[科普中国]-多普勒导航系统

70年代以来又出现了多普勒导航系统与其他机载电子系统相结合的多功能航空综合系统。多普勒导航系统（Doppler navigation system）是利用多普勒效应测定多普勒频移，从而计算出飞机当时的速度和位置来进行导航（见无线电导航）。飞机因侧风而偏航时，多普勒雷达还用于测量偏流角的数值并对航向进行修正。多普勒导航系统的优点是：无需地面设备配合工作；不受地区和气候条件的限制；飞机速度和偏流角的测量精度高。缺点是：飞机姿态超过限度时，多普勒雷达因收不到回波而不能工作；定位误差随时间推移而增加；多普勒雷达的工作与反射面状况有关。

主要特征多普勒导航系统是指利用多普勒效应进行导航的自备式导航设备的总称。通常由多普勒导航雷达、航向姿态系统、导航计算机、控制显示器等构成。由多普勒导航雷达测得的、与飞机地速和偏流角相对应的多普勒频移（即地面回波的频率与雷达发射的电波频率之差）信号，与航向姿态系统提供的飞机航向、俯仰、倾斜信号一并送入导航计算机，算出地速、偏流角；求得飞机位置及其他导航参数，控制显示器显示各种导航参数并实施对系统的操纵和控制。1

基本信息名 称 多普勒导航系统

体 制 调频连续波

波 段 Ku

研制单位 Singer Company, Kearfott Division

研制时间 1972年

装备时间 1978年

装备机种 YAH-60A、AH-1S、UH-60A、CH-47D、CH-46E、BO-105VBH、BO-105PAH、CH-53D、UH-1H等

工作状态 导航

现 状 生产，服役中

主要应用AH-64“阿帕奇”（Apache）——应用了多普勒导航系统的直升飞机

AH-64“阿帕奇”（Apache）是美国麦.道公司根据美国陆军提出的“先进攻击直升机”（AAH）计划研制的先进攻击直升机。该机能在恶劣气象条件下昼夜执行反坦克任务，并有很强的战斗、救生及生存能力。1975年9月，原型机首飞，1984年正式交付，1989年12月，在巴拿马首次参战，1991年的海湾战争和1999年北约对南联盟军事打击中大量使用了AH-64，显示了优异的作战能力。现有型别：AH-64A，“先进阿帕奇”，“多阶段改进计划”（MSIP）；AH-64B，是AH-64A的改型，装备全球定位系统（GPS），具有目标交接能力；AH-64C，是AH-64A的改型；AH-64D“长弓阿帕奇”，装有“长弓”雷达，可携带射频导引头的“海尔法”导弹；计划改装更大功率的通用动力公司的T700-GE-701C发动机，新的配电系统，双倍于70千伏安的大型发电机及AN/ASN-157多普勒导航系统。

系统说明利用多普勒效应实现无线电导航的机载系统。它由脉冲多普勒雷达、航向姿态系统、导航计算机和控制显示器等组成。多普勒雷达测得的飞机速度信号与航向姿态系统测得的飞机航向、俯仰、滚转信号一并送入导航计算机，计算出飞机的地速（见飞行速度）矢量并对地速进行连续积分等运算，得出飞机当时的位置。利用这个位置信号进行航线等计算，实现对飞机的引导。多普勒导航系统的工作原理属于导航方法的航位推算法（见飞机导航系统）。

系统应用多普勒雷达在1945年就已用于测量速度。1955年军用飞机开始采用多普勒导航。到了1962年，在长距离、跨洋航线上也采用了这种导航系统。初期的多普勒导航系统采用电子管式多普勒雷达和机电模拟式导航计算机，后来改用晶体管式多普勒雷达和数字电子计算机。在这以后，多普勒导航系统才发展成为组合导航系统，如多普勒-惯性导航系统。

技术特点AN/ASN-128多普勒导航系统在1972年由美国陆军投资开发，通过三个回合的硬件设计以及最后竞争性工程开发阶段在1976年投标中获得胜利，陆军给了生产300部系统的合同，到1980年中交付完毕，该系统还转让给西德SEL公司生产了470部。它被美国陆军列为标准型直升机多普勒导航系统。该系统设计简单，测速门限低，并且在低空时其信噪比几乎为恒定，所以低空性能好，悬停精度高，因此为好多国家要求贴地飞行的武装直升机所采用。此外该系统的辐射能量小，在战场上抗电子侦察能力较强。由于它结构简单，所以造价也相对低廉，电源简单，可靠性较高。

系统有海洋自动修正能力，不需外加海/陆修正开关，可以用设入海面风和洋流来对海面风及洋流的影响进行校正。在传感器发生故障时它有备用的余度导航方式。它能在所有地貌上空实现三维悬停。其计算机的速度快，速度起伏和时间延迟小，噪声功率谱密度小、能满足与自动驾驶仪及火控系统的交联。它能设入运动目标以进行修正。能通过已知地标，飞过待飞航点进行位置更新。在飞过机位目标上空时可进行目标存储，并有即时位置显示画面冻结的功能。

该系统随生产批量增大，实际可靠性有所改善。在1979～1981年间，其平均故障间隔时间一直停留在500小时左右。到1981年后实际可靠性不断提高。由于各国使用维护条件不同，其可靠性统计值也不同，西德陆军统计的MTBF值超过了2000小时。一些军方在选用系统时做了不少试验，如西德陆军做了多普勒导航系统的工作评估试验，扩展评估试验，导弹发射试验，士兵试用试验以及联合战术评估试验。

美国陆军对AN/ASN-128的订货已排到了90年代初，到现今为止该系统已经生产了三千多套。由于它在生产中采用了表面安装技术，它适合于大批量生产。当前它以每月50部的速度生产，其中约40部供美国陆军，10部供出口。该系统已经出口希腊、西德、西班牙、日本、尼日利亚、澳大利亚等一些国家。它是世界上产量最多的直升机多普勒导航系统。

性能数据LRU 3

天线形式 印刷天线，收发共用

波束配置 时分四波束

波 束

转 换 率 7.5Hz

发射功率 小于100mW，大于20mW

发射频率 13325Hz±75MHz

测速范围 纵向-93～650km/h

横向 ±185km/h

垂直 ±25.4m/s

高度范围 0～4267m

姿态范围 在0～3048m高时

陆上 横滚 ±45°

俯仰 ±30°

海上 横滚 ±30°

俯仰 ±20°

测速精度 纵向 0.25%Vt+0.368km/h

(1σ) 横向 0.25%Vt+0.368km/h

垂直 0.15%Vt+0.184km/h

其中 Vt = √Vx2+Vy2+Vz2 预热时间 小于5s

冷 却 不需

功 率 谱 对纵、横向 0.005kn2/rad/s/kn

密 度 垂直 0.002kn2/rad/s/kn

线加速度 纵向 -1g ～ +2g

横向 ±2g

垂直 -1g ～ +2g

方位变化

速 率 最大10°/s

俯仰变化

速 率 最大20°/s

横滚变化

速 率 最大20°/s

导航精度 CEP 0.7～1.9% 随航向系统精度而变，在航向精度为1σ，1°时CEP为1.3%

电源要求 RTA 12W

SDC 56.6W

CDU 30W

选件 SHIU 15W

体 积 RTA 7752cm3

SDC 9296cm3

CDU 3676cm3

选件 SHIU 1067cm3

重 量 RTA 4.76kg

SDC 5.67kg

CDU 3.18kg

选件 SHIU 0.91kg

MTBF 系统 (计算值) 2121h

系统 (84年现场统计值) 1250.9h

带选件SHIU (计算值) 1750h

其中 RTA 12237h

SDC 7744h

CDU 3838h

SHIU 10000h

可维护性 一级(估算) 15min

(统计) 9min

二级(估算) 30min

(统计) 13min

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跟踪时间