Re: [閒聊] 西港VORTAC

[cassine (Savannah)]

※ 引述《[e-mail] (王牌冷氣)》之銘言：
: (原文恕略)
: 這個看起來像DVOR(Dopple VOR)
: 印象之中以前只有花蓮和中正的是這類型的，現在都改了嗎?

嗯，板上好像沒有討論 VOR原理的文章，剛好之前有看過，就順手寫一下，有任
何錯誤就請不吝賜教了。

首先，飛機在空中是如何定位的呢？在沒有 GPS的時代，就是測量跟地面上某一
個已知點的相對位置來決定自己的位置，相對位置的表示是採用極座標，比如說
我現在的是在某個電台90度（正北為 0度），20浬的位置。而該電台位於東經幾
度，北緯幾度，於是我可以用數學運算算出我現在的經緯度。

極座標在決定相對位置的參數有兩個：方位、距離，在只有一個電台的情況下，
方位資訊就由 VOR來提供，而距離資訊則由 DME來提供，所以為何 VOR跟 DME常
常會一起出線原因就在這裡。當然，如果有三個電台的話，只提供 VOR或是 DME
其中一種資訊也可以利用三角函數算出位置。

 VOR的原理很簡單，想像一個燈塔，上面有兩種顏色的燈－藍色跟綠色（勿戰）
，兩種燈顏色（波長）不同所以大家可以輕易分辨。藍色的燈是全向性的，一亮
起來從所有的角度都看得到，假設閃爍的週期為一秒，連續觀察一秒會看到藍燈
突然亮起然後熄滅。綠色的燈安裝在一個轉軸上，永遠都是亮的但只有位於綠燈
正面的人可以看到燈光，從其他角度都看不到，這個轉軸以俯視的順時針方向一
秒旋轉一次，換句話說連續觀察一秒的話，也可以看到綠光亮起又熄滅。

我們把燈塔的兩種燈光歸北，亦即在燈塔的正北方，也就是 0度上看到藍綠燈會
是一起亮的，按照上面的設定，如果在燈塔的正南方（ 180度）看到藍燈亮起，
再隔0.5 秒就會看到綠燈，在正東方（90度）則是藍燈亮起後0.25秒綠燈亮，正
西方（ 270度）會是藍燈亮起後0.75秒看到綠燈。

已知我們知道藍燈的週期是 1秒，因此只要測量藍燈亮後多久綠燈才亮，就能按
照以下公式推斷自己跟燈塔的相對位置：

  相對方位角 ＝ 360度  ×（看到藍燈亮後多久綠燈才亮） ÷（藍燈週期）

回到 VOR上頭，我們的藍燈信號叫做 REF(reference signal)，是一個附加在電
台主載波頻率旁的9960Hz次載波，使用FM調變，每秒變化30次(30Hz)，綠燈信號
叫做 VAR(variable signal) 每秒旋轉30次，雖然電台並沒有中斷信號，但信號
發射的方向一直在變化，對於接收者來看就像是一個AM調變的信號。飛機上的電
腦從 VOR天線收到 REF，透過FM解調器取出相位再跟 VAR信號透過AM解調器取出
的相位相減，最後根據公式求出相對方位角。基本上這些計算並不困難，一些厲
害一點的FPGA板或是 DSP板都能達成:)

DVOR－都卜勒 VOR是 VOR的進化版，REF 信號跟 VAR信號的調變方式剛好跟 VOR
相反： REF是AM調變、 VAR是FM調變。這是因為FM信號相較於AM信號，比較不容
易受到干擾。在DVOR中 VAR的信號不像傳統 VOR只有在電波前進方向上的飛機才
收得到，反而跟 REF信號一樣，全部角度的飛機都能收到。那這樣不就沒辦法藉
由相位差判斷方位角了？事實上DVOR的 VAR信號的發射機是安裝在一個直徑13.4
公尺的圓盤上，藉由機械或電子方式讓這個信號在圓盤上每秒旋轉30圈，我們可
以得到在圓盤邊緣的切線速度是 2 * pi * 13.4 * 0.5 * 30 = 1263 m/s，由於
這個發射器的速度變化，產生了都卜勒效應，以每秒30次的頻率改變 VAR信號的
相位角，再搭配原本 REF信號的歸北相位角，我們還是能夠藉由相位差來判斷相
對方向角。

只是飛機上的 VOR接收機並沒有辦法判斷到底某個電台是傳統 VOR還是DVOR，這
樣會造成算出來的相對方向角相差 180度，原本要往南飛變成往北XD，怎麼辦？
其實也不困難，如果 VOR的 VAR信號旋轉方向是順時針，那DVOR只要是逆時針就
可以補償這 180度的差異了。

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順帶提一下，一台全新的DVOR大概報價48萬到58萬美金，這個金額不包含土建、
電力設備等基礎成本。

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推 saitoh:專業文推
推 cgy:專業推
→ Lafayette925:專業文推 雖然有一半看不懂
推 Chiardy:太強大了！！如果這篇是打出來的那可真是要膜拜！！
推 josephairs:請問DVOR如何處理飛機移動造成的都普勒效應呢？
→ cassine:回4F C教官，VOR我以前就知道原理，只是不知道DVOR差在哪
→ cassine:查了資料才弄懂的
※ 編輯: cassine         來自: 122.117.54.160       (05/23 21:24)
推 MichaelHsin:我也是之前就知道 VOR 的原理，可是 DVOR 我還是看不
推 MichaelHsin:懂  orz
推 MichaelHsin:找時間再好好參一下  O_O>
推 Chiardy:我只記得VOR可以導航有針頭針尾和CDI其他全忘光了
推 edison:AP連結VOR時,一定要頭或尾對著VOR嗎?
→ cassine:不用，但機鼻罩之內有雷達可以判斷飛機前進方向跟電台方向
→ cassine:的角度差，這個有請 C教官解釋他可愛的738機鼻構造
→ computerw:偷偷說 因為VOR 是AM 可以用VOR 接收器聽球賽
→ cassine:看來前艙秘密真的很多
推 Chiardy:我說過我全忘光了。樓樓上說的聽廣播是HF或是ADF頻率。
→ Danjor:HF可以聽AM  9的倍數去調比較好找到
推 selfrish:爬文推