塔康系統的校飛方法研究

塔康系統的校飛方法研究

塔康主要功能是為飛機提供方位角和距離導航信息，實現為飛機指向和極坐標定位。塔康系統大型固定臺一般在安裝之后，還需要進行系統聯試和校飛，然后才交付試用或使用， 這是因為即使是一個經過嚴格檢驗合格而又經過仔細選擇場地和安裝的設備，也很難做到完美無缺地考慮到周圍環境對信標（主要是天線場型）產生的實際影響。從使用的角度，感興趣的是實際使用效果，系統聯試和校飛（特別是校飛）則是初步檢查系統實際使用效果的有效方法。

系統聯試

系統聯試和校飛實際上是一項工作的兩個步驟，前者是為后者服務的，一般聯試是在地面上進行，通過聯試來檢查系統工作情況和初步達到的精度，以確定能否進行校飛。

系統聯試主要指的是新建臺校飛前的系統聯試，進入聯試的各設備均單獨進行過校準，聯試的目的是在地面檢查信標與機載設備配合工作的技術狀態，是否有不正常現象。其中主要是方位精度．其基本方法是在架好的信標臺某一方位上，在信標天線零仰角附近（或大于零仰角），相距信標天線大于100米的距離設置機載設備和機載接收天線，然后用經緯儀直接測出該接收天線的方位角數值。不同方位角信號的給出方法是固定機載天線不動，而用人工方法相對旋轉信標天線底盤，一般可按5°一點，順序旋轉一周（360°），對應記下信標給出的方位數據和機載設備實測的方位數據，每一個點，實讀數據要不小于二次，然后經過處理，給出誤差曲線，檢查是否符合要求，距離功能在聯試中檢查一下是否正常即可，一般不進行不同距離點檢查。

基準設備和數據同步錄取

塔康系統校飛，目的是實測系統主要性能，以對其作出適當的評價。其中方位和距離精度是一個重要方面，因而在試飛中必須要有一個獨立于系統之外，測量精度比塔康更高的設備，用該設備測量的數據作為“真值”，用來衡量塔康的誤差，此設備一般稱為基準設備。

比較傳統的基準設備通常選擇精度較高的炮瞄雷達較為合適，因它可同時給出方位和距離信息，可自動跟蹤飛機，也可給出仰角參考數據。由于雷達站和信標臺必須相距一定距離（最少幾十米），所以在數據處理時，一定要考慮原點不一致的修正量問題。在條件比較差的地方，也可以利用簡易光學儀表經緯儀作為基準設備，一般在天氣好的條件下，經緯儀可以瞄準6—7公里以外的飛機，采用人工辦法跟蹤瞄準，以5°或l0°一點測出“真值”數據，用這種方法，經緯儀可設在信標天線架附近，不必作原點修正。

近幾年，隨著GPS的興起，機載GPS逐漸被用于作為塔康系統校飛的基準設備。通過飛機上的機載GPS測出飛機相對于地面信標的方位及距離等信息，再與機載塔康設備指示器給出的地面信息進行比對，即可衡量塔康的誤差。

前兩種方法基準設備一般都是地面設備，其數據錄取在地面進行。而塔康試飛數據，均在機載設備指示器中給出，而飛機在不斷飛行中，數據是不斷變化的．因而機載GPS作為基準設備更能準確而同步地錄取基準設備和被測設備的相應數據。

塔康系統校飛

校飛前準備及注意事項

參與校飛的設備必須經過認真而全面地檢查、校準。

參與校飛的設備必須經過認真而全面的地面聯試檢查合格。

測試要可靠、準確、迅速、同步。

要有可靠而方便的通信聯絡和數據傳遞手段。

事前要制定具體的校飛大綱．并及時進行數據處理和分析工作。

圖1 頂空盲區測試飛行圖

圖2 試飛航線示意圖

方位精度及頂空膏區校飛方法

方位性能校飛包含不同仰角，不同射頻波道的飛行測試。例如，塔康系統有252個工作波道，又分為兩種模式，按理說每一種模式起碼要在（3～5）個波道上進行實測，而對于某一波道，在其工作區扇區內（仰角扇區）最少要測（3～5）個不同仰角（如0°、5°、l0°、20°．30°直至盲區邊緣），每一仰角起碼要轉一周，測試36個點（或72個點），因此方位性能校飛是系統校飛中非常重要且工作量最大的工作。方位性能的主要校飛飛行是在近區低高度層，一般飛機距信標斜距為10公里左右，如果距離過近，飛機不易保持園周飛行，且讀數間隔時間太短，不便錄取；如果距離太遠，一方面難以實現低高度高仰角，另一方面轉圈時間太長，加大校飛工作量。

預空盲區測試，常用的有兩種方法：其一是采用穿頂梅花瓣飛行，如圖1所示，其目的是讓飛機在一定高度上沿徑向從不同方位進入穿出，以找出方位工作區和盲區臨界線，這種方法的缺點就是在飛機由工作區（方位跟蹤）進入盲區時，由于系統方位有記憶功能，易于造成判斷模糊，而在由盲區進入工作區時，由于方位搜索時間也導致同樣問題，這就不能單靠指示器判斷，需要附加信號監視，比較麻煩；另外，飛行員在高空中保持正確的穿頂飛行很困難（特別是有側風時）。其二是采用園周飛行，在預計的頂空盲區邊緣附近，進行園周飛行（飛行員可借助保持高度，保持斜距飛行），利用飛測位精度相同的方法進行錄取數據，從分析誤差中找出盲區界限，這種方法相對比較簡便。

遠距方位、距離飛行方法

遠距方位、距離試飛，重點檢查遠區性能，這要求選好航線，確定飛行高度，解決跨區航行管理等問題。檢查方向不能有地物遮擋，如遮擋不可避免，要選擇遮擋角必須小于0.5°；飛行高度足夠高，使飛機天線和信標夫線在視線內；方位檢查只在某一扇形

區進行（因一周航程太長）；定標數據多用地標和大地照像等手段計算出來；在飛最大作

用距離時，要注意背臺和向臺參數及距離和方位功能是否有差異。圖2是某設備試飛航線示意圖，其中2 —（1）為測位測距精度試飛航線，園周為測位試飛，徑向為測距試飛，這是在一個架次中兼顧兩項內容的航線圖；如圖2 —（2）為中距離利用地標點檢查方位精度航線；圖2 —（3）為中空作用距離航線，在某一高度上往返飛行是為了測準在此高度上可靠作用距離。圖2 —（4）為最大作用距離航線，實際飛行高度應大于Hmax，通常可據下式估算：

其中H1為信標天線高度，Hmax飛機飛行高度（單位為米），Rmax為可達到的最大視線斜距（單位為公里）。一般要試飛500公里，飛行高度約需20000米。

基準設備和被測設備原點變換修正量計算

塔康系統校飛時，被測設備誤差是其實測數據與基準設備相應實測值之差，如果被測設備與基準設備不在同一地點，不能利用兩實測值直接相減來計算系統的誤差，必須先進行原點變換修正，然后再求誤差。

一般情況，基準設備與被測設備之間天線的高度差較小，且對方位角影響也較小，因此不考慮高度差，如圖3，“0”

點為被測信標，“0′ ”為基準設備，R2為“0”與“0′”之距，θ1為飛機P點的磁方位角，θ2為基準設備相對被測信標的磁方位角，θ3為P相對“0′ ”的磁方位角，R1為“0”和“P”之距離，D為“0′”和“P”之距離。

由于圖3通過數學分析可建立下述數學模型：

其中△θ為被測設備相對基準設備的角度修正量，即：當基準設備實測到θ3為某一確定值時，則：

其中θ1為在被測信標點觀察飛機的基準磁方位，而被測系統實測的飛機磁方位角θ1′，

只要能據式（2）計算出修正量△θ，則通過實測θ3便可求得θ1，從而由實測的θ1′可計算出系統誤差。其實質是把基準設備和被測系統信標放在一個原點“0”來處理。

在實際試飛中，通常R1、R2、θ2都是可以據現場條件選定，可視為參變量，為了計算D和△θ，選取θ1為自變量進行計算．

其中

在計算θ3時，θ3的取值范圍和P點與0′點的坐標有關，可用下式予以表達：

另外，當飛機進入兩參考點磁子午線之間區域（即ON，O′N′兩線平行線之間地帶），在θ1和θ3兩角中，必有一個略大于零度，另一個略小于360°，所以其差值會產生突變，這是由于360°度周期所致。

圖3 系統校飛時被測信標、基準設備和飛機的水平投影示意圖

系統誤差處理

塔康系統誤差包括方位誤差和距離誤差。其中，方位誤差包含周期性誤差和隨機誤差兩類，而距離誤差一般不含周期性變化因素，它主要表現為隨機性誤差和時鐘累計誤差，而在現代技術條件下，時鐘累計誤差較小，因而在距離誤差中，隨機誤差占主要地位。

結束語

本文介紹了塔康系統聯試中的要點及校飛中需要檢查的技術參數等，如方位精度，信標天線頂空方位盲區，測距精度，系統最大作用距離等。工作量比較大的重點項目是方位性能飛行。并詳細講述了塔康系統校飛中，設備原點變換修正量的分析與計算，給出了方位誤差處理的基本方法及系統實測方位誤差曲線，對評價系統主要性能具有指導意義。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.20.020