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GPS — 工作原理— 3
GPS 工作方式
GPS 有三種工作方式,即:
- 捕獲方式
- 導(dǎo)航方式
- 高度支助方式
- 懸掛方式
捕獲方式
GPS 接收機(jī)尋找并鎖定著一些衛(wèi)星的信號(hào)上。GPS 在開(kāi)始計(jì)算
GPS 數(shù)據(jù)前必須找到至少4 顆衛(wèi)星。GPS 還從大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)系
統(tǒng)(ADIRS)獲得數(shù)據(jù),在捕獲方式時(shí)GPS 將利用這些從ADIRS 來(lái)
的如下數(shù)據(jù):
- 位置
- 高度
GPS 利用這些數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算飛機(jī)在現(xiàn)在位置下哪些衛(wèi)
星可用。有了這些數(shù)據(jù)GPS 可以較快地進(jìn)入導(dǎo)航方式。
如果沒(méi)有ADIRS 數(shù)據(jù)可用,GPS 仍能捕獲衛(wèi)星信號(hào),因?yàn)樗?br />
搜尋所有的衛(wèi)星,所以捕獲方式的時(shí)間加長(zhǎng)了。當(dāng)GPS 找到所有這
些衛(wèi)星后計(jì)算那幾個(gè)能用。
當(dāng)ADIRS 數(shù)據(jù)可用時(shí),捕獲衛(wèi)星信號(hào)所需時(shí)間約75 秒;當(dāng)
ADIRS 不能提供數(shù)據(jù)時(shí),GPS 就需約4 分鐘(最大10 分鐘)的捕獲
衛(wèi)星時(shí)間。
導(dǎo)航方式
當(dāng)GPS 捕獲并鎖定了至少4 顆衛(wèi)星的信號(hào)后進(jìn)入導(dǎo)航方式,在
導(dǎo)航方式時(shí)它計(jì)算GPS 數(shù)據(jù)。
高度支助方式
當(dāng)4 顆衛(wèi)星可用時(shí),GPS 存貯ADIRS 的慣性高度和GPS 高度之
間的差值。
保存此高度差值是為了當(dāng)只有3 顆衛(wèi)星可用時(shí),可以估計(jì)出GPS
高度。
在高度支助方式下,GPS 將從ADIRS 得到的飛機(jī)高度加上地球
半徑的長(zhǎng)度作為第4 個(gè)數(shù)據(jù)。
只有在下列三個(gè)條件成立下,GPS 進(jìn)入高度支助方式:
- GPS 已在導(dǎo)航方式
- 只有3 顆衛(wèi)星可用,并且對(duì)定位有較好的幾何位置關(guān)系
- 在GPS 存貯器內(nèi)存貯著慣性高度和GPS高度之間的差值
當(dāng)?shù)? 個(gè)衛(wèi)星重新在視野中見(jiàn)到后,GPS 重新恢復(fù)正常工作。
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
737—600/700/800/900 訓(xùn)練手冊(cè)
有效性
YE201 — 28 — 34—58—00
專利(C) 版權(quán)所有—詳細(xì)參見(jiàn)標(biāo)題頁(yè)
懸掛方式
當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)的覆蓋變壞,在一個(gè)短時(shí)間(少于30 秒)內(nèi)GPS 進(jìn)
入懸掛方式。覆蓋變壞的例子如,雖然原有4 顆衛(wèi)星的信號(hào)可用,但
由于飛機(jī)傾斜后丟失了某些衛(wèi)星信號(hào)的接收。
在懸掛方式,GPS 接受從ADIRU 送來(lái)的慣性高度、航跡角、地
速等數(shù)據(jù)。GPS 利用這些數(shù)據(jù)使得重新達(dá)到好的衛(wèi)星信號(hào)覆蓋時(shí),可
以加快使GPS 恢復(fù)到導(dǎo)航方式。在懸掛方式時(shí)GPS 的輸出為“無(wú)計(jì)
算數(shù)據(jù)(NCD)”。
如果在30 秒以上,GPS 不能跟蹤衛(wèi)星,則GPS 返回到捕獲方式。
GPS 頻率
衛(wèi)星向飛機(jī)發(fā)射L1(1575.42 MHz)和L2(1227.6 MHz)兩種
頻率的信號(hào),而衛(wèi)星向地面監(jiān)測(cè)站發(fā)射的衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)的下行鏈頻率
為1783.74 MHz。而上行裝載站向衛(wèi)星發(fā)射信息的頻率為2227.5
MHz。
自治完好性極限
GPS 接收機(jī)具有接收機(jī)自治式完好性監(jiān)測(cè)(RAIM)功能。RAEM
對(duì)衛(wèi)星的工作狀態(tài)進(jìn)近監(jiān)測(cè),即監(jiān)測(cè)GPS 接收機(jī)用以計(jì)算數(shù)據(jù)的那
些衛(wèi)星狀態(tài)。RAIM 功能的輸出是對(duì)GPS 位置誤差的估值。自治完
好性監(jiān)測(cè)值送給FMC,F(xiàn)MC 利用此自治完好性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)決定GPS
數(shù)據(jù)是否能用于導(dǎo)航。
GPS 算出值:
- 緯度
- 經(jīng)度
- 高度
- 世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)
- 日期
- 北/南飛行速度
- 西/東飛行速度
- 垂直速度
- 航跡角
- 自治完好性極限
- GPS 工作狀態(tài)
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GPS — 工作原理— 3
GPS 方式
飛機(jī)高度
距離2
距離3
距離1
距離4
地球
半徑
電源接通
捕獲方式
導(dǎo)航方式
懸掛方式
高度支助方式
見(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎?
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎?
只有
3 個(gè)衛(wèi)星
嗎?
見(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎?
已過(guò)
30 秒了
嗎?
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎?
見(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎?
高度支助方式
34—58—00—010 Rev 4 02/19/1997
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GPS — 功能說(shuō)明
電源
從115 伏交流輸入形成各種供應(yīng)多模式接收機(jī)(MMR)的直流
電。
衛(wèi)星信號(hào)處理
GPS 天線首先將衛(wèi)星信號(hào)放大然后送給MMR,在MMR 中的低
噪放大器(LNA)將從天線送來(lái)的衛(wèi)星信號(hào)放大,檢波后送給模數(shù)轉(zhuǎn)
換器(A/D),A/D 將數(shù)字信號(hào)送給微處理器,微處理器計(jì)算飛機(jī)位
置和其他GPS 數(shù)據(jù)。GPS 數(shù)據(jù)輸給下列組件:
- 近地警告系統(tǒng)(GPWS)
- 時(shí)鐘
- 飛行管理計(jì)算機(jī)(FMC—1)
IRS 主提醒組件接收從1 號(hào)和2 號(hào)GPS 系統(tǒng)送來(lái)的數(shù)字故障數(shù)
據(jù)。
輸入
ADIRU 將慣性基準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過(guò)4 號(hào)輸出總線送來(lái)供初始化用。
程序銷(xiāo)釘用作ARINC 429 數(shù)據(jù)的源宿識(shí)別碼告訴MMR 的位置
(即1 號(hào)或2 號(hào))。
34—58—00—011 Rev 5 02/01/2001
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此時(shí)不用
此時(shí)不用
GPS 數(shù)據(jù)
(去時(shí)鐘和近地警
告計(jì)算機(jī))
GPS 數(shù)據(jù)
(去1 號(hào)FMC 和
IRS 主提醒警告器)
模數(shù)
變換
電源
低噪
放大器
本振
離散接口
接收器
微
處
理
器
程序銷(xiāo)釘
中國(guó)航空網(wǎng) www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
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