無線電導航是利用電磁波傳播的基本特性,通過無線電波的接收、發射和處理,再由導航設備測量出所在載體相對於導航台的方向、距離、距離差、速度等導航參量。通過測量無線電導航台發射信號的時間、相位、幅度、頻率參量,來確定運動載體相對於導航台的方位、距離和距離差等幾何參量,從而確定導航台與運動載體之間的相對位置關係,實現對運動載體的定位和導航。
無線電導航不受時間條件、天氣條件限製,準確度高,導航距離遠,定位時間迅速,設備穩定,操作簡單。但輻射和接收無線電波易被發現和幹擾,需要載體外的導航台支持才能正常使用,如果導航台失效,導航設備就無法使用。無線電導航所使用的設備或係統有無線電羅盤、伏爾導航係統、塔康導航係統、羅蘭C導航係統、奧米加導航係統、多普勒導航係統、衛星導航係統以及發展中的“導航星”全球定位係統等。
無線電導航根據運載工具的不同分為:船舶無線電導航和飛行器導航。
船舶無線電導航,又稱無線電航海,是利用無線電波測定船位和引導船舶沿預定航線航行的技術。
飛行器導航是利用無線電引導飛行器沿規定航線安全到達目的地的技術。利用無線電波,計算出與規定航線的偏差,由駕駛員或自動駕駛儀消除偏差。
無線電導航設備的主要安裝基地包括地基(設備主要安裝在地麵或海麵)、空基(設備主要安裝在飛行的飛機上)和衛星基(設備主要裝在導航衛星上)等3種。
根據作用距離分為近程、遠程、超遠程和全球定位等4種。
無線電信號中包含四個參數:振幅、頻率、時間和相位。無線電波在傳播過程中,某一參數可能發生與某導航參量有關的變化。通過測量這一電氣參數就可得到相應的導航參量。根據所測電氣參數的不同,無線電導航係統可分為振幅式、頻率式、時間式和相位式等4種。也可根據要測定的導航參量將無線電導航係統分為測角、測距、測距差和測速等4種。
無線電導航測角係統是利用無線電波直線傳播的特性,將飛機上的環形方向性天線轉到最小接收的信號幅值,從而測出電台航向。同樣,也可利用地麵導航台發射迅速旋轉的方向圖,根據飛機不同位置接收到的無線電信號的不同相位去判定地麵導航台相對飛機的方位角。測角係統可用於飛機返航,測角係統的位置線是直線,測出兩個電台的航向就可得到兩條直線位置線的交點,這交點就是飛機的位置。
無線電導航測距係統是利用無線電波恒速直線傳播來工作的,主要用於空間測距。在飛機和地麵導航台上各安裝一套接收、發射機。飛機向地麵導航台發射詢問信號,地麵導航台接收並向飛機轉發回答信號,測出滯後時間就可算出飛機與導航台的距離。如果利用電波的反射特性,根據地麵導航台或飛機的反射信號的滯後時間也可測出距離。
無線電導航測距差係統是利用時間差與距離差來測距的。在飛機上安裝一台接收機,地麵設置2~4個導航台。各導航台同步發射無線電信號,各信號到達飛機接收機的時間差與導航台到飛機的距離差成比例。測出它們到達的時間差就可求得距離差。與兩個定點保持等距離差的點的軌跡是球麵雙曲麵,因此這種係統的位置線是球麵雙曲麵與飛機所在高度的地心球麵相交而成的雙曲線。利用3個或4個地麵導航台可求得兩條雙曲線。根據兩條雙曲線的交點即可定出飛機的位置。現代使用的測距差係統大多是脈衝式或相位式的。
無線電導航測速係統是利用多普勒效應工作的。安裝在飛機上的多普勒導航雷達以窄波束向地麵發射厘米波段的無線電信號,飛機接收到由地麵反射回來的信號頻率與發射信號頻率不同,存在一個多普勒頻移,測出多普勒頻移就可求出飛行器相對於地麵的速度。再利用飛機上垂直基準和航向基準給出的俯仰角和航向角,將徑向速度分解出東向速度和北向速度,分別對時間求積分即可得出飛機當時的位置。多普勒測速係統的位置線也是雙曲線,它是由等多普勒頻移的錐麵與飛機所在高度的地心球麵相交而成的。
20世紀二三十年代,無線電測向是航海和航空僅有的一種導航手段,而且一直沿用至今。不過它後來已成為一種輔助手段。第二次世界大戰期間,無線電導航技術迅速發展,出現了各種導航係統。雷達也開始在艦艇和飛機上用作導航手段。飛機著陸開始使用雷達和儀表著陸係統。20世紀60年代出現子午儀衛星導航係統,70年代微波著陸引導係統研製成功,80年代,同步測距全球定位係統研製成功。無線電導航在軍事和民用方麵有著廣闊的應用前景。