VOR - letecká navigace
RYCHLÉ ODKAZY -
PRINCIP FUNKCE
CVOR
DVOR
POUŽITÍ

VOR

VOR (VHF Omni Directional Radio Range) je radionavigační zařízení, které udává azimut (směrník/radiál) letadla k pozemnímu radiomajáku. Pro jednodušší pochopení si popíšeme měření azimutu pomocí principu buzoly.

Pozn.:Zatímco při použití kompasu dostáváme kurs (heading), tedy údaj o tom, jakým směrem letíme vůči severu, při použití buzoly můžeme měřit i azimut. V topografii si vybereme orientační bod ke kterému chceme měřit azimut a odečteme ho od magnetického severu. Stejně to funguje i v radionavigaci, až na to, že místo buzoly použijeme palubní přijímač VORu a místo orientačního bodu, pozemní maják VORu.

Jak z obrázku vyplývá, azimut je výsledek součtu kursu a KUR (KUR - kurs mezi letadlem a radionavigačním majákem - maják je "místo" severu).

Zařízení VOR umožňuje udávat kromě azimutu i odchylku od stanoveného kursu a také údaj o smyslu měření (tedy, zda letadlo letí k nebo od majáku - TO a FROM)

Dělení

Zařízení VOR dělíme podle principu na:
  • CVOR conventional VOR ("klasický")
  • DVOR doppler VOR ("dopplerovský").
Rozdíl je v pozemním zařízení (vytváření signálu a anténách), ale výsledný signál je pro palubní přijímač stejný.

FAA dále dělí VOR podle použití
  • "Vysoké hladiny" High altitude
  • "Nízké hladiny" Low altitude
  • "Konečné přiblížení" Terminal


Použití

VOR se v současné době používá jako hlavní navigační zařízení pro zabezpečení navigace na letových cestách. Nevýhoda tohoto použití je, že majáky VOR jsou umisťovány v zájmových bodech letových cest, které musí letadla nejdříve protnout a až poté změnit směr. To má za následek omezený počet letadel v koridoru. Lety v letových koridorech by měly být zrušeny koncepcí RNAV, pro kterou ale VORy nedosahují potřebné přesnosti, a proto se s majáky VOR v budoucnosti nepočítá.

Dále se VOR používá v kombinaci VOR/ILS, VORTAC, VOR/DME.

Frekvence

Zařízení VOR pracuje ve frekvenčním rozsahu od 108 do 117,95 MHz. Rozsah od 108 do 111,95 MHz je společný pro ILS a VOR, a proto jsou v tomto rozsahu pro VOR vyčleněny pouze frekvence, které mají na pozici desetinného čísla sudá čísla a na pozici setiny číslo 0 nebo 5. Více v L10/hlava 5, 4.2.1


Princip funkce

Nejlepší je si představit VOR jako klasický maják, který ukazuje lodím nebezpečné pobřeží. Světlo majáku se otáčí konstantní frekvencí a svítí do všech stran, ale námořník vidí světlo pouze když je otočeno jeho směrem. Představme si, že kromě "klasického" světla z majáku, které se otáčí, by se rozsvítilo ještě jedno všesměrové (na krátkou chvíli) vždy, když otáčející se světlo protne sever. Kdybychom změřili čas mezi tím, kdy uvidíme rozsvícení všesměrového světla, a kdy náš směr protne světlo směrové, tak si můžeme vypočítat azimut. Se zařízením VOR je to obdobné.

CVOR

Místo otáčejícího světla, vysílá VOR směrový signál. Ten je namodulovaný na nosnou frekvenci s amplitudovou modulací a frekvencí 30Hz. Dále pak pokaždé, když maják VOR protne sever, vyšle ještě všesměrový-referenční signál, také s frekvencí 30Hz. Porovnáním příjmu všesměrového-referenčního a směrového signálu se pak vyhodnotí výsledný azimut (viz. animace). Aby však spolu dva 30Hz signály neinterferovali a neodečetli se od sebe, jsou namodulovány jednou s AM a jednou FM modulací. Oproti příkladu s "klasickým" majákem, kdy jsme uvažovali vyhodnocení azimutu z rozdílu času mezi směrovým a všesměrovým signálem, u majáku VOR se vypočítává azimut z rozdílu fází jednotlivých signálů.
  1. Na nosnou frekvenci je, jak bylo výše popsáno, namodulovaný směrový signál s amplitudovou modulací 30Hz s proměnnou fází (hloubka modulace 30%). Ten je pak vysílán s potlačenou nosnou. Prakticky je tento signál vytvořen přepínáním signálu na anténách (Alfordova smyčka)s frekvencí "1800 ot/min".

  2. Aby nedošlo k interferenci, všesměrový-referenční signál je nejprve modulovaný AM signálem s modulačním kmitočtem 9960 Hz (vytvoří se tak "subcarrier"=pomocný nosný signál) .
  3. Na tento pomocný nosný kmitočet je pak namodulovaný signál FM 30Hz s kmitočtovým zdvihem 480Hz.

  4. Porovnáním těchto dvou namodulovaných signálů dostaneme výsledný azimut.


  5. Na všesměrový signál je namodulovaný i identifikační signál 1020 Hz a také je možné namodulovat i hlasovou komunikaci.

Vzhledem k tomu, že jsou vysílána postranní pásma (směrová charakteristika) společně s všesměrovou charakteristikou, dochází k pokřivení souměrné kruhové vyzařovací charakteristiky na takzvaný "limacon pattern" - kardioidu, která je výsledkem součtu signálů a tolik typická pro VOR.




Anténní jednotka

Signál CVOR je polarizován horizontálně, a k tomu je třeba přizpůsobit i anténní jednotku. Anténa CVORu je realizována pomocí Alfordových smyček (Alford loop antenna), která nabízí nejefektivnější použití. Anténa CVOR je pouze jedna pro oba signály (směrový i všesměrový). Ve výkonových obvodech vysílače VORu jsou tvořeny signály, které jsou vysílány do antény. Ta je tvořena čtyřmi prvky, do kterých jsou jednotlivé signály vysílány. Jedno postranní pásmo (směrový signál) je vysíláno do "severozápadního" a "jihovýchodního" prvku antény a druhé pásmo pak do dvou zbývajícíh. Všesměrový signál (s nosnou) pak do všech 4 prvků.

DVOR

U CVORu je hlavním nedostatkem vysoká nepřesnost, pokud jsou v cestě šíření elektromagnetických vln překážky. Pokud elektromagnetická vlna zasáhne do překážky, tak se změní fáze vyslaného signálu a měření na palubě je pak nepřesné. Z tohoto důvodu byl vyvinut dopplerovský VOR - DVOR, který tuto negativní vlastnost eliminuje.

DVOR je založen na principu dopplerova efektu, kdy se na straně pozorovatele jeví frekvence přicházejících a odchozích vln jako rozdílná (princip - průjezdu sanitky atp.)

Oprotï klasickému VORU má DVOR vysílané signály modulované obráceně. To znamená, že všesměrový-referenční signál je vysílaný všesměrovou anténou s frekvencí 30Hz s amplitudovou modulací. A naopak, směrový signál je vysílán pomocí rotujícího, elektronicky rozmítaného, kruhového svazku (antény jsou dokola kolem všesměrové antény a vysílání je řízeno elektronicky). V případě, že se signál na anténách "otáčí okolo" s frekvencí 30 Hz, s offsetem pomocného nosného signálu ± 9960Hz, tak Dopplerův efekt způsobí, že se pomocný nosný signál (subcarrier) moduluje FM modulací.

Anténní jednotka

Stejně jako u CVOR, kde jsou směrové signály (postranní pásmo) vysílány pomocí dvou protilehlých prvků Alfordovy smyčky (± 9960Hz), tak i u DVOR je směrový signál vysílaný ze dvou protilehlých antén současně, čímž se zabezpečí vysílání horního i dolního postranního pásma. Jak je z obrázku patrné, tak se oproti CVORu skládá anténa DVORu z více prvků. Středová anténa slouží k vysílání všesměrového signálu a kruhové antény pro rozmítání směrového (postranních pásem).

Rozmítání směrového signálu je řízeno tak, že se "spouští" impulzy z dvojice protilehlých antén ve chvíli, kdy předešlá dvojice dosáhne maximální amplitudy impulzu.
  • Oproti CVOR, se proměnný signál "otáčí" v protisměru chodu hodinových ručiček.
  • Aby byl dodržen i kmitočtový zdvih, je nutné dodržet vzdálenost "R" mezi všesměrovou a směrovými anténami.






Rozdíl mezi CVOR a DVOR se na palubě nepozná, nemusíme tedy mít dva různé přijímače VOR. Přijímač porovnává přijaté signály, které jsou ve výsledku stejné. Jediným rozdílem je přesnost, protože použití DVOR umožňuje zvýšit přesnost.

Problém u DVOR je v tom, že antény, které vysílají směrový signál, jsou velmi blízko sebe. Dochází tak k tomu, že vysílaný signál z jedné antény je až z 55% "pohlcen" těmi okolními.
TTD
Frekvence108-117,95MHz
Kmitočtový odstup50kHz
Výkon
AnténaVšesměrová
Prac. obast360°
Nav. veličinaazimut/radiál/směrník
PřesnostCVOR ±2°, DVOR ±0,2°
Dosah300-400km
Polarizacehorizontální
Stabilita kmit.
Identifikace2-3 morse znak na 1020 MHz

Pozn.: Azimut je úhel v rovině xz mezi směrem místního poledníku a průmětem směru k radionavigačnímu zařízení.