仪表着陆系统概述仪表着陆系统概述导航的概念：所谓导航就是将飞行器或舰船从导航的概念：所谓导航就是将飞行器或舰船从一地引导到另一地的控制过程。一地引导到另一地的控制过程。 导航分为无线电导航、惯性导航、天文导航、导航分为无线电导航、惯性导航、天文导航、多普勒和仪表导航等，方法上来看主要是测多普勒和仪表导航等，方法上来看主要是测角和测距。角和测距。 ILS (Instrument Landing System)ILS (Instrument Landing System)仪表着陆仪表着陆系统是国际范围内被广泛运用于航空器进近系统是国际范围内被广泛运用于航空器进近和着陆的一种辅助导航设备。这个系统主要和着陆的一种辅助导航设备。这个系统主要由航向台、下滑台和一系列的指点标构成。由航向台、下滑台和一系列的指点标构成。指点标有指点标有Outer marker, Middle markerOuter marker, Middle marker在一在一些特殊情况下也包含些特殊情况下也包含Inner markerInner marker。 仪表着陆系统的作用仪表着陆系统的作用 仪表着陆系统向正在进行着陆过程中的航空器提仪表着陆系统向正在进行着陆过程中的航空器提供着陆引导信息，包括航向道信息，下滑道信息和供着陆引导信息，包括航向道信息，下滑道信息和距离信息。距离信息。 航向道信息，对准跑道中心线航向道信息，对准跑道中心线 下滑道信息，沿下滑道信息，沿 3 度角下降度角下降 距离信息，告知到跑道入口的距离距离信息，告知到跑道入口的距离仪表着陆系统工作的基本原理仪表着陆系统工作的基本原理 航向台和下滑台的基本工作原理是对航向台和下滑台的基本工作原理是对90Hz90Hz和和150Hz150Hz调制信号的调制信号的DDMDDM（调制度差）值进行测量。（调制度差）值进行测量。机载设备通过接收这些调制信号来检测正确的进机载设备通过接收这些调制信号来检测正确的进近航道和下滑道。近航道和下滑道。DDMDDM基本原理图如下：基本原理图如下：GSLOCDDM=090Hz90Hz150Hz150HzRunway Runway thresholdFigure1-1.DDM principleFor opposite direction (optional)+DME antenna (optional)2=Half course widthIM is not shown =FFM-Antenna (optional)OMMMFFMGS-antennaGS-shelter+DME (optional)2Control and monitoring of all ILS subsystems from the tower RCMSMODEM7200米1050米Runway thresholdTouchdownCa.250米LOC-antennaLOC-shelter FFMDCa.150米RunwayFigure1-2.Arrangement of ILS subsystemsRWY centre Line Approach path 示意图示意图仪表着陆系统类别仪表着陆系统类别仪表着陆系统的类别：仪表着陆系统的类别： 类仪表着陆系统，在能见度为类仪表着陆系统，在能见度为800米时，米时，保障航空器到距地面保障航空器到距地面60米的高度米的高度 类仪表着陆系统，在能见度为类仪表着陆系统，在能见度为400米时，米时，保障航空器到距地面保障航空器到距地面30米的高度，即到跑米的高度，即到跑道入口道入口 类仪表着陆系统类仪表着陆系统 ，在能见度为，在能见度为0米时，米时，保障航空器到跑道的地面。保障航空器到跑道的地面。机场类别和系统类别的区别机场运行类别和仪表着陆系统的类别机场运行类别和仪表着陆系统的类别 机场运行达到机场运行达到类，相应的仪表着陆系类，相应的仪表着陆系统必须达到统必须达到类标准。类标准。 仪表着陆系统达到仪表着陆系统达到类标准，还需其他类标准，还需其他设施或项目设施或项目( (如如: :灯光；围界；运行程序等灯光；围界；运行程序等) )达到达到类标准，机场才能达到类标准，机场才能达到类运行标类运行标准，这是系统工程。准，这是系统工程。系统现状我国现有仪表着陆系统的情况我国现有仪表着陆系统的情况 现有仪表着陆系统现有仪表着陆系统100套，在套，在80个机场。个机场。 类仪表着陆系统类仪表着陆系统 3套，首都机场，虹套，首都机场，虹桥机场，白云机场桥机场，白云机场 类仪表着陆系统类仪表着陆系统1套，上海浦东机场。套，上海浦东机场。 其他均为其他均为类仪表着陆系统类仪表着陆系统 呼和白塔机场目前为呼和白塔机场目前为类仪表着陆系统类仪表着陆系统ILSILS设备种类的详细划分见下表设备种类的详细划分见下表 种类种类种类种类无精密进近引导无精密进近引导无精密进近引导无精密进近引导类类类类类类类类AAAABBBBCCCC决断高度决断高度决断高度决断高度300300300300米米米米60606060米米米米30303030米米米米15151515米米米米0 0 0 00 0 0 0跑道视距跑道视距跑道视距跑道视距5000500050005000米米米米800800800800米米米米400400400400米米米米200200200200米米米米50505050米米米米0 0 0 0对于对于类设备，能够提供的引导信息最低为类设备，能够提供的引导信息最低为3030米，米， 类的最低能力为类的最低能力为1515米，对于米，对于类设备最低为跑道面类设备最低为跑道面上上注意：所说的最低，是设备能够达到的最低高度，按注意：所说的最低，是设备能够达到的最低高度，按照我们的话讲，是最大能力。照我们的话讲，是最大能力。ILSILS基本工作原理基本工作原理国际民航组织标准：比幅制国际民航组织标准：比幅制工作原理：比较两个音频信号的调制度，工作原理：比较两个音频信号的调制度，90赫和赫和150赫赫在航道上，在航道上，90赫和赫和150赫的调制度相等，他赫的调制度相等，他们之间的调制度差为们之间的调制度差为0。偏离航道，出现调制度差，偏离越多，调偏离航道，出现调制度差，偏离越多，调制度差越大制度差越大当面对航向天线或下滑天线时当面对航向天线或下滑天线时 对于航向：航道右侧对于航向：航道右侧 M150150 M9090 航道左侧航道左侧 M9090 M150150 对于下滑：下滑道上方对于下滑：下滑道上方 M9090 M150150 下滑道下方下滑道下方 M150150 M9090在航道或下滑道上，在航道或下滑道上， M9090 = M150150运用矢量概念运用矢量概念航空器在跑道中心线右侧航空器在跑道中心线右侧航空器在跑道中心线左侧航空器在跑道中心线左侧航空器在跑道中心线和下滑道上航空器在跑道中心线和下滑道上航向信标航向信标航向信标台航向信标台下滑信标台下滑信标台航空器在下滑道下方航空器在下滑道下方航空器在下滑道上航空器在下滑道上航空器在下滑道上方航空器在下滑道上方下滑信标台下滑信标台航向信标台航向信标台下滑信标下滑信标发射信号发射信号发射的信号：发射的信号：CSB 和和 SBOCSB信号：载波加边带波，调制信号为信号：载波加边带波，调制信号为90 + 150赫，发射机调制赫，发射机调制SBO信号：纯边带波，载波抑制。调制包络信号：纯边带波，载波抑制。调制包络为为90 150赫，空间调制赫，空间调制调制度差是所有调制度差是所有CSB和和SBO信号的信号的90赫和赫和150赫分量的叠加或相减赫分量的叠加或相减 CSB1509090+15090+150 波形图波形图CSB 射频信号射频信号CSB 信号频谱信号频谱 SBO90150 波形图波形图SBO 射频信号射频信号SBO 信号频谱信号频谱1509090150发射场型CSB和和SBO信号场型信号场型 航向信标航向信标M150Hz M90HzM150Hz M90Hz发射场型M150Hz m90HzDDM=0m150Hz=m90HzDDM=-15.5%m90Hzm150HzThreshold 航向天线107m107mDDM18%DDM18%DDM15.5%DDM15.5%3510Off Course Clearance航向台，提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上航向台，提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上航向台，提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上航向台，提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上的引导信号，这个信号是合成的，分别由两个辐射的引导信号，这个信号是合成的，分别由两个辐射的引导信号，这个信号是合成的，分别由两个辐射的引导信号，这个信号是合成的，分别由两个辐射场（场（场（场（90/15090/15090/15090/150）共同完成。）共同完成。）共同完成。）共同完成。航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内150Hz150Hz150Hz150Hz和和和和90Hz90Hz90Hz90Hz调制的幅度是一样的（调制度相等）这调制的幅度是一样的（调制度相等）这调制的幅度是一样的（调制度相等）这调制的幅度是一样的（调制度相等）这个范围称为个范围称为个范围称为个范围称为“ “航道航道航道航道”。当飞机处于航道的左侧时，。当飞机处于航道的左侧时，。当飞机处于航道的左侧时，。当飞机处于航道的左侧时，也就是也就是也就是也就是90Hz90Hz90Hz90Hz占优势的辐射场内，会得到占优势的辐射场内，会得到占优势的辐射场内，会得到占优势的辐射场内，会得到“ “向右向右向右向右” ”的的的的指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是150Hz150Hz150Hz150Hz占优占优占优占优势的辐射场内，会得到势的辐射场内，会得到势的辐射场内，会得到势的辐射场内，会得到“ “向左向左向左向左” ”的指示。的指示。的指示。的指示。DDMDDMDDMDDM：90Hz90Hz90Hz90Hz和和和和150Hz150Hz150Hz150Hz调制信号的调制度差。调制信号的调制度差。调制信号的调制度差。调制信号的调制度差。SDMSDMSDMSDM：90Hz90Hz90Hz90Hz和和和和150Hz150Hz150Hz150Hz调制信号的调制度和。调制信号的调制度和。调制信号的调制度和。调制信号的调制度和。位移灵敏度（位移灵敏度（位移灵敏度（位移灵敏度（DSDSDSDS）：半航道扇区内的）：半航道扇区内的）：半航道扇区内的）：半航道扇区内的DSDSDSDS应为应为应为应为0.00145DDM/m0.00145DDM/m0.00145DDM/m0.00145DDM/m，DSDSDSDS应在应在应在应在17%17%17%17%的可调整范围之内。的可调整范围之内。的可调整范围之内。的可调整范围之内。航向天线系统航向天线系统航向信标的天线单元航向信标的天线单元 对数周期天线，前后比对数周期天线，前后比 28 分贝分贝航向信标的天线阵航向信标的天线阵 宽孔径航向信标，天线单元数量少，辐宽孔径航向信标，天线单元数量少，辐射波瓣宽，易受跑道两侧障碍影响。射波瓣宽，易受跑道两侧障碍影响。 窄孔径航向信标，天线单元数量多，辐窄孔径航向信标，天线单元数量多，辐射波瓣窄，不易受跑道两侧障碍影响。射波瓣窄，不易受跑道两侧障碍影响。天线波瓣双频航向信标双频航向信标双频制航向信标双频制航向信标 余隙发射机和航道发射机的频率有偏差余隙发射机和航道发射机的频率有偏差 余隙发射机产生天线场余隙信号余隙发射机产生天线场余隙信号 余隙信号的反射信号，对航道信号的影响余隙信号的反射信号，对航道信号的影响减小，航道稳定。减小，航道稳定。不同的航向信标对场地要求、投资、保障不同的航向信标对场地要求、投资、保障的类别都不同，要因地制宜的采用的类别都不同，要因地制宜的采用航向信标航向信标射频振荡射频振荡90/150产生产生调制调制/ /放大放大射频分配射频分配SBO航航向向天天线线阵阵9015090-150108112兆赫兆赫CSB航向信标性能要求航向信标性能要求覆盖覆盖 1010度扇区内：度扇区内：度扇区内：度扇区内：4646公里公里公里公里 1010度到度到度到度到 3535度两侧扇区内：度两侧扇区内：度两侧扇区内：度两侧扇区内：3131公里公里公里公里频率稳定度频率稳定度 0.0050.005%航向准确度航向准确度 在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允许位移量：许位移量：许位移量：许位移量： 类，类，类，类，10.510.5米，米，米，米， 类，类，类，类，7.57.5米。米。米。米。航道位移灵敏度航道位移灵敏度 对于对于类和类和类仪表着陆系统类仪表着陆系统 在基准数据点的位移灵敏度在基准数据点的位移灵敏度 0.00145DDM/米。米。 在基准数据点左右在基准数据点左右105米处，航道位移量应米处，航道位移量应该是该是0.155DDM ，应在17%的可调范围内。的可调范围内。 从航道到航道两侧从航道到航道两侧DDM为为0.18的范围内，的范围内，角位移和角位移和DDM的增加成线性关系。从这个角度的增加成线性关系。从这个角度之后到之后到10度，度，DDM不能小于不能小于0.18。 10度到度到 35度，度，DDM不能小于不能小于0.155。航道结构航道结构 航道弯曲不能超过以下要求：航道弯曲不能超过以下要求： 类类类类 覆盖区边缘到覆盖区边缘到覆盖区边缘到覆盖区边缘到A A点：点：点：点： 0.031 DDM0.031 DDM。 A A点到点到点到点到B B点点点点: : 从从从从0.031DDM 0.031DDM 线性下降到线性下降到线性下降到线性下降到0.015DDM0.015DDM B B点到点到点到点到C C点点点点: : 0.015DDM0.015DDM 类类类类 覆盖区边缘到覆盖区边缘到覆盖区边缘到覆盖区边缘到A A点：点：点：点： 0.031 DDM0.031 DDM A A点到点到点到点到B B点点点点: :从从从从0.031DDM 0.031DDM 线性下降到线性下降到线性下降到线性下降到0.005DDM0.005DDM B B点到基准数据点点到基准数据点点到基准数据点点到基准数据点: : 类类类类, , 0.005DDM0.005DDM 识别信号识别信号 音频音频1020赫赫 50赫赫 ACB基准数据点基准数据点30A5A15A航道结构示意图航道结构示意图实际航向道线实际航向道线跑道中心延长线跑道中心延长线类容限类容限航向信标性能要求航向天线系统航向天线：对数周期天线对数周期天线的性能总结 天线的波段特性很宽 频率改变时，辐射区位置发生变化，但电尺寸不变 电尺寸不变，天线的方向性、阻抗特性保持不变。 如果增加天线的波段覆盖，会对增益造成一定的降低。航向对数周期天线分6单元、12单元、24单元，呼和采用12单元天线阵。天线上的每一个天线阵输入信号的幅度相位是不一样的，具体分配单元完成，由监视单元取样反馈到监控器。呼和浩特机场采用12单元天线阵 仪表着陆系统的航向天线阵仪表着陆系统的航向天线阵下滑（下滑（GSGS）下滑产生的射频信号频率范围为下滑产生的射频信号频率范围为328MHz328MHz到到336MHz336MHz，频率间隔为，频率间隔为150KHz150KHz，有，有4040个可用频率点。个可用频率点。在在88扇区范围内覆盖达到扇区范围内覆盖达到1010海里海里下滑产生的射频信号经下滑产生的射频信号经90Hz90Hz和和150Hz150Hz调制信号调幅调制信号调幅后产生一个非常重要的参数后产生一个非常重要的参数DDMDDM值。值。飞机是通过飞机是通过DDMDDM值来确定下滑道的。下滑道上方值来确定下滑道的。下滑道上方90Hz90Hz占优占优DDMDDM值为负值，下方值为负值，下方150Hz150Hz占优占优DDMDDM值为正值为正值。值。DDMDDM值在值在0.240.24 扇区内是线性变化的。扇区内是线性变化的。 为下滑角，为下滑角， =3=3以单频为例，以单频为例，GS characteristic values GS characteristic values 原理图原理图如下如下：A1A2DDM -17.5%m90Hzm150HzDDM +17.5%m150Hzm90HzDDM 0m90Hz=m150Hz15米0.240.240.240.24 actual DDM=O curveDRunwaythresholdGS 1F-antenna Figure1-4 GS characteristic values下滑天线系统下滑天线系统零基准天线零基准天线 由2副天线组成（上下天线）上天线是下天线的高度的2倍。 SBO上天线、CSB下天线 优点：设备简单 缺点：对场地要求较为严格，保护区外400米范围内不能有山、丘陵、树林等。 边带基准天线边带基准天线 天线高度比零基准天线低，由2副天线（上下天线）组成，上天线高度是下天线高度的3倍。适用于前方为陡下坡的地形。 SBO上天线，CSB+SBO下天线 优点：对场地平整度要求低 缺点：天线高度低对反射面变化敏感。M M阵天线系统阵天线系统 由上中下三幅天线组成，上中下天线等间隔。适用于前方是高地的地形。 SBO上天线 CSB+SBO中天线 CSB+SBO下天线 优点：覆盖满意，对场地要求较低 缺点：设备较复杂改进型改进型M M阵列天线系统阵列天线系统 如果条件限制，使的反射区面积小，那就要选择该天线系统。由上中下三幅天线组成，三幅天线等间隔。 SBO上天线 CSB+SBO中天线 CSB+SBO下天线关于下滑角的一些说明关于下滑角的一些说明一般取3理论：2.643.36内认为是线性变化的国际规定：2.7753.225内实际中：2.96 3.04内飞行校验中：2.993.02内下滑信标制式不同制式的下滑信标不同制式的下滑信标 零基准下滑信标，场地的要求严零基准下滑信标，场地的要求严 边带基准下滑信标，用于特殊的场地边带基准下滑信标，用于特殊的场地 扑获效应下滑信标是双频制，降低地面扑获效应下滑信标是双频制，降低地面障碍物反射的影响，用于复杂地形障碍物反射的影响，用于复杂地形不同的下滑信标对场地要求、投资、保障不同的下滑信标对场地要求、投资、保障的类别都不同，要因地制宜的采用的类别都不同，要因地制宜的采用下滑信标的波瓣零基准下滑信标零基准下滑信标捕获效应下滑信标捕获效应下滑信标余隙余隙航道航道下滑信标射频振荡射频振荡90/150产生产生调制调制/ /放大放大射频分配射频分配CSBSBO9015090-150328335兆赫兆赫下天线下天线上天线上天线中天线中天线扑获效应下滑信标天线阵扑获效应下滑信标天线阵下滑信标性能要求下滑道结构下滑道结构 类设备类设备 覆盖区边缘到覆盖区边缘到C点：点： 0.035 DDM。 类设备类设备 覆盖区边缘到覆盖区边缘到A点：点： 0.035 DDM。 A点到点到B点：从点：从 0.035 DDM线性下降到线性下降到0.023 DDM B点到基准数据点：点到基准数据点： 0.023 DDMACB基准数据点基准数据点30A20A下滑道结构示意图下滑道结构示意图3 度下滑道线度下滑道线实际下滑道线实际下滑道线类容限类容限类容限类容限下滑信标的天线系统和机柜下滑信标的天线系统和机柜维护人员在维护天线系统维护人员在维护天线系统右图：维护航向天线右图：维护航向天线下图：维护下滑天线下图：维护下滑天线名词术语角位移灵敏度角位移灵敏度 调制度差与偏离适当基准线的相应角位移的比率。调制度差与偏离适当基准线的相应角位移的比率。反向航道扇区反向航道扇区 位于航向信标台与跑道所在反向相反方向上的航位于航向信标台与跑道所在反向相反方向上的航道扇区。道扇区。航道线航道线 在任何水平面内最靠近跑道中心线的调制度差为在任何水平面内最靠近跑道中心线的调制度差为零的点轨迹。零的点轨迹。航道扇区航道扇区 在包含航道线的水平面内，最靠近航道线在包含航道线的水平面内，最靠近航道线的调制度差为的调制度差为0.155的各点轨迹所限制的扇的各点轨迹所限制的扇区。区。调制度差调制度差 较大信号的调制度百分比减去较小信号的较大信号的调制度百分比减去较小信号的调制度百分比，再除以调制度百分比，再除以100。位移灵敏度（航向）位移灵敏度（航向） 测得的调制度差与偏离适当基准线的相应测得的调制度差与偏离适当基准线的相应横向位移的比率。横向位移的比率。类设施性能的仪表着陆系统类设施性能的仪表着陆系统 从仪表着陆系统覆盖区边缘到航向信标的从仪表着陆系统覆盖区边缘到航向信标的航道和下滑航道和下滑 信标的下滑道在高度不大于信标的下滑道在高度不大于30米，米，从跑道入口水平面量起而相交的一点，能提供从跑道入口水平面量起而相交的一点，能提供引导信息的仪表着陆系统。引导信息的仪表着陆系统。类设施性能的仪表着陆系统类设施性能的仪表着陆系统 从仪表着陆系统覆盖区边缘到航向信标的航从仪表着陆系统覆盖区边缘到航向信标的航道和下滑信标的下滑道在高度不大于道和下滑信标的下滑道在高度不大于15米，从米，从跑道入口水平面量起而相交的一点，能提供引跑道入口水平面量起而相交的一点，能提供引导信息的仪表着陆系统导信息的仪表着陆系统类设施性能的仪表着陆系统类设施性能的仪表着陆系统 借助必要的辅助设备，从仪表着陆系统覆借助必要的辅助设备，从仪表着陆系统覆盖区边缘到跑道表面能提供引导信息的仪表盖区边缘到跑道表面能提供引导信息的仪表着陆系统。着陆系统。前向航道扇区前向航道扇区 位于航向信标台与跑道相同一侧的航道扇位于航向信标台与跑道相同一侧的航道扇区。区。半航道扇区半航道扇区 包含航道线的水平面内，由靠近航道线的包含航道线的水平面内，由靠近航道线的DDM等于等于0.0775的各点轨迹所限定的扇区。的各点轨迹所限定的扇区。下滑道下滑道 在包含下滑道的垂直面内，由靠近水平在包含下滑道的垂直面内，由靠近水平面的面的DDM等于零的各点轨迹。等于零的各点轨迹。下滑角下滑角 平均下滑道的直线与水平面之间的角度。平均下滑道的直线与水平面之间的角度。下滑道扇区下滑道扇区 包含下滑道的垂直面内，由靠近下滑道包含下滑道的垂直面内，由靠近下滑道的的DDM等于等于 0.175的各点轨迹所限定的扇的各点轨迹所限定的扇区。区。半下滑道扇区半下滑道扇区 包含下滑道的垂直面内，由靠近下滑道的包含下滑道的垂直面内，由靠近下滑道的DDM等于等于 0.0775的各点轨迹所限定的扇区的各点轨迹所限定的扇区ILS “A”点点 在进近方向，沿着跑道中心延长线，距跑在进近方向，沿着跑道中心延长线，距跑道入口道入口7.5公里处测得的下滑道上的一点。公里处测得的下滑道上的一点。ILS “B”点点 在进近方向，沿着跑道中心延长线，距在进近方向，沿着跑道中心延长线，距跑道入口跑道入口1050米处测得的下滑道上的一点。米处测得的下滑道上的一点。ILS “C”点点 标称下滑道直线部分在包含跑道入口的标称下滑道直线部分在包含跑道入口的水平面上方水平面上方30米高度处所通过的一点。米高度处所通过的一点。ILS “D”点点 在跑道中心线上方在跑道中心线上方4米、距跑道入口向着米、距跑道入口向着航向信标的方向航向信标的方向900米的一点。米的一点。ILS 基准数据点基准数据点 位于跑道中心线与跑道入口交叉处垂直位于跑道中心线与跑道入口交叉处垂直上方规定高度上的一点，上方规定高度上的一点，ILS下滑道直线向下滑道直线向下延伸的部分通过这点。下延伸的部分通过这点。跑道中心延长线跑道中心延长线B点点A点点C点点基准数据点基准数据点跑道跑道进近方向进近方向距入口距入口7.5公里公里近台近台距入口距入口1050米米30米高度米高度跑道入口跑道入口D点点