Кіріспе
Авиацияда қолданылатын радионавигациялық технология – авиациялық жабдық. Авиацияда қашықтықты өлшейтін жабдық (DME) – 960 және 1215 мегагерц (MHz) аралығындағы жиілік диапазонында радиосигналдардың таралу кешігуін уақыттап өлшеу арқылы ұшақ пен жердегі станция арасындағы көлбеу арақашықтықты (қашықтықты) анықтайтын радионавигациялық технология. Ұшақ пен жердегі станция арасында тікелей көріну қажет. Сұраушы (ұшақта) белгіленген «арна» бойынша жердегі станцияға импульстар жұбын жіберу арқылы байланысты бастайды. Арнаның тағайындалуы тасымалдаушы жиілігі мен импульстар арасындағы аралықты анықтайды. Белгілі бір уақыт өткен соң, транспондер сұрау жиілігінен 63 МГц-ке ауытқып, белгіленген аралықта импульстар жұбын жіберіп жауап береді. DME жүйелері бүкіл әлемде Халықаралық азаматтық авиация ұйымы (ICAO), Еуропалық Одақтың авиациялық қауіпсіздік агенттігі (EASA) және басқа да ұйымдар белгілеген стандарттар бойынша қолданылады. Кейбір елдерде аспаптық ұшу ережелері (IFR) бойынша ұшатын ұшақтарды DME сұрау құралымен жабдықтау міндетті; ал басқаларында DME сұрау құралы тек белгілі бір операцияларды орындау үшін ғана қажет. Жеке DME транспондерлеріне рұқсат берілген, бірақ DME транспондерлері көбінесе екі өлшемді навигациялық мүмкіндіктермен ұшақты қамтамасыз ету үшін азимуттық бағыттау жүйесімен жұптастырылады. Көбінесе бір жердегі станцияда VHF барлық бағыттағы диапазоны (VOR) берілісімен орналасқан DME қолданылады. Мұндай жағдайда VOR және DME жабдықтарының жиіліктері жұптастырылады. Австралияда дамыған DME-ді Джеймс «Герри» Герранд, Эдвард Джордж «Таффи» Боуэннің жетекшілігімен Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) радиофизика бөлімінің басшысы қызметін атқарып жүргенде ойлап тапқан. Жүйенің тағы бір инженерлік нұсқасын 1950 жылдардың басында 200 МГц VHF диапазонында жұмыс істейтін Amalgamated Wireless Australasia Limited компаниясы іске қосты. Бұл Австралияның ішкі нұсқасы Федералды азаматтық авиация департаментімен DME(D) (немесе DME Domestic) деп аталды, ал ICAO қабылдаған халықаралық нұсқасы DME(I) деп аталды. DME принциптік тұрғыдан екінші радардың қашықтықты анықтау функциясына ұқсас, бірақ ұшақтағы және жердегі жабдықтардың рөлі кері ауыстырылған. DME – Екінші дүниежүзілік соғыстың «дос немесе жау» (IFF) сәйкестендіру жүйесіне негізделген соғыстан кейінгі жетістік. Үстеме құрылғылар үшін DME TACAN-ның қашықтықты өлшейтін компонентімен функционалдық жағынан сәйкес келеді.
the aviation equipment
In aviation, distance measuring equipment (DME) is a radio navigation technology that measures the slant range (distance) between an aircraft and a ground station by timing the propagation delay of radio signals in the frequency band between 960 and 1215 megahertz (MHz). Line of visibility between the aircraft and ground station is required. An interrogator (airborne) initiates an exchange by transmitting a pulse pair, on an assigned 'channel', to the transponder ground station. The channel assignment specifies the carrier frequency and the spacing between the pulses. After a known delay, the transponder replies by transmitting a pulse pair on a frequency that is offset from the interrogation frequency by 63 MHz and having specified separation. DME systems are used worldwide, using standards set by the International Civil Aviation Organization (ICAO), the European Union Aviation Safety Agency (EASA) and other bodies. Some countries require that aircraft operating under instrument flight rules (IFR) be equipped with a DME interrogator; in others, a DME interrogator is only required for conducting certain operations. While stand alone DME transponders are permitted, DME transponders are usually paired with an azimuth guidance system to provide aircraft with a two dimensional navigation capability. A common combination is a DME colocated with a VHF omnidirectional range (VOR) transmitter in a single ground station. When this occurs, the frequencies of the VOR and DME equipment are paired. Developed in Australia, DME was invented by James "Gerry" Gerrand under the supervision of Edward George "Taffy" Bowen while employed as Chief of the Division of Radiophysics of the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). Another engineered version of the system was deployed by Amalgamated Wireless Australasia Limited in the early 1950s operating in the 200 MHz VHF band. This Australian domestic version was referred to by the Federal Department of Civil Aviation as DME(D) (or DME Domestic), and the later international version adopted by ICAO as DME(I). DME is similar in principle to secondary radar ranging function, except the roles of the equipment in the aircraft and on the ground are reversed. DME was a post war development based on the identification friend or foe (IFF) systems of World War II. To maintain compatibility, DME is functionally identical to the distance measuring component of TACAN.
Операция
Бірінші итерация кезінде DME жабдықталған ұшақ импульс жұптарын жіберу және қабылдау арқылы құрылғыны жердегі транспондерден қашықтығын анықтау және көрсету үшін пайдаланды. Жердегі станциялар көбінесе VOR немесе VORTAC станцияларымен бірге орналасады. Төмен қуатты DME ILS немесе MLS жүйесімен бірге орналастырылуы мүмкін, бұл жағдайда ол ILS маркерлік маяктары арқылы қамтамасыз етілгенге ұқсас, қону жолағына дейінгі нақты қашықтықты көрсетеді (және көп жағдайда соңғыларын алып тастауға мүмкіндік береді). DME-нің жаңа қолданысы – DME/DME аймақтық навигациясы (RNAV). VOR-ға қарағанда DME-нің жалпы жоғары дәлдігіне байланысты, екі DME-ні пайдалана отырып (трилатерация/қашықтық арқылы) жүзеге асырылатын навигация, VOR/DME (азимут/қашықтық арқылы) навигациясымен мүмкін емес операцияларды жүргізуге мүмкіндік береді. Дегенмен, ұшақта RNAV мүмкіндіктері болуы керек, ал кейбір жағдайларда инерциялық анықтамалық құрылғы да қажет болуы мүмкін. Қалыпты жағдайда, маршруттық немесе терминалдық навигацияға арналған DME жердегі транспондері тағайындалған UHF каналында 1 кВт ең жоғары импульстік қуатты шығарады.
Жабдық
DME жүйесі ұшақтағы UHF (L жолағы) таратушы/қабылдағыштан (сұраушы) және жердегі UHF (L жолағы) қабылдағыш/таратушыдан (жауап беруші) тұрады.
Іздеу режімі
Секунд сайын 150 сұрау импульсі жұбы. Ұшақ жердегі транспондерді импульс жұптарының сериясымен (сұраулармен) сұрайды және дәл уақыт кешігуден кейін (әдетте 50 микросекунд), жер станциясы импульс жұптарының сол бірдей тізбегімен жауап береді. Ұшақтағы DME қабылдағышы жауап импульсі жұптарын (X режимі = 12 микросекундтік аралық) өзінің бастапқы сұрау үлгісімен сәйкес келетін дұрыс аралықпен және жауап үлгісімен іздейді. (Жеке ұшақтың сұрау үлгісімен сәйкес келмейтін импульс жұптары, мысалы, синхронды емес, толтыру импульсі жұптары немесе сквиттер деп аталады. Сондай-ақ, басқа ұшақтарға берілген жауаптар, демек синхронды емес, сквиттер ретінде де көрінеді).
Жол режимі
Секундына 30-дан кем сұрау импульстары жұптары, себебі SEARCH және TRACK режиміндегі импульстардың орташа саны секундына максимум 30 импульс жұптарымен шектеледі. Ұшақтың сұрау жасау құрылғысы, егер ол белгілі бір жауап импульсі тізбегінің бастапқы сұрау тізбегімен бірдей аралыққа ие екенін анықтаса, DME жер станциясына «құлыпталады». Қабылдағыш құлыпталғаннан кейін, эхоларды іздеу үшін оның тарлау терезесі болады және құлыпты сақтай алады.
Қашықтықты есептеу
Радиосигналдың нысанаға жетуі және кері қайтуы шамамен 12,36 микросекундты алады. Сұрау мен жауап арасындағы уақыт айырмасы, жердегі транспондердің 50 микросекундтық кешігуінен және жауап импульстарының аралық уақыты (X режимінде 12 микросекунд, ал Y режимінде 30 микросекунд) қысқартылып, сұраушының уақыт тізбегімен өлшенеді және теңіз шақырымымен (сызықтық арақашықтық) арақашықтыққа айналдырылып, кабинадағы DME дисплейінде көрсетіледі. DME қабылдағышы DME жер станциясынан арақашықтығын есептеу үшін қашықтық = жылдамдық * уақыт формуласын қолданады. Есептеудегі жылдамдық – радио импульстің жылдамдығы, яғни жарық жылдамдығы (шамамен ). Есептеудегі уақыт – (жалпы уақыт – жауап беру кешігуі) / 2.
Дұрыс
DME жер станцияларының дәлдігі 185 м (±0,1 nmi) құрайды. DME әуе кемесінің антеннасы мен DME транспондерінің антеннасы арасындағы физикалық қашықтықты қамтамасыз ететінін түсіну маңызды. Бұл қашықтық көбінесе "көлбеу аралық" деп аталады және ол тригонометриялық тұрғыдан әуе кемесінің транспондерден жоғары биіктігіне, сондай-ақ олардың арасындағы жердегі қашықтыққа байланысты. Мысалы, DME станциясының тіке үстінде 6,076 фут (1 nmi) биіктікте ұшқан ұшақ, DME дисплейінде көрсетіледі. Техникалық тұрғыдан алғанда, ұшақ бір шақырым қашықтықта, тік жоғары бір шақырым жерде орналасқан. Көлбеу аралық қатесі, DME станциясына жақын жерде, үлкен биіктікте ең айқын байқалады. Радио навигациялық құралдар халықаралық стандарттарға, FAA, EASA, ICAO және т.б. сәйкес белгілі бір дәлдік деңгейін сақтауы тиіс. Мұны қамтамасыз ету үшін, ұшу инспекциясы ұйымдары DME дәлдігін калибрлеу және сертификаттау үшін арнайы жабдықталған ұшақтармен маңызды параметрлерді мерзімді түрде тексереді. ICAO өлшенген қашықтықтың 0,25 nmi және 1,25%-дан кем дәлдікке ие болуын ұсынады.
Ерекшеліктер
Типтік DME жердегі транспондерлік маяғының секундына 2700 сұрау салу шегі бар (секундына импульс жұптары – ппс). Осылайша, ол бір уақытта 100 ұшаққа дейін қашықтық туралы ақпарат бере алады – іздеу режиміндегі ұшақтардың 95% (әдетте 25 ппс) және 5% іздену режимінде (әдетте 150 ппс). Бұл шектен асып кеткен жағдайда, транспондер қабылдағыштың сезімталдығын (күшейтілуін) шектеу арқылы жүктемеленудің алдын алады. Транспондер жүктемесін азайту үшін, әлсіз (әдетте, қашықтағы) сұрауларға берілген жауаптар назардан тыс қалады.
Радиожиілік және модуляция деректері
DME жиіліктері VOR жиіліктерімен жұптастырылады және DME сұранысы, қатарлас VOR жиілігі таңдалғанда, автоматты түрде сәйкес DME жиілігіне көшіріледі. Ұшақтың DME сұранысы 1025-тен 1150 МГц-ге дейінгі жиіліктерді пайдаланады. DME транспондерлері 962-ден 1213 МГц диапазонындағы арнада сигнал береді және 1025-тен 1150 МГц аралығындағы сәйкес арнада қабылдайды. Диапазон 126 арнаға сұрау салу және 126 арнаға жауап беру үшін бөлінген. Сұрау салу және жауап беру жиіліктері әрқашан 63 МГц-қа өзгешеленеді. Әрбір арнаның арақашықтығы мен ені 1 МГц-қа тең. X және Y арналарына техникалық сілтемелер тек DME импульстік жұбындағы жеке импульстердің арақашықтығына қатысты: X арналары үшін 12 микросекунд, ал Y арналары үшін 30 микросекунд. DME құрылғылары өздерін 1350 Гц жиіліктің үш әріпті Морзе кодымен анықтайды. Егер VOR немесе ILS-пен бірге орналастырылса, оның негізгі құрылғымен бірдей идентификациялық коды болады. Сонымен қатар, DME өзін негізгі құрылғының идентификациясы арасында анықтайды. DME идентификациясы 1350 Гц жиілікті құрайды, бұл оны VOR немесе ILS локализаторының 1020 Гц жиілігінен ажыратуға мүмкіндік береді.
DME транспондерлерінің түрлері
АҚШ FAA үш DME транспондер түрін орнатты (қону жүйесімен байланыстыларын қоспағанда): Терминал транспондерлері (көбінесе әуежайда орнатылады) әдетте жер бетінен кемінде 12 000 фут (3658 м) биіктікте және белгілі бір радиуста қызмет көрсетеді; Төменгі биіктіктегі транспондерлер әдетте кемінде 18 000 фут (5486 м) биіктікте және белгілі бір радиуста қызмет көрсетеді; ал Жоғары биіктіктегі транспондерлер әдетте кемінде 45 000 фут (13716 м) биіктікте және белгілі бір радиуста қызмет көрсетеді. Дегенмен, көптеген транспондерлердің жұмыс істеуіне байланысты шектеулер бар, олар негізінен көру сызығының тоқырауына байланысты, ал нақты өнімділік мүлдем басқаша болуы мүмкін. АҚШ-тың Аэронавтикалық ақпарат нұсқаулығында, жоғары биіктіктегі DME транспондерлеріне сілтеме жасалып, былай делінген: "көздің биіктігіндегі қашықтыққа дейін сенімді сигналдар қабылдануы мүмкін". ILS немесе басқа да аспаптық жақындаумен байланысты DME транспондерлері белгілі бір ұшу-қону жолағына жақындау кезінде пайдалану үшін, бір немесе екі басында арналған. Олар жалпы навигацияға рұқсат етілмейді; ең төменгі арақашықтық немесе биіктік көрсетілмейді.
Жиілікті пайдалану/арнастыру
DME жиілігін пайдалану, каналдастыру және басқа навигациялық құралдармен (VOR, ILS сияқты) үйлестірілуі ICAO арқылы анықталады.