提供最佳的信号覆盖。浦东机场扩建工程需要对终端VOR台站进行迁址。经多方评估，原台迁址至一个停车库的顶部，在DVOR设备安装之前，根据空中交通管制要求，DVOR（主要是51和71度径向）需要满足浦东国际机场的进离场要求。根据分析，DVOR地网直径设计为22.9米，地网高度设计为38.1米。通过电磁建模可以确定辐射信号有缺陷的原因。如果DVOR天线安装在离地高度15.8米的地网上，就没有前述的信号辐射问题，这时地网离停车库屋顶的高度只有4.6米。本文论述了理论分析的过程，这些研究结论对DVOR台站的选址、迁址及性能分析有一定的参考价值。

2 建模分析

2.1 近场散射程序

假定多普勒天线辐射一个理想信号（但是没有提供准确的结果分析）。1970年代开发的一个通用电磁程序—近场散射程序（NZBSC）2，目前已演进为NZBSC 3.4版本。NZBSC程序利用几何光学（GO）和几何绕射理论（GTD/UTD）电磁理论，可对单边缘、双边缘、弯曲边缘、角、边坡衍射机制进行建模分析，此程序可用于浦东国际机场多边形地网的建模，也可以用于其他进近VOR台站或航路VOR台站地网的建模。

地网尺寸及多普勒天线分布如图1所示。NECBSC程序有DVOR输入和输出参数。输入参数包括一根中央天线和50根边带天线，每一个全向信标天线以环天线建模；另外还包括地网的几何尺寸和形状，散射体、飞行航路等。输出参数有DVOR天线的辐射场型或近场电场强度。输出的空间合成信号经过现有的接收机算法处理后，得到方位误差。修正的接收机处理算法输出9960 Hz调幅信号。

2.2 多普勒处理器和9960 Hz调制

模型中使用的后处理器主要执行功能：一计算9960Hz接收信号的调制度，二计算DVOR的方位误差。如图2所示，接收机的整个接收信号为直射和反射信号的矢量和。反射信号影响接收机接收到的9960 Hz调制信号。在多径环境下，DVOR载波和边带信号存在空间相关的差异，其比率决定了调制度。这些差异导致调制度的实际变化。为了对9960 Hz信号调制度建模，图2对9960 Hz 滤波器输出进行了分析。

3 结论与建议

基于模型分析可得出以下结论：

（1）9960Hz 信号调幅的变化量是地网尺寸和离地高度的函数。

（2）VOR 周围存在的建筑物增加了方位误差和9960Hz 调制度，除非信号覆盖内建筑物之间有孔径，一般情况下不会使系统超出容限。

随着区域经济的发展，原有的DVOR导航台与周边环境不兼容的情况越来越严重。根据前述研究，VOR地网高度（例如地网高度为38.1米）增大了方位误差和调制度的精度。此外，增加地网尺寸（目前直径为22.9米）却不减小地网高度，也不会减小方位误差和调制度的粗糙度。因此，无论是新建DVOR导航台站的选址还是原有DVOR台站的迁址，亦或是NDB改造为DVOR台站，未来的选址离地高度最好大于30.5米（约等于100英尺），并需要理想的周边环境。

参考文献

[1]尹育新，戎宏娜.浅谈一种全新的网络技术—物联网[J].信息系统工程，2010（2）：105-106.

[2]胡清，詹宜巨，黄小虎.基于RFID企业物联网及中间件技术研究[J].微计算机信息，2009（25）：158-160.

作者单位

民航华东空管局设备维修中心浦东导航室 上海市 200335endprint