導航原理與系統（簡體書）

本書闡述了航空無線電導航的基本原理及其特點，剖析了民用航空廣泛使用的陸基導航系統的工作原理與過程，并對其典型系統進行了系統深刻論述。全書共8章，前兩章介紹了無線電導航概論、無線電導航技術基礎，第3~7章的內容分別為自動定向機、多普勒甚高頻全向信標、測距機、無線電高度表和儀表著陸系統，第8章為區域導航。

倪育德，中國民航大學教授，校教學名師。1986年和1989年分別獲北京航空航天大學電子工程專業本科和碩士學位，2000年獲法國民航大學新航行系統（S/ATM）專業碩士學位。一直從事無線電導航（包括衛星導航）的教學與研究。主持省部級項目一項，參與國家自然科學基金項目2項，國家863高技術計劃項目2項，橫向項目8項。1994年和1999年分別出版了兩本有關無線電導航系統的教材，即《多普勒全向信標》（第二作者）（中國民航出版社）和《測距機》（作者）（香港慧文國際出版有限公司）。在國內外發表論文30多篇，15篇被SCI和EI收錄。承擔過民航導航臺設備的調試與安裝，具有深厚的理論基礎和較豐富的工程能力，在無線電導航領域造詣較深，為民航知名導航專家，民航局導航專家庫成員，經常參加民航空管設備的采購評標，中國電子學會高級會員，國家863項目評審專家（導航與觀測方向）。?

無線電導航已廣泛應用于航空、航天、航海及在陸地上有目的移動的航行體，它是多門學科和多項技術的綜合結晶，具有嚴格的科學體系。本書闡述了航空無線電導航的基本原理及其特點，剖析了民用航空廣泛使用的陸基導航系統的工作原理與過程，對其典型系統（包括VRB-51D?DVOR、LDB-101?DME、NM-7000B?ILS以及機載900系列系統）進行了系統而深刻的論述，并闡述了區域導航的基本導航計算方法以及基于性能的導航涉及的一些主要問題和性能規范。全面深刻地展示了民用航空陸基無線電導航的實質與內涵。?本書特色：（1）以國際民航組織、美國聯邦航空管理局、美國航空無線電技術委員會等組織以及國際上主要航空產品制造商的文件為技術支撐。（2）以航空導航需要解決的三個基本問題即確定飛機的位置、飛機的航向以及飛行（或待飛）時間為主線來組織材料，以空地協同的觀點來闡述航空導航的實施過程。（3）系統剖析了目前民航廣泛使用的陸基導航系統，使讀者真正理解導航基本原理的內涵、實質，尤其是系統的設計思想和相應問題的解決方案，牢固建立起整個導航系統的框架和脈絡。（4）將導航系統充分納入到運行的概念中去闡述。

無線電導航已廣泛應用于航空、航天、航海及在陸地上有目的移動的航行體，它是多門學科和多項技術的綜合結晶，具有嚴格的科學體系。就航空無線電導航而言，它被分為陸基導航、星基導航和基于性能的導航（PBN）三類。自20世紀30年代無線電導航次用于航空，就開啟了陸基導航時代。由于無線電導航具有其他導航手段無法比擬的優點，很快就成了飛機的必裝設備。經過80多年的發展和技術進步，陸基導航系統的精度、完好性、連續性、可用性以及體積、重量和自動化程度等都得到極大改善，全世界設有相當完善的陸基導航臺網，構成了飛行員可信賴的導航設施。為了佳利用包括時間在內的四維空域，以增強航路運行能力及提高空中交通管理效率，1988年國際民航組織（ICAO）提出了未來航行系統（FANS）的概念，1993年宣布正式實施FANS系統，并將該系統改稱為“國際民航組織的通信導航監視/空中交通管理（S/ATM）系統”，簡稱新航行系統，而全球導航衛星系統（GNSS）是S/ATM系統中極為重要的組成部分。按照ICAO原有的GNSS計劃，GNSS一旦建成，現有的陸基導航設施將全部拆除。但在二十幾年的GNSS實施過程中，目前普遍認為，陸基導航與星基導航其實不存在誰取代誰的問題，只存在以誰為主、以誰為輔的問題。目前是陸基導航為主，今后是星基導航為主，從陸基導航到GNSS的過渡是一個漸進過程，要真正實現在所有飛行階段以GNSS為單一導航系統的目標還需較長時間，并且即使GNSS已經建成，現有的主要陸基導航系統將作為GNSS的備用系統而存在，一個主權國家還必須運營一個小的陸基導航臺網。這個思想在ICAO 2012年第12屆航行會議上通過的第四版《全球空中航行計劃》中得到了反映。新版《全球空中航行計劃》納入了“航空系統組塊升級（ASBU）”方案，其中的技術路線圖從技術演變發展的角度展示了實施ASBU 所需的主要技術及其發展情況。就導航而言，ICAO 在導航技術路線圖中就明確指出，傳統陸基導航設施在全球已廣泛應用，大多數的航空器也配備了相關的機載設備。由于GNSS 信號的脆弱性，傳統陸基導航設施在未來仍會作為GNSS導航的備份。基于性能的導航是指對于運行在空中交通服務航路、儀表進近程序或指定空域的航空器基于規定的導航性能（精度、完好性、連續性、可用性和功能性）要求的區域導航，它是2007年ICAO正式提出并實施的導航新概念。PBN集中體現在運行概念的革命以及更多偏重在對機載導航系統的功能、性能要求上，它所依賴的導航系統仍然是目前主要的陸基導航系統、GNSS以及慣性導航系統。目前，PBN的相應理論和應用正在包括中國在內的世界主要國家和地區快速推進。雖然國內出版了一些無線電導航方面的教材或專著，但系統而深刻闡述民用航空導航系統及其運行的書還不多見。鑒于該原因，我們編著了這本書。本書闡述了航空無線電導航的基本原理及其特點，剖析了民用航空廣泛使用的陸基導航系統的工作原理與過程，對其典型系統（包括VRB51D DVOR、LDB101 DME、NM7000B ILS以及機載900系列系統）進行了系統而深刻的論述，并闡述了區域導航的基本導航計算方法以及基于性能的導航涉及的一些主要問題和性能規范。全書共分8章，內容包括無線電導航概論、無線電導航技術基礎、自動定向機、多普勒甚高頻全向信標、測距機、無線電高度表、儀表著陸系統及區域導航等，以全面深刻地展示民用航空陸基無線電導航的實質與內涵。本書具有以下鮮明特色： （1） 考慮到民用航空是高度國際化、高度標準化的行業，本書以國際民航組織、美國聯邦航空管理局（FAA）、美國航空無線電技術委員會（RTCA）等組織以及國際上主要航空產品制造商的文件為技術支撐，系統剖析了民用航空陸基導航系統的工作原理與過程，涉及的定義闡述、性能指標等均以這些文件尤其是以ICAO的文件為基礎。（2） 全書以航空導航需要解決的三個基本問題，即確定飛機的位置、飛機的航向以及飛行（或待飛）時間為主線來組織材料，以空地協同的觀點來闡述航空導航的實施過程。（3） 在介紹某一導航系統時，首先介紹其通用性原理，然后對目前民航廣泛使用的陸基導航系統作了深刻分析。之所以這樣做，是因為在長期的教學實踐中我們發現，只有將基本原理融于具體設備之中，學生才能真正理解導航基本原理的內涵、實質，尤其是系統的設計思想和相應問題的解決方案，牢固建立起整個導航系統的框架和脈絡。（4） 將某一導航系統充分納入運行（Operation）的概念中去闡述，這樣不但會避免相應導航系統成為技術孤島，更能使讀者理解該導航系統對相應運行的技術所起到的支撐作用。（5） 本書雖然重點介紹的是陸基導航系統，但充分考慮和吸納了ICAO的導航新概念和新方法，展示了導航技術的發展方向，在本書涉及的技術所能支撐的范圍內，對目前迅猛發展的PBN作了深刻闡述。本書由中國民航大學倪育德、盧丹、王穎和崔銘編寫。其中第1章~3章（3.6節除外）、第4章（4.6節除外）、第5章（5.7節除外）和第8章由倪育德編寫，第6章以及3.6節、4.6節、5.7節和7.8節由王穎編寫，第7章的7.1節~7.6節由盧丹編寫，7.7節由崔銘編寫。本書在編寫過程中，得到了中國民航大學韓萍教授的大力支持和幫助。王健老師在校內講義《導航原理與系統》的編寫中，撰寫了“儀表著陸系統”這一章，本書借鑒了該講義這一章的部分內容和思想，特表誠摯謝意。本書是編者長期從事無線電導航教學與研究的總結，編者與多位民航知名導航專家和空中交通管理方面的專家，如王世有、王巍、孫淑光、張旗、劉瑞華、戴福青、楊新湦等的討論使編者受益匪淺，尤其想到每次與王世有先生對導航技術的長時間交談和討論，不禁對他對導航技術的深刻理解和極其豐富的實際經驗、極強的解決實際問題的能力以及正直的為人都充滿了敬佩和懷念。另外，研究生李書宇、馬宇申、朱金芳、劉萍等也提供了支持。在此一并表示誠摯的感謝。本書由知名導航專家、中國民航局空中交通管理局高級工程師王巍擔任主審，他對本書提出了許多中肯意見和建議，編者按照這些意見和建議對本書進行了認真修改，使本書增色不少，特表衷心感謝。本書的編寫參考了大量資料，對這些資料的作者深表謝意。但限于篇幅，有些資料沒有在“參考文獻”中列出，對此編者表示深深歉意。雖然本書在出版前經過多次試用，在交付出版時又作了認真修改，但囿于編者學識水平，加上工作繁忙，對有些問題可能研究不夠，書中缺點和不足之處，熱忱歡迎讀者批評指正，以便再版時修訂。來信請寄： yudeni_cauc@sina.。?編者2015年4月于中國民航大學