УДК 629.73

Оборудование для измерения расстояния DME (distance measuring equipment)

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сычев Максим Евгеньевич – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Колосов Демис Ильич – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье рассматривается основной принцип работы оборудования для измерения расстояния от самолета до радиостанции, его устройство, функционал, а также особенности эксплуатации.

Ключевые слова: DME, радар, воздушное судно, сигнал, навигация, устройство.

DME( distance measuring equipment) – вторичная радионавигационная система, позволяющая воздушному судну определять дальность до радиостанции.

Первичный радар

Основной радар использует импульсы радиоэнергии, отраженные от цели (облака или самолета), т. е. он использует одну частоту повсюду. Первоначально радар использовался для определения местоположения самолетов и отображения их дальности и азимута на мониторе. В направлении цели излучался импульс, и мощность возвращаемой энергии измерялась и использовалась для определения дальности до цели. Используемая антенна является направленной, поскольку она обеспечивает всенаправленную информацию.

Вторичный радар

Вторичный радар – это радиолокационная система, работающая совместно с первичным радаром для определения местоположения самолета путем отражения радиоволн от поверхности самолета и измерения времени возвращения сигнала. Первичный радар предоставляет только основную информацию, но не дает подробных сведений о типе самолета, высоте и других важных параметров. Для этого на помощь приходит вторичный радар, который добавляет уровень сложности радионавигационной картине.

Транспондер – то устройство, благодаря которому все это может осуществиться. Он принимает сигнал от радара и отвечает закодированным сообщением, содержащем всю необходимую информацию. Также передача сигналов происходит на разных частотах.

1

Рисунок 1. Первичный и вторичный радар.

Оборудование для измерния расстояния (DME)

Навигационное устройство DME включает в себя приемоответчик, который оперирует по принципу системы вторичного радиолокации в диапазоне от 960 до 1215 МГц на сверхвысоких частотах. Важно отметить, что между частотами запросчика и приемоответчика всегда существует разница в +/- 63 МГц. Передача данных осуществляется в диапазоне от 1025 до 1150 МГц, в то время как прием данных доступен в диапазоне от 962 до 1215 МГц. Расстояние между каналами составляет 1 МГц, что в общей сложности предоставляет 252 точечных частоты или канала.

Нумерация этих каналов находится в диапазоне от 1 до 126X и от 1 до 126Y. Важно знать, что код излучения для DME имеет обозначение P0N.

Функции Оборудования для измерения расстояния (DME)

  • Он обеспечивает очень точное определение дальности наклона, круговую линию ориентации и две линии ориентации в комбинации с другим DME или совместно расположенным VOR.
  • Если самолет оснащен соответствующим компьютером, то он учитывает изменение дальности наклона в зависимости от воздушной скорости и продолжительности пребывания.
  • Схема выдерживания и дуга DME могут быть определены более точно.
  • Например, он обеспечивает проверку дальности и высоты для неточных процедур захода на посадку, таких как заходы только по положению, заходы без отказа и т.д.
  • Обеспечивает точную проверку дальности и высоты до порога ВПП.
  • Облегчает радиолокационную идентификацию, когда пилоты сообщают свое местоположение на VOR/DME.
  • Облегчает разделение и управление воздушными судами вне радиолокационного воздушного пространства на основе фиксированных значений VOR/DME, сообщаемых отдельными воздушными судами.
  • Принадлежащей компьютеризации она может стать основой упрощенной системы зональной навигации (RNAV).
  • Обеспечивает точные данные по дальности для более сложных и точных систем RNAV, где используется сдвоенные система.

Эксплуатация

DME является вторичной радиолокационной системой, обеспечивающей покрытие косым импульсом. Однако если самолет находится над станцией DME, то высота указывается над станцией DME.

Разница между расчетной наклонной дальностью и фактическим расстоянием до земли увеличивается по мере набора высоты и приближения самолета к DME. Как правило, разница увеличивается, когда самолет находится на высоте менее 3×. Если самолет находится непосредственно над DME (расстояние до земли 0 NM), то отображается высота самолета (морские мили); существует некоторая путаница относительно DME, к тому же прибор имеет 10-секундную схему памяти, поэтому измерения дальности продолжают рассчитываться.

2

Рисунок 2. Диапазон наклона для измерения расстояния.

DME (Distance Measuring Equipment) - навигационное устройство, которое используется пилотами для определения расстояния от самолета до выбранной наземной точки. Оно работает на основе принципа измерения задержки времени прохождения радиосигналов между самолетом и наземной станцией. Когда самолет отправляет свой запрос на наземный ретранслятор, он излучает всенаправленную пару импульсов длительностью 3,5 мкс каждый на несущей частоте наземного ретранслятора. Частота следования пар импульсов генерируется запросчиком и может находиться в диапазоне от 5 до 150 пар импульсов в секунду.

Наземный ретранслятор принимает сигналы от самолета и передает их обратно на самолет после задержки в 50 мкс. Частота передачи сигналов на самолет отличается от частоты запроса на +/- 63 МГц. Это означает, что полученные сигналы будут иметь отличающуюся частоту, которая зависит от выбранной частоты запроса.

Дальномерное измерение в DME производится путем измерения времени задержки между излучением сигнала от запросчика и приемом от наземного транспондера. По этой задержке времени можно определить расстояние между самолетом и наземной станцией.

Таким образом, DME позволяет пилотам определить точное расстояние до наземной точки навигации, что является важным элементом для безопасной и точной навигации в воздушном пространстве.

Вычисление расстояния

Таким образом, для расчета расстояния до навигационного устройства DME по времени T в микросекундах, нужно выполнить следующие шаги:

  1. Вычислить разницу между временем T и фиксированной задержкой радиомаяка, равной 50 мкс:

D = T - 50 мкс

  1. Разделить полученную разницу D на время, затрачиваемое радиочастотной энергией на пролет 1 морской мили и возвращение (12.359 мкс):

R = D / 12.359

Следственно, значение R будет выражено в морских милях и представляет собой наклонное расстояние до навигационного устройства DME.

Процесс опроса осуществляется на одной из 126 возможных частот в диапазоне 1025-1150 МГц с интервалом в 1 МГц. Опрос осуществляется парами импульсов, где каждая пара импульсов состоит из синхропосылки и опросного импульса. Синхронизация этой пары импульсов зависит от выбранного канала, который может быть либо X, либо Y. Таким образом, в зависимости от выбранного канала, будет выполнена синхронизация и осуществлен запрос на определенной частоте.

3

Рисунок 3. Базовая блок-схема оборудования для измерения расстояния.

Организация каналов X и Y

Частота запроса равна 126, а частота ответа-252, причем частота ответа на 63 МГц выше или ниже частоты запроса. Канальный интервал составляет 1 МГц как для запроса, так и для ответа.

Каналы нумеруются 1X, 1Y, ... 26X, 126Y. Например, канал 20X соответствует запросу на частоте 1044 МГц и ответу на частоте 981 МГц, а канал 16Y-запросу на частоте 1140 МГц и ответу на частоте 1077 МГц.

В случае гражданских маяков DME каналы 1-16, X и Y и 60-69, X и Y,52 не используются, поскольку DME используется совместно с VOR и ILS, а этих каналов всего 200, а не 252. Другая причина заключается в том, чтобы избежать перекрытия и возможной интерференции с частотами транспондеров УВД на частотах1030 и 1090 МГц.

Диапазон действия

Дальность действия системы измерения расстояния DME (Distance Measuring Equipment) ограничена и зависит от прямой видимости между наземной станцией и воздушным судном. Однако, существуют физические преграды, которые могут помешать достижению сигналов DME до назначенного места. Это может привести к неправильному расчету расстояния по наклону. Кроме того, плотность воздушного движения также может влиять на диапазон действия системы DME. Если на наземную станцию поступает слишком много запросов от воздушных судов, то она может не успеть обработать все запросы. В таком случае, транспондеры будут отвечать только на запросы с более высокой приоритетностью. Важно отметить, что дальность приема сигнала DME воздушным судном зависит от его высоты. На очень больших высотах самолет может принимать сигналы DME на расстоянии до 199 миль от наземной станции, при условии отсутствия физических преград. Однако, для небольших самолетов, дальность полета с использованием DME обычно составляет до 50 миль или даже меньше, особенно если они летят над гористой местностью.

Таким образом, система DME имеет свои ограничения, которые влияют на ее дальность и точность измерения расстояния. Необходимо учитывать физические преграды и плотность воздушного движения, чтобы правильно использовать и интерпретировать данные, полученные от системы DME.

Точность измерений

Она предоставляет точные измерения расстояния между самолетом и наземной станцией, что является необходимым для безопасной посадки. Однако, как любое техническое устройство, она имеет свои ограничения и ошибки, среди которых особенно важна ошибка наклонной дальности. Описание ошибки наклонной дальности: Ошибку наклонной дальности наземной станции DME можно объяснить следующим образом. При использовании высокоточного оборудования, используемого при посадке, точность измерений составляет всего 30 метров. Однако сама наземная станция DME имеет точность 185 метров (0,1 морской мили). Это означает, что при использовании DME пилоты могут получить некоторое отклонение в измерениях расстояния. Дальность наклонной дальности рассчитывается с использованием высоты воздушного судна и расстояния до земли. Она представляет собой горизонтальное расстояние между воздушным судном и наземной станцией. Если самолет находится прямо над транспондером на высоте, например, 6000 футов или 1 морскую милю над наземной станцией, дисплей DME будет показывать 1 морскую милю. Это означает, что ошибка наклонной дальности может возникнуть, когда самолет находится на высоте или близко к станции. Игнорирование ошибки: Из-за этой ошибки пилоты пришли к выводу, что существует определенное расстояние от наземной станции DME, на котором они могут игнорировать эту ошибку. Исходя из опыта, они установили, что самолет может находиться на расстоянии не менее 1 морской мили от станции DME на каждые 1000 футов над землей, не вызывая никаких проблем. Например, если самолет летит на высоте 10 000 футов, пилот может получить точные показания DME, если он находится в 10 морских милях от станции DME.

Ошибка наклонной дальности в наземной станции DME является фактором, который пилоты должны учитывать при использовании этого оборудования для навигации. Однако, благодаря определенным правилам, пилоты могут игнорировать эту ошибку, когда самолет находится на определенном расстоянии от станции. Это позволяет им получать точные показания DME и обеспечивать безопасность полетов. Важно помнить, что каждый полет требует индивидуальной оценки и принятия решений, основанных на обстоятельствах и опыте пилота.

Оборудование для измерения дальности полета

Существуют две независимые системы DME, включающие антенны и запросчики. Антенны DME представляют собой лопасти L-диапазона, расположенные на нижней стороне фюзеляжа самолета. Антенна двойного назначения, поскольку она используется как для передачи, так и для приема

4

Рисунок 4. Антенна DME.

Запросчики расположены в отсеках оборудования и выполняют три основные функции:

  • Передача
  • Прием
  • Расчет расстояния до выбранного навигационного средства

Запросчик работает в нескольких режимах:

  • Режим ожидания
  • Поиск
  • Трасса
  • Сканирование
  • Память
  • Неисправность
  • Самопроверка.

Заключение

Хотя DME все еще используется сегодня, оно стало редкостью. Хотя оно и было важной частью управления воздушным движением, его больше не используют так часто, как сейчас; его заменили GPS и WAAS, которые основаны на спутниках. Однако, учитывая сказанное, FAA (The Federal Aviation Administration) по-прежнему собирается расширять инфраструктуру DME, чтобы гарантировать, что в случае сбоя системы или сбоев в работе GNSS (Глобальной навигационной системы) на борту будет обеспечен уровень обслуживания, который сможет поддерживать воздушное судно в нужном направлении. 

Список литературы

  1. Сарайский Ю. Н., Липин А. В., ЛИберман Ю. И., Аэронавигация Ч. П. Радионавигация в полете по маршруту: Учебное пособие. /СПБГУ ГА Санкт-Петербург, 2013.383 с.
  2. Haygood J. How Distance Measuring Equipment (DME) Works In Aviation [Электронный ресурс]. – URL: https://www.skytough.com/post/how-dme-aviation-works.
  3. What Is Distance Measuring Equipment (DME)? [Электронный ресурс]. – URL: https://www.flyingmag.com/guides/what-is-dme-everything-to-know.
  4. Старчиков С. А. Основы аэронавигация. –
  5. Модестов С. Б., Куц К. А. Основы аэронавигации.

Интересная статья? Поделись ей с другими: