仪表着陆系统原理
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
±10度到 ±35度，DDM不能小于0.155。
• 航道结构
航道弯曲不能超过以下要求：
Ⅰ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM。 A点到B点: 从0.031DDM 线性下降到
0.015DDM B点到C点: 0.015DDM
Ⅱ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM A点到B点:从0.031DDM 线性下降到
Ø
D
15米
DDM -17.5% m90Hz>m150Hz
DDM 0 m90Hz=m150Hz
DDM +17.5% m150Hz>m90Hz
Runway threshold
Figure1-4 GS characteristic values
下滑天线系统
• 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。
0.005DDM B点到基准数据点: Ⅱ类, 0.005DDM
航向信标性能要求
实际航向道线 A
跑道中心延长线
30μA
• 识别信号
航道结构示意图
基准数据点
B
C
5μA 15μA
Ⅰ类容限
音频1020赫± 50赫
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
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
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
Ⅱ类仪表着陆系统，在能见度为400米时， 保障航空器到距地面30米的高度，即到跑 道入口
Ⅲ类仪表着陆系统 ，在能见度为0米时， 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
机场运行达到Ⅱ类，相应的仪表着陆系 统必须达到Ⅱ类标准。
仪表着陆系统达到Ⅱ类标准，还需其他 设施或项目(如:灯光；围界；运行程序等) 达到Ⅱ类标准，机场才能达到Ⅱ类运行标 准，这是系统工程。
发射信号
• 发射的信号：CSB 和 SBO • CSB信号：载波加边带波，调制信号为90 +
150赫，发射机调制
• SBO信号：纯边带波，载波抑制。调制包络
为90 – 150赫，空间调制
• 调制度差是所有CSB和SBO信号的90赫和
150赫分量的叠加或相减
CSB
90+150 波形图
150
90
90+150
仪表着陆系统的航向天线阵
• 下滑（GS）
– 下滑产生的射频信号频率范围为328MHz到336MHz， 频率间隔为150KHz，有40个可用频率点。
– 在±8°扇区范围内覆盖达到10海里 – 下滑产生的射频信号经90Hz和150Hz调制信号调
幅后产生一个非常重要的参数DDM值。 – 飞机是通过DDM值来确定下滑道的。下滑道上方
●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
供着陆引导信息，包括航向道信息，下滑道信息和 距离信息。
航向道信息，对准跑道中心线 下滑道信息，沿 3 度角下降
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
航向台和下滑台的基本工作原理是对90Hz和 150Hz调制信号的DDM（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 近航道和下滑道。DDM基本原理图如下：
SBO→上天线 CSB+SBO→中天线 CSB+SBO→下天线
关于下滑角的一些说明
Ø一般取3° 理论：2.64°～3.36°内认为是线性变化的 国际规定：2.775°～3.225°内 实际中：2.96 °～3.04°内 飞行校验中：2.99°～3.02°内
– 在跑道中心线距跑道入口端左右各107米范围 内，DDM值呈线性变化。左107米DDM值为15.5%,右107米DDM值为+15.5%(机载接收机显 示150微安）。
107m Threshold
Off Course Clearance
DDM≧15.5%
DDM≧18%
航
向
天
±10°
±35°
线
107m
系统现状
• 我国现有仪表着陆系统的情况
现有仪表着陆系统100套，在80个机场。 Ⅱ类仪表着陆系统 3套，首都机场，虹 桥机场，白云机场 Ⅲ类仪表着陆系统1套，上海浦东机场。 其他均为Ⅰ类仪表着陆系统 呼和白塔机场目前为Ⅰ类仪表着陆系统
ILS设备种类的详细划分见下表
种类
无精密进近引导 Ⅰ类 Ⅱ类 ⅢA ⅢB ⅢC
CSB 射频信号 CSB 信号频谱
SBO
90－150 波形图
150 90
90－150
SBO 射频信号 SBO 信号频谱
发射场型
• CSB和SBO信号场型
航向信标
M150Hz > M90Hz M150Hz < M90Hz
发射场型
CSB和SBO信号场型
下滑信标
M150Hz < M90Hz M150Hz 〉M90Hz
DDM≧15.5%
DDM≧18%
Figure1-3.Loc characteristic values
DDM=+15.5%
m m 150Hz> 90Hz
DDM=0
m m 150Hz= 90Hz
DDM=-15.5%
m m 90Hz> 150Hz
• 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 场（90/150）共同完成。
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、 多普勒和仪表导航等，方法上来看主要是测 角和测距。 ILS (Instrument Landing System)仪表着陆 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 由航向台、下滑台和一系列的指点标构成。 指点标有Outer marker, Middle marker在一 些特殊情况下也包含Inner marker。
90Hz占优DDM值为负值，下方150Hz占优DDM值为 正值。 – DDM值在±0.24Ø扇区内是线性变化的。Ø为下滑 角， Ø=3° 以单频为例，GS characteristic values 原理图 如下：
GS 1F-antenna A2
actual DDM=O curve
A1
0.24Ø
0.24Ø
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。
天线波瓣
双频航向信标
• 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 减小，航道稳定。
• 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
航向信标
90/150产生
90＋150
90-150
航
CSB
向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
调制/放大
射频分配
天
SBO
线
阵
射频振荡
108－112兆赫
航向信标性能要求
• 覆盖
±10度扇区内：46公里 ±10度到 ±35度两侧扇区内：31公里
• 频率稳定度 ±0.005% • 航向准确度
在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允 许位移量： Ⅰ类，±10.5米， Ⅱ 类，±7.5米。
LOC GS
150Hz 90Hz
150Hz 90Hz
Runway threshold
DDM=0
Figure1-1.DDM principle
Approach path 示意图
★For opposite direction (optional) ★★+DME antenna (optional) Ø／2=Half course width IM is not shown
对于下滑：下滑道上方 M90 > M150 下滑道下方 M150 > M90
• 在航道或下滑道上， M90 = M150
运用矢量概念
航向信标台
航空器在跑道中心线右侧
航向信标
下滑信标台 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
航向信标台
下滑信标
下滑信标台
航空器在下滑道上方 航空器在下滑道下方 航空器在下滑道上
=FFM-Antenna (optional)
Control and monitoring of all ILS subsystems from the tower
RCMS MODEM
GS-antenna★★
GS-shelter +DME (optional)
RWY centre Line OM
FFM MM
• 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，
90赫和150赫
• 在航道上，90赫和150赫的调制度相等，他
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
制度差越大
• 当面对航向天线或下滑天线时
对于航向：航道右侧 M150 > M90 航道左侧 M90 > M150
• 航向(Localizer)
– 航向产生的射频信号频率范围为108-112MHz， 其中小数点后为奇数的频段由航向使用，小数 点后为偶数的频段留给全向信标使用。一个航 向台和一个航向台的频率间隔为50KHz，可用频 点为40个。需要注意的是航向台的频率确定后， 下滑台的频率也就随之确定了。呼和浩特机场 08号108.9兆，26号109.5兆。
– 在±10度扇区范围内，覆盖距离大于25海里。 ±35度扇区覆盖大于17海里。
– 航向产生的射频信号经90Hz和150Hz调制信号 调幅后产生一个非常重要的参数DDM值。
– 面向航向天线左边90Hz占优，右边150Hz占优， 跑道中心线DDM值为0。 90Hz和150Hz调制信号 哪一个占优是由其调幅度决定的。
• 航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内
150Hz和90Hz调制的幅度是一样的（调制度相等）这 个范围称为“航道”。当飞机处于航道的左侧时， 也就是90Hz占优势的辐射场内，会得到“向右”的 指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是150Hz占优 势的辐射场内，会得到“向左”的指示。
• DDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度差。
缺点：天线高度低对反射面变化敏感。
• M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M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。
• 航道位移灵敏度
对于Ⅰ类和Ⅱ类仪表着陆系统
在基准数据点的位移灵敏度 0.00145DDM/ 米。
在基准数据点左右105米处，航道位移量应 该是0.155DDM ，应在±17%的可调范围内。
从航道到航道两侧DDM为0.18的范围内， 角位移和DDM的增加成线性关系。从这个角度 之后到±10度，DDM不能小于0.18。
7200 米
1050米
D
Ca.150米
Runway
Ø／2
Runway Touchdown threshold
Ca.250米
Figure1-2.Arrangement of ILS subsystems
LOC-shelter FFM★
LOC-antenna
仪表着陆系统类别
• 仪表着陆系统的类别：
Ⅰ类仪表着陆系统，在能见度为800米时， 保障航空器到距地面60米的高度
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
决断高度 300米
60米 30米 15米 0
0
跑道视距 5000米
800米 400米 200米 50米 0
对于Ⅰ类设备，能够提供的引导信息最低为30米， Ⅱ类的最低能力为15米，对于Ⅲ类设备最低为跑道面 上
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。
ILS基本工作原理
• SDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度和。
• 位移灵敏度（DS）：半航道扇区内的DS应为
0.00145DDM/m，DS应在±17%的可调整范围之内。
航向天线系统
• 航向信标的天线单元
对数周期天线，前后比 28 分贝
• 航向信标的天线阵
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。
• 航道结构
航道弯曲不能超过以下要求：
Ⅰ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM。 A点到B点: 从0.031DDM 线性下降到
0.015DDM B点到C点: 0.015DDM
Ⅱ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM A点到B点:从0.031DDM 线性下降到
Ø
D
15米
DDM -17.5% m90Hz>m150Hz
DDM 0 m90Hz=m150Hz
DDM +17.5% m150Hz>m90Hz
Runway threshold
Figure1-4 GS characteristic values
下滑天线系统
• 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。
0.005DDM B点到基准数据点: Ⅱ类, 0.005DDM
航向信标性能要求
实际航向道线 A
跑道中心延长线
30μA
• 识别信号
航道结构示意图
基准数据点
B
C
5μA 15μA
Ⅰ类容限
音频1020赫± 50赫
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
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
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
Ⅱ类仪表着陆系统，在能见度为400米时， 保障航空器到距地面30米的高度，即到跑 道入口
Ⅲ类仪表着陆系统 ，在能见度为0米时， 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
机场运行达到Ⅱ类，相应的仪表着陆系 统必须达到Ⅱ类标准。
仪表着陆系统达到Ⅱ类标准，还需其他 设施或项目(如:灯光；围界；运行程序等) 达到Ⅱ类标准，机场才能达到Ⅱ类运行标 准，这是系统工程。
发射信号
• 发射的信号：CSB 和 SBO • CSB信号：载波加边带波，调制信号为90 +
150赫，发射机调制
• SBO信号：纯边带波，载波抑制。调制包络
为90 – 150赫，空间调制
• 调制度差是所有CSB和SBO信号的90赫和
150赫分量的叠加或相减
CSB
90+150 波形图
150
90
90+150
仪表着陆系统的航向天线阵
• 下滑（GS）
– 下滑产生的射频信号频率范围为328MHz到336MHz， 频率间隔为150KHz，有40个可用频率点。
– 在±8°扇区范围内覆盖达到10海里 – 下滑产生的射频信号经90Hz和150Hz调制信号调
幅后产生一个非常重要的参数DDM值。 – 飞机是通过DDM值来确定下滑道的。下滑道上方
●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
供着陆引导信息，包括航向道信息，下滑道信息和 距离信息。
航向道信息，对准跑道中心线 下滑道信息，沿 3 度角下降
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
航向台和下滑台的基本工作原理是对90Hz和 150Hz调制信号的DDM（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 近航道和下滑道。DDM基本原理图如下：
SBO→上天线 CSB+SBO→中天线 CSB+SBO→下天线
关于下滑角的一些说明
Ø一般取3° 理论：2.64°～3.36°内认为是线性变化的 国际规定：2.775°～3.225°内 实际中：2.96 °～3.04°内 飞行校验中：2.99°～3.02°内
– 在跑道中心线距跑道入口端左右各107米范围 内，DDM值呈线性变化。左107米DDM值为15.5%,右107米DDM值为+15.5%(机载接收机显 示150微安）。
107m Threshold
Off Course Clearance
DDM≧15.5%
DDM≧18%
航
向
天
±10°
±35°
线
107m
系统现状
• 我国现有仪表着陆系统的情况
现有仪表着陆系统100套，在80个机场。 Ⅱ类仪表着陆系统 3套，首都机场，虹 桥机场，白云机场 Ⅲ类仪表着陆系统1套，上海浦东机场。 其他均为Ⅰ类仪表着陆系统 呼和白塔机场目前为Ⅰ类仪表着陆系统
ILS设备种类的详细划分见下表
种类
无精密进近引导 Ⅰ类 Ⅱ类 ⅢA ⅢB ⅢC
CSB 射频信号 CSB 信号频谱
SBO
90－150 波形图
150 90
90－150
SBO 射频信号 SBO 信号频谱
发射场型
• CSB和SBO信号场型
航向信标
M150Hz > M90Hz M150Hz < M90Hz
发射场型
CSB和SBO信号场型
下滑信标
M150Hz < M90Hz M150Hz 〉M90Hz
DDM≧15.5%
DDM≧18%
Figure1-3.Loc characteristic values
DDM=+15.5%
m m 150Hz> 90Hz
DDM=0
m m 150Hz= 90Hz
DDM=-15.5%
m m 90Hz> 150Hz
• 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 场（90/150）共同完成。
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、 多普勒和仪表导航等，方法上来看主要是测 角和测距。 ILS (Instrument Landing System)仪表着陆 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 由航向台、下滑台和一系列的指点标构成。 指点标有Outer marker, Middle marker在一 些特殊情况下也包含Inner marker。
90Hz占优DDM值为负值，下方150Hz占优DDM值为 正值。 – DDM值在±0.24Ø扇区内是线性变化的。Ø为下滑 角， Ø=3° 以单频为例，GS characteristic values 原理图 如下：
GS 1F-antenna A2
actual DDM=O curve
A1
0.24Ø
0.24Ø
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。
天线波瓣
双频航向信标
• 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 减小，航道稳定。
• 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
航向信标
90/150产生
90＋150
90-150
航
CSB
向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
调制/放大
射频分配
天
SBO
线
阵
射频振荡
108－112兆赫
航向信标性能要求
• 覆盖
±10度扇区内：46公里 ±10度到 ±35度两侧扇区内：31公里
• 频率稳定度 ±0.005% • 航向准确度
在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允 许位移量： Ⅰ类，±10.5米， Ⅱ 类，±7.5米。
LOC GS
150Hz 90Hz
150Hz 90Hz
Runway threshold
DDM=0
Figure1-1.DDM principle
Approach path 示意图
★For opposite direction (optional) ★★+DME antenna (optional) Ø／2=Half course width IM is not shown
对于下滑：下滑道上方 M90 > M150 下滑道下方 M150 > M90
• 在航道或下滑道上， M90 = M150
运用矢量概念
航向信标台
航空器在跑道中心线右侧
航向信标
下滑信标台 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
航向信标台
下滑信标
下滑信标台
航空器在下滑道上方 航空器在下滑道下方 航空器在下滑道上
=FFM-Antenna (optional)
Control and monitoring of all ILS subsystems from the tower
RCMS MODEM
GS-antenna★★
GS-shelter +DME (optional)
RWY centre Line OM
FFM MM
• 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，
90赫和150赫
• 在航道上，90赫和150赫的调制度相等，他
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
制度差越大
• 当面对航向天线或下滑天线时
对于航向：航道右侧 M150 > M90 航道左侧 M90 > M150
• 航向(Localizer)
– 航向产生的射频信号频率范围为108-112MHz， 其中小数点后为奇数的频段由航向使用，小数 点后为偶数的频段留给全向信标使用。一个航 向台和一个航向台的频率间隔为50KHz，可用频 点为40个。需要注意的是航向台的频率确定后， 下滑台的频率也就随之确定了。呼和浩特机场 08号108.9兆，26号109.5兆。
– 在±10度扇区范围内，覆盖距离大于25海里。 ±35度扇区覆盖大于17海里。
– 航向产生的射频信号经90Hz和150Hz调制信号 调幅后产生一个非常重要的参数DDM值。
– 面向航向天线左边90Hz占优，右边150Hz占优， 跑道中心线DDM值为0。 90Hz和150Hz调制信号 哪一个占优是由其调幅度决定的。
• 航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内
150Hz和90Hz调制的幅度是一样的（调制度相等）这 个范围称为“航道”。当飞机处于航道的左侧时， 也就是90Hz占优势的辐射场内，会得到“向右”的 指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是150Hz占优 势的辐射场内，会得到“向左”的指示。
• DDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度差。
缺点：天线高度低对反射面变化敏感。
• M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M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。
• 航道位移灵敏度
对于Ⅰ类和Ⅱ类仪表着陆系统
在基准数据点的位移灵敏度 0.00145DDM/ 米。
在基准数据点左右105米处，航道位移量应 该是0.155DDM ，应在±17%的可调范围内。
从航道到航道两侧DDM为0.18的范围内， 角位移和DDM的增加成线性关系。从这个角度 之后到±10度，DDM不能小于0.18。
7200 米
1050米
D
Ca.150米
Runway
Ø／2
Runway Touchdown threshold
Ca.250米
Figure1-2.Arrangement of ILS subsystems
LOC-shelter FFM★
LOC-antenna
仪表着陆系统类别
• 仪表着陆系统的类别：
Ⅰ类仪表着陆系统，在能见度为800米时， 保障航空器到距地面60米的高度
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
决断高度 300米
60米 30米 15米 0
0
跑道视距 5000米
800米 400米 200米 50米 0
对于Ⅰ类设备，能够提供的引导信息最低为30米， Ⅱ类的最低能力为15米，对于Ⅲ类设备最低为跑道面 上
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。
ILS基本工作原理
• SDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度和。
• 位移灵敏度（DS）：半航道扇区内的DS应为
0.00145DDM/m，DS应在±17%的可调整范围之内。
航向天线系统
• 航向信标的天线单元
对数周期天线，前后比 28 分贝
• 航向信标的天线阵
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。