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1、,仪表着陆系统培训课件,导航管理室 张斯佳,什么是仪表着陆系统（ILS）？,仪表着陆系统的英文全称是Instrument Landing System，简称ILS。由机载航向、下滑、指点信标接收机和地面航向、下滑、指点信标发射机组成，它为飞机提供航向道、下滑道和距跑道着陆端的距离信息，用于复杂气象条件下，按仪表指示引导飞机进场着陆。仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统，它是二战后于1947年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备。全世界的仪表着陆系统都采用ICAO的技术性能要求，因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。,ILS的作用,仪表着陆
2、系统是“非目视”进近和着陆的标准助航系统。它为飞机提供对准跑道的航向信号和指导飞机下降的下滑道信号，再加上适当的距离指示信号，使飞机能在低的能见度和恶劣天气条件下借助这些仪表提供的信号指示就可以安全着陆。随着新技术和新器件在ILS上的应用，ILS所提供的精确导航信号使得全天候的着陆成为可能。,ILS历史,1、AN系统,2、双音频,3、现代的ILS,现代的ILS,现代的ILS是指 符合 ICAO ANEX10 的真正意义上的“仪表着陆系统”,航向频率(VHF)：108-112 MHz,下滑频率(UHF)：328-336 MHz,频率,水平极化波，辐射CSB、SBO和Clearance,90+15
3、0,90-150,1020,辐射,调制,ILS提供的主要信号,对准跑道中心线的 航道信号,指示飞机降落角度的 下滑信号,与跑道入口之间的 距离信号,基本理论,系统描述,仪表着陆系统的分类,I 类 II 类 III 类A III 类B III 类C,ICAO ANEX10 对ILS的分类和运用条件,CAT I,引导飞机到60米,CAT II,引导飞机到15米,CAT III,引导飞机到跑道面,跑道能见度大于800米，决断高度60米,跑道能见度大于400米，决断高度30米,跑道能见度大于200米，无决断高度,系统组成,航向台下滑台指点标台或DME台,航向台,由航向天线阵和航向设备组成。航向天线产生
4、的辐射场在通过跑道中心延长线的垂直面内形成的航向面（也叫航向道）。航向信标就是用来给提供飞机偏离航道的横向引导信号。机载航向接收机收到航向信号后经处理，输出飞机相对于航向道的偏离信号，加到驾驶仪表板上的水平姿态批示器（HSI）的航向指针。若飞机在航道对准跑道中心线，则指针偏离指示为零；若飞机在航向道的左边或右边，航向指针就向右或向左，给驾驶员提供“飞右”或“飞左”的指令。,下滑台,由下滑天线阵和下滑设备组成。下滑信标天线辐射的场型形成下滑面，下滑面与包含跑道中心线的水平面的夹角为24之间。下滑信标就是用来给飞机提供偏离下滑面的垂直引导信号。机载下滑接收机收到下滑信号后经处理，输出相对于下滑面的
5、偏离信号，加到HIS上的下滑指示器。若飞机在下滑面上，下滑指针在中心零位，若飞机在下滑面的上方或下方，指针就会向下或向上给驾驶员提供“飞下”或“飞上”的指令。,基本理论,系统组成,ILS机场配置图,跑道,基本理论,工作原理,基本理论,工作原理,下滑道的形成,跑道,航向面,下滑面,下滑道,注：实际的下滑道是有一定的厚度和宽度的。,工作原理,基本理论,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=0,十字指针,基本理论,调制信号与,工作原理,航向天线,下滑道,飞机上的十字指针,基本理论,名词术语,基本理论,信号调制,发射机调制,空间
6、调制,获得方位信息的途径,基本理论,信号调制,调幅波的表达式,U(t)=Uc1+mCos(2fat+)Cos(2fct) =UcCos(2fct) + mUcCos2(fc+fa)t+/2 + mUcCos2(fc-fa)t-/2,基本理论,信号调制,调幅波的信号合成,载波fc,上边带fc+fa,下边带fcfa,全部边带,合成包络,音频调制电压,基本理论,信号调制,?,合成理想调幅波的条件,边带幅度一样调制度max=100%相位关系保持恒定,相位合成,基本理论,信号调制,Ecm,-Essm Essm Ecm = 载波分量 Ecm -Ecsm Ecsm Essm = 分离辐射总边带分量,Ecsm
7、 = 发射机调制中总边带分量,同相和反相合成,任意角度合成,Essm,-Essm,基本理论,信号调制,分离辐射的总边带分量与载波分量不同相的原因,天线电流相位不同.多径接收.鉴于此，航向 和下滑均要设定天线保护区.,基本理论,信号调制,航向和下滑的场型,航向和下滑发射两个信号,90-150,SBO,90+150,CSB,调制包络,基本理论,信号调制,航向,下滑,场型,余隙信号,Clearance 指的是飞机偏离了正确的航道后收到的信号,可以引导飞机迅速回归正确航道,余隙的作用,在单频航向系统中，由于波瓣较宽，在受到障碍物反射时，反射信号会造成航道的弯曲。所以，为了适应更复杂的地形，就必须采用更
8、多的天线，这样一来，CSB波瓣会很窄，能量集中在跑道中心线前方一个有限的范围，从而造成航道宽度过窄，在飞机未找到航道之前，缺乏相应的指引信号。这时，就需要提供一个偏航道信号，这个信号就叫偏航道余隙。另外，尽管航道信号几乎全部集中在天线正前方一小段范围内，但仍有小部分旁瓣信号，在飞机离跑道过近和极低低能见度时仍有可能收到假航道信息，这是非常危险的，所以这些旁瓣信号必需要一个相应的信号来覆盖它，并可以指示飞机返回正常航道。,余隙的作用原理,捕获效应当接收机同时接收到两个不同的信号时,较强的信号首先被解调,而弱信号的解调可以忽略.这两个信号要满足两个条件1,强度相差10dB以上2,频率不同，但两者的
9、频差要落在接收机的带宽之内,余隙信号组成,航向的余隙：也有CSB和SBO信号 下滑的余隙：仅有CSB,什么是场地保护区？,为保证给飞行的航空器提供稳定可靠的导航信息，在航空无线电导航台、雷达站天线附近划定的必须加以保护的特定地面区域。,为什么要重视场地保护区？,盲降信标台场地附近的地形地物，对其发射的电波信号的反射和再辐射所产生的多路径干扰，可使其辐射场型发生畸变，导致航向道和下滑道弯曲、扇摆以及抖动，直接影响飞机着陆的安全。2010年2月24日，哈尔滨机场普降雨雪，导致盲降台的下滑信标天线结冰和保护区场地形成大面积冰冻层，下滑台保护区环境遭到破坏，造成23号和05号下滑台设备告警关机,航向信
10、标台场地及其环境要求,航向信标台的场地保护区是一个由圆和长方形合成的区域。圆的中心即天线阵中心，其半径为75m。长方形和长度为从天线阵开始沿跑道中心线延长线向跑道方向延伸至300m或跑道末端（以大者为准），宽度为120m，图1中所示，如果使用单方向辐射的天线阵，天线的辐射场型前后场强比20dB以上，则保护区不包括图中的斜线区。,航向信标台场地保护区,航向信标台场地及其环境要求,航向信标台机房应设置在天线阵排列方向的30范围内，根据当地的地形、道路和电源情况，设置在天线的任意一侧，距天线阵中心60m90m，图1中所示，航向信标台机房及天线高度不应超过机场端净空。在场地保护区内不应有树木、高杆作物
11、，不应修建建筑物、道路、金属栅栏和架空金属线缆。进入航向信标台的通信和电源线缆穿越保护区时，应埋入地下。保护区内地表应平坦。跑道端和天线阵之间的纵向坡度为0.5%1%；横向坡度为1，并应平缓地过渡。在保护区内，不应停放车辆或飞机，不应有任何的地面交通活动。在航向信标天线前方10，距天线阵3000m的区域内，不应有高于15m的建筑物和大型金属反射物、高压输电线等。保护区内的杂草高度不能超过0.5m。,18#航向信标台场地保护区,18#航向信标台场地保护区,36#航向信标台场地保护区,下滑信标台的场地保护区,图中：D天线至跑道着陆端的距离，m；U60mV天线至跑道中心线的距离，m；W30mX120
12、mY360m或距离D（以大者为准）；L900m或至机场边界或至平滑地面的终止点（以小者为准）,下滑信标台场地及其环境要求,场地保护区的“A区”，不应种植农作物，杂草的高度不超过0.3m，纵向坡度与跑道坡度相同，横向坡度不大于1%，并平整到设计坡度的4cm范围内。在该区内，不应停放车辆和飞机，不应有任何的地面交通活动。场地保护区的“B区”，地面应尽可能平坦，地形凹凸高度的允许值，与天线到地形凹凸处的距离、天线的高度等因素有关场地保护区的“C区”内不应有高于10m的金属建筑物、高压输电线、堤坝、树林、山丘等存在。该区域的坡度应不起过15。“A区”、“B区”和距天线中心线延长线（与跑道平行）60m以内，不应有金属栅栏、架空线缆、单棵树木和建筑物存在。为保证保护区内有良好的排水性能，可沿下滑信标台一侧的跑道旁和“C区”与“A区”交界的“C区”一侧，构筑适当宽度的排水沟。下滑信标台的机房应设置在紧靠下滑信标天线的后方，距天线杆约2m3m处。进入下滑信标台的电线、电缆穿越保护区时，应埋入地下。,18#下滑信标台场地保护区,36#下滑信标台场地保护区,
