1、,儀表著陸系統(tǒng)培訓(xùn)課件,導(dǎo)航管理室 張斯佳,什么是儀表著陸系統(tǒng)（ILS）？,儀表著陸系統(tǒng)的英文全稱(chēng)是Instrument Landing System，簡(jiǎn)稱(chēng)ILS。由機(jī)載航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)接收機(jī)和地面航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)發(fā)射機(jī)組成，它為飛機(jī)提供航向道、下滑道和距跑道著陸端的距離信息，用于復(fù)雜氣象條件下，按儀表指示引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸。 儀表著陸系統(tǒng)是飛機(jī)進(jìn)近和著陸引導(dǎo)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，它是二戰(zhàn)后于1947年由國(guó)際民航組織ICAO確認(rèn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸設(shè)備。全世界的儀表著陸系統(tǒng)都采用ICAO的技術(shù)性能要求，因此任何配備盲降的飛機(jī)在全世界任何裝有盲降設(shè)備的機(jī)場(chǎng)都能得到統(tǒng)一的技術(shù)服務(wù)。,ILS的作用,儀表著

2、陸系統(tǒng)是“非目視”進(jìn)近和著陸的標(biāo)準(zhǔn)助航系統(tǒng)。它為飛機(jī)提供對(duì)準(zhǔn)跑道的航向信號(hào)和指導(dǎo)飛機(jī)下降的下滑道信號(hào)，再加上適當(dāng)?shù)木嚯x指示信號(hào)，使飛機(jī)能在低的能見(jiàn)度和惡劣天氣條件下借助這些儀表提供的信號(hào)指示就可以安全著陸。 隨著新技術(shù)和新器件在ILS上的應(yīng)用，ILS所提供的精確導(dǎo)航信號(hào)使得全天候的著陸成為可能。,ILS歷史,1、AN系統(tǒng),2、雙音頻,3、現(xiàn)代的ILS,現(xiàn)代的ILS,現(xiàn)代的ILS是指 符合 ICAO ANEX10 的真正意義上的“儀表著陸系統(tǒng)”,航向頻率(VHF)：108-112 MHz,下滑頻率(UHF)：328-336 MHz,頻率,水平極化波，輻射CSB、SBO和Clearance,90+

3、150,90-150,1020,輻射,調(diào)制,ILS提供的主要信號(hào),對(duì)準(zhǔn)跑道中心線的 航道信號(hào),指示飛機(jī)降落角度的 下滑信號(hào),與跑道入口之間的 距離信號(hào),基本理論,系統(tǒng)描述,儀表著陸系統(tǒng)的分類(lèi),I 類(lèi) II 類(lèi) III 類(lèi)A III 類(lèi)B III 類(lèi)C,ICAO ANEX10 對(duì)ILS的分類(lèi)和運(yùn)用條件,CAT I,引導(dǎo)飛機(jī)到60米,CAT II,引導(dǎo)飛機(jī)到15米,CAT III,引導(dǎo)飛機(jī)到跑道面,跑道能見(jiàn)度大于800米，決斷高度60米,跑道能見(jiàn)度大于400米，決斷高度30米,跑道能見(jiàn)度大于200米，無(wú)決斷高度,系統(tǒng)組成,航向臺(tái) 下滑臺(tái) 指點(diǎn)標(biāo)臺(tái)或DME臺(tái),航向臺(tái),由航向天線陣和航向設(shè)備組成。航向

4、天線產(chǎn)生的輻射場(chǎng)在通過(guò)跑道中心延長(zhǎng)線的垂直面內(nèi)形成的航向面（也叫航向道）。航向信標(biāo)就是用來(lái)給提供飛機(jī)偏離航道的橫向引導(dǎo)信號(hào)。機(jī)載航向接收機(jī)收到航向信號(hào)后經(jīng)處理，輸出飛機(jī)相對(duì)于航向道的偏離信號(hào)，加到駕駛儀表板上的水平姿態(tài)批示器（HSI）的航向指針。若飛機(jī)在航道對(duì)準(zhǔn)跑道中心線，則指針偏離指示為零；若飛機(jī)在航向道的左邊或右邊，航向指針就向右或向左，給駕駛員提供“飛右”或“飛左”的指令。,下滑臺(tái),由下滑天線陣和下滑設(shè)備組成。下滑信標(biāo)天線輻射的場(chǎng)型形成下滑面，下滑面與包含跑道中心線的水平面的夾角為24之間。下滑信標(biāo)就是用來(lái)給飛機(jī)提供偏離下滑面的垂直引導(dǎo)信號(hào)。機(jī)載下滑接收機(jī)收到下滑信號(hào)后經(jīng)處理，輸出相對(duì)于

5、下滑面的偏離信號(hào)，加到HIS上的下滑指示器。若飛機(jī)在下滑面上，下滑指針在中心零位，若飛機(jī)在下滑面的上方或下方，指針就會(huì)向下或向上給駕駛員提供“飛下”或“飛上”的指令。,基本理論,系統(tǒng)組成,ILS機(jī)場(chǎng)配置圖,跑道,基本理論,工作原理,基本理論,工作原理,下滑道的形成,跑道,航向面,下滑面,下滑道,注：實(shí)際的下滑道是有 一定的厚度和寬度的。,工作原理,基本理論,工作原理,跑道,航向面,下滑面,15090,90150,在航道右方或下滑道下方,在航道左方或下滑道上方,DDM=0,十字指針,基本理論,調(diào)制信號(hào)與,工作原理,航向天線,下滑道,飛機(jī)上的十字指針,基本理論,名詞術(shù)語(yǔ),基本理論,信號(hào)調(diào)制,發(fā)射機(jī)

6、調(diào)制,空間調(diào)制,獲得方位信息的途徑,基本理論,信號(hào)調(diào)制,調(diào)幅波的表達(dá)式,U(t)=Uc1+mCos(2fat+)Cos(2fct) =UcCos(2fct) + mUcCos2(fc+fa)t+/2 + mUcCos2(fc-fa)t-/2,基本理論,信號(hào)調(diào)制,調(diào)幅波的信號(hào)合成,載波fc,上邊帶fc+fa,下邊帶fcfa,全部邊帶,合成包絡(luò),音頻調(diào)制電壓,基本理論,信號(hào)調(diào)制,?,合成理想調(diào)幅波的條件,邊帶幅度一樣 調(diào)制度max=100% 相位關(guān)系保持恒定,相位合成,基本理論,信號(hào)調(diào)制,Ecm,-Essm Essm Ecm = 載波分量 Ecm -Ecsm Ecsm Essm = 分離輻射總邊帶

7、分量,Ecsm = 發(fā)射機(jī)調(diào)制中總邊帶分量,同相和 反相合成,任意角度合成,Essm,-Essm,基本理論,信號(hào)調(diào)制,分離輻射的總邊帶分量與載波分量不同相的原因,天線電流相位不同. 多徑接收.鑒于此，航向 和下滑均要設(shè)定天線保護(hù)區(qū).,基本理論,信號(hào)調(diào)制,航向和下滑的場(chǎng)型,航向和下滑發(fā)射兩個(gè)信號(hào),90-150,SBO,90+150,CSB,調(diào)制包絡(luò),基本理論,信號(hào)調(diào)制,航向,下滑,場(chǎng)型,余隙信號(hào),Clearance 指的是飛機(jī)偏離了正確的航道后收到的信號(hào),可以引導(dǎo)飛機(jī)迅速回歸正確航道,余隙的作用,在單頻航向系統(tǒng)中，由于波瓣較寬，在受到障礙物反射時(shí)，反射信號(hào)會(huì)造成航道的彎曲。所以，為了適應(yīng)更復(fù)雜的

8、地形，就必須采用更多的天線，這樣一來(lái)，CSB波瓣會(huì)很窄，能量集中在跑道中心線前方一個(gè)有限的范圍，從而造成航道寬度過(guò)窄，在飛機(jī)未找到航道之前，缺乏相應(yīng)的指引信號(hào)。這時(shí)，就需要提供一個(gè)偏航道信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就叫偏航道余隙。另外，盡管航道信號(hào)幾乎全部集中在天線正前方一小段范圍內(nèi)，但仍有小部分旁瓣信號(hào)，在飛機(jī)離跑道過(guò)近和極低低能見(jiàn)度時(shí)仍有可能收到假航道信息，這是非常危險(xiǎn)的，所以這些旁瓣信號(hào)必需要一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)來(lái)覆蓋它，并可以指示飛機(jī)返回正常航道。,余隙的作用原理,捕獲效應(yīng) 當(dāng)接收機(jī)同時(shí)接收到兩個(gè)不同的信號(hào)時(shí),較強(qiáng)的信號(hào)首先被解調(diào),而弱信號(hào)的解調(diào)可以忽略. 這兩個(gè)信號(hào)要滿(mǎn)足兩個(gè)條件 1,強(qiáng)度相差10dB以

9、上 2,頻率不同，但兩者的頻差要落在接收機(jī)的帶寬之內(nèi),余隙信號(hào)組成,航向的余隙：也有CSB和SBO信號(hào) 下滑的余隙：僅有CSB,什么是場(chǎng)地保護(hù)區(qū)？,為保證給飛行的航空器提供穩(wěn)定可靠的導(dǎo)航信息，在航空無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)、雷達(dá)站天線附近劃定的必須加以保護(hù)的特定地面區(qū)域。,為什么要重視場(chǎng)地保護(hù)區(qū)？,盲降信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地附近的地形地物，對(duì)其發(fā)射的電波信號(hào)的反射和再輻射所產(chǎn)生的多路徑干擾，可使其輻射場(chǎng)型發(fā)生畸變，導(dǎo)致航向道和下滑道彎曲、扇擺以及抖動(dòng)，直接影響飛機(jī)著陸的安全。 2010年2月24日，哈爾濱機(jī)場(chǎng)普降雨雪，導(dǎo)致盲降臺(tái)的下滑信標(biāo)天線結(jié)冰和保護(hù)區(qū)場(chǎng)地形成大面積冰凍層，下滑臺(tái)保護(hù)區(qū)環(huán)境遭到破壞，造成23號(hào)和05

10、號(hào)下滑臺(tái)設(shè)備告警關(guān)機(jī),航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地及其環(huán)境要求,航向信標(biāo)臺(tái)的場(chǎng)地保護(hù)區(qū)是一個(gè)由圓和長(zhǎng)方形合成的區(qū)域。圓的中心即天線陣中心，其半徑為75m。長(zhǎng)方形和長(zhǎng)度為從天線陣開(kāi)始沿跑道中心線延長(zhǎng)線向跑道方向延伸至300m或跑道末端（以大者為準(zhǔn)），寬度為120m，圖1中所示，如果使用單方向輻射的天線陣，天線的輻射場(chǎng)型前后場(chǎng)強(qiáng)比20dB以上，則保護(hù)區(qū)不包括圖中的斜線區(qū)。,航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地保護(hù)區(qū),航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地及其環(huán)境要求,航向信標(biāo)臺(tái)機(jī)房應(yīng)設(shè)置在天線陣排列方向的30范圍內(nèi)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、道路和電源情況，設(shè)置在天線的任意一側(cè)，距天線陣中心60m90m，圖1中所示，航向信標(biāo)臺(tái)機(jī)房及天線高度不應(yīng)超過(guò)機(jī)場(chǎng)端凈空。 在場(chǎng)

11、地保護(hù)區(qū)內(nèi)不應(yīng)有樹(shù)木、高桿作物，不應(yīng)修建建筑物、道路、金屬柵欄和架空金屬線纜。進(jìn)入航向信標(biāo)臺(tái)的通信和電源線纜穿越保護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)埋入地下。 保護(hù)區(qū)內(nèi)地表應(yīng)平坦。跑道端和天線陣之間的縱向坡度為0.5%1%；橫向坡度為1，并應(yīng)平緩地過(guò)渡。 在保護(hù)區(qū)內(nèi)，不應(yīng)停放車(chē)輛或飛機(jī)，不應(yīng)有任何的地面交通活動(dòng)。 在航向信標(biāo)天線前方10，距天線陣3000m的區(qū)域內(nèi)，不應(yīng)有高于15m的建筑物和大型金屬反射物、高壓輸電線等。 保護(hù)區(qū)內(nèi)的雜草高度不能超過(guò)0.5m。,18#航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地保護(hù)區(qū),18#航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地保護(hù)區(qū),36#航向信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地保護(hù)區(qū),下滑信標(biāo)臺(tái)的場(chǎng)地保護(hù)區(qū),圖中：D天線至跑道著陸端的距離，m； U60m V天

12、線至跑道中心線的距離，m； W30m X120m Y360m或距離D（以大者為準(zhǔn)）； L900m或至機(jī)場(chǎng)邊界或至平滑地面的終止點(diǎn)（以小者為準(zhǔn)）,下滑信標(biāo)臺(tái)場(chǎng)地及其環(huán)境要求,場(chǎng)地保護(hù)區(qū)的“A區(qū)”，不應(yīng)種植農(nóng)作物，雜草的高度不超過(guò)0.3m，縱向坡度與跑道坡度相同，橫向坡度不大于1%，并平整到設(shè)計(jì)坡度的4cm范圍內(nèi)。在該區(qū)內(nèi)，不應(yīng)停放車(chē)輛和飛機(jī)，不應(yīng)有任何的地面交通活動(dòng)。 場(chǎng)地保護(hù)區(qū)的“B區(qū)”，地面應(yīng)盡可能平坦，地形凹凸高度的允許值，與天線到地形凹凸處的距離、天線的高度等因素有關(guān) 場(chǎng)地保護(hù)區(qū)的“C區(qū)”內(nèi)不應(yīng)有高于10m的金屬建筑物、高壓輸電線、堤壩、樹(shù)林、山丘等存在。該區(qū)域的坡度應(yīng)不起過(guò)15。 “A區(qū)”、“B區(qū)”和距天線中心線延長(zhǎng)